绞车制动力矩计算与出绳方向分析

[摘要]提升绞车广泛应用于中小型煤矿或其他矿山的斜巷和竖井的运输、提升调度或其他辅助作业。其制动系统是矿用提升绞车的重要组成部分，它由传动机构和制动器组成，主要有正常停车、工作制动和安全制动等作用。本文笔者着重对JT800/630型绞车的工作制动状况(带式制动器)的制动力矩作一些分析，具有一定借鉴意义。

[关键词]绞车；绞车制动系统；分析和改进

[abstract] hoist is widely used in small and medium coal mine or other mine inclined lane and the transportation of vertical shaft, improve scheduling or other auxiliary homework. The braking system of mine hoist is an important part of the transmission mechanism and brake component, mainly have the normal parking brake and the safety brake, work functions. In this paper the author focuses on the JT800/630 type of the hoist brake situation (belt brake) for some analysis of braking torque, which are of significance for reference.

[key words] winch; Hoist brake system; Analysis and improvement

中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：

1、引言

根据《煤矿安全规程》的要求，在电动机和减速器的联轴器上增设一套安全制动装置（电力液压推杆制动器或交流电磁制动器），并且其制动力矩不得小于提升或下放重载时最大静力矩的三倍。由于设在减速器高速级紧急制动用按钮控制时，必然会出现很大冲击，就可能损坏齿轮，造成设备事故。因此根据实际情况进行改进，将紧急制动器设计在主轴装置上，取得了良好的效果。对此在这里不再赘述。

2、带式制动器制动力矩的计算

带式制动器是用挠性钢带（带内用铆钉固定闸瓦）包围制动轮，钢带的一端固定在与底架连接的支座上（也就是下图中的A边），另一端则通过调节螺栓及杠杆系统与制动杠杆相连（也就是下图中的B边）。制动时，手柄向后拉，使重锤下落或者手制动，用棘轮定位。JT800/630型绞车通过传动杠杆作用在钢带边上的力有两种，一是手操作力F1，一是重锤产生的力F2。制动轮两侧的T1与T2之比应满足挠性体摩擦传动方程（欧拉公式）

T1/T2=eµα （按上出绳） （1）

式中T1——A边钢带的紧边张力

T2——B边钢带的松边张力

——自然对数底

μ——闸瓦与制动轮的摩擦系数，μ=0.35

α——闸瓦对制动轮的围包角，α=270（以单位rad计算）

则钢带作用在制动轮上的摩擦力矩（即制动力矩）为

Mz=P*Dz/2 （2）

式中 Dz——制动轮直径

P——摩擦力，P=T1-T2

在静力矩平衡计算中，可忽略杠杆各铰接点摩擦阻力与杠杆自重，具体计算结果如下：(计算中，手操作力取150N是根据JB4287-86对矿用提升绞车的操作力规定：“其最大操作力不大于150N”。有关摩擦系数是根据《煤矿安全规程》中“闸轮与闸瓦的摩擦系数一般采用0.3～0.35”确定的。另外该绞车的最大静张力 Q=12000N，卷筒直径 D=0.8m)

表1

从表1中可以得到如下公式：

Mz=(S*i1+G*i2)(eµα－1)Dz/2（3）

从式（3）中可以看出：通过对现有的结构改进来提高绞车的制动力矩。①采用摩擦系数大的刹车带，如μ=0.42的石棉；②改变杠杆机构传动比，适当增大杠杆比；③增大带式闸的围包角，从现有的270°增至280°；④适当增大制动轮直径；⑤增加重锤的重量。

3、绞车出绳方向分析

由于绞车的制动力矩方向与出绳方向有关，制动力矩的大小与紧边拉力和松边拉力的差成正比关系，而紧边和松边是由作用在制动轮上的合力趋势方向来确定的，在提升和下放重载时，作用在卷筒及制动轮上的力矩有3个：Md为提放重载时的惯性力矩，由变位到卷筒圆周上的全部的运动部件的质量m与制动减速度a形成；Mj是提升系统最大的静阻力矩，为静力矩及阻力矩之和，是由有效载荷、容器自重和钢绳重量以及矿井阻力等形成；Mz是绞车的制动力矩，由带式制动器的摩擦力形成。根据力矩平衡方程式：

Md=Mz＋Mj（提升重载制动） （4）

Md=Mz－Mj（下放重载制动） （5）

Md=m*a*D/2（6）

在绞车制动过程中静阻力矩Mj是一定的，从式（4）、式（5）和式（6）中可以得知：制动减速度a和惯性力矩Md与制动力矩Mz的大小有关，随着Mz的变化而变化，因此，作用在制动轮上的合力趋势方向主要由静阻力矩的方向来决定，继而确定了制动轮上的紧边和松边。

4、结束语

JT800/630（A）型单筒提升绞车是在JT800/630型基础上改进的，不仅把传动装置中的减速器改用差动调速装置，使之无极调速，平稳启动。而且重新设计了可靠的安全制动系统，重新核对并改进现有的结构，提高绞车的制动力矩，并在说明书别要求规范操作，必须采用上出绳形式进行提升或下放重物，保证最大的制动力矩。改进后的该型绞车在使用过程中受到用户普遍好评，取得良好效果。

参考文献

1．《机械设计手册》联合编写组。《机械设计手册》上册。化学工业出版社。1987。

2。濮良贵主编。《机械零件》。高等教育出版社。1982。