提升机制动系统油压的计算及运行实践

唐春雨

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

提升机制动系统油压的计算及运行实践

唐春雨

(湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南衡阳 421513)

对水口山铜矿二坑(副井)改造后新提升系统中制动系统最大的工作油压和一级制动油压进行计算，其结果作为该提升系统中制动系统油压的调定依据。文中对油压的计算过程、参数选择、计算方法以及二级制动原理进行了详细的介绍。

提升机;二级制动;最大工作油压;一级制动油压

0 前言

水口山铜矿2012年对二坑(副井)提升系统进行了改造，将提升机更新为2JK-2.5/20E。改造后的制动器为TP1-2.5。在其安装调试中，制动系统油压的计算和调定，包括最大工作油压和一级制动油压的计算和调定，关系着整个提升系统的安全运行，是一项十分重要的工作。本文详细介绍了计算过程、参数选择、计算方法、计算结果以及调定结果。

1 基本数据

井筒深H=240 m;缶笼自重3200kg;矿车自重q=600kg;提升容器自重 Qr=3200+2×600=4400kg;一次提升量Q=2×1500=3000kg;提升钢丝绳长 Lp=400 m，提升钢丝绳参考重量 P=338.3kg/100 m;制动盘的平均摩擦半径RP=1.395 m;卷筒直径D=2.5 m;闸瓦对制动盘的摩擦系数μ=0.4;制动器数量n=8对;重力加速度g=9.8 m/s2。

2 最大工作油压的确定

2.1 最大静张力差ΔTj的计算

设缶笼由井底车场上升x米，平衡锤重Qc，矿井阻力为w，则提升重容器时的静阻力为:

提升平衡锤时的静阻力为:

提升重容器与提升平衡锤相比，作用在卷筒上的静阻力应相等。因此，令F'j=F″j得:

最大静张力差发生在提升容器中未装载矿车就运行时，实际是在提升平衡锤。因此，最大静张力差为:

2.2 盘式制动器蝶形弹刚度的计算

盘式制动器蝶形弹簧参数:外径D=100mm;内径d=50mm;厚度t=6mm;单片碟簧的自由高度H0=8.2mm;无支承面碟簧压平时变形量的计算值h0=H0-t=2.2mm;单片碟簧的变形量f=0.75h0=1.65mm;弹性模量E=206000 N/mm2;直径比C= D/d=2;系数K4=1;泊松比μ1=0.3。

系数:

将以上参数和系数代入下式求蝶形弹簧刚度k:

2.3 最大工作油压的计算

《金属非金属矿山安全规程》规定，竖井和倾斜角在30°以上的斜井，全部制动力矩不得少于提升机所允许的最大静力矩的3倍。由此得闸瓦对制动盘的正压力N:

由全松闸时闸瓦的平衡关系得:

式中:A为制动缸活塞面积，A=59cm2;g为重力加速度;P1为保证全松闸时闸瓦间隙所需油压;P2为运动附加阻力折算油压;P3为系统残压，P3≈0.5 MPa。

式中:m为一个制动缸内盘形弹簧的块数，m=9块; δ为闸瓦与制动盘允许的最大间隙，δ=1.5mm;k为蝶形弹簧刚度。

设运动附加阻力为N，暂取N'=0.1N=148kg，得:

将(2)式代入(1)式得:

将P1、P2、P3代入(3)式得:

3 一级制动压力Py的确定

3.1 确定提升系统变位质量

有关数据:转子飞轮力矩(GD2)d=89kg·m2;减速器名义传动比i=20;天轮直径Dt=2.5 m。

天轮的变位重量:

电动机转子的变位重量:

机器旋转部分的变位重量:

Gij+Gic=13695kg(由提升机参数表获取)

钢丝绳的重量:

2PLp=2706.4kg

总变位质量∑m:

3.2 二级制动原理

所有制动器分为固定卷筒、游动卷筒两组。两组数量相同，即各为n/2对，分别由液压站的A管B管控制。

提升机安全制动时，A管控制的盘形制动器油压立即降为零，由B管控制的游动卷筒的盘形制动器油压降为系统调定的Py值。这是一级制动。此时投入的制动力矩使整个系统产生符合安全规定所需的减速度。Py保压一整定的时间后降为零，全部制动力矩投入，使提升系统平稳可靠地停止运动。这就是二级制动原理。

因安全制动时安全回路停电，油泵停转，由蓄能器起稳压补油的作用，此时P3=0。

3.3 一级制动油压Py的计算

由二级制动工作原理可得出，一级制动的力矩为:安全制动时安全回路停电，油泵停转时P3=0。将P3代入(2)式得:

将(5)式代入(4)式得:

最大静阻力矩:

式中:R为提升机卷筒半径(下同)。R=D/2。

《金属非金属矿山安全规程》6.3.5.17款规定，竖井和倾角大于30°的斜井的提升设备，安全制动时的减速度应满足:满载下放时应不小于1.5 m/s2，满载提升时应不大于5 m/s2。又依据提升设备动力学，得:

式中:∑m为提升系统总变位质量。

令Pmax=4.7 MPa

将(6)式、Mjmax、Pmax代入(7)式得:

将(6)式、Mjmax、Pmax代入(8)式得:

于是得:

0.08 MPa≤Py≤2.99 MPa

4 结论

根据以上计算，该提升机制动系统最大工作油压应大于或等于4.05 MPa，一级制动油压应大于或等于0.08 MPa而小于或等于2.99 MPa。调定结果为:制动系统最大工作油压实际调定为4.7 MPa，一级制动油压实际调定为2.0 MPa。调定结果符合《金属非金属矿山安全规程》的规定。

该提升机通过了专业技术检测，且已平稳、安全地运行四年多，实践运行结果表明，其制动系统油压的计算和调定是正确的。

［1］李仪钰.矿山机械(提升运输机械部分)［M］.北京:冶金工业出版社，1980.

［2］GB/T20961—2007，单绳缠绕式矿井提升机［S］.北京:中国标准出版社，2007.

［3］GB16423—2006，金属非金属矿山安全规程［S］.北京:中国标准出版社，2006.

［4］GB/T1972—2005，蝶形弹簧［S］.北京:中国标准出版社，2005.

中国科大设计出一种基于钴纳米晶的电解水产氢催化剂

中国科学技术大学设计了一种由钴纳米晶自组装形成的纳米空心球，可以作为催化剂在中性水溶液中高效地催化电解水产生氢气，并且可以在大电流密度下长时间稳定工作。该研究成果在线发表在Angew.Chem.Int.Ed.(doi:10.1002/anie.201601367)上。

目前工业上使用的电解水产氢催化剂多采用以铂为代表的贵金属材料，价格昂贵且资源匮乏。利用非贵金属材料制备电解水产氢催化剂成为研究热点，但目前的电解水产氢催化剂大多需要在强酸或者强碱性电解液中使用，这可能带来一些环境和安全问题。为此，发展可以在中性电解液中工作的高性能产氢电催化剂具有重要的应用价值。

课题组利用“牺牲模板法”制备了由直径为5～10nm的钴纳米晶自组装形成的直径为100nm的纳米空心球(Co-HNP)，用一层含钴、钨、磷和硼的复合氧化物将钴纳米晶粘结在一起形成球壳，并保护钴纳米晶不被氧化。将这种纳米空心球紧密吸附到导电碳布上做成电极，可以既保证钴纳米晶之间以及钴纳米晶与碳布之间有效的电子传递，又保持了纳米催化剂的高比表面积和尺寸效应，从而实现了电极的高催化活性。另一方面，由于复合氧化物保护层的存在，该催化剂可以在中性水溶液中以150 mA/cm2的大电流密度产氢20 h而不发生明显失活。在相同条件下，商用铂/碳催化剂在3h产氢后已经发生严重失活。由此可见，基于钴纳米晶的纳米空心球催化剂，在中性水溶液中兼具高活性和高稳定性，具有优于贵金属铂/碳催化剂的性能。

这一工作对于设计发展基于非贵金属纳米晶的高性能电化学催化剂有重要意义。

Calculation and operation practice of oil pressure of hoist braking system

TANG Chun-yu

In this paper，the maximum working oil pressure and the first stage brake oil pressure of the braking system in the new hoist system at No.2 shaft(auxiliary shaft)of Shuikoushan coppermine were calculated，and the calculation results were used as the adjusting basis of the braking system in the hoist system.Then they were introduced in details that the calculation procedure，the selection of parameters，the calculation method of the oil pressure and the principle of the two stage braking.

hoist;two stage braking;maximum working oil pressure;first stage brake oil pressure

TD534

B

1672-6103(2016)06-0055-03

唐春雨(1962—)，男，湖南常宁人，大学本科学历，工程师，从事有色矿山、冶金设备的技术与管理工作。

2016-10-13