提升钢丝绳安全系数的验算.doc
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1、提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable 为了对提升钢丝绳安全系数进行验算,应该了解提升系统的有关参数,如容器自重Qz ,提升载荷Q,矿车自重Qc及钢丝绳的技术数据等。一、提升容器自重或载荷重力的测定 the mesuration of hoist container deadweight and load gravity 用拉(压)或荷重传感器对提升容器、载荷称重,其原理是容器重力或载荷重力作用于传感器,使传感器产生应变,传感器应变使电桥输出电压(或电流)信号发生变化,电压(或电流)信号变化的大小与重力的大小成正比
2、。根据所称重力大小来选择传感器的型号及量程,规格从几十牛到1000干牛均有。传感器的使用方法按厂家说明。 (一)用拉力传感器 对容器或负荷称重时,可把传感器一端用绳环与连接装置连接,传感器另一端通过导链挂到罐梁上,传感器通电凋零后拉导链。当钢丝绳不受力时,拉力传感器的输出读数即是所称重力。其输出可以用直流毫伏表测量,也可用光线示波器记录,但应对光高进行标定。 (二)用压力或荷重传感器 采用这种方法时,应把容器提到井口水平以上一定高度停车,然后将井口用工字钢栅铺平,设法将传感器放置在工字钢栅上,传感器通电调零后,慢慢下放容器压在传感器上,并保持平衡,当提升钢丝绳稍松驰不受力时,传感器的输出即表示
3、所称重力的数值。 返回 二、提升钢丝绳安全系数的验算 the checking computations for hoist steel cable 提升钢丝绳在正常工作中,除受到静张力的作用外,其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用,多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。另外,磨损、腐蚀也是降低钢丝绳寿命,影响安全运行的因素。 由于诸多因素的影响,钢丝绳的寿命不能精确计算。为了保证安全可靠,对钢丝绳的选择验算,均采用安全系数法。即按钢丝绳的最大静张力并考虑一定的安全系数选择或验算钢丝绳。 (一)钢丝绳最大静张力的计算 钢丝绳的最大静张力可根据矿上的有关技术资料或根据上述称重法
4、测出的有关数据进行计算。计算公式参见表11。 表l1 提升钢丝绳最大静张力的计算 单绳缠绕提升系统 多绳摩擦提升系统 等重尾绳 =0重尾绳 0 最大静张力Fjm(N) 附图 (表 11 附图) 注:Q容器有效载荷; Qz容器自重; p主绳每米重力; q尾绳每米重力; Hc钢丝绳悬垂高度; Hw尾绳环高度; n1主绳根数; h0容器卸载位置到天轮中心线距离(二)提升钢丝绳安全系数验算按安全系数法钢丝绳的实际安全系数为 (11)式中 Qd钢丝绳中所有钢丝的破断力总和(N); Fjm钢丝绳所受最大静张力(N); m钢丝绳实际的安全系数; ma煤矿安全规程规定的钢丝绳安全系数,查表l2。表l2 提升用
5、钢丝绳的安全系数 用途 钢丝绳安全系数的最低值ma 单绳缠绕式提升系统多绳摩擦式提升系统新悬挂时使用中新悬挂使用中专用于升降人员 9 7 9.20.0005HC 升降人员和物料升降人员时混合提升时升降物料时7.5 68.20.0005HC 专用于升降物料6.5 57.20.0005HC 若按(11)式计算出的mQ1,时,其测定计算的方法步骤同上。 根据动力方程式可知,第一次载荷为Q1时 (25) 第二次载荷为Q2时 (26)上两式中:W1和W2为矿井阻力。两次测试vm相同;这时若认为两次测试时矿井阻力大致相等W1W2; m为不包括载荷及的提升系统变位质量,则 (27) 经整理得 (28) 提升
6、系统总变位质量m为 (kg) (29) 式中 Q 一次提升量,N。 在实测时:Q2取Q;Q1可取( )Q。 将由(2-8)式计算得出的m值代入(2-5)或(2-6)式;即可得出矿井阻力W,即有 (210) 或 (211)提升速度图的测定与验算the mesuration and checking compution of hoist hodograph矿井提升机应按照设计合理的速度图来运行,但是由于生产的发展,矿井提升系统中的设备不可避免地有所变换或更新,提升容器的加大、电动机更换、滚筒直径改变等等),为了研究提升容器的实际运动规律,掌握其性能,合理地使用,及早地发现隐患等多方面来考虑,应该经
7、常性地实际测定提升速度图(尤其是在提升系统有较大设备变化时),并对速度图分析验算,以了解提升机实际提升能力及电动机功率,及时检验起动电阻和控制继电器的合理性。这样既可延长设备寿命,提高生产效率,增加经济效益,又可提高安全性。 一、提升速度图的测定 the mesuration of hoist hodograph 实测提升速度图的基本做法是:利用光线示波器拍摄测速发电机的电压变化规律。因为提升机在运行过程中测速发电机发出的电压与提升机的转数即提升容器的速度成正比。也就是说测速发电机的电压变化规律反映了提升容器的实际速度变化规律。 实测提升速度图的方法步骤如下: (一)调定测速发电机电压值 调定
8、测速发电机在等速时发出的电压值。可从司机操纵台上的电压表确定,如220伏等。 (二)接线并实测纪录把测速发电机发出的电压信号通过适当的电阻匹配,再选用灵敏度合适的振子接到光线示波器的一个插座上。按图31接好线(切记:电压信号不能短路)并检查确认一切无误后,开动光线示波器,调试振子,选好纸速后,方可开车。经开车加速、等速运行、减速爬行、至一次提升完毕,停止记录。至此就得到了个完整的提升速度图。如图3-2所示。 图31 速度测定接线示意图 (V测速发电机电压表) (R匹配电阻) 图32 实测提升速度图 (三)实际速度标定因为上述记录为测速发电机的电压变化曲线,不是真正的提升容器实际速度的变化曲线,
9、所以必须进行实际速度的标定。速度标定的方法是:量出等速运行时的速度Vm与所对应的光高xm,令vm/xm=k v(m/s/mm),k v称为速度比例尺。 有了速度标定值才能进行速度的验算。 (四)最大提升速度的测定 1转速表测定法 用转速表测定电动机的实际转速n,测量出滚筒直径D。传动比i为已知。则 (31) 2标定法实测滚筒每转一周的绳长Lt和在等速运行阶段t秒时间内滚筒的转数N2。则 (32) 速度图的合理状况应当是:各变速阶段中的图形尽可能接近直线;初加速阶段、主加速阶段、减速度a3、爬行速度均应满足设计速度图的要求;在保证安全性的前提下,低速爬行阶段及休止时间应尽可能短,否则电耗大,一次
10、提升时间长,从而减少提升能力。 但是,初次实际测得的速度图往往是不符合理想的设计速度图。其主要原因是起动电阻匹配不合适,三相电阻不平衡或烧结电阻值改变,控制继电器整定不合适或运行参数选择不当等。要根据具体采用的控制方式来分析。在获得初次实测速度图后,根据各矿具体情况分析其病症的原因,找出影响因素,提出解决改善办法。改善处理后,再次测定速度图,如还有问题,再分析处理。如此反复实测几次,直到获得比较合理的速度图为止。 初次测出的速度图常常明显不是直线,有的上凸,有的下凹,有的在起动级上,开始时加速度大,结束时加速度小,这一点在第一加速度级上表现尤其突出。例如,实拍的一个主加速度曲线如图3-3所示。
11、这是一个上凸型的曲线,那么我们可以按实拍片算出速度过程中的最大加速度a1max和最小加速度a1min,由图可知 令 图3-3 加速(度)阶段示意图 这个比值表示加速过程的不均匀性,亦即表示实际速度曲线偏离直线的程度,越大,说明偏离越大,越不好。缩小的方法随控制原则不同而不同。若采用电流为主、时间为辅的控制原则时,时间控制的延时越长,越容易出现加速末期速度曲线上升越缓慢的现象,因而值就越大。减小值的办法之一就是,在JLJ电流继电器的吸合与释放电流值整定适合条件下,不要过分增大时间继电器的延时。理由是JLJ电流继电器释放之后,电磁力矩与静阻力矩之差已经相当小,因此加速度已经很小,即使时间继电器的延
12、时增加较多,速度上升的数值也极为有限。 返回 二、提升速度图的计算 the checking compution of hoist hodograph 利用光线示波器拍摄的速度曲线,加之速度标定值后,就可以对速度图各阶段进行分析计算。 由于主井、副井使用的容器不同,所以所测出的速度图也不同,有五阶段提升速度图,也有六阶段提升速度图。下面以主井底卸式箕斗六阶段提升速度图计算为例,来说明提升速度图的计算步骤: 已知:速度标定值k vk m / k x (msmm);时标。计算项目 (一)初加速阶段 1箕斗出曲轨速度 v0一般V01.5(ms) (33)式中 x0V0时对应舶光高。 2箕斗在曲轨中初
13、加速度a0 一般a0 =05 (ms 2) (ms2 ) (34) 3箕斗在曲轨中的行程h0 一般h0 =2.13 (m),新标准系列箕斗式中h 0 =2.35 (m) (35) (二)主加速阶段1 主加速度(验算见下节) (36)式中 t1主加速运行的时间(s)。 2主加速运行距离h1 (37)(三)等速运行阶段 1等速运行的时间t2及速度vm由实拍速度图中可以查出。 2等速运行的距离h2 (m) (38) (四)减速阶段 1减速度a3 (验算见下节) (m/s2) (39)式中 V4爬行速度 (ms); t3减速运行时间(s)。 2减速运行距离h3 (310) (五)爬行阶段 1 爬行速度
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