仿真平台毕业设计论文

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1、摘要目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采，矿 井提升设备作为煤矿的关键设备，在矿井机械化生产中 占有重要地位。制动器是提升机（提升绞车）的重要组成 部分之一，直接关系着提升机设备的安全运行。在对提升机的制动器选型过程中，因鼓式制动器是 应用较多的一种传统制动器，它以其独特的优点及良好 的安全性能被广大用户认可，特别是在结合了液压系统 和 PLC 控制之后，液压系统和 PLC 超强的 控制性能为 鼓式制动器的应用提供了巨大的工作平台。制动盘的制 动力，靠油缸内充入油液而推动活塞来压缩鼓式弹簧来 实现。液压鼓式制动器作为传统制动器，具有许多优点， 所以它在现代多种类型提升机中仍获得广泛的应用。

2、它 具有它造价便宜，而且符合传统设计等特点，对生产安 全具有重要意义。关键词：提升机；制动器；设计；液压传动摘要目录1 矿井提升机系统仿真平台了解分析1.1 系统 介绍 41.2 系统 结构 51.3 工作 原理 72 制动系统的作用及要求92.1 制动系 统的 作用92.2 制动系 统的 要求103 制动器结构方案分析103.1 提升机 的选 用103.2 制动器的类型选择 113.2.1 块式制动器 114 块式制动器主要参数的确定134.1 制动 盘的厚度 h 及制动鼓 D134.1.1 制动 盘的厚度 h 的确定134.1.2 制动 鼓内径 D 的 确定134.2摩擦衬片宽度b、包角

3、和摩擦系数仇144.3 及传动杠杆系统确定154.4 制动盘工作面的加工精度要求155块式制动器主要参数计算155.1 块式制动器所需制动重锤质 量155.2 重锤块 数165.3 校 核是 否会自 锁1 66 块式制动器主要结构元件156.1 制 动鼓 196.2 摩擦衬 片207 结 论22设计心 得 23参考文献25致谢 261、矿井提升机系统仿真平台了解分析1.1 系统介绍矿井提升机系统自动控制高仿真平台以提高提升效率、 节能降耗、安全运行为设计理念，针对交流提升系统进行仿 真设计。该系统完全模拟井底煤仓装载、定量称重和箕斗自动装 载、井上煤仓卸载及提升机全自动提升过程。可分别实现提

4、升机全自动运行控制和手动控制。在控制面板上还包括了信 号系统和故障模拟功能，具备以太网通讯功能，可实现与集 中控制平台的连接。系统 示意图如图 1-1 所示。图 1-1 仿真平台布局 示意图1.2 系 统结构 整个系统分为机械部分和电气控制部分，机械部 分包括 提升用交流电机、滚筒、天轮、井架、提升箕斗、钢丝绳、 装卸载机构、摩擦 轮等设备；电气部分包括西 门子 S7-300PLC、变频器、位置传感器、轴角编码器、控制面板、触摸屏和控制软件等。如图 1-2 所示。系框nJJ提 系fa fe fa4 is It系统工 作示意控制 面板图 1-2 自动控制仿真平台系统结构图1.3 工 作原理该提升

5、机系统属于多绳摩擦式提升系统，靠摩擦轮 与钢丝绳之间的摩擦力传动。摩擦式矿井提升机适用于 凿井以外的各种竖井提升。提升绳搭挂在摩擦轮上，利 用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各 连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。 为提高经济效益和安全性，摩擦式矿井提升机采用尾绳 平衡提升方式，即配有与提升绳重量相等的尾绳。尾绳 两端分别与两个容器（或容器和平衡重）的底部连接， 形成提升绳-容器-尾绳-容器（或平衡重）-提升绳的封闭 环路。容器处于井筒中的任何位置时，摩擦轮两侧的提 升绳和尾绳的重量之和总是相等的。“矿井提升机实训仿真平台”的整个工作过程是由 一个主电机带动，通过联轴器

6、带动主天轮转动，主天轮 通过钢丝绳在摩擦力的作用下带动两个副天轮转动，钢 丝绳的两端分别连着左右萁斗，这样完成了矿井提升机 的上下 提升运 动（图 4）。容器天轮组井底装軸敢提斤钢丝绳人轮组位神图4 落地式多绳摩擦 提升系统示意图井口稣载位碎提讲机房位种提升机中的萁斗在上下提升运动过程中主要进过几 个阶段：（一）、加速阶段，萁斗在装满煤后速度在不断 增加这段时间很短；（二）、匀速阶段，萁斗在加速阶段 后，速度达到额定速度后就不会再增加，一直以这个速 度提升 ，这 个过程 时间 较长 ，路 程也最 长；（ 三）、减速 阶段，其都经过减速开关后，就一直在减速，这段时间 也很短；（四）、爬行阶段，萁

7、斗经过减速阶段速度达到 爬行速度，萁斗就一直以这个速度提升，直到萁斗到达 停车点时，萁斗速度就会立即减为零，萁斗停止。提升机的南、北皮带是由一个电机带动，完成运输 过程的。煤炭由采煤机踩得，经过运输皮带进入主煤仓， 再由主煤仓到达南、北皮带，经过南、北皮带进入定量 仓，最后进入萁斗提升机，完成了煤炭的装载过程。煤 炭由其都提升到井上，卸载到井上煤仓，完成煤炭的卸 载过程。2、动系统的作用及要 求现代矿井提升机的制动系统是所有提升设备中最重 要、最复杂的装置。它由制动器和传动机构组成。制动 器是直接作用于制动轮或者制动盘上产生制动力矩的部 分，按其结构可分为盘式制动器和块式制动器等。传动 机构是

8、控制兵调节制动力矩的部分，新型号提升机采用 油压盘式闸制动系统，旧型号提升机采用油压或气压块 式闸制动传动系统。2.1 制动系统的作用(1) 保证提升容器按给定状态运动，并在需要的位置 制动工作制动。(2) 在可能造成事故的不正常工作状态下，紧急制动 以保障人员和设备的安全紧急制动。(3) 更换水平调节绳长时，制动活卷筒。(4) 工作制动、紧急制动都可以 用手动 或自动。手 动 操作时，由司机进行；自动操作时，紧急制动由提升设 备的保护装置进行，工作制动由行程调节器进行。2.2 制动系统的要求提升机除有制动装置外，还装有Mz定车装置，一边 在调整卷筒未知时使用。(2) 全部制动力矩 ,不得小于

9、提升机最大设计静载荷所 需转矩的 3 倍， 即 ：M 3 Mjmax一副制动器的制动力矩Mz应大于调绳力矩Mji的1.2 倍， 即 ：M 1.2 Mzji(4) 紧急制动时，对于提升重物，减速度必须小于 5m/s2 ; 对于下放重物， 减速度应大于 1. 5m/s 2。(5) 对于摩擦轮式提升，紧急制动时的减速度不应使钢丝 绳在摩擦轮上产生滑动。(6) 紧急制动闸必须采用配重式或弹簧是的制动装置。(7) 当井筒倾角在 30 0以下时， 制动力矩的倍数必须符合 要求。3、制动器结构方案分析3.1 提升机的选用KJ型( 4.8 x 4多绳摩擦轮)提升机是基于挠性体 摩擦传动原理实现的。它利用提升钢

10、丝绳与驱动共同滚 筒之间的摩擦力拖动提升容器在井筒中往复运行，加之 采用多根钢丝绳共同承担载荷的方式，因而多绳摩擦提 升机具有以下优点：(1) 提 升机 体积小 ；(2) 钢丝绳断绳的危害 性减小；(3) 提 升高 度大。3.2 制动器的类型选择3.2.1 块 式制 动器块式制动器一般都是闸块压在提升机滚筒的制动轮 上而产 生制动 力矩 ，出 于闸 块与 制动轮 的作 用方式 差别， 块式制动器有角移式、平移式和综合式之分。图(a)是角移式块闸的原理图，两个闸瓦块始终绕基 座上的固定铰接点转动，故名为角移式。当制动动力向 上拉三角块杠杆时，杠杆的联动会产生连杆拉力，从而 迫使块闸压向制动轮，产

11、生制动力；当外动力使三角块 向下压时，连杆的 压力则使块闸 分离开制动轮，即达到 松 闸 的 目 的 。图(b)是常见平移式块闸的原理图，两个闸瓦始终由 一连杆在其中心铰接，连杆的另一端则与基座铰接。两 个闸瓦块的端头用杠杆系统约束起来， 在三角块杠杆是 上提作用下， 各连杆内部的 拉力使两闸 块压向制动轮， 从而产生制动力；当三角块杠杆下放时， 各连杆内部的 压力迫使闸块与制动轮分离。由于闸块是在连杆转动时 压向制动轮的，故闸块是整体平移运动，故称之为平移 式。图（C）是综合式闸块的一种形式，由于闸块与角移杆 铰接，又与基座连杆铰接，故有些相似于四连杆平行移 动机构， 但闸块压向制动轮的运动

12、都是靠角移杠杆带动 的， 所以综合式块闸是介于角移式和平移式之间的一种 闸块。块式制 动器原 理如图 3-1 所示 ：（a）角移移式；（b）平移移式；）综）合综合式图 3-1 块式 制动器 原理4、块式制动器主要参数的确定4.1 制动盘的厚度 h 及制动 鼓 D4.1.1 制 动盘的厚度 h 的确 定 由于一般实心制动盘厚度可取为 10 20mm ，通风式制 动盘厚度取为20 50mm,采用较多的是20 30mm ,为此 我 取 h=25m m。4.1.2 制动鼓内径 D 的确定输入力 Fo 一定时，制动鼓内径越大，制动力矩越大 且散热能力也越强。但 D 的增大受轮辋内径限制。制动 鼓与轮辋之

13、间应保持足够的间隙， 通常要求该间隙不小 于20mm，否则不仅制动鼓散热条件太差，而且轮辋受热 后可能粘住内胎或烤坏气门嘴。制动鼓应有足够的壁厚 用来保证有较大的刚度和热容量，以减少制动时的温升 制动鼓的直径小， 刚度就大， 并有利于保证制动鼓的加 工精度。制动鼓直径与轮辋直径之比D/Dr，对于才乘用 车其值在 0.640.74 的范围内。取其值为 0.7.从提升机 整体参数中可知轮辋直径 Dr 为 13 英寸，即为 390.2mm 则可得制动鼓直径：D = 0.7D = 0.7 x 390.2 = 301.14mmr按 QTC309- 1999 标准取其为 300mmR = D/2 = 30

14、0 /2 = 1504.2摩擦衬片宽度b、包角o和摩擦系数“1) 摩 擦衬 片宽度 尺寸 b 的 选取 对摩擦 衬片 的使用 寿命有影响。衬片宽度尺寸取窄些，则磨损速度快，衬 片寿命短；若衬片宽度尺寸取宽些，则质量大，不易加 工 ， 并 且增 加 了 成 本 。 设 计时 ， 一般 b/D 取 值 范 围在 0.160. 26， 取其值为 0.25 ，则 可得摩 擦衬 片的宽 度：b = 0.25 D = 0.25 x 280 = 70 mm 根据制 动衬片 宽度 尺寸系 列标 准 QC/T30 9-199 9 选 b 值为 70mm 。2) 试 验 表 明 ， 摩 擦 衬 片 的 包角 o

15、在 90 0 100 0 之 间 时，磨损最小。制动鼓温度最低，制动效能最高。减小 o 角， 有 利于 散 热， 但 单位 压 力增 大， 磨 损加 剧 ；增 大 o 角延 伸 两端 的 衬片 ， 以减 小 单位 压力 的 作用 也 不大 ， 此时 包 角两 端 处单 位 压力 较 小； o 过大 ， 制动 作 用不 平 顺，包角一般不宜大于120o。综上所述，选取包角0为 100 o。衬片摩 擦面积 A p制动 鼓 半 径 R 确 定后 ， 摩擦 衬 片宽 度 尺 寸 b 确定 后， 便 可求出 衬片 的摩擦 面积 ：根据国 外统 计资料 分析 ， 此 数值 符合所 选 提 升机 类别的 制动器总质量对应的单个制动器总的衬片摩擦面积的范 围。3) 根据产品SY-1107规格选摩擦衬片摩擦系数ix 为 0.44.3 及传动杠杆系统确定提升机为KJ2 x 5 x 2.3D型，其静力矩m = 75