摘要：開(kāi)灤呂家坨礦老副井提升機(jī)國(guó)產(chǎn)化改造后，由于提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部位轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及變位質(zhì)量都比原來(lái)有所增大，而提升機(jī)拖動(dòng)電機(jī)功率未發(fā)生變化，因此驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率能否帶動(dòng)負(fù)載顯得格外重要，本文介紹了單繩摩擦式提升機(jī)拖動(dòng)電機(jī)功率驗(yàn)算及其過(guò)載能力校驗(yàn)的方法和步驟，希望能夠?qū)μ嵘龣C(jī)改造前的設(shè)計(jì)有所借鑒。

關(guān)鍵詞：摩擦式提升機(jī) 功率 過(guò)載能力 驗(yàn)算 分析

1.前言

呂家坨礦老副井提升機(jī)系波蘭進(jìn)口的KP-6000型列奧那爾德式摩擦輪滾筒提升機(jī)，提升機(jī)拖動(dòng)電機(jī)為波蘭進(jìn)口的P-4100/24/500型直流電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)系統(tǒng)為風(fēng)動(dòng)機(jī)械聯(lián)鎖角移式制動(dòng)閘，系統(tǒng)采用直聯(lián)拖動(dòng)形式，該部提升機(jī)于1968年投入使用，迄今已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)45年，提升機(jī)滾筒、主軸、閘座等關(guān)鍵部位的零部件已經(jīng)老化、磨損嚴(yán)重，特別是受制動(dòng)系統(tǒng)的限制，提升機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要。2014年4月10日-20日，開(kāi)灤基建公司完成了呂家坨礦老副井提升機(jī)的國(guó)產(chǎn)化改造工作，改造后的提升機(jī)為中實(shí)洛陽(yáng)重型機(jī)械有限公司生產(chǎn)的JKMD-6×1型落地式單繩摩擦輪滾筒提升機(jī)，提升機(jī)拖動(dòng)電機(jī)為大連日牽電機(jī)有限公司生產(chǎn)的ZJD410/55-24型直流電動(dòng)機(jī)，制動(dòng)系統(tǒng)為液壓盤(pán)型制動(dòng)器，具有恒減速制動(dòng)及二級(jí)制動(dòng)功能，且能夠與主控系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行。

2.問(wèn)題的提出

老副井提升機(jī)改造后，新提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部位重量比原來(lái)旋轉(zhuǎn)部位增加了約10噸，新提升機(jī)拖動(dòng)電機(jī)額定功率、電樞額定電流、額定轉(zhuǎn)速均未發(fā)生變化，新、舊直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流由原來(lái)的73A變?yōu)?8A，直流電動(dòng)機(jī)主磁極鐵芯長(zhǎng)度由原來(lái)的500mm變?yōu)?50mm，補(bǔ)償繞組截面積由原來(lái)的1000mm2變?yōu)?50mm2。由于負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加，提升機(jī)能否帶得動(dòng)負(fù)載就顯得至關(guān)重要，因此，需要對(duì)拖動(dòng)電機(jī)的功率進(jìn)行驗(yàn)算和分析。

3.拖動(dòng)電機(jī)的功率驗(yàn)算和分析

3.1提升機(jī)參數(shù)

提升高度：H=629.6m；

罐籠重量：7.5t；

載荷重量：5.6t；

空礦車重量：1.37t；

主繩長(zhǎng)度：780m；

尾繩長(zhǎng)度：650m；

鋼絲繩每米重量：11.4kg/m。

3.2直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)

型號(hào)：ZJD410/55-24；

額定功率：1600kW；

電樞額定電壓：650V；

電樞額定電流：2660A；

磁場(chǎng)額定電壓：110/220V；

定子額定電流：156/78A；

額定轉(zhuǎn)速：45 r/min；

直流電動(dòng)機(jī)過(guò)載系數(shù)λm：2.50。

3.3提升機(jī)運(yùn)動(dòng)部分變位質(zhì)量m及變位重量G

（1）變位質(zhì)量m：

（2）變位重量G：G=mg=77252×9.81=757842.12kg

式中：

--- 載荷重量5600kg；

--- 罐籠重量7500kg；

--- 空礦車重量1370kg；

P ---鋼絲繩每米重量 11.4kg/m；

L1---主繩長(zhǎng)度780m；

L2---尾繩長(zhǎng)度650m；

---提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部位變位質(zhì)量19910kg；

---天輪變位重量4450kg；

---電動(dòng)機(jī)變位重量8800kg。

3.4提升機(jī)速度圖和力圖

（1）Vmax=4m/s時(shí)的速度曲線圖和力圖

階段 （1） （2） （3） （4） （5） （6）

a（m/s2） 0.05 0.20 0.00 -0.40 -0.04 -0.30

t（s） 20 15 139.18 8.25 10 3.33

h（m） 10 37.5 556.7 19.4 5 1

（2）Vmax=8m/s時(shí)的速度曲線圖和力圖

階段 （1） （2） （3） （4） （5） （6）

a（m/s2） 0.1 0.5 0.00 -0.5 -0.08 -0.30

t（s） 20 12 60.43 14.6 5 1

h（m） 20 60 483.44 63.51 2.5 0.15

3.5力圖計(jì)算

將速度圖中每一階段的行程，相應(yīng)的加速度和減速度代入提升機(jī)動(dòng)力學(xué)方程 ，并代入相應(yīng)的x行程值，即可計(jì)算出不同階段電機(jī)拖動(dòng)力，呂家坨礦老副井提升機(jī)系摩擦式提升機(jī)，主、尾繩平衡，因此式中P(H-2x)=0，采用 ，其中，k---礦井阻力系數(shù)，罐籠提升k=1.2。

a、提升速度為4m/s時(shí)各階段的拖動(dòng)力：

（1）初加速開(kāi)始時(shí)：F1=1.2×5600+77252×0.05=10583kg

（2）初加速終了時(shí)：F2=1.2×5600+77252×0.05=10583kg

（3）急加速開(kāi)始時(shí)：F3=1.2×5600+77252×0.2=22170kg

（4）急加速終了時(shí)：F4=1.2×5600+77252×0.2=22170kg

（5）等速開(kāi)始時(shí)：F5=1.2×5600=6720kg

（6）等速終了時(shí)：F6=1.2×5600=6720kg

（7）急減速開(kāi)始時(shí)：F7=1.2×5600-77252×0.4=-24181kg

（8）急減速終了時(shí)：F8=1.2×5600-77252×0.4=-24181kg

（9）緩減速開(kāi)始時(shí)：F9=1.2×5600-77252×0.04=3630kg

（10）緩減速終了時(shí)：F10 =1.2×5600-77252×0.04=3630kg

（11）低速爬行開(kāi)始時(shí)：F11=1.2×5600-77252×0.3=-16456kg

（12）低速爬行終了、停車時(shí)：F12=1.2×5600-77252×0.3=-16456kg

b、提升速度為8m/s時(shí)各階段的拖動(dòng)力：

（1）初加速開(kāi)始時(shí)：F1=1.2×5600+77252×0.1=14445kg

（2）初加速終了時(shí)：F2=1.2×5600+77252×0.1=14445kg

（3）急加速開(kāi)始時(shí)：F3=1.2×5600+77252×0.5=45345kg

（4）急加速終了時(shí)：F4=1.2×5600+77252×0.5=45345kg

（5）等速開(kāi)始時(shí)：F5=1.2×5600=6720kg

（6）等速終了時(shí)：F6=1.2×5600=6720kg

（7）急減速開(kāi)始時(shí)：F7=1.2×5600-77252×0.5=-31906kg

（8）急減速終了時(shí)：F8=1.2×5600-77252×0.5=-31906kg

（9）緩減速開(kāi)始時(shí)：F9=1.2×5600-77252×0.08=539.84kg

（10）緩減速終了時(shí)：F10 =1.2×5600-77252×0.08=539.84kg

（11）低速爬行開(kāi)始時(shí)：F11=1.2×5600-77252×0.3=-16456kg

（12）等速爬行終了、停車時(shí)：F12=1.2×5600-77252×0.3=-16456kg

3.6電動(dòng)機(jī)容量的驗(yàn)算

a.積分項(xiàng)

（1）Vmax=4m/s時(shí)的積分項(xiàng)

=3.1×1010kg2s

（2）Vmax=8m/s時(shí)的積分項(xiàng)

=4.67×1010kg2s

b.等效力時(shí)間

（1）Vmax=4m/s時(shí)：

= ×（20+15+8.25+10+3.33）+139.18+ ×40=202s

（2）Vmax=8m/s時(shí)：

= （20+12+14.6+5+1）+60.43+ ×40=120s

依據(jù)《煤礦電工手冊(cè)》第三分冊(cè)P39頁(yè)，式中：

--- 低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)散熱不良的影響系數(shù)，直流電動(dòng)機(jī)取α= ；

--- 停車間歇時(shí)電機(jī)散熱不良的影響系數(shù)直流電動(dòng)機(jī)取β= ；

---停車間歇時(shí)間θ=40s。

c.等效力計(jì)算Fd

（1）Vmax=4m/s時(shí)：

（2）Vmax=8m/s時(shí)：

d.電動(dòng)機(jī)的等效容量Pd（

依據(jù)《煤礦電工手冊(cè)》第三分冊(cè)P38頁(yè)，直聯(lián)拖動(dòng)的直流提升機(jī)，傳動(dòng)效率η=1.0）

（1）提升速度Vmax=4m/s時(shí)：

符合要求。

（2）提升速度Vmax=8m/s時(shí)：

符合要求。

3.7過(guò)載能力的驗(yàn)算

a.電動(dòng)機(jī)的額定出力Fe

依據(jù)《煤礦電工手冊(cè)》第三分冊(cè)P38頁(yè)，直聯(lián)拖動(dòng)的直流提升機(jī)，傳動(dòng)效率η=1.0。

(1)提升速度Vmax=4m/s時(shí)：

(2)提升速Vmax=8m/s時(shí)：

b.最大峰值載荷

（1）提升速度Vmax=4m/s時(shí)：力圖中最大峰值載荷Fmax=F7=-24181kg

（2）提升速度Vmax=8m/s時(shí)：力圖中最大峰值載荷Fmax=F3=45345kg

c.過(guò)載系數(shù)

（1）提升速度Vmax=4m/s時(shí)：

符合要求。

（2）提升速度Vmax=8m/s時(shí)：

符合要求。

4.結(jié)論

JKMD-6×1單繩摩擦落地式提升機(jī)在呂家坨礦老副井成功投入運(yùn)行后，制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了恒減速制動(dòng)，制動(dòng)效果和安全系數(shù)有了明顯提高，閘控系統(tǒng)與主控系統(tǒng)相互配合實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)提升，從而大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。通過(guò)驗(yàn)算和分析，新提升機(jī)在Vmax=4m/s和Vmax=8m/s的工況下，提升機(jī)拖動(dòng)電機(jī)的功率完全符合要求，能夠帶動(dòng)負(fù)載，其過(guò)載能力亦符合要求。

作者簡(jiǎn)介

楊建國(guó)，男，30歲，吉林松原人，開(kāi)灤能源化工股份有限公司呂家坨礦業(yè)分公司電氣技術(shù)員，助理工程師。