提升机过卷可变节流缓冲系统设计与优化

提升机过卷可变节流缓冲系统设计与优化

何廷华

四川川矿索道工程有限责任公司 四川省江油市 621701

摘要：提升机作为一种重要垂直运输设备，广泛应用于码头、海上、煤矿等行业。特别是对于长运距的煤矿竖井，为提高运输效率、节省运输时间、减小运输成本，提升容器常处于重载高速运输工况，提升容器接近终点时，若不及时减速停车，提升容器易超过其正常停车位置而发生过卷事故，损坏沿途辅助设备，导致提升系统瘫痪，产生不可预估经济损失，因此在煤矿竖井中，正常停车位置应增设过卷缓冲装置，吸收提升机过卷冲击。

关键词：提升机；过卷；可变节流；比例节流阀；缓冲特性；压力波动

引言

机械式过卷缓冲装置易变形、易破损、难恢复、缓冲时间短、缓冲行程受限、缓冲力无法调节，因此液压缓冲技术逐渐应用于提升机过卷保护装置中，目前有两种形式的过卷液压缓冲系统:溢流阀过卷液压系统和油孔式液压缓冲系统，前者油缸油液经溢流阀流入油箱，压力由溢流阀调定控制;后者油缸油液经阻尼孔进入柱塞空腔，压力由阻尼孔决定针对一般液压系统难以满足过卷制动初期缓冲器所需大流量要求，提出采用插装液压系统。通过设置储能装置吸收过卷冲击，理论分析了液压过卷缓冲装置的制动过程，并做了实例验证。完善立井提升机过卷液压缓冲系统，研究了插装式溢流阀开启压力对系统性能的影响情况。然而现有的提升机液压缓冲系统存在缓冲油缸上腔压力波动、过卷箕斗频繁振动的问题，本文结合相关液压缓冲技术的研究，通过增加节流阀，接通过卷液压缸有杆腔和无杆腔，改进了提升机过卷液压缓冲系统，介绍了系统工作原理，利用AMESIM搭建了系统仿真模型，对比研究了优化前后液压缸有杆腔压力、箕斗位移、箕斗速度的变化情况，最后仿真研究了节流阀通径对系统性能的影响，为提升机过卷缓冲技术的提升提供一定的参考。

1.提升机过卷运输的安全性概述

排雷行动运输系统已经具有更广泛的安全功能，特别是在防止跌落、超载、超载、超速和防爆方面。鉴于采矿作业环境要求较高，井口和井底可能存在大量易燃易爆气体或粉尘，因此需要积极为采矿作业系统建立一个技术安全系统，以提供保障技术系统安全体系和运行安全措施是促进运输系统安全稳定运行的前提条件。一般来说，升降系统主要由一些子系统组成。在实际运行过程中，应确保各子系统能够满足相应的安全和可靠性要求，以确保整个起重运输系统的安全指数。

2.立井提升系统过卷事故发生的原因分析

(1)人为错误。例如，如果司机不按规定运行，可能会在短时间内导致大规模事故，为了避免发生这类事故，需要加强工作人员培训，提高责任感。2)系统故障。系统故障主要指订单系统故障，如果订单组件或系统本身出现问题，可能会影响促销系统的稳定运行。在电梯控制系统中，数字控制技术的应用可以有效地减少轧辊事故的发生，但仍然存在制动故障或摩擦方向盘滑动等问题。3)机械故障。多绳摩擦提升系统是研究的对象，其内部体积事故主要包括以下类型:低速体积，此时控制系统可以运行。例如，吊装容器停机时，司机操作失误，但可以迅速采取措施启动电梯制动系统。在全速过载事故中，当提升容器必须减速时，由于特殊原因没有减速，此时制动系统和保护装置将发挥双重作用，使提升容器停止运转。如果控制系统此时不工作，电机停机，制动功率未作规定，应使用保护装置停止容器运行，可能会增加提升力，提升力与电梯钢丝绳和摩擦方向盘之间的摩擦系数有关此外，超速也是事故的重要原因:当张紧器满载且处于井下，张紧器为空时，容易观察超速情况，弯曲防撞梁。

3.提升机过卷可变节流缓冲系统设计与优化

3.1液压缓冲保护装置

通过圆形止推孔，油液流动区逐渐变小，最终形成一个涡旋，使液体团相互摩擦，释放热量，消耗提升容器所拥有的动能，逐渐减速停止输送。如果容器和缓冲区分开，则柱塞将受弹簧作用的影响，并重置为向上，从而使油流返回到油缸中，从而被能量消耗密封，并且没有反弹现象。此外，油孔柱也可以工作，当柱塞向下压时，截止孔的实际面积也可以减小，使提升容器能实现均匀的减速运动，这种缓冲形式更稳定。此外，还有弹性、塑料等减振器。对话框中，可以使用它们来防止升降系统过载，但由于体积、缓冲距离、反弹、稳定性等原因，它们不会升级。

3.2液压系统设计

当提升机过卷正常工作时,恒压变量泵不工作,换向阀处于中位。当提升系统发生过卷时,停车设备带动缓冲液压缸--同向上运动,缓冲液压缸上腔压力升高,缓冲当压力值达到设定值时,溢流阀打开,上腔高压液压油通过溢流阀流回油箱。缓冲液压缸下腔直接与大气联通。在此过程中停车设备的动能大部分被缓冲系统吸收,转化为液压油的热能,还有少部分被钢丝绳吸收转化为钢丝绳的弹性势能。当停车设备顺利完成缓冲制动时,由于缓冲液压缸上腔压力相当高且钢丝绳处于剧烈拉伸状态,如果此时直接将提升设备下放,将导致钢丝绳回弹以及缓冲液压缸振动,从而可能使钢丝绳损坏和液压管路破坏。因此,应在停车设备下放前对这部分能量进行释放。采取的方法为:启动恒压变量泵,利用恒压变量泵与进口节流回路相结合实现容积调速的特点。将换向阀打到右位,恒压变量泵流出的液压油通过换向阀的右位,将充液阀打开,此时缓冲液压缸与油箱连通,进行卸荷。同时,被拉伸的两钢丝绳的开始缩回,钢丝绳弹性势能得以释放。其中当卸荷完后，将停车设备下放，活塞由于自重返回。高位油箱的液压油通过充液阀进人缓冲缸.上腔,缓冲装置复原。

3.3提升机过卷液压双缓冲系统的设计

1)上部液压缸上腔和上部腔的溢出阈值解决了上部液压缸上腔的尺寸影响，下部腔阀解决了气缸下活塞直径对提升模具和保压缓冲运动特性的影响。增大活塞直径可降低辊式压力机向上运动和向上运动时的波动性。(3)活塞切线直径只影响行程缓冲区上方上行链路的操作，减小活塞切线直径会降低行程缓冲区外升降刀尖的运动；(4)可为实际参考选择两组数值:面积比1.49、活塞直径110mm、活塞切线直径63mm；面1.25mm，活塞环直径110mm，活塞环直径50mm。

3.4通过增加节流阀设计

通过卷液压杆有杆腔和无杆腔，优化了提升机过卷液压缓冲系统的缓冲性能，本文介绍了优化前后提升机过卷液压缓冲系统的工作原理，搭建了优化前系统仿真模型，对比研究了系统缓冲性能，分析了节流阀通径对优化后的系统性能的影响规律，对提高提升机过卷液压缓冲系统性能提供一定的参考，主要得到以下结论:1)节流阀对消除过卷液压缸有杆腔压力波动具有较好的缓冲吸收特性，能实现活塞缓慢复位。2)节流阀通径过卷液压缸活塞复位具有一定的影响，对其活塞伸出基本无影响;增大节流阀通径，箕斗复位时间缩短，箕斗复位速度波动程度先减小后增大。3)当节流阀通径为9mm时，优化后的提升机过卷液压缓冲系统性能较好。

结束语

基于提升机过卷缓冲回落问题，检索了国内提升机过卷缓冲研究现状，结合液压缓冲优势，提出了提升机过卷可变节流液压缓冲系统，基于AMESIM搭建了提升机过卷可变节流液压缓冲系统仿真模型，设置比例节流阀过流面积随活塞位移线性递减，研究了提升机过卷可变节流缓冲特性，总结了提升速度和提升质量改变工况下的系统缓冲特性变化规律，最后通过在液压缸缓冲腔并联定节流阀，对提升机过卷可变节流缓冲系统进行了优化设计，在低速重载和高速轻载工况下进行了仿真验证，为提升机过卷缓冲应用研究提供理论参考，主要得出以下结论：（1）增大提升速度或增大提升质量，液压缸活塞位移增大，缓冲腔压力和活塞速度出现持续波动。（2）过卷缓冲过程，在比例节流阀完全关闭后，缓冲液压缸缓冲腔会储存部分液压能，引起缓冲腔压力波动，导致活塞速度持续波动。（3）液压缸缓冲腔并联小通径节流阀，使其常通油箱，可避免储存液压能，使过卷缓冲特性得到改善。

参考文献

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