【摘 要】
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矿井提升机是实现煤矿机械化、自动化和智能化的重要设备,其制动系统制动性能的优劣将直接影响煤矿生产的正常运转。目前采用的液压制动系统液压油路众多、结构复杂、维护成本较大,为简化提升机制动系统结构,降低使用成本,论文基于矿井提升机制动系统运动学理论、液压盘式制动器制动原理,提出了电机械制动方法,开展了电机械制动器的结构设计、多目标优化、疲劳寿命和动力学仿真分析、控制系统搭建和试验研究等方面的工作,主要
【基金项目】
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国家青年科学基金项目《面向超深矿井提升机的电机械制动闸可靠性及自适应控制律研究》（项目编号:51904009）； 面上项目《基于微造型阀芯与异性阀腔结构的煤矿水压三用阀的基础研究》（项目编号:51675003）；
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矿井提升机是实现煤矿机械化、自动化和智能化的重要设备,其制动系统制动性能的优劣将直接影响煤矿生产的正常运转。目前采用的液压制动系统液压油路众多、结构复杂、维护成本较大,为简化提升机制动系统结构,降低使用成本,论文基于矿井提升机制动系统运动学理论、液压盘式制动器制动原理,提出了电机械制动方法,开展了电机械制动器的结构设计、多目标优化、疲劳寿命和动力学仿真分析、控制系统搭建和试验研究等方面的工作,主要内容如下:（1）基于矿井提升机系统运动学理论和制动原理,提出了一种适用于矿井提升机的电机械制动器设计方案,通过对现有盘式制动器结构进行改进,完成了“电机-减速增扭装置-运动换向-制动踏面”结构设计,采用电机驱动传动机构压缩蝶形弹簧的间接制动方式,实现了电机械制动器由主动制动到被动制动的转换。通过缩比实验理论计算,完成了“电机-减速增扭装置-运动换向-制动踏面”的结构设计与零部件选型,最终得到了电机械制动器样机和动静态试验台的整体结构。（2）建立了关键受力部件壳体的有限元分析模型,开展了强度、刚度校核以及振动特性曲线分析;采用多目标优化设计方法,建立了壳体结构优化数学模型,完成了壳体结构优化;得到了优化后壳体结构与碟形弹簧模态和谐响应分析结果以及优化后壳体的疲劳寿命分析结果,验证了制动器壳体结构设计的合理性;最终完成了壳体实物的加工。（3）基于多体动力学理论建立了动力学数学模型,利用软件Adams与Ansys联合搭建了电机械制动器刚柔耦合动力学仿真模型,结合《煤矿安全规程》规定,采用控制变量法分析了制动器的响应性能,探讨了制动正压力、制动初速度、制动盘和闸瓦间摩擦系数对制动性能的影响。（4）以可编程控制器PLC为基础,利用可编程直流电源、数据采集等设备,设计了输出电压、电机正反转控制程序和数据采集程序。搭建了电机械制动器样机实物和动静态试验台,开展了电机械制动器动静态试验研究,测试了制动器的响应性能和碟形弹簧压力特性,分析了制动正压力与输入电压的关系、制动正压力与堵转位移的关系,研究了转速和制动正压力对制动性能的影响。图[70]表[17]参[84]
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