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滑动是摩擦提升机的一种易发事故,目前尚无有效的专门装备来避免或制止滑动,为此,本文开展了防滑装置基础及应用研究,旨在解决防滑装置的制动性能、控制策略、研发与应用的相关问题,进而为防止和避免摩擦提升机的滑动事故提供技术保障。 本文主要研究内容包括:构建防滑装置实验系统,测试分析防滑装置制动机构摩擦系数与滑速、比压和摩擦温升的关系;建立制动块摩擦温升计算模型,通过实验验证其模型的正确性;建立滑动制动的时变动力学模型,对制动过程及滑动温升进行分析;建立防滑装置液压加载系统控制模型,通过实验验证其模型的正确性;研制一套可用于煤矿现场的防滑装置。 针对滑动事故难以实际实验的问题,构建了摩擦提升防滑实验系统。该系统由调速电机实现滑动速度的控制,由液压系统实现防滑装置的加载,利用光电编码器、拉压传感器、热电偶等传感器实现滑速、制动力和制动温升的检测。 针对防滑制动的温升问题,通过热分析实验得到了防滑装置制动块热物理性质随温度变化规律;建立了圆柱系坐标下制动块摩擦非稳态温升计算模型,给出了求解方法,揭示了制动块不同工况下摩擦温升规律,通过实验验证了模型的正确性。 针对防滑的动力学问题,考虑了钢丝绳粘弹性、提升容器的运行位置等因素影响,建立了多自由度滑动分析时变模型。利用所建模型、结合使用矿井提升系统的实际参数,对防滑制动进行了系统分析,得到了不同工况条件下的滑动特征参数、防滑装置的使用效果。 针对防滑装置的可控加载问题,构建了防滑装置液压加载系统模型,并根据模型对各组件及系统动态特性进行了分析;建立了防滑装置液压加载系统控制模型,根据控制策略设计了参数自整定模糊PID控制器,并对其控制性能进行了理论和实验研究,证明了模型和控制策略的有效性。 以防滑制动可靠、不产生误动作为前提,根据矿井提升系统实际参数,研发了摩擦提升防滑装置,包括制动机构、液压系统、紧急回油装置、PLC控制柜、模糊PID控制器和人机界面编程。 在祁东矿的应用表明,该装置解决了摩擦提升机的防滑及滑动保护问题,可避免滑动事故,提高了摩擦提升运行的安全性,具有较好的经济、社会效益。 该论文有图145幅,表33个,参考文献223篇。