下篇第五章礦井提升運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)教學(xué)課件

(1)初加速度階段t0：提升循環(huán)開(kāi)始，處于井底裝載處的箕斗被提起，而處于井口卸載位置的箕斗則沿卸載曲軌下行，為了減少容器通過(guò)卸載曲軌時(shí)對(duì)井架的沖擊，對(duì)初加速度a0及容器在卸載曲軌內(nèi)的運(yùn)行速度v0要加以限制，一般取v01.5m/s。許多新井不再使用卸載曲軌。(2)主加速階段t1：當(dāng)箕斗離開(kāi)曲軌時(shí)，則應(yīng)以較大的加速度a1運(yùn)行，直至達(dá)到最大提升速度vm，以減少加速階段的運(yùn)行時(shí)間，提高提升效率。(3)等速階段t2：箕斗在此階段以最大提升速度vm運(yùn)行，直至重箕斗將接近井口開(kāi)始減速時(shí)為止。(4)減速階段t3：重箕斗將要接近井口時(shí)，開(kāi)始以減速度a3運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)減速。

(5)爬行階段t4：重箕斗將要進(jìn)入卸載曲軌時(shí)，為了減輕重箕斗對(duì)井架的沖擊以及有利于準(zhǔn)確停車(chē)，重箕斗應(yīng)以v4低速爬行。一般v4=0.4～0.5m/s，爬行距離h4=2.5～5m。

(6)停車(chē)休止階段θ：當(dāng)重箕斗運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，提升機(jī)施閘停車(chē)。處于井底的箕斗進(jìn)行裝載，處于井口的箕斗卸載?；沸葜箷r(shí)間可參考表5-1。圖5-2所示為雙罐籠提升系統(tǒng)五階段速度圖。因?yàn)楣藁\提升無(wú)卸載曲軌，故其速度圖中無(wú)t0階段。為了準(zhǔn)確停車(chē)，罐籠提升仍需有爬行階段，故罐籠提升的速度圖為五階段速度圖。罐籠進(jìn)出車(chē)休止時(shí)間參考表5-2。表5-1箕斗提升的休止時(shí)間箕斗名義裝載質(zhì)量/t6812162030休止時(shí)間/s81012162030爬行階段對(duì)于箕斗和罐籠提升的意義?二、最大提升速度由式(1-1)計(jì)算的經(jīng)濟(jì)速度vj,并不是提升機(jī)的最大提升速度vm，但要盡可能接近。提升機(jī)的卷筒是由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器拖動(dòng)的。提升機(jī)卷筒圓周的最大速度與電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)ne及減速器傳動(dòng)比i有關(guān)，其關(guān)系如下式所示：式中：D為提升機(jī)卷筒直徑；i為減速器傳動(dòng)比；ne為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)。

(5-1)如何確定最大提升速度？由式(5-1)計(jì)算的最大提升速度vm，因每臺(tái)提升機(jī)所選配的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的不同和減速器速比的不同而具有有限的幾個(gè)數(shù)值，這有限的幾個(gè)數(shù)值均稱為提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度—最大提升速度。應(yīng)該注意的是，選取vm時(shí)，即選擇轉(zhuǎn)速ne和傳動(dòng)比i時(shí)，應(yīng)使vm值接近vj值。其辦法可從下列有關(guān)的表中查找(各表的值是據(jù)式(5-1)計(jì)算得出的)。轉(zhuǎn)速n傳動(dòng)比i50060075011.56.8268.19110.239203.9254.7105.887302.6173.1403.925例如：H=400m

D=3m在表中找出與vj值最接近的vm值，該值即為確定的提升最大速度——標(biāo)準(zhǔn)速度，這樣，即可定出與確定的vm值相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和減速器的傳動(dòng)比。

根據(jù)式(5-1)得到的標(biāo)準(zhǔn)速度值必須符合《煤礦安全規(guī)程》對(duì)提升最大速度的有關(guān)規(guī)定:(1)豎井中升降物料時(shí)，提升容器最大速度不得超過(guò)下式算出的數(shù)值：(5-2)(2)豎井中用罐籠升降人員的最大速度不得超過(guò)下式算出的數(shù)值，且最大不得超過(guò)16m/s。三、提升加速度和減速度的確定(一)提升加速度a1的確定確定提升加速度a1時(shí)，應(yīng)綜合考慮如下因素：(5-3)如何確定提升減速度？(1)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井（人員）：a1≤0.75m/s2斜井：a1≤0.5m/s2箕斗提升：a1≤0.75m/s2(2)按減速器最大輸出扭矩確定最大加速度a1。提升機(jī)產(chǎn)品規(guī)格表中給出了減速器最大輸出扭矩Mmax,電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器作用到提升機(jī)卷筒圓周上的拖動(dòng)力不能超過(guò)減速器的能力，可按下式計(jì)算：則：式中：md′為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量；∑m為提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量；k為礦井阻力系數(shù)，箕斗提升取k=1.15，罐籠提升取k=l.2。(5-4)(3)按電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力確定最大加速度a1。最大加速度a1可按下式計(jì)算：式中：λ為電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷系數(shù)；Fe為電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力；Pe為電動(dòng)機(jī)額定功率；0.75為考慮電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行而限制其最大拖動(dòng)力的系數(shù)。(5-5)(4)對(duì)于多繩摩擦提升，最大加速度a1除了以上個(gè)限制因素外，還受到防滑條件的限制。

(二)提升減速度a3的確定提升減速度a3除了要滿足上述《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定外，減速度a3的大小與采用的減速方式有關(guān)。比較常用的減速方式有三種：自由滑行減速方式、制動(dòng)狀態(tài)減速方式和電動(dòng)機(jī)減速方式。如何確定減速度？1.自由滑行減速方式

當(dāng)容器抵達(dá)減速點(diǎn)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)自電源斷開(kāi)，拖動(dòng)力為零，整個(gè)提升系統(tǒng)靠慣性滑行直至停車(chē)。這種減速方式操作簡(jiǎn)單，節(jié)省電耗，應(yīng)優(yōu)先考慮。減速度a3可按下式計(jì)算：(5-6)上式中的x值在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中是變化的，在減速點(diǎn)開(kāi)始時(shí),x=H-（h3+h4)?？砂聪率酱_定a3值:

一般減速階段接近提升終了，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，取x=H。則：

(5-7)(5-8)通過(guò)式(5-7)或式(5-8)計(jì)算得到的減速度a3值過(guò)小時(shí),減速階段運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，提升能力將降低，為了增大減速度a3值，則采用制動(dòng)狀態(tài)方式減速；如果計(jì)算的減速度a3過(guò)大，則會(huì)對(duì)正常停車(chē)帶來(lái)很大困難，必須采用電動(dòng)機(jī)減速方式。

自由滑行減速度太大、太小時(shí)怎樣辦？2.制動(dòng)狀態(tài)減速方式由于提升系統(tǒng)的慣性力較大，在自由滑行狀態(tài)下的減速度過(guò)小，對(duì)提升系統(tǒng)不能達(dá)到有效的減速，這時(shí)則要采用制動(dòng)方式減速。采用制動(dòng)方式減速時(shí)，要考慮需要施加制動(dòng)力的大?。?/p>

當(dāng)所需要施加的制動(dòng)力較小時(shí)(Fz<0.3Qg)，可采用機(jī)械閘制動(dòng)。減速度值可由下式計(jì)算：(5-9)

當(dāng)所需要施加的制動(dòng)力較大時(shí)(Fz>0.3Qg)，為了避免閘瓦過(guò)度發(fā)熱和磨損，則應(yīng)采用動(dòng)力制動(dòng)或低頻制動(dòng)等電氣制動(dòng)方式，按礦井具體條件選用。此時(shí)的減速度a3值可按需要確定，其計(jì)算式如下：

式中：Fz為電氣制動(dòng)力(5-10)3.電動(dòng)機(jī)減速方式提升系統(tǒng)慣性力較小，容器在自由滑行狀態(tài)下減速度可能很大，容器不能滑行至終點(diǎn)。為此，應(yīng)采用電動(dòng)機(jī)減速方式，此時(shí)，拖動(dòng)力為正值，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在較軟的人工特性曲線上。為了便于控制，電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力應(yīng)不小于電動(dòng)機(jī)額定拖動(dòng)力的35％(即F>0.35Fe)。減速度值可按下式計(jì)算：

(5-11)

減速方式的選擇，一般優(yōu)先選用自由滑行減速方式，只有當(dāng)自由滑行減速方式的減速度a3值過(guò)小或過(guò)大時(shí),才能相應(yīng)采用制動(dòng)狀態(tài)減速方式或電動(dòng)機(jī)減速方式。在一般情況下，也經(jīng)常采用混合減速方式減速，即在自由滑動(dòng)狀態(tài)下，用閘瓦適當(dāng)參與控制，此時(shí)減速度a3值的大小等于式(5-7)、式(5-9)計(jì)算的a3值之和之半。對(duì)于副井罐籠提升，由于有下放任務(wù)，為了安全可靠，應(yīng)采用電氣制動(dòng)方式減速；對(duì)于多繩摩擦提升和斜井提升，經(jīng)常采用電動(dòng)機(jī)減速方式。四、等加速箕斗六階段速度圖各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算計(jì)算速度圖的運(yùn)動(dòng)參數(shù)H，Q，Vm,a1和a3均為已知，各運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算步驟如下：(一)初加速階段

式中：h0為卸載距離；v0為箕斗在卸載曲軌內(nèi)運(yùn)行的最大速度,取v0=1.5m/s；t0為初加速階段運(yùn)行時(shí)間,s；a0為初加速階段的加速度，m/s2。(二)主加速階段式中：t1為主加速階段運(yùn)行時(shí)間，s；

h1為主加速階段運(yùn)行距離，m。(三)減速階段

式中：t3為減速階段運(yùn)行時(shí)間,s；

h3為減速階段運(yùn)行距離，m；

v4為爬行速度，m/s，一般取

v4=0.4～0.5m/s。

(四)爬行階段式中：t4為爬行階段運(yùn)行時(shí)間，s；h4為爬行階段運(yùn)行距離，m；取h4=2.5～5m，自動(dòng)控制取小值，手動(dòng)控制取大值。(五)等速階段(5-19)(5-20)(六)抱閘停車(chē)階段抱閘停車(chē)時(shí)間t5，一般取t5=1s。一次提升時(shí)間T的計(jì)算：一次提升循環(huán)時(shí)間Tx的計(jì)算：式中：θ為箕斗裝卸載及休止時(shí)間，具體數(shù)值見(jiàn)表5-1（233頁(yè)）。(5-23)(5-24)(七)提升能力驗(yàn)算一次提升循環(huán)時(shí)間Tx已算出，可計(jì)算箕斗提升設(shè)備每小時(shí)提升次數(shù)ns：小時(shí)提升能力As按下式計(jì)算：式中：Q為一次提升量，kg。(5-25)(5-26)3600->3.6?

每年實(shí)際提升能力An′為：

式中：br為年工作日，br=300天；ts為提升設(shè)備日工作時(shí)數(shù)，ts=14h；c為提升不均衡系數(shù)，箕斗提升取c=1.1～1.15。

箕斗提升設(shè)備的實(shí)際富裕系數(shù)af:

式中：An為設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，t/年。(5-27)(5-28)如果實(shí)際的富裕系數(shù)af小于l，說(shuō)明設(shè)計(jì)是不合理的，應(yīng)重新選擇較大的vm

，然后再計(jì)算各參數(shù)。一般af≥1.2為宜。

等加速罐籠五階段速度圖各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算基本上與箕斗提升設(shè)備相同，只是罐籠提升沒(méi)有卸載曲軌，故無(wú)初加速階段，加速階段運(yùn)行參數(shù)計(jì)算如下：(5-30)(5-29)若主井采用罐籠提升，生產(chǎn)能力的驗(yàn)算方法與箕斗相同；若罐籠提升設(shè)備用于副井，提升能力主要驗(yàn)算能否在40min內(nèi)(斜井放寬到60min)將最大班下井工人運(yùn)送完畢，能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成最大班的運(yùn)送工作量。若不能實(shí)現(xiàn)這些要求，應(yīng)選用雙層罐籠。五、加速階段速度按拋物線變化的速度圖若加速階段的加速度不是常量，而是按直線規(guī)律由大逐漸變小，加速度a與時(shí)間t的關(guān)系式為：式中：a1為提升開(kāi)始時(shí)的加速度，m/s2，t1為加速時(shí)間，s；a為t1階段內(nèi)任一瞬間的加速度，m/s2；t為與a相對(duì)應(yīng)的時(shí)間,s。(5-31)加速終了時(shí)的加速度為零。加速階段的速度v可表示如下：

上式為拋物線方程。(5-32)

圖5-3所示為罐籠采用加速階段速度按拋物線變化的速度圖。如圖所示，t=t1時(shí)，v=vm，由式(5-29)可得：(5-33)(5-34)(5-35)比較式(5-29)與式(5-33)可知，若具有相同的vm及a1,拋物線速度圖的加速時(shí)間是梯形速度圖加速時(shí)間的兩倍。對(duì)于交流拖動(dòng)的提升設(shè)備，加速時(shí)間的增加必然使附加電能損耗增大，因此不宜采用拋物線速度圖，對(duì)于直流拖動(dòng)的提升設(shè)備，加速階段是改變電動(dòng)機(jī)外供電壓來(lái)調(diào)速的，故無(wú)附加電阻損耗。只要能夠完成生產(chǎn)任務(wù)，任何一種速度圖均可使用。對(duì)于多繩摩擦提升設(shè)備，為了減小沖擊力矩和尖鋒負(fù)荷，加速階段速度采用拋物線速度圖較為有利。六、提升電動(dòng)機(jī)的預(yù)選為了對(duì)提升設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算，必須預(yù)選電動(dòng)機(jī)，以便計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量。預(yù)選電動(dòng)機(jī)必須滿足功率、轉(zhuǎn)速和電壓三方面的要求：(一)電動(dòng)機(jī)功率可用下式估算：式中：P為預(yù)選電動(dòng)機(jī)的容量，kw；ρ為動(dòng)力系數(shù)，箕斗提升，取ρ=1.2～1.4；罐籠提升，ρ=1.4；ηj為減速器傳動(dòng)效率，一般取ηj=0.85。

(5-36)P,ne,U(二)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定據(jù)式(5-1)可得到：式中：ne為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min。(三)確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)的電壓由礦井具體條件確定。根據(jù)上述三個(gè)方面，在電動(dòng)機(jī)規(guī)格表中選用所需的電動(dòng)機(jī)。(5-37)圖5-4所示是提升系統(tǒng)示意圖。提升電動(dòng)機(jī)必須給出恰當(dāng)?shù)耐蟿?dòng)力，系統(tǒng)才能以設(shè)計(jì)速度圖運(yùn)轉(zhuǎn)。上節(jié)研究的速度及加速度代表著提升容器、鋼絲繩的速度和加速度，也就是卷筒圓周處的線速度和線加速度。為此，研究電動(dòng)機(jī)作用在卷筒圓周處的拖動(dòng)力，將使問(wèn)題較為簡(jiǎn)便。第二節(jié)礦井提升動(dòng)力學(xué)討論每一階段電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力為什么研究卷筒圓周上的拖動(dòng)力?卸載位置裝載位置電動(dòng)機(jī)作用在卷筒圓周處的拖動(dòng)力F，應(yīng)能克服提升系統(tǒng)的靜阻力和慣性力。表達(dá)式為：式中：Fd為提升系統(tǒng)所有各運(yùn)動(dòng)部分作用在卷筒圓周處的慣性力之和,N。慣性力可寫(xiě)成下面形式：(5-38)(5-39)式中:∑m為提升系統(tǒng)所有運(yùn)動(dòng)部分變位到卷筒圓周處的總變位質(zhì)量，kg，a為卷筒圓周處的線加速度,m/s2。將式(5-39)代入式(5-38)，得：

上式即為提升設(shè)備的動(dòng)力方程式。(5-40)一、提升系統(tǒng)靜阻力Fj

提升系統(tǒng)靜阻力是由容器內(nèi)有益載荷、容器自重、鋼絲繩重以及礦井阻力等組成的。礦井阻力是指提升容器在井筒中運(yùn)行時(shí)，氣流對(duì)容器的阻力、容器罐耳與罐道的摩擦阻力以及提升機(jī)卷筒、天輪的軸承阻力等。

參考圖5-4，若近似地認(rèn)為井口車(chē)場(chǎng)至天輪的鋼絲繩重力等于鋼絲繩繩弦的重力，靜阻力Fj應(yīng)等于兩根鋼絲繩的靜拉力差。即：

式中：Fs為上升端鋼絲繩的靜拉力；

Fx為下放端鋼絲繩的靜拉力。(5-41)由圖5-4可以看出，提升過(guò)程任一瞬間的Fs應(yīng)為：

而下放端鋼絲繩靜拉力Fx應(yīng)為：式中：Q為一次提升量；Qz為容器質(zhì)量；P為鋼絲繩單位長(zhǎng)度的重力；Q為尾繩單位長(zhǎng)度的重力；H為提升高度；x為自提升開(kāi)始至研究瞬間的距離；Hw為井底車(chē)場(chǎng)至尾環(huán)底部的距離；ωs為上升側(cè)礦井阻力；ωx為下放側(cè)礦井阻力。將式(5-40)，(5-41)均代入式(5-39)，得：上式中，仔細(xì)計(jì)算礦井阻力(ωs+ωx)比較困難。在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中，均認(rèn)為礦井阻力是常數(shù),并以一次提升量Q的百分?jǐn)?shù)表示。這時(shí)有：式中：ξ為礦井阻力占Q值的百分?jǐn)?shù)。將上式Q與ξQ合并，并令(1+ξ)Q=kQ，則Fj可如下計(jì)算：

式中：k為礦井阻力系數(shù)，罐籠提升k=1.2；箕斗提升k=1.15。分析式(5-46)可以看出，F(xiàn)j與x是線性關(guān)系。對(duì)于無(wú)尾繩(q=0)的靜力不平衡提升系統(tǒng)，F(xiàn)j-x呈下斜直線，如圖5-5中線段I所示：(5-46)若提升系統(tǒng)選用q=p的等重尾繩，則Fj-x為水平直線，如圖5-5中線段Ⅱ所示；若提升系統(tǒng)所用尾繩的q>p，形成重尾繩時(shí)，則Fj-x為上斜直線，如圖5-5中線段Ⅲ所示。當(dāng)選用q=0的靜力不平衡提升系統(tǒng)時(shí)，提升開(kāi)始時(shí)的Fj最大。若礦井很深，H的增大也導(dǎo)致p值增大，這時(shí)提升開(kāi)始所需拖動(dòng)力必定很大，只能選擇大容量的電動(dòng)機(jī)。但在提升接近終了時(shí)，由于Fj很小，再計(jì)入慣性力，提升機(jī)必須產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩才能安全停車(chē)。這是靜力不平衡提升系統(tǒng)的缺點(diǎn)。但不用尾繩，將使系統(tǒng)簡(jiǎn)單且降低設(shè)備費(fèi)。我國(guó)中等深度的礦井和淺井都采用這種系統(tǒng)。這時(shí)，采用纏繞式提升機(jī)。無(wú)尾繩系統(tǒng)的特點(diǎn)目前，大產(chǎn)量或較深礦井均優(yōu)先選擇多繩摩擦提升系統(tǒng)。為了防止摩擦提升機(jī)與提升鋼絲繩產(chǎn)生滑動(dòng)，均帶有尾繩，同時(shí)克服了靜力不平衡系統(tǒng)的缺點(diǎn)。選擇多繩摩擦提升系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮選用q=p的系統(tǒng)，有特殊需要時(shí)才選用重尾繩系統(tǒng)。尾繩一般多選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩或扁鋼絲繩。利用懸掛裝置，將尾繩兩端分別接在兩個(gè)容器的底部。為了防止尾繩扭結(jié)，可在繩環(huán)處安裝擋板或擋梁。二、變位質(zhì)量m

提升系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一些設(shè)備做直線運(yùn)動(dòng)，一些設(shè)備做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

做直線運(yùn)動(dòng)的設(shè)備是：提升容器、容器內(nèi)有益載荷、提升鋼絲繩和尾繩。它們運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度就是卷筒圓周處的加速度。因此，這些部分無(wú)需變位。做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備有：天輪、提升機(jī)中的卷筒及減速器齒輪、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子等。它們需要變位。下面以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為例，分析變位原則及計(jì)算方法。由理論力學(xué)得知。反映旋轉(zhuǎn)物體慣性的是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Jd，旋轉(zhuǎn)角速度為ωd，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有的動(dòng)能Ej應(yīng)為：(5-47)參考圖5-6，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可表示成:式中：md為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量；r為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)半徑，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量集中點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸的距離。

(5-48)由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度、角加速度與提升機(jī)卷筒的角速度、角加速度不同，因此，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)半徑r處的線加速度肯定不等于卷筒圓周處的已知線加速度a1。設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量變位至卷筒圓周后以md′表示，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位后的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jd′應(yīng)為：

式中：Md為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量；

R為卷筒半徑。(5-49)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位后的動(dòng)能E2應(yīng)為：

式中：wd為卷筒角速度。

正確的變位原則應(yīng)該保持變位前后動(dòng)能相等。令式(5-47)等于式(5-50)，且將式(5-48)代入式(5-47)，式(5-49)代入式(5-50)，整理后得出：(5-50)(5-51)變形一下將上式質(zhì)量改為重力，半徑改為直徑，得出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子變位重力為：式中：Gd為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)于的變位重力，N；(GD2)d為電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)力矩，N·m2；D為卷筒直徑，m；i為減速比。在利用式(5-52)計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位重力Gd時(shí)，必須已知(GD2)d。因此，必須預(yù)選電動(dòng)機(jī)。(5-52)提升系統(tǒng)其他旋轉(zhuǎn)部分的變位質(zhì)量雖也可以利用上述方法計(jì)算，但提升機(jī)制造廠、天輪制造廠都已給出這些設(shè)備變位到卷筒圓周處的變位重力或變位質(zhì)量。提升設(shè)備總變位質(zhì)量，若以變位重力G表示時(shí)，應(yīng)寫(xiě)成:

對(duì)于纏繞式提升設(shè)備，變位重力G應(yīng)為：式中：Gj為提升機(jī)全部旋轉(zhuǎn)部分變位到卷筒圓周處的變位重力(包括減速器)；Gt為每個(gè)天輪變位至卷筒圓周處的變位重力，N；Lp為一根提升鋼絲繩全長(zhǎng);Lq為尾繩全長(zhǎng)，m。(5-64)

Lp可用下式求出：式中：Hc為鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度，m；

Dt為天輪直徑，m；

Lx為鋼絲繩弦長(zhǎng)，m；

(3+n′)為摩擦圈及多層纏繞時(shí)錯(cuò)繩用的鋼絲繩圈數(shù)；

30為鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度，m。(5-55)

Lq可根據(jù)下式計(jì)算：式中：H為提升高度，m；Hw為井底裝載位置至尾繩環(huán)處的距離，m。式中：Hg為容器過(guò)卷距離，m；為尾繩環(huán)高度，常令Hh=1.5S，S為兩提升容器中心距，m。(5-56)(5-57)多繩摩擦提升系統(tǒng)需要計(jì)算變位質(zhì)量∑m時(shí)，不應(yīng)隨意利用以上各式，必須根據(jù)多繩摩擦提升的布置方式(塔式或落地式)、有無(wú)導(dǎo)向輪、主繩和尾繩根數(shù)及長(zhǎng)度等具體情況決定。

第三節(jié)提升設(shè)備所需拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算一、箕斗提升設(shè)備所需拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算以加速度為常量且不帶尾繩的系統(tǒng)為例，分析拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算。令靜阻力公式(5-46)中的q＝O，然后代入式(5-40)中，得出這種系統(tǒng)的動(dòng)力方程式為：(5-58)箕斗各運(yùn)轉(zhuǎn)階段，x與t的關(guān)系式不完全一樣，故分段研究。初加速階段：a=a0

上式前兩項(xiàng)為Fj的變化規(guī)律。由于這一階段x-t為非線性關(guān)系t故F0-t為一凸度不大的曲線，可近似看成直線，且靜阻力線與拖動(dòng)力線平行。

主加速階段：等速階段：減速階段：爬行階段：

停車(chē)階段分別為為了清楚地說(shuō)明問(wèn)題，將各階段的靜阻力、拖動(dòng)力變化規(guī)律與速度圖、加速度圖畫(huà)在一起，如圖5-7所示。何時(shí)為正?何時(shí)為負(fù)?何時(shí)接近于零?何時(shí)向下傾斜?何時(shí)...?通過(guò)對(duì)上述箕斗提升系統(tǒng)拖動(dòng)力的分析和計(jì)算，可歸納出如下一些特點(diǎn)：(1)提升過(guò)程中，t1開(kāi)始時(shí)所需拖動(dòng)力很大，提升開(kāi)始時(shí)的靜阻力最大。在整個(gè)提升過(guò)程中，拖動(dòng)力變化幅度很大，拖動(dòng)力圖是計(jì)算電動(dòng)機(jī)等效容量的依據(jù)。(2)減速階段的拖動(dòng)力可正可負(fù)，也可能近似等于零，主要取決于減速度a3及提升系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。(3)利用公式P=Fv/1000可求出各階段提升機(jī)卷筒軸上所需功率的變化規(guī)律和大小。t1階段終了時(shí)，因vm及F1″均較大，故瞬間所需功率形成尖峰負(fù)荷。(4)將提升系統(tǒng)的速度圖、加速度圖、拖動(dòng)力圖及功率圖畫(huà)在一起，稱為提升設(shè)備的工作圖，如圖5-7所示。它反映了一個(gè)提升循環(huán)內(nèi)，提升設(shè)備各主要參數(shù)的變化規(guī)律及大小。二、罐籠提升設(shè)備所需拖動(dòng)力的變化規(guī)律及計(jì)算

副井罐籠提升設(shè)備有上提和下放貨載兩種情況。此外，加速階段也有采用梯形速度圖或拋物線速度圖之分；是否采用尾繩，也會(huì)影響動(dòng)力方程式的變化規(guī)律?，F(xiàn)僅以兩例進(jìn)行研究。(一)加速階段速度按拋物線變化，等重尾繩且提升貨載1,為何t1較長(zhǎng)?(推)2,為何拖動(dòng)力變化不大?3,為何減速階段拖動(dòng)力常為負(fù)值?4,為何加速終了負(fù)荷尖峰被消除?因p=q，動(dòng)力方程式應(yīng)為：

加速階段，拖動(dòng)力F1的表達(dá)式為：提升開(kāi)始時(shí)，t=0，加速階段終了時(shí)，t=t1，則F1′和F1’’分別為:

其他各階段拖動(dòng)力的變化規(guī)律與數(shù)值大小仍然利用前述方法確定，現(xiàn)僅將各階段拖動(dòng)力計(jì)算公式列出如下：(5-61)(5-62)(5-63)本系統(tǒng)的工作圖已畫(huà)于圖5-8中。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是：

(1)在整個(gè)提升過(guò)程中，拖動(dòng)力雖有變化，但與無(wú)尾繩系統(tǒng)相比，拖動(dòng)力變化幅度小，電動(dòng)機(jī)容量有可能適當(dāng)減??；

(2)副井罐籠不能采用過(guò)大的減速度，減速階段拖動(dòng)力往往可能為正值，這時(shí)要采用電動(dòng)機(jī)減速方式；

(3)與加速階段速度按直線變化的提升系統(tǒng)相比較，由功率圖可以看出，削去加速階段