[发明专利]一种同步配重盖式防爆门设计方法

摘要

本发明公开了一种同步配重盖式防爆门的设计方法，属于矿井通风系统设计领域。根据压力容器设计中的强度理论，给出了计算防爆盖板用钢板厚度的方法。首次介绍了配重比和行程比的概念，并给出了计算配重比和行程比范围的方法，以合理地确定配重系统的配重、防爆盖行程与配重块行程的大小，通过防爆盖与配重块的行程可以进一步确定改向轮架与配重架的高度。本发明提供的同步配重盖式防爆门设计计算方法计算简单，减小了设计时的计算量，创造性的提出了配重比和行程比的概念，可以避免同步配重盖式防爆门设计的盲目性，具有很强的工程实践可行性和有效性。

主权项

1.一种同步配重盖式防爆门设计方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、确定同步配重盖式防爆门中防爆盖的有效厚度和厚度附加量，通过将有效厚度和厚度附加量相加计算得到同步配重盖式防爆门中防爆盖的实际厚度；(2)、根据同步配重盖式防爆门所处环境的压力参数、钢丝绳与转向滑轮之间的摩擦参数、防爆盖的重量参数M、防爆盖的面积参数S，构建同步配重盖式防爆门的配重比范围公式，所述配重比为同步配重盖式防爆门中配重块质量和防爆盖质量之比，具体过程如下：设m为配重块质量；M为防爆盖的质量；i为当量摩擦面数量；f为钢丝绳与转向滑轮之间的摩擦系数；P₀为防爆盖外表面气体压力，通常为空气压力；P₁为防爆盖内表面气体压力；S为防爆盖的表面积；g为重力加速度；则配重比范围公式为：设配重比χ＝m/M，当量摩擦系数f_e＝if，则公式(1)可以转化为下式：(3)、依据经验确定使步骤(2)得到的配重比范围为有效配重比时当量摩擦系数f_e的条件，如下式所示：公式(3)中，β是与防爆盖连接的钢丝绳与垂直方向的夹角，β随防爆盖的升高而变化，当防爆盖关闭时，β取β_min，当防爆盖打开时，β取为β_max；当量摩擦系数f_e满足公式(3)时，步骤(2)得到的配重比范围为有效配重比；(4)、构建同步配重盖式防爆门中防爆盖的状态函数，根据防爆盖的状态函数判断是否能够避免自锁问题而顺利使用配重块打开防爆盖，并确定满足顺利使用配重块打开防爆盖的要求时当量摩擦系数f_e与配重比χ的关系式，具体过程如下：构建防爆盖的状态函数如下式所示：w(χ,f_e,β_max)＝[χ‑f_e(χ+1)]cosβ_max‑1＝(χcosβ_max‑1)‑f_e(χ+1)cosβ_max    (4)，根据公式(4)，防爆盖的状态可表示为：通过防爆盖的状态函数可知，当w(χ，f_e，β_max)>0时，防爆盖可以避免自锁问题在配重块的作用下打开；当w(χ，f_e，β_max)<0时，防爆盖无法打开；根据w(χ，f_e，β_max)>0可以得到避免自锁问题时当量摩擦系数f_e与配重比χ的关系式：(5)、分别计算配重块行程h和防爆盖的行程h″，并根据配重块和防爆盖的行程计算同步配重盖式防爆门的行程比ψ，行程比ψ为配重块行程和防爆盖行程之比，即ψ＝h″/h；然后确定行程比ψ的范围，并最终得到配重比的计算公式，具体过程如下：配重块的设计行程计算公式为；h＝D/4      (7)，公式(7)中，D为防爆盖最大半径；一般来说，配重块的实际设计行程为：h＝D/4‑h₀       (8)，公式(8)中，h₀是常数，它是由实际操作确定的合理值；防爆盖的行程计算公式为：则行程比ψ为：根据配重比的概念，则行程比与配重比的关系为将等式(10)的两边取关于χ的倒数，则由上式可知，行程比ψ随着配重比χ的增大而增大，根据配重比的范围可以确定行程比ψ的范围为：如果已知行程比和当量摩擦系数，由公式(10)可得配重比χ的计算公式为：(6)、根据步骤(5)得到的配重比χ计算公式(12)，在确定防爆盖质量的条件下得到配重块的质量。