【正文】 井架第2章 多繩摩擦式礦井提升機(jī) 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的種類及其結(jié)構(gòu)分析 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的控制方式有手動、半自動和全自動等幾種。一般將布置在井 筒頂部塔架上的這種提升機(jī)稱為塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)，塔架高出地面幾十米，在地震區(qū)和地表土層特厚的礦區(qū)建造井塔耗資較大，但塔式的優(yōu)點有： 1）緊湊省地；2）不需天輪； 3）全部載荷垂直向下，井架穩(wěn)定性良好； 4）可獲得較大圍包角；5）鋼絲繩不致因無保護(hù)地裸露在雨雪之中而影響摩擦系數(shù)及使用壽命。 其缺點是：設(shè)備費(fèi)用比落地式高，因為提升塔比普通井架更為龐大復(fù)雜，需要更多的鋼 材。塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)又可分為無導(dǎo)向輪系統(tǒng)和有導(dǎo)向輪系統(tǒng)兩種，前者簡單，后者的優(yōu)點是可使提升容器在井筒中的中心距不受摩擦輪直徑的限制，可以減少井筒的斷面，同時可以加大鋼絲繩在摩擦輪上的圍包角，其缺點是使鋼絲繩產(chǎn)生了反向彎曲，直接影響鋼絲繩的使用壽命。因此設(shè)計時應(yīng)盡量不采用導(dǎo)向輪系統(tǒng)。提升機(jī)布置在地面的稱為落地摩擦式礦井提升機(jī)，這種提升機(jī)的提升繩通過井架天輪引入井筒，與容器相連。因落地式可以同時安裝提升井架和提升機(jī)，井架高度也低，故這種型式的多繩摩擦式提升機(jī)在我國受到重視。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)主要由電動機(jī)、減速器、摩擦輪、制動系統(tǒng)、深度指示系統(tǒng)、測速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動。采用低速電動機(jī)時可不用減速器，電動機(jī)直接與卷筒主軸相連，或?qū)㈦妱訖C(jī)轉(zhuǎn)子裝在卷筒主軸的末端。傳動功率大時，可采用2臺或4臺電動機(jī)同時驅(qū)動。一臺提升機(jī)的總功率已達(dá)到11600千瓦。制動系統(tǒng)是保證提升機(jī)安全運(yùn)行的重要裝置。遇緊急情況時，制動系統(tǒng)應(yīng)通過可調(diào)節(jié)制動力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級安全制動，以保證提升機(jī)及時停車又不產(chǎn)生制動過猛現(xiàn)象。交流電動機(jī)驅(qū)動的提升機(jī)，其制動系統(tǒng)還要具有靈敏的制動力矩可調(diào)性能，以準(zhǔn)確控制提升機(jī)在臨近停車點時的運(yùn)行速度。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點及其局限性 在國內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以 下優(yōu)點： 1）由于鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，更適用于深井提升，這是多繩提升機(jī)較突出的優(yōu)點。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機(jī)，提升高度為1300m主導(dǎo)輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機(jī)，，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。 2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機(jī)具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運(yùn)輸方便等特點。 3）由于多繩摩擦式提升機(jī)運(yùn)動質(zhì)量小，拖動電動機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。 4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。 5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。 6）由于多繩提升機(jī)的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運(yùn)行中產(chǎn)生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生對罐道的側(cè)向壓力，既降低了運(yùn)行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長了罐耳和罐道的使用壽命。 7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負(fù)載性能。 8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。 但多繩摩擦式礦井提升機(jī)也有它的局限性：1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩。 3）因不能調(diào)解繩長，故雙鉤提升不能用于幾個中段提升，也不適用于鑿井提升。 4）當(dāng)?shù)V井很深時（例如超過1200到1500m），鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。 5）由于使用數(shù)根直徑較細(xì)的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應(yīng)增加，加之由于鋼絲繩直徑較細(xì)，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細(xì)，耐磨性也明顯降低，諸因素對鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。尤其是對于某些礦井的淋水呈酸性，腐蝕性則是影響鋼絲繩使用壽命的重要原因之一。 綜上所述，多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點是可以克服和減輕的。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)提升工作原理 摩擦式提升機(jī)其特點是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動。它又可以分為單繩和多繩兩種。近年來多采用多繩摩擦式提升機(jī)。摩擦式礦井提升機(jī)適用于鑿井以外的各種豎井提升。提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。為提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性，摩擦式礦井提升機(jī)采用尾繩平衡提升方式，即配有與提升繩重量相等的尾繩。尾繩兩端分別與兩個容器（或容器和平衡重）的底部連接，形成提升繩容器尾繩容器(或平衡重)提升繩的封閉環(huán)路。容器處于井筒中的任何位置時，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。摩擦提升工作的可靠性取決于鋼絲繩與摩擦襯墊之間是否有足夠的摩擦力，利用熟知的歐拉公式可得，摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩拉力的極限比值為： F1/F2=euα 式中e——自然對數(shù)的底；α——鋼絲繩對于摩擦輪的圍包角；μ——鋼絲繩對襯墊的摩擦系數(shù)；、F2——摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩拉力。 當(dāng)鋼絲繩拉力比F1/F2大于上式右端所給出的數(shù)值時，鋼絲繩即對摩擦輪產(chǎn)生相對滑動。為避免這種滑動，兩側(cè)拉力不能達(dá)到其極限比值，而應(yīng)有一安全系數(shù)，所以上式改為：σ=F2eμα1F2F1若考慮防滑而加入防滑安全系數(shù)，則有 式中——防滑安全系數(shù)，如果式中F1和F2僅計及靜力，則得靜防滑安全系數(shù)σj；如果計算和時考慮慣性力的影響，則得動防滑安全系數(shù)σg。第3章 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的方案設(shè)計 本章將在前一章研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對多繩摩擦式礦井提升機(jī)進(jìn)行總體方案設(shè)計，對提升機(jī)各設(shè)備進(jìn)行分類，研究各組成部分的功用及原理，并對其進(jìn)行選型設(shè)計。圖31為多繩摩擦式礦井提升機(jī)系統(tǒng)圖。圖31 多繩摩擦式礦井提升機(jī)系統(tǒng) 礦井參數(shù)主井提升1）礦井年產(chǎn)量，90萬t/年；2）工作制度：即年工作日，日工作小時數(shù)t?！对O(shè)計規(guī)范》規(guī)定: =300天, t=14h ；3）礦井開采水平數(shù)1,各水平井深為480；4）卸載水平與井口的高差為25；5）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差為13；6）煤的散集密度，1t/立方米；7）提升方式:雙箕斗提升，采用定重裝載。 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的主要組成部分礦井提升機(jī)作為一個完整的機(jī)械電氣機(jī)組，它的主要組成部分及其功能如下： 1）工作機(jī)構(gòu) 主軸裝置和主軸承，作為搭放提升鋼絲繩，以承受各種正常載荷（靜載荷、動載荷） 以及非常載荷。2）制動系統(tǒng) 制動器和液壓傳動系統(tǒng)，用于機(jī)器停止時，能可靠地閘住機(jī)器。并能在正常制動和 緊急制動時，參與控制機(jī)器的速度，能使機(jī)器迅速停車。3）機(jī)械傳動系統(tǒng) 減速器和聯(lián)軸器，用以減速和傳遞動力。4）觀測和操縱系統(tǒng) 包括操縱臺、深度指示器及測速發(fā)電機(jī)。操縱臺控制主電動機(jī)的速度變化和換向及對制動系統(tǒng)進(jìn)行控制；深度指示器指示提升容器的運(yùn)行位置，在提升容器接近井口（或井底）時發(fā)出減速信號，當(dāng)機(jī)器過卷或超速時，進(jìn)行限速和過卷保護(hù)。對于多繩摩擦式提升機(jī)，能自動調(diào)零；測速發(fā)電機(jī)用于測定機(jī)器的實行運(yùn)行速度。5）自動保護(hù)系統(tǒng) 自動保護(hù)系統(tǒng)具有：過速、過卷、閘瓦磨損超限、潤滑油超壓或欠壓、制動油超壓或欠壓、軸承溫升超限、制動油溫升超限、電動機(jī)過流或欠壓等自動保護(hù)的作用。6）輔助部分輔助部分包括司機(jī)座椅、機(jī)座、機(jī)架、護(hù)柵、擋板、護(hù)罩等輔助用具及材料。對于多繩摩擦式 提升還包括導(dǎo)向輪裝置及摩擦襯墊的車槽裝置。 多繩摩擦式提升機(jī)的類型選擇圖32 塔式摩擦提升礦井提升機(jī) 在這里我們選用塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)（如圖32）有導(dǎo)向輪系統(tǒng)，因為它具有以下優(yōu)點：緊湊省地；不需天輪；全部載荷垂直向下；井架穩(wěn)定性好；可獲得較大圍包角；鋼絲繩不致因無保護(hù)地裸露在雨雪之中而影響摩擦系數(shù)及使用壽命；可使提升容器在井筒中的中心距不受主導(dǎo)輪直徑的限制；可減小井筒的斷面；可加大鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍包角。其缺點是：設(shè)備費(fèi)用高；井架更龐大、復(fù)雜，需更多的鋼材；使鋼絲繩產(chǎn)生了反向彎曲，直接影響鋼絲繩的使用壽命。 微拖動裝置微拖動裝置主要由于用于提升機(jī)在