【正文】 井架第2章 多繩摩擦式礦井提升機 多繩摩擦式礦井提升機的種類及其結構分析 多繩摩擦式礦井提升機的控制方式有手動、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稱為塔式多繩摩擦式礦井提升機，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：設備費用比落地式高，因為提升塔比普通井架更為龐大復雜，需要更多的鋼 材。塔式多繩摩擦式礦井提升機又可分為無導向輪系統(tǒng)和有導向輪系統(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。因此設計時應盡量不采用導向輪系統(tǒng)。提升機布置在地面的稱為落地摩擦式礦井提升機，這種提升機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，井架高度也低，故這種型式的多繩摩擦式提升機在我國受到重視。 多繩摩擦式礦井提升機主要由電動機、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驅動。采用低速電動機時可不用減速器，電動機直接與卷筒主軸相連，或將電動機轉子裝在卷筒主軸的末端。傳動功率大時，可采用2臺或4臺電動機同時驅動。一臺提升機的總功率已達到11600千瓦。制動系統(tǒng)是保證提升機安全運行的重要裝置。遇緊急情況時，制動系統(tǒng)應通過可調(diào)節(jié)制動力矩的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生兩級安全制動，以保證提升機及時停車又不產(chǎn)生制動過猛現(xiàn)象。交流電動機驅動的提升機，其制動系統(tǒng)還要具有靈敏的制動力矩可調(diào)性能，以準確控制提升機在臨近停車點時的運行速度。 多繩摩擦式礦井提升機的優(yōu)點及其局限性 在國內(nèi)外，多繩摩擦式提升機得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機相比，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，提升高度為1300m主導輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機，，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設備重量大，而且設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，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導致主導輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機具有體積小，重量輕，節(jié)省材料，制造容易，安裝和運輸方便等特點。 3）由于多繩摩擦式提升機運動質(zhì)量小，拖動電動機的容量與耗電量都相應減少。 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，因此提高了提升設備的安全性，可不設斷繩保險器（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)生對罐道的側向壓力，既降低了運行中的摩擦阻力，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）由于主導輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負載性能。 8）主導輪上不纏繩，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力和靜應力都低，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，維護檢修、調(diào)整工作較復雜。2）當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?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增加，加之由于鋼絲繩直徑較細，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細，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，單繩纏繞式提升機是無法比擬的。通過對多繩摩擦式礦井提升機的缺點進行分析，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提升工作原理 摩擦式提升機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。摩擦式礦井提升機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)濟效益和安全性，摩擦式礦井提升機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——摩擦輪兩側鋼絲繩拉力。 當鋼絲繩拉力比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，兩側拉力不能達到其極限比值，而應有一安全系數(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的方案設計 本章將在前一章研究的基礎上，進一步對多繩摩擦式礦井提升機進行總體方案設計，對提升機各設備進行分類，研究各組成部分的功用及原理，并對其進行選型設計。圖31為多繩摩擦式礦井提升機系統(tǒng)圖。圖31 多繩摩擦式礦井提升機系統(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的主要組成部分礦井提升機作為一個完整的機械電氣機組，它的主要組成部分及其功能如下： 1）工作機構 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)，用于機器停止時，能可靠地閘住機器。并能在正常制動和 緊急制動時，參與控制機器的速度，能使機器迅速停車。3）機械傳動系統(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。操縱臺控制主電動機的速度變化和換向及對制動系統(tǒng)進行控制；深度指示器指示提升容器的運行位置，在提升容器接近井口（或井底）時發(fā)出減速信號，當機器過卷或超速時，進行限速和過卷保護。對于多繩摩擦式提升機，能自動調(diào)零；測速發(fā)電機用于測定機器的實行運行速度。5）自動保護系統(tǒng) 自動保護系統(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、電動機過流或欠壓等自動保護的作用。6）輔助部分輔助部分包括司機座椅、機座、機架、護柵、擋板、護罩等輔助用具及材料。對于多繩摩擦式 提升還包括導向輪裝置及摩擦襯墊的車槽裝置。 多繩摩擦式提升機的類型選擇圖32 塔式摩擦提升礦井提升機 在這里我們選用塔式多繩摩擦式礦井提升機（如圖32）有導向輪系統(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輪直徑的限制；可減小井筒的斷面；可加大鋼絲繩在主導輪上的圍包角。其缺點是：設備費用高；井架更龐大、復雜，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在