【導(dǎo)讀】礦山提升機(jī)是礦山大型固定機(jī)械之一。礦山提升機(jī)從最初的蒸汽機(jī)拖動(dòng)的誕生纏繞式提。170多年的發(fā)展歷史。目前，國(guó)內(nèi)外經(jīng)常使用的提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種形式。提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、主軸、滾筒等部分組成,各部分之間分別由聯(lián)軸器聯(lián)接。礦井提升設(shè)備是沿井筒提升煤炭、矸石．升降人員和設(shè)備，下放材料的大型機(jī)械設(shè)備。它是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相聯(lián)接的樞紐，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。因此礦井提升設(shè)備的造價(jià)以及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，也就成為影響礦井生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重。合理的選擇，正確的使用和維護(hù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

　　

【正文】 過載以及加速度過大等。 (5)原材料有缺陷。如內(nèi)部裂紋等。 (6)焊接工藝不當(dāng)。如焊條或焊接參數(shù)選用不當(dāng)，焊接處清洗不凈，以及焊后不進(jìn)行熱處理或熱處理不當(dāng)造成焊接殘余應(yīng)力過高等。 提升機(jī)的計(jì)算及滾筒大小 圖 34所示是鎖股 (密封 )鋼絲繩進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的結(jié)果，由圖示可知，在同一鋼絲繩直徑條件下，卷簡(jiǎn)直徑愈大，彎曲應(yīng)力愈小；在相同卷簡(jiǎn)直徑條件下，繩徑愈小，彎曲應(yīng)力愈小，即比值 D／ d愈大，彎曲應(yīng)力愈小。 圖 35所示為在不同的 D／ d彎曲條件下，鋼絲繩試驗(yàn)載荷與其耐久性 的關(guān)系。由圖 33河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 可知，在試驗(yàn)載荷相同時(shí)， D／ d愈大，鋼絲繩所能承受的反復(fù)彎曲次數(shù)愈多，疲勞壽命愈長(zhǎng)。 對(duì)于安裝在地面的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下： 80Dd?? (315) 1200D ??? (316) 式中： D′ 為提升機(jī)卷筒直徑； d為提升鋼絲繩直徑 ,d=30mm； δ為提升鋼絲繩中最粗鋼絲繩直徑 ,δ =2mm 所以： D? ≥80d =80 30=2400mm D? ≥1200 ? =1200 2=2400mm 圖 34 鋼絲繩彎 曲應(yīng)力圖 圖 35不同的 D/d時(shí)載荷與耐久性的關(guān)系 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 產(chǎn) 品 型 號(hào) 卷筒 鋼絲繩最大靜張力 鋼絲繩最大靜張力差 鋼絲 繩最 大直 徑 鋼絲 繩最 小拉 斷力 總和 提升高度或運(yùn)輸長(zhǎng)度 最大提升速度 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(不大于 ) 個(gè) 直徑 寬度 兩卷筒中心距 載物 載物 一層纏繞 二層纏繞 三層纏繞 不大于 m kN mm kN m m/s r/min 2 2 90 55 30 621 215 422 670 750 286 564 885 302 638 1013 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 2JK 表 33 JK礦井提升機(jī)型號(hào)參數(shù)表 查 查表 33，初步選用 ，其卷筒直徑為 ，寬度為 。 選定了標(biāo)準(zhǔn)卷筒后，根據(jù)實(shí)際需要在卷筒上纏繞的鋼絲繩長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算卷筒的實(shí)際寬度B’ 。在提升機(jī)卷筒上應(yīng)容納以下幾部分鋼絲繩： (1)提升高度 H， m。 提升鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度，規(guī)定每半年剁繩頭一次，每次剁掉 5 m，按提升鋼絲繩的使用壽命為三年計(jì)，則試驗(yàn)長(zhǎng)度為 30 m。 (3)為了減少鋼絲繩在卷筒上固定處的拉力，鋼絲繩在卷筒上松繩時(shí)，不能全部松放，應(yīng)在卷筒表面保留三圈摩擦圈，則卷筒的實(shí)際容繩寬度 B39。為： 30( 3 )( )HBdD ???? ? ? ? (317) 式中： H為提升高度 ， H=345m D為提升機(jī)卷筒直徑 ， D= d為提升鋼絲繩直徑 ， d= ε 為提升鋼絲繩繩圈間的間隙，一般為 23mm，卷筒直徑較大時(shí)，取大值取 ε =3mm 30( 3 )( )HBdD ???? ? ? ?= ? ? 6 7 30453 ???????? ??? ﹥ B′ B ，則所選提升機(jī) 能 滿足寬度要求 。如果 B′B ，若提升機(jī)用于有升降人員的豎井副井提升，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，鋼絲繩在卷筒上只能纏繞一層。若提升機(jī)用于豎井主井提升，當(dāng)提升鋼絲繩在卷筒上作單層纏繞時(shí)，當(dāng) B′ B。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：豎井主井提升的提升鋼絲繩可 在卷筒上纏兩層。而本設(shè)計(jì)為主井豎井的提升，因此可以選用兩層纏繞方式。另一方面，如做單層纏繞時(shí)不能滿足提升高度要求。因此選用雙層纏繞方式。作雙層纏繞時(shí)，提升鋼絲纏在卷筒上的實(shí)際纏繞寬度 B39。可按下式 ? ? ? ? ? ? ? ? 3103303 ???????? ?? ?????????????? ???????? ??? ? dDk DnHB p (318) 式中： Dp為平均纏繞直徑； K為纏繞層數(shù) ， k=2； n′ 為錯(cuò)繩圈數(shù)。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 其中： 22 )(42 1 ?????? ddkDD P （ 319） 為了避免繩圈總在一個(gè)地方過渡，每季度要將提升鋼絲繩錯(cuò)動(dòng) 1／ 4圈，根據(jù)提升鋼絲繩的使用年限，一般取 n39。=2～ 4圈，本次計(jì)算取 n39。=3。 所以： 22 )(42 1 ?????? ddkDD P =+ ? ?223 330304102 12 ??? = 帶入（ 318）得： ? ? ? ? ? ? ? ? ???????? ?? ?????????????? ??????? ? ??? ? dDk DnHBp=＜ 所選 ，其卷筒直徑為 ，寬度為 ，雙層纏繞，滿足使用要求。 提升機(jī)強(qiáng)度校驗(yàn) 為了保證提升機(jī)在其設(shè)計(jì)強(qiáng)度范圍內(nèi)工作，使提升機(jī)的工作負(fù)荷不超過其設(shè)計(jì)值，還必須驗(yàn)算提升工作的最大靜張力 Fjmax及最大靜張力差 Fjc，使其滿足所選提升機(jī)規(guī)定的數(shù)值 [Fjmax]和 [Fjc]，可按下式計(jì)算： ][ m a xm a x jzj FpHF ???? (320) ][ jcjc FpHQF ??? (321) 式中： Q 為一次提升的有益載荷 ,Q=3 410? N； zQ 為容器重量， zQ = 410? N； p 為提升鋼絲繩單位長(zhǎng)度重力， P=； H為提升高度， H=345m； 提升機(jī)最大靜張力 [Fjmax]及最大靜張力差 [Fjc]在產(chǎn)品規(guī)格表中給出[ maxJF ]=90KN,[ jcF ]=50KN。 所以 : KNKNpHF zj 5 44m a x ??????????? 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 KNKNFpHQF jcjc ][ 4 ????????? 驗(yàn)算合格，因此所選提升機(jī)卷筒型號(hào)滿足使用要求。 提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 圖 36所示為影響纏繞式提升機(jī)安裝位置的主要參數(shù)關(guān)系圖。圖中： 井架高度 JH ：地面至天輪中心線的距離。 弦長(zhǎng) Lx：提升機(jī)卷筒輪緣至天輪輪緣的距離。 偏角：在繩弦所在平面內(nèi)， 從天輪輪緣作垂線使之垂直于井筒中心線，則繩弦與垂線所形成的角度稱之為偏角。下繩弦與水平線形成仰角β 圖 36 影響提升機(jī)安裝位置的主要參數(shù)關(guān)系圖 Lx及偏角 在提升過程中，弦長(zhǎng)、偏角是變化的，且相互制約。為了防止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鋼絲繩跳出天輪邊緣， Lx不宜過大。 Lx過大時(shí)，繩的振動(dòng)幅度也增大。因此將弦長(zhǎng) Lx限制在 60m以內(nèi)。由圖36可以看出，上、下兩條繩弦長(zhǎng)度不相等，但在計(jì)算中，近似地認(rèn)為卷中心至天輪中心的距離即為弦長(zhǎng)。 由圖 36可見，當(dāng)右鉤提升即將開始時(shí)，右鉤鋼絲繩形成最 大外偏角 1? ，左鉤鋼絲繩形成最大內(nèi)偏角 2? ，當(dāng)左鉤提升即將開始時(shí)，左鉤鋼絲繩形成最大外偏角 1? ，右鉤形成最河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 大內(nèi)偏角 2? 。 限制偏角的原因及具體規(guī)定是： （ 1）偏角過大將加劇鋼絲繩與天輪輪緣的磨損，降低了鋼絲繩的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)有可能發(fā)生斷繩事故。因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，內(nèi)外偏角應(yīng)小于 031 ?? 。 [5] （ 2）某些情況下，當(dāng)鋼絲繩纏向卷筒時(shí)，發(fā)生“咬繩”現(xiàn)象。由圖 37可見，若內(nèi)偏角過大，繩弦的脫離段與鄰圈鋼絲繩不相離而相交，如圖中 A點(diǎn)所示，這就是“咬繩”。有時(shí)，雖然內(nèi)偏角并不是很大，但由于卷筒上繩圈間隙 ? 較小、鋼絲繩直徑 d較大或卷筒直徑D較大也會(huì)“咬繩”?！耙ЮK”加劇了鋼絲繩的磨損。 圖 37 鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)，“咬繩”示意圖 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 38提升機(jī)在不同ε， d及 D時(shí)避免“咬繩”的內(nèi)偏角的允許角度曲線 由圖 36可以看出，外偏角與弦長(zhǎng) L的 關(guān)系式為： [4] x1 Ld32 aa r c ta n ）（ ?? ???? SB （ 322） 式中： B為卷筒寬度， B=； S為兩天輪中心距，查箕斗型號(hào)參數(shù)表，中心距 S=； a為兩卷筒之間的距離，查提升機(jī)型號(hào)參數(shù)表， a=； 上式中：若取 Lx較小， 1? 能超過最大允許值 031 ?? ，應(yīng)以《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的最大允許值 031 ?? 帶入上式， 求出相應(yīng)的最小弦長(zhǎng) min,XL 。 [4] 即： ? ?m a x1m i nx ta nd32 a ??????? SBL （ 323） 內(nèi)偏角 2? 與弦長(zhǎng) Lx的關(guān)系為： 2? =xLS ]d)3D30H([B2aa r c t a n ）（ ?? ???? （ 324） 式中： H為提升高度； 30為鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度； 3為摩擦圈數(shù)； 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 2? 查圖 38可得 4212 ?? o? 。 上式中分子中跨弧一項(xiàng)代表提升終了時(shí)，卷筒表面未纏繩部分的寬度。 同理，以最大允許角度 max2，? 代入上式，可求出相應(yīng)的 minx，L? 。 即： minx，L?m a x2t a n]d)3D 30H([B2 a，）（??? ????? S （ 325） 要特別指出的是：上式應(yīng)同時(shí)滿足前述兩個(gè)規(guī)定。 選擇 L和 L? 中的大值，定位最小弦長(zhǎng) L。若求出的 L已超 60m，設(shè)法解決。若僅由于“咬繩”致使 ? 過小以致 L過大時(shí)，可以根據(jù)具體情況，適當(dāng)增大 ? 或采取其他措施，提高 ? 以降低 L。 顯然，式（ 325）是適用于單層纏繞的。對(duì)于雙層或多層纏繞的提升機(jī)，由于層與層之間已加劇了鋼絲繩的磨損。故一般不再考慮“咬繩”問題。多層纏繞時(shí)， minx，L? 的計(jì)算公式應(yīng)為 [4]： minx，L?max2tan2a，??? S （ 326） 則 minx，L?421ta n2 n2 a m a x2 ???? o ?S= 初步取 Lx=45m 把 Lx=45m帶入（ 322）得到外偏角 1? =176。﹤ 176。 把 Lx=45m帶入（ 324）得到內(nèi)偏角 2? =176。﹤ 176。 Hj,及井筒提升中心線至卷筒中心線距離 Ls 在 Lx已知的情況下，為了求出 Ls，可先計(jì)算井架高度 JH 。 圖 36可知， JH 應(yīng)由下列各部分組成： JH = xH + rH + gH + tR （ 327） 式中： xH 為卸載高度， xH =20m； rH 為容器全高，從容器規(guī)格中查得 rH = gH 為過卷高度； tR 為天輪半徑， tR =。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 表 34立井提升裝置過卷高度和過放距離 [5] 提升速度 (m/s) ≤ 3 4 6 8 ≥ 10 過卷高度 (m) 10 本礦井設(shè)計(jì)提升速度為 ，因此采用差值法計(jì)算求得對(duì)應(yīng)的過卷高度 gH =。 式中最后一項(xiàng) tR 是一段附加距離，因?yàn)閺娜萜鬟B接裝置上繩頭與天輪輪緣的接觸點(diǎn)到天輪中線約為 tR 。 所以 JH = xH + rH + gH + tR =20+++ =36m 取 JH =36m 一般均將按式（ 327）