【正文】 擦系數(shù)及使用壽命。塔式多繩摩擦式礦井提升機又可分為無導(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。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。 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(qū)動。傳動功率大時，可采用 2 臺或 4 臺電動機同時驅(qū)動。制動系統(tǒng)是保證提升機安全運行的重要裝置。交流電動機驅(qū)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(zhǔn)確控制提升機在臨近停車點時的運行速度。例如瑞典某礦井使用 50t箕斗的 8河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 9 繩提升機，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，則滾筒直徑將達 8m，纏繞寬度將達 5到 ，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。 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(yīng)減少。 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。 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。 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(fù)雜。 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。 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。 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。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 10 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。 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。近年來多采用多繩摩擦式提升機。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。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。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。 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。 河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 11 第 3 章 多繩摩擦式礦井提升機的方案設(shè)計 本章將在前一章研究的基礎(chǔ)上，進一步對多繩摩擦式礦井提升機進行總體方案設(shè)計，對提升機各設(shè)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(shè)計。 圖 31 多繩摩擦式礦井提升機系統(tǒng) 礦井參數(shù) 主井提升 河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 12 1）礦井年產(chǎn)量 nA ， 90 萬 t/年； 2）工作制度：即年工作日 rb ，日工作小時數(shù) t。 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(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。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。 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。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。 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。 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(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；可獲河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 14 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(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。 微拖動裝置 微拖動裝置主要由于用于提升機在爬行階段獲得穩(wěn)定的低速度，在保證提升容器在卸載點停車位置的準(zhǔn)確停車，另外還可用來檢查井筒、鋼絲繩、更換鋼絲繩，加工制動盤以及其他需要低速拖動的工作，微拖速度一般為 。由于微拖動電機工作在它的自然特性上，故爬行速度非常穩(wěn)定，對于使用半自動或全自動的提 升機是一種較經(jīng)濟有效的方式。其操縱方式可以手動控制，也可以自動控制?？諝庀到y(tǒng)的工作壓力為 。為了防止氣壓超壓過大，儲氣筒頂部另裝有安全閥，一般可調(diào)到氣壓 Mpa，超過該氣壓時空氣由安全閥放出，以保證空氣系統(tǒng)的安全。 我們選用牌坊式深度指示器，圖 25為多繩摩擦式提升方式深度指示器原理圖，與普通的深度指示器相比，它具有兩個特點，一是有一個精確的指示針，二是具有自動調(diào)零的性能。精針 27是在電 磁離合器 25 接通后才開始轉(zhuǎn)動，精針刻度盤 28，每格表示 1m的提升高度。這時指針的位置與容器位置一致，直整角機的電壓也為零，調(diào)零電機停轉(zhuǎn)，調(diào)零結(jié)束。在提升機的運行期間，由于提升鋼絲繩之間的張力不同，造成了襯墊磨損不均勻，使各繩槽直徑 產(chǎn)生誤差，為了保證所有各提升鋼絲繩均勻負(fù)擔(dān)繩端的負(fù)荷，當(dāng)繩槽直徑誤差到某一定值時，也必須對襯墊繩槽進行車削，為此設(shè)置了專用的車槽裝置如圖 33所示 車槽裝置安裝在主導(dǎo)輪的下方，每根鋼絲繩的繩槽部都有一個專用的車刀裝置1，它通過支承架固定在車槽架上，車削時要調(diào)整好車刀，使車刀的刀面與主軸中心線平行，轉(zhuǎn)動手輪可進刀和退刀，進刀量的大小，可以從刻度盤上看出，一般是每轉(zhuǎn)一格刻度，進刀量為 。 河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 17 圖 33 車槽裝置 多繩摩擦式礦井提升機的附屬設(shè)備 罐道選型 提升容器在井筒中升降運行的導(dǎo)向裝置稱為罐道，按結(jié)構(gòu)型式不同，分為剛性罐道和柔性罐道兩種。 在這里我們選鋼絲繩罐道，因為它的結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、建井工期短、節(jié)約鋼材和投資。 鋼絲繩罐道是利用鋼絲繩作為提升容器的導(dǎo)向裝置。井筒中不需要設(shè)置罐道梁。 布置鋼絲繩罐道的位置，應(yīng)盡量使鋼絲繩遠離提升容器的回轉(zhuǎn)中心，以增大鋼絲繩的抗扭力矩，減小提升容器在運行中的扭擺；同時要不妨礙井底，井口裝設(shè)剛性罐道和罐梁，并保證罐耳通過時有足夠的間隙；并便于布置和安裝檢修罐道鋼絲繩的固定及拉緊裝置等。在這里我們選用四繩四角對稱布置，如圖 34所示 河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 18 圖 34 鋼絲繩罐道 布置形式示意圖 1— 罐道繩； 2— 防撞繩 拉緊方式 目前國內(nèi)生產(chǎn)的拉緊方式有：螺桿拉緊、彈簧拉緊、重錘拉緊及液壓重錘拉緊。因為它能獲得 并保持較大的拉緊力，不需要經(jīng)常的調(diào)繩和 檢修；它的缺點是井底因重錘而要加深水窩深度，且井底需要經(jīng)常清理。因為這種裝置能保證罐道鋼絲繩卡得較為牢靠、可靠，張緊力大，又不會損傷鋼絲繩。雙楔塊固緊式固定裝置的基本參數(shù)可通過其技術(shù)特征及外形尺寸表得到。 它由位于井架上面的提 升機房、內(nèi)壁和外壁組成。通常內(nèi)壁起架子作用，并具有矩形斷面，起斷面尺寸的大小取決于提升容器的尺寸。這樣，還可以增大鋼絲繩的圍包角，提高摩擦輪提升的防滑安全系數(shù)，減小井筒斷面積，降低基建投資費用。我國生產(chǎn)的多繩摩擦式提升機，直徑在 2 米以下的都不用導(dǎo)向輪；直徑在 2 米以上的都要帶導(dǎo)向輪。其中一個為固定輪，其他為游動輪，一消除因各條提升鋼絲繩的速度差對繩槽的滑動摩擦。其結(jié)構(gòu)有兩種：一種是輻條式結(jié)構(gòu)，另一種是焊接式結(jié)構(gòu)。所以，在這里我們選用焊接式導(dǎo)向輪。 圖 29導(dǎo)向輪 1—— 固定輪； 2—— 襯墊； 3—— 游動輪； 4—— 輪軸； 5—— 滾動軸承 3. 提升容器的連接裝置 箕斗的附加重錘。 選用 XS90 型自動壓緊楔形繩環(huán)，其技術(shù)參數(shù)按照 XS 型自動壓緊楔形繩環(huán)基本參數(shù)及尺寸表。 選用 XJ100 4 型箕斗連接裝置，其技術(shù)參數(shù)參照 XJ 型箕斗連接裝置基本參數(shù)及尺寸表。 選用膠輪罐耳裝置，其技術(shù)參數(shù)參照滾輪罐耳裝置基本參數(shù)及尺寸表。由于主井為一個水平提升，故采用 雙箕斗提升 。《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定：有井底煤倉時為 至 ；無井底煤倉時為 ； fa —— 提升能力富裕系數(shù)。 2）經(jīng)濟提升速度 提升高度 ： )(5182513480 mHHHH ZXSt ??????? （ 42） 提升速度： )/(39。139。 suVHaVT m tmg ????????? ? （ 44） 1a —— 提升正常加速度，通常 1a ≤ 1 2/sm ?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：對于人員升降的加、減速度，立井不得超過 2/sm ；斜井提升不得超過 2/sm ； u —— 容器起動初速度及爬行段延續(xù)的時間；箕斗提升可取 10s；罐籠提升可取5至 7s； ? —— 提升容器每次提升終了的休止時間；根據(jù)箕斗休止時間表可選定其時間值。39。由于箕斗具有自重小，占井筒面積斷面小，不需增加井筒斷面即可在井下使用大容量礦車，裝卸載自動化，裝卸載快，因此可以提高提升能力的特點，所以選用箕斗提升。所選箕斗應(yīng)選用 7到 8t 箕斗 ,因多繩提煤箕斗沒有 8t 系列 ,故選用： JDS9/110 4標(biāo)準(zhǔn)底卸式四繩箕斗 J—— 提煤箕斗 D—— 立井多繩 S—— 鋼絲繩罐道 9—— 名義裝載量 Q為 9t 110—— 每根提升鋼絲繩懸掛裝置的破壞載荷為 1100kN 4—— 提升鋼絲繩數(shù) n 為 4 根 具體參數(shù)為： 有效容積： 10立方米 河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 23 繩間距： 300mm 裝載礦車型號： — 6A 名義載重： 1t 車數(shù)： 2 自身質(zhì)量 cQ ： 最大終端載荷： 440kN 箕斗全高 rH ： 13350mm 尾繩數(shù) n‘ ： 2 符合條件。 1 sACa tbQT nf rg ??? ?????? ???? （ 46） ② 所需的提升速度 2 4 1239。139。在礦井這個服務(wù)年限里，鋼絲繩是需要經(jīng)常更換的易耗品，所以它又關(guān)系到提升設(shè)備的經(jīng)濟運行問題。 由于井筒淋水大，因腐蝕嚴(yán)重，所以選用鍍鋅鋼絲繩。 hzxegr HHHHH ?????? 518 1 8 ?????? )( m? 河 北 工 程 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 24 39。在制造廠供給的設(shè)備圖中可以查到； zxH —— 導(dǎo)向輪與主導(dǎo)輪軸中心的高差， m，根據(jù) zxH 的近似 數(shù)值表可以查出； hH —— 尾繩環(huán)的高度， m。 m—— 鋼絲繩的安全系數(shù)，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，摩擦式提升機的安全系數(shù)：升降人員和物料用： .m≥ — ；專為升降物料用： m≥ — 。查鋼絲繩規(guī)格表，其規(guī)格為： k