【正文】 法即換繩時利用提升機的牽引力來牽引新、舊鋼絲繩。一次更換四根主提升鋼絲繩。整個換繩施工過程中未使用 1 臺穩(wěn)車。其特點是：①占用設備少。根本不用穩(wěn)車等設備。僅用 1 臺 JD11。 4 調(diào)度絞車和 2 組滑輪。②準備工作 量少。由于施工中使用的設備少，平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 14 頁 因此，基本不需要作大量的準備工作，僅準備 4 個繩盤及支座即可③施工時間短。采用此方法第一次施工，僅用了 36小時，而第二、第三次施工，則分別用了 28 h，比原來的繩時間提前 4～ 5天 (約 100120 小時 )。④安全性好。，因為鋼絲繩是同時更換，因而 4條新繩受力比較均勻：另外，由于各繩之間用鋼卡子固定，杜絕了鋼絲繩之間的咬繩事故。⑤經(jīng)濟效益顯著。按礦井每天生產(chǎn) 3 000 t 原煤計算，則每天的間接經(jīng)濟效益(產(chǎn)值 )約為 45 萬元， 3天則為 135 萬元；同時還可直接節(jié)約施工費用 4 萬余元。 舊繩帶新繩下放法 江蘇天能集團公司龍固煤礦使用落地式多繩摩擦提升機，換繩采用舊繩帶新繩下放的方法，一次更換四根鋼絲繩，不使用穩(wěn)車，簡單方便【 71。河南永城市新莊煤礦神火集團新莊礦副井絞車型號為 JKMD2。 8 X 4／ 1 1。 5 落地式多摩擦式提升機，掛繩高度為 438m，提升鋼絲繩結(jié)構(gòu)為 6V 34 H℃，鋼絲繩直徑為 28mm。 將新繩的一端提前繞過下天輪直至井口固定利用窄罐籠四根舊提升鋼絲繩牽引四根新鋼絲繩進行井筒下放直至井底，在井底做窄罐籠繩頭更換工作， 同時，將新繩的另一繩頭繞過滾筒、上天輪，然后在 井口做寬罐籠主鉤頭更換工作，通過窄罐籠上提，新鋼絲繩帶出井筒中的舊鋼絲繩，在井口回收舊鋼絲繩。利用此換繩法首繩的更換時問由原來的 22小時減少到 13 小時，并節(jié)省了換繩的費用和安裝準備工作，提高了換繩安全系數(shù) 。 舊繩帶新繩下放法 本章結(jié)合我國多繩摩擦提升機的使用現(xiàn)狀。分析了我剮多繩摩擦提升機換繩的方法及存在的問題。并對多繩摩擦提升機換繩的方法進行了綜述，更換鋼絲繩是一項難度大、技術(shù)性強、危險性高的工作。為此，尋求一種安全可靠、操作簡單、投資小的落地式多繩摩擦式提升機鋼絲繩更換裝置，對于礦山來講是至關(guān)重 要的，也是十分迫切的。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 15 頁 第三章 快速換繩系統(tǒng)設計 系統(tǒng)整體方案設計 通過對上章各種方案的分析，我們發(fā)現(xiàn)“舊繩帶新繩懸掛、新繩帶舊繩回收”一次性換繩方案比較成功，可將此種方案應用到多繩摩擦式提升機快速換繩系統(tǒng)中，同時還應在此裝置中引入裝置從而將鋼絲繩引入天輪和滾筒上，減小勞動強度。目前換繩大部分都是通過改進工藝來提高換繩效率，雖然在一定程度上改善了換繩的問題，但是僅通過簡單的工具和工人的手工操作還是不能保障換 繩的高效和安全。因此，急需研究一種便捷又安全的機械裝置實現(xiàn)換繩 。設想一種換繩裝置帶動鋼 絲繩以一定的速度向前運動，實現(xiàn)換繩。采用可移動的夾緊裝置帶動鋼絲繩運動，當?shù)竭_行程時，返回進行下一段鋼絲繩的運送。但是勢必造成換繩的間斷，因此采用兩個夾緊的裝置，交替工作，通過合理的控制實現(xiàn)鋼絲繩的不間斷運送。 為了防止換繩過程中發(fā)生意外出現(xiàn)跑繩現(xiàn)象，系統(tǒng)增加了安全保護裝置即防跑繩機構(gòu)。利用自鎖原理設計的鎖繩裝置可以在緊急情況下抱緊鋼絲繩避免危險產(chǎn)生。 多繩摩擦式提升機鋼絲繩快速更換裝置的安裝示意圖如圖 31 所示。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 16 頁 圖 31 多繩摩擦式提升機快速換繩系統(tǒng)安裝示意圖 夾緊裝置 連桿機構(gòu) 連桿機構(gòu)是由低副 (轉(zhuǎn)動副、移動副、球面副、球銷副、俐札剮及螺旋副等 )將若干構(gòu)件聯(lián)接而成的，故又稱為低副機構(gòu)。 連桿機構(gòu)可根據(jù)其構(gòu)件之蒯的相對運動為平面運動或空間運動，分為平面連桿機構(gòu)和空間連桿機構(gòu)；又可根據(jù)機構(gòu)中構(gòu)件數(shù) El 的多少分為四桿機構(gòu)、五桿機構(gòu)、六桿機構(gòu)等；一般將五個或五個以上的構(gòu)件組成的連桿機構(gòu)稱為多桿機構(gòu)。單閉環(huán)的平面連桿機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)至少為 4，因而沒有平面三桿機構(gòu)：單閉環(huán)的空問連桿機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)至少為 3，閉而可由三個構(gòu)件組成空間三桿機構(gòu)。 連桿機構(gòu)是常用的主要機構(gòu)之一，它在一些機械 的工作機構(gòu)和操縱裝置中得到了廣泛的應用。連桿機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種運動形式的轉(zhuǎn)換，例如它可把原動件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 17 頁 動件某科 t規(guī)律的往復移動或擺動，反之也可把往復移動或擺動轉(zhuǎn)換成連續(xù)運動：此外，應用在連桿上點的軌跡可以完成工程上特殊的曲線運動要求。 連桿機構(gòu)中應用最廣泛的是平面四桿機構(gòu)，它是構(gòu)成和研究平面多桿機的基礎。 結(jié)構(gòu)設計 夾緊裝置采用工程上廣泛應用的平行四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)。平行四連桿機構(gòu)是由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的平行機構(gòu)，是平面低副機構(gòu)。平面連桿機構(gòu)運動形式多樣?？?實現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動、移動和平面復雜運動，可用于實現(xiàn)已知運動規(guī)律和已知軌跡。低副接觸具有運動副單位面積受力較小、面接觸便于潤滑、磨損較小、易獲得較高精度等特點。平行四連桿的基本型式為鉸接四連桿機構(gòu)即所有運動副為轉(zhuǎn)動副。鉸接四連桿分為曲柄遙桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙遙桿機構(gòu)。由于制造加工等原因?qū)е落摻z繩的直徑不均勻，為了保證其可靠性，使用兩組雙遙桿四連桿機構(gòu)實現(xiàn)鋼絲繩的夾緊。使用個油缸驅(qū)動兩個連桿機構(gòu)。 如圖 （ 32） 所示： 圖32 夾緊裝置示意圖 1下壓塊 2上壓塊 3油缸 鎖繩裝置 結(jié)構(gòu)設計 防跑繩機構(gòu)利用了斜面自鎖的原理。把質(zhì)量為 m 的物體放在斜面上，慢慢地增大斜面的傾角 0，當傾角增大到一定程度時，物體開始滑動。在物體開始滑動時，靜摩擦力平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 18 頁 最大。根據(jù)物體平衡條件，有： mg ?sin =? mg ?cos ? = ?ant ? 角穢稱為摩擦角。當斜面的傾角小于 ? 時，在斜面上無論放多重的物體 。 由于重力沿斜面向下的分力始終與靜摩擦力平衡，并且小于最大靜摩擦力，物體不會滑動。這就是斜面的摩擦“自鎖現(xiàn)象”。參照自鎖原理，鎖繩裝置采用四個楔形塊和一個導向套來實現(xiàn)鎖繩。制動過程利用液壓松閘、彈簧抱閘的原理，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 （ 33） 所示。 圖 33 鎖繩裝置結(jié)構(gòu)圖 1 一壓蓋 2 一套筒 3 一彈簧 4 一穿繩管 5 一彈簧座 6 一楔形塊 受力分析 以楔形塊為研究 對象，進行受力分析，受力分析如圖 （ 34） 所示。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 19 頁 圖 34 楔塊受力分析 圖中 pF 是液壓給楔快的推力， sF 是彈簧力， 1F 和 1N 是分別鋼絲繩給楔塊的摩擦力和壓力， 2F 和 2N 是分別導向套給楔塊的摩擦力和壓力， 初始狀態(tài)下，鋼絲繩與楔塊沒有接觸， 2N =0， 2F =O。以圖示 X 軸、 Y 軸的方向 對楔形塊所受的力迸行分解。 X 軸：左邊 =sF +2F 右邊 =1F ?cos + 1N ?sin Y軸：左邊 = 2N 右邊 = 1N ?cos 最終達到平衡狀杰，此時， E 式左右相等。對鋼絲繩受力分析如 圖（ 35）所示 ： 圖 35 鋼絲繩受力 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 20 頁 GF 為鋼絲繩受到的拉力。在換繩過程中鋼絲繩所受主要拉力來自其自身的重力，設為 G。取安全系數(shù)為 2，即楔形塊對鋼絲繩的摩擦力為鋼絲繩的自重 2倍，得出 2F =2G，摩擦力從滑動摩擦轉(zhuǎn)為靜摩擦，因此將平衡狀態(tài)的摩擦力近似為滑動摩擦，設楔塊和鋼絲繩之間 摩擦系數(shù)為 2? ，得到 2N = 2G2? 代入，得 sF =2G（1tan221 ??? α? ） 可知，彈簧力與 1? 、 αtan 成遞增關(guān)系，與 2? 成遞減關(guān)系。當 1? 、 αtan 夠足夠小時，彈簧力可以取零甚至為負。 取α為 5176。，鋼與鋼的摩擦系數(shù)為 ，代入得到 sF = 中間過程，要求楔塊在導向套斜面垂直方向上平衡，水平方向要保證左向的力大于右向的力。在導向套斜面垂直方向上和水平方向作受力分析，得到： 若仍按上面α為 5176。，鋼與鋼的摩擦系數(shù)為 ，將 sF 代入 sF 還可以從能量角度來計 算，彈簧的勢能和鋼絲繩的動能全部轉(zhuǎn)換為熱能，這里不再另作推導。但是效果并不理想，為了提高效率以較小的力實現(xiàn)制動，根據(jù)公式，可以設法減小楔塊與導向套之間的摩擦系數(shù)、增大楔塊與鋼絲繩的摩擦系數(shù)。查機械手冊，鋼與鋼在各種情況下的摩擦系數(shù)如下： 表 36鋼與鋼的摩擦系數(shù) 摩擦系數(shù) 靜摩擦 無潤滑劑 有潤滑劑 — 動摩擦 無潤滑劑 有潤滑劑 — 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 21 頁 由于鋼絲繩表面不光滑，楔塊與鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)要大于 ，如果將楔塊內(nèi)表面涂上摩擦材料，可將摩擦系數(shù)增 加到 以上；楔塊與導向套之間的摩擦系數(shù)可以通過潤滑、改變材料、改滾動摩擦等實現(xiàn)，如果僅用潤滑劑可以將摩擦系數(shù)減到 。 步進移動機構(gòu)的分析 原理分析 移動式換繩機構(gòu)的移動部分以 lm/s 的速度向前運動，從而實現(xiàn)從新鋼絲繩盤上拽新鋼絲繩的目的。由此，可以考慮利用液壓缸活塞桿的伸縮推動夾緊部分的移動。 液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在機械工業(yè)上得到了廣泛的應用。如用束驅(qū)動磨床、車床、組合機床的進給運動等往復運動和擺動。液壓缸可以分為 3 類：活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸和擺動式液壓缸，本裝置則選用 單桿活塞缸。 移動式換繩機構(gòu)的移動部分的工作原理如下：將單作用式液壓缸一端與興緊部分用螺栓聯(lián)接，另一端固定在地基上，并在移動式機構(gòu)的夾緊部分裝滾輪。供油時，液壓缸即步進汕缸動作帶動央緊部分向前移動；不供油時 。 步進油缸回油，央緊部分復位。步進移動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如 圖 （ 37） 所示 （ 37） 步進移動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 強度校核 由 于步進油缸與螺栓聯(lián)接處受到的沖擊較大，為了保證步進 fl 缸 ， 聯(lián)接螺栓的可靠性，對聯(lián)接螺栓須進行受力分析。該螺栓聯(lián)接為普通聯(lián)接。各螺栓所受預緊力為： 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 第 22 頁 F0=KN N/m f z 其中： KN：可靠性系數(shù)取 KN=： z：螺栓個數(shù)取 Z=6 f：摩擦系數(shù)取 f= 血：摩擦面數(shù)取 m=2 N：正壓力取 N=10 噸 所以 F0=15 噸，故選用 10。 9級螺栓。 液壓原理圖及工作原理 步進式換繩機構(gòu)液壓原理圖如圖 （ 38） 所示 。 （ 3