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1、多绳摩擦式矿井提升系统 专 业 矿山机电 作者姓名 张小朋 指导教师 乔芳 吴彩霞 定稿日期：2012年3月9日 摘 要 矿井提升系统是矿井运输设备的重要组成部分，是矿山运输的咽喉。多绳摩擦式提升系统在现代矿山行业中的应用十分广泛，矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:单绳缠绕式和多绳摩擦式等。我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少。多绳摩擦式矿井
2、提升机主要由电动机、减速器、摩擦轮、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统组成，采用交流或直流电机驱动。采用低速电动机时可不用减速器，电动机直接与卷筒主轴相连，或将电动机转子装在卷筒主轴的末端。 关键词：提升系统 维护 变频调速 速度输出 目 录摘 要I第1章 提升系统概述11.1多绳摩擦式矿井提升机在国内外的发展现状11.2 多绳摩擦式矿井提升机在我国的应用情况2第2章 多绳摩擦式矿井提升机32.1 多绳摩擦式矿井提升机的种类及其结构分析32.2 多绳摩擦式矿井提升机的优点及其局限性42.3 多绳摩擦式矿井提升机提升工作原理5第3章 多绳摩擦式矿井提升机的方案设计73.1 矿井参数7
3、3.2 多绳摩擦式矿井提升机的主要组成部分83.2.1 多绳摩擦式提升机的类型选择93.2.2 车槽装置9第4章 多绳摩擦式矿井提升机机械制动装置114.1 多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置114.2 盘式制动器的选择12致 谢15参考文献16 多绳摩擦式矿井提升系统第1章 提升系统概述 1.1多绳摩擦式矿井提升机在国内外的发展现状 多绳摩擦式矿井提升机随着科学技术的发展，其增长速度很快，使用范围也日益增多，不仅立井使用，国外在斜井或露天斜坡也在使用，例如，联邦德国米尔斯露天矿，1954年在斜坡上使用了单箕斗四绳提升机，采用封闭式钢丝绳，直径为32mm。又如，奥地利Wodzyki矿井是斜井，
4、1960年以前就使用了双绳摩擦式矿井提升机，井筒倾角是24度，斜长1138m，串车提升，绳速8m/s，提升6辆煤车和2辆矸石车，有效负荷13.56t，为了防止钢丝绳在主导轮上产生滑动，在井底尾绳环处安装种锤拉紧的导向轮。国内是使用的多绳摩擦式提升机也日益增多，1960年第一台多绳摩擦式提升机投入运行以来，大量的这种提升机在我国安装运行。 目前，国外多绳摩擦式矿井提升机的发展方向是：发展落地式和斜井多绳摩擦式提升机，研究其用于特浅井、盲井的可能性，以扩大起使用范围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量；实现自动化和遥控，以提高工作的可靠性和生产效率，以适应深矿井和大生产量的需求多年来；大量采用
5、先进的拖动、控制系统，甚至是全液压型等。 随着矿井开采深度不断加深和采用集中提升方式，多绳摩擦式矿井提升机有较大的发展前途。并为此探索具有耐磨性好、摩擦系数高的摩擦衬垫材料。新结构的多绳缠绕式矿井提升机开始在一些国家使用，它对提升高度大的深井开采有重要意义；采用液压马达代替电动机的防爆提升机受到重视；气力提升也正在研究和发展中。 现在，各国为争夺用户市场，开发了各种形式、规格的矿井提升机，以适应各国矿井的开采深度，达到高效、低能耗、低成倍的目的。矿井提升机的发展总趋势可归结为：在总体上向大负荷、高速、大型化方向发展。实用、经济、高效、可靠的提升机产品是使用者和制造者共同的追求。 1.2 多绳摩
6、擦式矿井提升机在我国的应用情况 我国多绳摩擦式矿井提升机的系列参数从1960年开始制订，目前的品种有塔式和落地式；绳数上有二绳、四绳、六绳；直径结构已达5.5m；主传动形式有电动机通过减速器拖动和低速电动机直联两种。我国1958年设计生产了第一台2m四绳塔式摩擦式矿井提升机，应用在阜新五龙矿。1960年又设计生产了3m四绳摩擦式矿井提升机，在宁夏石嘴山二矿使用。从此我国也开始应用塔式多绳摩擦式矿井提升机。 由于防震的需要，各矿山用户纷纷要求有落地式多绳摩擦式矿井提升机供货，所以在1977年利用河南大峪沟因地面面积限制，原设计的双筒单绳提升机无法安装的情况下，在无任何落地式多绳摩擦提升机参考资料
7、的情况下，完全依靠自己力量，经5个月的努力和攻关，于1977年10月，使我国第一台2m双绳落地式矿井提升机在我国大峪沟诞生。随后在1982年洛阳矿山机械研究所设计试制的一台四绳落地式摩擦矿井提升机在广东红工矿运行，1983年由上海冶金矿山机械厂设计生产了3m四绳直流低速的落地式摩擦提升机在我国浙江长广煤矿应用和鉴定。从此，我国的塔式和落地式多绳摩擦矿井提升机被矿山广泛采用。 第2章 多绳摩擦式矿井提升机 2.1 多绳摩擦式矿井提升机的种类及其结构分析 多绳摩擦式矿井提升机的控制方式有手动、半自动和全自动等几种。一般将布置在井 筒顶部塔架上的这种提升机称为塔式多绳摩擦式矿井提升机，塔架高出地面几
8、十米，在地震区和地表土层特厚的矿区建造井塔耗资较大，但塔式的优点有： 1）紧凑省地；2）不需天轮； 3）全部载荷垂直向下，井架稳定性良好； 4）可获得较大围包角；5）钢丝绳不致因无保护地裸露在雨雪之中而影响摩擦系数及使用寿命。 其缺点是：设备费用比落地式高，因为提升塔比普通井架更为庞大复杂，需要更多的钢 材。塔式多绳摩擦式矿井提升机又可分为无导向轮系统和有导向轮系统两种，前者简单，后者的优点是可使提升容器在井筒中的中心距不受摩擦轮直径的限制，可以减少井筒的断面，同时可以加大钢丝绳在摩擦轮上的围包角，其缺点是使钢丝绳产生了反向弯曲，直接影响钢丝绳的使用寿命。因此设计时应尽量不采用导向轮系统。提升
9、机布置在地面的称为落地摩擦式矿井提升机，这种提升机的提升绳通过井架天轮引入井筒，与容器相连。因落地式可以同时安装提升井架和提升机，井架高度也低，故这种型式的多绳摩擦式提升机在我国受到重视。 多绳摩擦式矿井提升机主要由电动机、减速器、摩擦轮、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统组成，采用交流或直流电机驱动。采用低速电动机时可不用减速器，电动机直接与卷筒主轴相连，或将电动机转子装在卷筒主轴的末端。传动功率大时，可采用2台或4台电动机同时驱动。一台提升机的总功率已达到11600千瓦。制动系统是保证提升机安全运行的重要装置。遇紧急情况时，制动系统应通过可调节制动力矩的液压系统产生两级安全制动
10、，以保证提升机及时停车又不产生制动过猛现象。交流电动机驱动的提升机，其制动系统还要具有灵敏的制动力矩可调性能，以准确控制提升机在临近停车点时的运行速度。 2.2 多绳摩擦式矿井提升机的优点及其局限性 在国内外，多绳摩擦式提升机得到飞跃发展，同单绳缠绕式提升机相比，它具备以 下优点： 1）由于钢丝绳不是缠绕在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容绳量的限制，更适用于深井提升，这是多绳提升机较突出的优点。例如瑞典某矿井使用50t箕斗的8绳提升机，提升高度为1300m主导轮的直径仅为4m，若用单绳缠绕式提升机，则滚筒直径将达7.2到8m，缠绕宽度将达5到4.5m，钢丝绳直径将为80mm，不仅设备重量大，而且
11、设备和钢丝绳直径过大，制造和安装使用维修都较困难。 2）由于提升容器是由数根钢丝绳所承担，提升钢丝绳直径就比相同载荷下单绳提升的小，并导致主导轮直径小，因而在同样提升载荷下，多绳提升机具有体积小，重量轻，节省材料，制造容易，安装和运输方便等特点。 3）由于多绳摩擦式提升机运动质量小，拖动电动机的容量与耗电量都相应减少。 4）由于多根钢丝绳提升，几根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此提高了提升设备的安全性，可不设断绳保险器（防坠器），这就给使用钢丝绳罐道矿井提供了有利条件。 5）在卡罐和过卷的情况下，有打滑的可能性，可避免断绳事故发生。 6）由于多绳提升机的提升钢丝绳一般都是偶数，因而可以用相同
12、数量的左捻和右捻钢丝绳，这样，提升钢丝绳在运行中产生的阻力就可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生对罐道的侧向压力，既降低了运行中的摩擦阻力，又可以减轻罐耳和罐道的单向摩擦，从而延长了罐耳和罐道的使用寿命。 7）由于主导轮宽度较小，轴的跨度也小，改善了主轴的负载性能。 8）主导轮上不缠绳，提升钢丝绳没有在缠绳时沿轴中心方向上的挤压力（单绳缠绕式矿井提升机上会受这种力的影响，通常称之为“咬绳”），而且，由于钢丝绳承受的动应力和静应力都低，因而有利于钢丝绳使用寿命的提高。 但多绳摩擦式矿井提升机也有它的局限性：1）数根钢丝绳的悬挂、更换时工作量大，维护检修、调整工作较复杂。2）当有一根
13、钢丝绳损坏而需要更换时，为了保持各钢丝绳具有相同的工作条件，则需要更换所有的钢丝绳。 3）因不能调解绳长，故双钩提升不能用于几个中段提升，也不适用于凿井提升。 4）当矿井很深时（例如超过1200到1500m），钢丝绳故障较多，故不适用于特别深的矿井提升。 5）由于使用数根直径较细的钢丝绳提升，钢丝绳的外露总面积增加了，在井筒中受矿井腐蚀气体侵蚀的面积就相应增加，加之由于钢丝绳直径较细，钢丝绳的绳股中钢丝直径也较细，耐磨性也明显降低，诸因素对钢丝绳的使用寿命产生了不利的影响。尤其是对于某些矿井的淋水呈酸性，腐蚀性则是影响钢丝绳使用寿命的重要原因之一。 综上所述，多绳摩擦式矿井提升机的优越性是显著
14、的，特别是对提升量大的深井，单绳缠绕式提升机是无法比拟的。通过对多绳摩擦式矿井提升机的缺点进行分析，可以发现，这些缺点是可以克服和减轻的。例如，对于井筒中涌水较大的矿井，除了采取堵水的措施，以减轻对钢丝绳的锈蚀外，还可以采用镀锌钢丝绳，以提高抗腐蚀性能。另外在运行中还可以定期对钢丝绳涂以防腐防滑的戈培油，以改善钢丝绳的工作条件，总之，多绳摩擦式矿井提升机已成为现代提升的发展方向之一。2.3 多绳摩擦式矿井提升机提升工作原理 摩擦式提升机其特点是靠摩擦轮与钢丝绳之间的摩擦力传动。它又可以分为单绳和多绳两种。近年来多采用多绳摩擦式提升机。摩擦式矿井提升机适用于凿井以外的各种竖井提升。提升绳搭挂在摩
15、擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。为提高经济效益和安全性，摩擦式矿井提升机采用尾绳平衡提升方式，即配有与提升绳重量相等的尾绳。尾绳两端分别与两个容器（或容器和平衡重）的底部连接，形成提升绳-容器-尾绳-容器(或平衡重)-提升绳的封闭环路。容器处于井筒中的任何位置时，摩擦轮两侧的提升绳和尾绳的重量之和总是相等的。 第3章 多绳摩擦式矿井提升机的方案设计 本章将在前一章研究的基础上，进一步对多绳摩擦式矿井提升机进行总体方案设计，对提升机各设备进行分类，研究各组成部分的功用及原理，并对其进行选型设计。图3-1为多绳摩擦式矿井提升机系统图。图3-1 多绳摩擦式矿井提升机系统 3.1 矿井参数主井提升1）矿井年产量，90万t/年；2）工作制度：即年工作日，日工作小时数t。
