多繩摩擦式提升機在安陽地區(qū)的推廣應用

王振宇　李小玉

摘要：文章通過對多繩摩擦式提升機同單繩纏繞式提升機進行對比分析，指出多繩摩擦式提升機的優(yōu)缺點；通過對安陽地區(qū)煤炭賦存情況及開采方式進行分析，指出多繩摩擦式提升機使用的必要性。

關鍵詞：多繩摩擦式提升機；礦井提升系統(tǒng)；礦山運輸；運輸設備

中圖分類號：TD532 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0043-03

1 概述

礦井提升系統(tǒng)是礦井運輸設備的重要組成部分，是礦山運輸?shù)难屎?。多繩摩擦式提升系統(tǒng)在現(xiàn)代礦山行業(yè)中的應用十分廣泛，隨著科學技術的發(fā)展，其增長速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，斜井或露天斜坡也在使用。

目前，國內外多繩摩擦式提升機的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴大其使用范圍；采用新結構，以減小機器的外形尺寸和重量；實現(xiàn)自動化，以提高工作的可靠性和生產效率；大量采用先進的拖動、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型。由上可知，多繩摩擦式提升機將是未來礦山提升系統(tǒng)的首選。

自1960年國內第一臺多繩摩擦式提升機投入運行以來，大量的這種提升機在我國安裝運行，在2012年之前安陽地區(qū)礦山行業(yè)無一家使用多繩摩擦式提升機。安陽鑫龍煤業(yè)主焦礦借助60萬t改擴建，在副井提升系統(tǒng)改造中率先選擇使用了中信重工機械股份有限公司生產的JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多繩摩擦式提升機。

2 可行性研究

2.1 多繩摩擦式提升機的優(yōu)點

在國內外，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：

2.1.1 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，則滾筒直徑將達7.2～8m，纏繞寬度將達4.5～5m，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。

2.1.2 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。

2.1.3 由于多繩摩擦式提升機運動質量小，拖動電動機的容量與耗電量都相應減少。

2.1.4 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。

2.1.5 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。

2.1.6 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。

2.1.7 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。

2.1.8 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。

2.2 多繩摩擦式提升機的局限性

但多繩摩擦式提升機也有它的局限性：

2.2.1 數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時工作量大，維護檢修、調整工作較復雜。

2.2.2 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。

2.2.3 因不能調節(jié)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。

2.2.4 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生了不利的影響。

綜上所述，多繩摩擦式提升機的優(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。通過對多繩摩擦式提升機的缺點進行分析，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。綜合分析，多繩摩擦式提升機已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。

3 項目采用的技術原理及技術分析

多繩摩擦式提升機采用柔性體摩擦傳動原理。鋼絲繩圍繞在摩擦輪上，利用鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦力來提升或下放重物或人員。設鋼絲繩在摩擦輪的圍包角為α，鋼絲繩兩端的張力分別為T1、T2，鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦系數(shù)為μ，鋼絲繩與襯墊間的摩擦力為F。在T1>T2的條件下，鋼絲繩剛要沿著摩擦輪滑動時的平衡條件為F=T1-T2。歐拉公式闡明了T1、T2、μ、α各參數(shù)之間的關系。

本公式即為多繩摩擦式提升機的基本工作

原理。

多繩摩擦式提升機以電動機為動力源，通過減速器、主導輪裝置等傳動系統(tǒng)和工作系統(tǒng)，利用摩擦力F，實現(xiàn)提升機容器在井筒中的升降。采用盤式制動器、液壓油組成的制動系統(tǒng)來控制提升機的減速和停車；用測速發(fā)電裝置、離心限速器等來控制提升機的運行速度；用配置編碼器、模擬柱狀顯示器、數(shù)顯表示來反映提升機在井筒中的位置。通過一系列電氣、機械、液壓的控制、保護系統(tǒng)來保證機器安全運行。

4 項目研究的主要內容

多繩摩擦式提升機主要部件有主軸裝置、減速機、盤形制動器、行星齒輪減速器、液壓站、操作臺、車繩槽裝置、電動機等。

4.1 主軸裝置

主軸裝置由主導輪、主軸、兩個主導輪軸承等組成。為了減少軸的跨度，采用滾動軸承。主軸與鑄鋼輪轂的連接為熱壓配合，而不用鍵。制動盤和主導輪焊在一起。多繩摩擦式提升機的鋼絲繩是搭在主導輪的襯墊上，提升機容器是懸掛在鋼絲繩的兩端。容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機工作時，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在主導輪的襯墊上，主導輪向某一個方向旋轉時，提升鋼絲繩與主導輪之間產生很大的摩擦力，鋼絲繩在摩擦力的作用下，跟主導輪一起運動，從而實現(xiàn)提升容器的升降。

4.2 減速器

JKMD型提升機配用的減速機為剛性基礎，選用ZZDP1000型行星輪減速器。

4.3 制動系統(tǒng)

提升機的制動系統(tǒng)包括液壓站和盤形閘兩大部分。其中液壓站的原理如下：工作制動是通過電液調壓裝置控制溢流閥的溢流壓力，改變盤式制動器的油缸內油壓實現(xiàn)的。確定最大的工作油壓，并依靠調正溢流閥的定壓彈簧壓緊程度，在不超過的范圍內變化。安全制動時，安全制動閥斷電，電液調壓裝置中的滑閥處于最上面的位置，切斷了壓力油的通路，并使所有盤形制動器油缸中的壓力油分別經過A管和B管，與A管相連的制動器通過安全閥直接回油，很快地抱閘。同時，與B管相連的制動器通過安全閥的節(jié)流閥，以較緩慢的速度回油，產生二級制動力矩。并可用調節(jié)安全閥的節(jié)流閥桿位置，來改變二級制動特性。節(jié)流桿在最上面時，只有一級制動。

4.4 車槽裝置

多繩摩擦提升機在開始運轉時，為了增加提升鋼絲繩與摩擦鋼絲繩之間的接觸面積，必須在襯墊上車出繩槽。在提升機運轉期間，由于提升機鋼絲繩之間的張力不同，造成了襯墊磨損不均勻，使各繩直徑產生誤差，為了保證所有鋼絲繩均勻負擔繩端的負荷，當繩槽直徑誤差達到一定值時，也必須對襯墊繩槽進行車削，為此設置了專門的車槽裝置。

車槽裝置在主導輪的下方，每根鋼絲繩的繩槽都有一個專用的車刀裝置，它通過支撐固定在車槽架上。車削時要調正好車刀，使刀頭的刀面與主軸中心線平行，轉動手輪即可進刀或退刀，進刀量的大小可以從刻盤度上看出，一般是每轉一個刻度，進刀量為0.1毫米，可以同時車削全部繩槽，也可以單獨車削某個或幾個繩槽。

車槽時，應盡量使各鋼絲繩直徑的偏差達到最小，以保障各提升鋼絲繩負荷均勻。

5 實際應用效果

JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多繩摩擦式提升機在安陽鑫龍煤業(yè)主焦礦投入運行以來，以可靠的設備安全性能及較少的維修量，增加了提升系統(tǒng)的運輸效率，減少了工人的勞動強度，得到了使用單位職工的認可和好評。目前，多繩摩擦式提升機已列入鑫龍煤業(yè)科技成果推廣應用計劃，即將在全公司范圍內進行推廣使用。

6 推廣應用的前景和意義

多繩摩擦式提升機以其廣泛的使用范圍；采用新結構，以減小機器的外形尺寸和重量；實現(xiàn)自動化以提高工作的可靠性和生產效率；大量采用先進的拖動、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型等，已經成為礦井不可或缺的運輸設備?？傊?，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。

參考文獻

[1] 周乃榮，嚴萬生，等.礦山固定機械手冊[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1986.

[2] 孫玉蓉，周法孔，等.礦井提升設備[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1995.

[3] 范家駿.礦井多繩提升機造型設計[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1981.

[4] 李儀鈺.礦井提升運輸機械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

[5] 能源部.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1992.

[6] 葛世榮.礦井提升機可靠性技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.

[7] 馬新民.礦山機械[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1999.

作者簡介：王振宇（1985-），男，河南永城人，安陽鑫龍煤業(yè)（集團）有限責任公司助理工程師，研究方向：科技創(chuàng)新；李小玉（1986-），女，河南輝縣人，供職于安陽鑫龍煤業(yè)（集團）有限責任公司，研究方向：機電管理。

（責任編輯：周 瓊）