王振宇　李小玉

摘要：文章通過(guò)對(duì)多繩摩擦式提升機(jī)同單繩纏繞式提升機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析，指出多繩摩擦式提升機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)；通過(guò)對(duì)安陽(yáng)地區(qū)煤炭賦存情況及開(kāi)采方式進(jìn)行分析，指出多繩摩擦式提升機(jī)使用的必要性。

關(guān)鍵詞：多繩摩擦式提升機(jī)；礦井提升系統(tǒng)；礦山運(yùn)輸；運(yùn)輸設(shè)備

中圖分類(lèi)號(hào)：TD532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）05-0043-03

1 概述

礦井提升系統(tǒng)是礦井運(yùn)輸設(shè)備的重要組成部分，是礦山運(yùn)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(yīng)用十分廣泛，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長(zhǎng)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(guó)內(nèi)外多繩摩擦式提升機(jī)的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機(jī)，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴(kuò)大其使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率；大量采用先進(jìn)的拖動(dòng)、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型。由上可知，多繩摩擦式提升機(jī)將是未來(lái)礦山提升系統(tǒng)的首選。

自1960年國(guó)內(nèi)第一臺(tái)多繩摩擦式提升機(jī)投入運(yùn)行以來(lái)，大量的這種提升機(jī)在我國(guó)安裝運(yùn)行，在2012年之前安陽(yáng)地區(qū)礦山行業(yè)無(wú)一家使用多繩摩擦式提升機(jī)。安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)主焦礦借助60萬(wàn)t改擴(kuò)建，在副井提升系統(tǒng)改造中率先選擇使用了中信重工機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多繩摩擦式提升機(jī)。

2 可行性研究

2.1 多繩摩擦式提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

在國(guó)內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以下優(yōu)點(diǎn)：

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(jī)較突出的優(yōu)點(diǎn)。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機(jī)，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(jī)，則滾筒直徑將達(dá)7.2～8m，纏繞寬度將達(dá)4.5～5m，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(guò)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(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機(jī)具有體積小、重量輕、節(jié)省材料、制造容易、安裝和運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。

2.1.3 由于多繩摩擦式提升機(jī)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。

2.1.4 由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時(shí)拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險(xiǎn)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(guò)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(jī)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(yùn)行中產(chǎn)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(chǎn)生對(duì)罐道的側(cè)向壓力，既降低了運(yùn)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(zhǎng)了罐耳和罐道的使用壽命。

2.1.7 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。

2.1.8 主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒(méi)有在纏繩時(shí)沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會(huì)受這種力的影響，通常稱(chēng)之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動(dòng)應(yīng)力和靜應(yīng)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(jī)的局限性

但多繩摩擦式提升機(jī)也有它的局限性：

2.2.1 數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時(shí)工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。

2.2.2 當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時(shí)，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(diào)節(jié)繩長(zhǎng)，故雙鉤提升不能用于幾個(gè)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(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(duì)鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。

綜上所述，多繩摩擦式提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對(duì)提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無(wú)法比擬的。通過(guò)對(duì)多繩摩擦式提升機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些缺點(diǎn)是可以克服和減輕的。例如，對(duì)于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對(duì)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(yùn)行中還可以定期對(duì)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(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。

3 項(xiàng)目采用的技術(shù)原理及技術(shù)分析

多繩摩擦式提升機(jī)采用柔性體摩擦傳動(dòng)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(lái)提升或下放重物或人員。設(shè)鋼絲繩在摩擦輪的圍包角為α，鋼絲繩兩端的張力分別為T(mén)1、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(dòng)時(shí)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(guān)系。

本公式即為多繩摩擦式提升機(jī)的基本工作

原理。

多繩摩擦式提升機(jī)以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)減速器、主導(dǎo)輪裝置等傳動(dòng)系統(tǒng)和工作系統(tǒng)，利用摩擦力F，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)容器在井筒中的升降。采用盤(pán)式制動(dòng)器、液壓油組成的制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)控制提升機(jī)的減速和停車(chē)；用測(cè)速發(fā)電裝置、離心限速器等來(lái)控制提升機(jī)的運(yùn)行速度；用配置編碼器、模擬柱狀顯示器、數(shù)顯表示來(lái)反映提升機(jī)在井筒中的位置。通過(guò)一系列電氣、機(jī)械、液壓的控制、保護(hù)系統(tǒng)來(lái)保證機(jī)器安全運(yùn)行。

4 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容

多繩摩擦式提升機(jī)主要部件有主軸裝置、減速機(jī)、盤(pán)形制動(dòng)器、行星齒輪減速器、液壓站、操作臺(tái)、車(chē)?yán)K槽裝置、電動(dòng)機(jī)等。

4.1 主軸裝置

主軸裝置由主導(dǎo)輪、主軸、兩個(gè)主導(dǎo)輪軸承等組成。為了減少軸的跨度，采用滾動(dòng)軸承。主軸與鑄鋼輪轂的連接為熱壓配合，而不用鍵。制動(dòng)盤(pán)和主導(dǎo)輪焊在一起。多繩摩擦式提升機(jī)的鋼絲繩是搭在主導(dǎo)輪的襯墊上，提升機(jī)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(jī)工作時(shí)，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在主導(dǎo)輪的襯墊上，主導(dǎo)輪向某一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，提升鋼絲繩與主導(dǎo)輪之間產(chǎn)生很大的摩擦力，鋼絲繩在摩擦力的作用下，跟主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)提升容器的升降。

4.2 減速器

JKMD型提升機(jī)配用的減速機(jī)為剛性基礎(chǔ)，選用ZZDP1000型行星輪減速器。

4.3 制動(dòng)系統(tǒng)

提升機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)包括液壓站和盤(pán)形閘兩大部分。其中液壓站的原理如下：工作制動(dòng)是通過(guò)電液調(diào)壓裝置控制溢流閥的溢流壓力，改變盤(pán)式制動(dòng)器的油缸內(nèi)油壓實(shí)現(xiàn)的。確定最大的工作油壓，并依靠調(diào)正溢流閥的定壓彈簧壓緊程度，在不超過(guò)的范圍內(nèi)變化。安全制動(dòng)時(shí)，安全制動(dòng)閥斷電，電液調(diào)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(pán)形制動(dòng)器油缸中的壓力油分別經(jīng)過(guò)A管和B管，與A管相連的制動(dòng)器通過(guò)安全閥直接回油，很快地抱閘。同時(shí)，與B管相連的制動(dòng)器通過(guò)安全閥的節(jié)流閥，以較緩慢的速度回油，產(chǎn)生二級(jí)制動(dòng)力矩。并可用調(diào)節(jié)安全閥的節(jié)流閥桿位置，來(lái)改變二級(jí)制動(dòng)特性。節(jié)流桿在最上面時(shí)，只有一級(jí)制動(dòng)。

4.4 車(chē)槽裝置

多繩摩擦提升機(jī)在開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(chē)出繩槽。在提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，由于提升機(jī)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(chǎn)生誤差，為了保證所有鋼絲繩均勻負(fù)擔(dān)繩端的負(fù)荷，當(dāng)繩槽直徑誤差達(dá)到一定值時(shí)，也必須對(duì)襯墊繩槽進(jìn)行車(chē)削，為此設(shè)置了專(zhuān)門(mén)的車(chē)槽裝置。

車(chē)槽裝置在主導(dǎo)輪的下方，每根鋼絲繩的繩槽都有一個(gè)專(zhuān)用的車(chē)刀裝置，它通過(guò)支撐固定在車(chē)槽架上。車(chē)削時(shí)要調(diào)正好車(chē)刀，使刀頭的刀面與主軸中心線平行，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪即可進(jìn)刀或退刀，進(jìn)刀量的大小可以從刻盤(pán)度上看出，一般是每轉(zhuǎn)一個(gè)刻度，進(jìn)刀量為0.1毫米，可以同時(shí)車(chē)削全部繩槽，也可以單獨(dú)車(chē)削某個(gè)或幾個(gè)繩槽。

車(chē)槽時(shí)，應(yīng)盡量使各鋼絲繩直徑的偏差達(dá)到最小，以保障各提升鋼絲繩負(fù)荷均勻。

5 實(shí)際應(yīng)用效果

JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多繩摩擦式提升機(jī)在安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)主焦礦投入運(yùn)行以來(lái)，以可靠的設(shè)備安全性能及較少的維修量，增加了提升系統(tǒng)的運(yùn)輸效率，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，得到了使用單位職工的認(rèn)可和好評(píng)。目前，多繩摩擦式提升機(jī)已列入鑫龍煤業(yè)科技成果推廣應(yīng)用計(jì)劃，即將在全公司范圍內(nèi)進(jìn)行推廣使用。

6 推廣應(yīng)用的前景和意義

多繩摩擦式提升機(jī)以其廣泛的使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率；大量采用先進(jìn)的拖動(dòng)、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型等，已經(jīng)成為礦井不可或缺的運(yùn)輸設(shè)備?？傊?，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。

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作者簡(jiǎn)介：王振宇（1985-），男，河南永城人，安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)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(yáng)鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，研究方向：機(jī)電管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）