張曉梅

（西安科技大學(xué) 高新學(xué)院，陜西 西安 710109）

0 引言

礦井提升機(jī)是礦山大型固定設(shè)備之一，它在當(dāng)今礦山的生產(chǎn)過程中占有極其重要的地位。礦井提升機(jī)的主要任務(wù)是提升煤炭、矸石、運(yùn)送材料和升降人員物料等，也是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相連接的樞紐。因此礦井提升機(jī)的安全性及可靠性是保證整個(gè)礦山安全生產(chǎn)的前提，《煤礦安全規(guī)程》對(duì)礦井提升機(jī)的安全性提出了極其嚴(yán)格的要求。

因此，為保證礦井提升機(jī)能夠可靠地連續(xù)地長(zhǎng)期地安全運(yùn)轉(zhuǎn)，保證其機(jī)械性能的安全性成為重中之重。本文以纏繞式雙滾筒提升機(jī)為例對(duì)礦井提升機(jī)的機(jī)械性能進(jìn)行驗(yàn)算。

1 纏繞式雙滾筒提升機(jī)（絞車）機(jī)械安全指標(biāo)

纏繞式雙滾筒提升機(jī)的工作原理是將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機(jī)的兩個(gè)卷筒上；另一端繞過井架上的天輪分別與兩個(gè)提升容器連接。這樣，通過電動(dòng)機(jī)改變卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可將提升鋼絲繩分別在兩個(gè)卷筒上纏繞和松放，以達(dá)到提升或下放容器，完成提升任務(wù)的目的（圖1）。

圖1 立井雙鉤罐籠提升系統(tǒng)圖

其主要機(jī)械安全指標(biāo)有：滾筒天輪與鋼絲繩徑的比值、鋼絲繩安全系數(shù)、提升機(jī)機(jī)械強(qiáng)度（最大靜張力和最大靜張力差）、制動(dòng)力矩的測(cè)試與驗(yàn)算。

2 提升機(jī)機(jī)械安全指標(biāo)驗(yàn)算

某礦采用立井雙鉤罐籠提升系統(tǒng)，采用型號(hào)為6×7+FC的鋼絲繩，鋼絲繩的最大破斷力為515KN，每米重量為2.47Kg。罐籠自重3t，提料最大載重為3t，井深為543m，天輪中心至滾筒中心距離為32m。

2.1 滾筒天輪與鋼絲繩徑的比值

《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，對(duì)于安裝在地面的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系：D≥80d；D≥80δ

式中：D為提升機(jī)卷筒直徑；d為提升鋼絲繩直徑；δ為提升鋼絲繩中最粗鋼絲繩直徑。

2.2 鋼絲繩安全系數(shù)

式中：Qd——鋼絲繩最大破斷力；

Q——自重；

Qz——罐籠最大載重；

P——鋼絲繩每米重量；

Ls——立井深度；

Lj——天輪中心至滾筒中心距離；

5——國(guó)家規(guī)定立井提升鋼絲繩安全系數(shù)最小值。

2.3 最大靜張力與最大靜張力差

雙鉤提升時(shí)，其拉力主要是由提升容器、鋼絲繩、提升載荷的重力構(gòu)成。拉力最大值在天輪的切點(diǎn)處，其之和為最大靜張力，是提升機(jī)強(qiáng)度所允許的滾筒上最大的拉力值。提升機(jī)滾筒上有兩條鋼絲繩，重載鋼絲繩的拉力大，輕載鋼絲繩的拉力小，兩根鋼絲繩拉力的差值就是靜張力差。最大靜張力差就是靜張力差的最大值，是提升機(jī)強(qiáng)度所允許的兩根鋼絲繩拉力差的最大值。

最大靜張力Fjmax：

Fjmax=g[（Q+QZ）+PLs]=72.02kN＜[83kN]；83 為提升機(jī)強(qiáng)度所允許最大靜張力。

最大靜張力差Fjc：

Fjc=g （QZ+PLs）=42.59kN＜[65kN]；65 為提升機(jī)強(qiáng)度所允許的最大靜張力差。

2.4 制動(dòng)力矩的測(cè)試與驗(yàn)算

1）實(shí)測(cè)正常工作情況下的制動(dòng)力矩Mz

55.05與59.71為現(xiàn)場(chǎng)拉力傳感器實(shí)測(cè)拉力值，1.4為提升機(jī)拉力半徑；

2）實(shí)際提升最大靜載荷旋轉(zhuǎn)力矩Mjz

MjZ=Fjc×D/2=42.59×2.5/2=53.24kN·m

3）實(shí)測(cè)調(diào)繩時(shí)的制動(dòng)力矩Mdz

Mdz=Fi×R=55.05×1.4=77.07kN·m

4）雙滾筒調(diào)繩時(shí)最大靜載荷旋轉(zhuǎn)力矩Mdop

Mdop=g（Q+pHs）×D/2=9.81（3000+2.47×543）×2.5/2=53.23 kN·m

表1

2.5 其余機(jī)械安全指標(biāo)均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，有提升速度圖的測(cè)試與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算、制動(dòng)盤端面跳動(dòng)量檢測(cè)、閘瓦間隙測(cè)試等。

3 結(jié)論

提升機(jī)的安全運(yùn)行是保證礦山安全生產(chǎn)的前提，文章詳細(xì)分析了立井雙鉤罐籠提升系統(tǒng)的機(jī)械安全性能的詳細(xì)計(jì)算方式，為提升機(jī)的安全運(yùn)行提供理論基礎(chǔ)。

［1］毋虎城.礦山運(yùn)輸與提升設(shè)備[M].煤炭工業(yè)出版社，2006.

［2］煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社,2011.

［3］晉民杰.礦用提升機(jī)械[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［4］趙亮.礦井提升機(jī)改造[J].山東煤炭科技.2008(4).