黃 強

（焦煤集團霍州煤電同安煤業(yè)有限責任公司，山西 呂梁 033500）

1 副立井調(diào)繩裝置及工作現(xiàn)狀

霍州煤電集團某礦高產(chǎn)高效提升機工作量大，以該礦提升機為研究對象，查明提升機型號為JKMD-5.5×4（Ⅲ），現(xiàn)場調(diào)查顯示摩擦輪與天輪直徑均為Φ5.5 m，提升機有直徑Φ60 mm 的提升鋼絲繩4根，該礦井井口標高+1 416 m、主水平提升高度約為548 m，有兩個60 t 重提升罐籠，分別為一臺特寬罐籠和一臺配重窄罐籠。

該礦生產(chǎn)效益好高產(chǎn)高效，在對設備、人員等進行運輸時，多繩摩擦式提升機長期處于高負荷、高頻次運行狀態(tài)，長此以往多繩摩擦式提升機的鋼絲繩會有不同程度的塑性變形，嚴重減小了多繩摩擦式提升機的工作壽命。因此為了保證多繩摩擦式提升機的安全有效運行，需要定期對提升機的運行狀況進行檢查，若不符合相關(guān)運行標準，相關(guān)工作人員完及時對其調(diào)整維修，如竄繩、調(diào)繩等。在現(xiàn)場調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，該多繩摩擦式提升機存在以下不足[1]：

1）該礦在對產(chǎn)能、物料、人員及設備材料等進行運輸工作時，提升機長期處于高負荷運行狀態(tài)，導致提升機運行系統(tǒng)下張力平衡油缸的工作壽命大大縮短。長期的高負荷運行，導致鋼絲繩出現(xiàn)塑性變形，危及提升機的安全運行，必須及時對提升機調(diào)繩、竄繩，由于罐籠重量大，調(diào)繩竄繩時，負重載荷較大，增加了工作人員的工作量和勞動強度。

2）竄繩調(diào)繩時要對罐籠進行提升，因罐籠過重，起重負荷過大，高頻次竄繩調(diào)繩等原因，對罐籠上提困難上升。

3）該提升機在設計之初是通過外側(cè)鋼絲繩上提罐籠，但由于長期處于高負荷、高頻次工作狀態(tài)下且竄繩調(diào)繩次數(shù)增加，導致上提罐籠難度大，故障頻發(fā)。

4）上提罐籠過程中要對鋼絲繩進行固定，該提升機的卡繩部件初始夾緊力有時不能承受高頻次高負荷工作，容易出現(xiàn)滑繩現(xiàn)象，造成了一定的安全風險。

因此，在該提升機高負荷、高頻次的工作狀態(tài)下，要減小工作人員的工作量和勞動強度和保證不出現(xiàn)安全事故的情時必須對該礦副立井提升機進行優(yōu)化改造，保障竄繩、調(diào)繩操作順利進行。

2 多繩摩擦式提升機首繩調(diào)換自平衡舉升裝置工作原理

2.1 多繩摩擦式提升機首繩調(diào)換自平衡舉升裝置結(jié)構(gòu)

首先對該提升機首繩調(diào)換工作方法進行優(yōu)化改進。該提升機配備液壓夾緊自平衡舉升裝置，具體結(jié)構(gòu)如下頁圖1 所示。改進的首繩調(diào)換裝置，主要通過雙楔卡繩機械手對鋼絲繩進行固定和通過液壓系統(tǒng)對調(diào)繩時鋼絲繩進行夾緊，并配自平衡舉升裝置。配備的液壓系統(tǒng)解決了上述卡繩機構(gòu)初始夾緊力不足的問題，即便在鋼絲繩發(fā)生塑性變形時也能夠緊緊的夾緊鋼絲繩，保證了提升機多繩摩擦式提升機竄繩、調(diào)繩的工作效率。

2.2 工作原理

自平衡舉升裝置工作原理為通過整體橫梁式結(jié)構(gòu)的雙楔卡繩機械手夾緊鋼絲繩，可同時夾緊4 根也可在必要時單獨夾緊1 根。該機械手通過液壓系統(tǒng)和齒輪配合控制雙楔卡繩機械手對鋼絲繩進行夾緊，保證了鋼絲繩無論發(fā)生塑性變形與否都能實現(xiàn)負荷鋼絲繩的夾緊控制。

如下頁圖1 所示，自平衡舉升機與上卡繩機械手通過連接銷軸實現(xiàn)緊密連接。在液壓系統(tǒng)驅(qū)動控制四組油缸提供提升動力的情況下，上卡繩機械手夾緊兩側(cè)鋼絲繩，對罐籠和鋼絲繩進行上提。由于高負荷、高頻次的高壓工作，加之罐籠的重量，為了保證液壓系統(tǒng)的正常運行，在液壓系統(tǒng)中配置雙向液壓鎖，為了進一步保證液壓系統(tǒng)壓力，在液壓鎖與油缸間通過耐高壓無縫鋼管進行連接。

圖1 液壓夾緊自平衡舉升多繩調(diào)繩裝置

如圖1 所示，在第一次進行調(diào)繩操作時，將自平衡舉升裝置安置在大、小罐籠鋼絲繩之間。該裝置的導向橫梁和導向底座保證了罐籠兩側(cè)的鋼絲繩在首繩調(diào)繩時都能夠進行調(diào)節(jié)，還可通過液壓驅(qū)動電機對鏈條進行傳動，以致帶動上下夾緊機械手和自平衡舉升裝置的行動。

由以上所述，該多繩摩擦式提升機安裝的自平衡舉升裝置解決了之前卡繩機構(gòu)對鋼絲繩初始夾緊力不足的問題，還同時在液壓系統(tǒng)驅(qū)動馬達帶動鏈條傳動的情況下實現(xiàn)了裝置平移行進等功能，保證了竄繩、調(diào)繩的工作效率。雖然解決了以上一些問題，但是我們發(fā)現(xiàn)上卡繩機械手組過長，約為一般繩間距的5倍，在對罐籠進行上提和下放過程中，卡繩機械手組是否能保持水平控制，嚴重影響了該裝置調(diào)繩換繩的工作效率。另一方面，見圖1 結(jié)構(gòu)中舉升裝置上部的導向柱，假如該裝置上卡繩機械手組在進行調(diào)繩換繩工作過程中，不能有效地保持水平控制，將導致導向柱和油缸不能同時保持水平的行進路線，會出現(xiàn)非常大的摩擦力，嚴重影響調(diào)繩換繩的工作效率，甚至將導致調(diào)繩換繩時因故停滯現(xiàn)象。

3 提升機首繩快速換繩自平衡舉升系統(tǒng)優(yōu)化與特征

3.1 自平衡舉升首繩調(diào)換裝置安全優(yōu)化措施

針對以上對該自平衡舉升調(diào)繩換繩裝置運行中存在的不足，提出以下改進優(yōu)化措施，保證調(diào)繩換繩的工作效率。

1）首先對液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)進行改進優(yōu)化，以保證卡繩機械手組在行進過程中保持水平，以防提升機在調(diào)繩換繩時發(fā)生故障，如圖2 所示，該改進措施達到了改進液壓系統(tǒng)控制機械手組的平衡舉升目的。

如圖2 所示通過在油缸下腔的高精度分集流同步閥作用下，來實現(xiàn)四組油缸在調(diào)繩換繩工作時每秒行進路程一樣，進而使該液壓驅(qū)動系統(tǒng)能夠有效地保證上卡繩機械手組進行上提、下放時的平衡性；為了避免調(diào)繩換繩工作時的震動和不協(xié)調(diào)、不平衡問題，就要通過油缸下方連接的單平衡閥控制油缸活塞桿速度；再通過液壓系統(tǒng)中的雙向液壓鎖保證上卡繩機械手組不會因為在電磁換向閥中位時，因負載的重壓而向下移動，保證了卡繩機械手組的平衡運行。液壓系統(tǒng)的加入，有效保證了上卡繩機械手組的平衡性，從而保證了多繩摩擦式提升機自平衡舉升裝置調(diào)繩換繩時的工作效率。

2）如圖2 所示，通過液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)保證了上下卡繩機械手組的初始夾緊力，機械手組通過雙楔結(jié)構(gòu)連接實現(xiàn)對提升繩的夾緊。

圖2 自平衡舉升液壓原理

3）通過安裝在自平衡舉升裝置的導向橫梁和導向底座，保證該裝置的行進；通過裝置上部的導向柱，保證卡繩機械手組在上提、下放過程中的平衡性。

4）通過液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)，保證卡繩機械手組對鋼絲繩的夾緊力和裝置在調(diào)繩換繩時行進的驅(qū)動力。同時配備有一定的自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對該裝置在調(diào)繩換繩時的遠程操作控制，提高了工作的靈活性，保證了調(diào)繩換繩的工作效率。

經(jīng)過以上所述對改裝置的優(yōu)化改進，已經(jīng)實現(xiàn)了卡繩機械手組對鋼絲繩的夾緊力，裝置行進時的驅(qū)動力等。再配備以自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)該裝置在調(diào)繩換繩時各結(jié)構(gòu)部位能夠有效協(xié)調(diào)的進行工作，保證了裝置的有效可靠運行，極大提高了工作效率。

3.2 自平衡舉升首繩調(diào)換裝置特征

通過以上優(yōu)化改進，該裝置有以下幾大特征：

1）配備的液壓驅(qū)動系統(tǒng)有效保證了卡繩機構(gòu)對鋼絲繩的夾緊力，且可根據(jù)現(xiàn)場實際需要，可同時夾緊4 根鋼絲繩或單獨1 根。

2）液壓系統(tǒng)的存在保證了該裝置的工作負荷能力和上提、下放時的平衡性。

3）通過油缸與液壓系統(tǒng)的聯(lián)合作用，保證了卡繩機械手組對鋼絲繩的平衡性。

通過以上的優(yōu)化改進，該自平衡調(diào)繩換繩舉升裝置在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動控制下，保證了卡繩機械手組對鋼絲繩受力、位移的平衡性，也有效保證了該裝置的工作負荷能力，還能夠在導向底座和橫梁的作用下行進，等等。以上諸多功能的實現(xiàn)使得該裝置不僅適用于不同環(huán)境空間的礦井，還可用于對提升機的檢修，調(diào)繩換繩等工作，極大便利了礦井的有效運行，尤其是高產(chǎn)能礦井，極大提高了工作效率和經(jīng)濟效益。

4 自平衡舉升多繩調(diào)繩裝置應用效果

經(jīng)過對該裝置的優(yōu)化改進后，將該裝置投入實際使用，與之前相比發(fā)揮了極大作用，取得了不錯的效果。具體如下：通過液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)的有效作用，保證了上下卡繩機械手組對鋼絲繩的夾緊力及一定的工作負荷；通過裝置底部的導向橫梁和導向底座，保證了該裝置平移行進能力；通過裝置上部的導向柱和油缸的相互配合和作用，保證了該裝置對罐籠上提、下放時的水平性；通過自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了該裝置在調(diào)繩換繩的遠程操作功能，提高了工作的靈活性和便利性。以上措施的改進和優(yōu)化，使得該裝置在礦井的實際應用過程中，減少了工作人員的工作量和勞動強度且節(jié)省了大量人工成本，提高了經(jīng)濟效益。