模块5矿井提升设备.pptx

下篇矿井提升设备,第一节概述,矿井提升设备的用途、组成及系统分类,（二）矿井提升设备的主要组成矿井提升设备的主要组成部分有：提升机、提升容器、井架或井塔、天轮、钢丝绳以及装载和卸载装置。,矿井提升设备是矿井运输系统中的咽喉设备，是井下与地面联系的主要工具。用途是：把井下煤和矸石沿井筒提升到地面；下放材料；在地面和井底之间升降人员、设备等。,（一）矿井提升设备的用途,（三）矿井提升系统根据提升方式的不同，矿井提升系统主要可分为以下几种。1立井单绳缠绕式箕斗提升系统2立井单绳缠绕式罐笼提升系统3立井多绳摩擦式箕斗提升系统4立井多绳摩擦式罐笼提升系统5斜井箕斗提升系统6斜井串车提升系统,根据矿井提升机工作原理和结构的不同，可分为如下类型：,矿井提升机,缠绕提升机,单绳缠绕,多绳缠绕-布雷尔式,双卷筒,摩擦提升机,单绳摩擦,塔式,落地式,多绳摩擦,塔式,落地式,单卷筒,提升机,单绳缠绕式提升机：是较早出现的一种，它工作可靠，结构简单，但仅适用于浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷筒的直径很大，从而造成体积庞大，重力猛增，使得提升钢丝绳和提升机在制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。,摩擦提升机：,在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦提升在深井的使用亦受到一定的限制，一般限制H1400m。,落地摩擦提升机,多绳缠绕式提升机(布雷尔式提升机)：工作原理与单绳缠绕式相同，不同的是几根提升钢丝绳同时缠绕在一个分段的卷筒上，它属于多绳多层缠绕式，主要用于深井和超深井中，其工作原理如图3-1所示。,类型：按卷筒的数目，分为双卷筒和单卷筒。双卷筒提升机：它的两个卷筒在与轴的连接方式上有所不同：其中一个卷筒通过楔键或热装与主轴固接在一起，称为固定卷筒，又称为死卷筒；另一个卷筒滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，故称之为游动卷筒，又称为活卷筒。采用这种结构的目的是考虑到在矿井生产过程中提升钢丝绳在终端载荷作用下产生弹性伸长，或在多水平提升中提升水平的转换，需要两个卷筒之间能够相对转动，以调节绳长，使得两个容器分别对准井口和井底水平。,单卷筒提升机：只有一个卷筒，一般仅用作单钩提升。国产单绳缠绕式提升机有JT和JK两个系列：JT系列提升机卷筒直径为8001600mm,主要用于井下运输提升工作；JK系列提升机卷筒直径为25m，主要用于地面井口提升工作。,一、主轴装置组成：包括卷筒、主轴、主轴承，在双筒提升机(或可分离式单卷筒提升机)中还包括有调绳离合器。如图所示为JK系列双筒提升机主轴装置结构简图。由图可知，固定卷筒的右轮毂用切向键固定在主轴上，左轮毂滑装在主轴上，其上装有润滑油杯，应定期向油杯加润滑油，以免轮毂和主轴表面磨损。,游动卷筒的右轮毂经轴套滑装在主轴上，也装有润滑杯，保证润滑。轴套的作用：保护主轴和轮毂，避免在调绳时轴和轮毂磨损。左轮毂用切向键固定在轴上并经调绳离合器与卷筒连接。卷筒为焊接结构，其特点是筒壳下没有其他(如支环和斜撑等)支撑结构，两侧轮辐(支轮)是由钢板制成的，开有若干入孔。筒壳外边一般均设有木衬。,在单层缠绕时，木衬上车有螺旋绳槽，以使钢丝绳规则地排列，并减少钢丝绳的磨损。木村的厚度应不小于2倍钢丝绳直径，通常宽在100mm左右。在多层缠绕情况下煤矿安全规程规定：卷筒必须设有带绳槽的衬垫。,二、调绳离合器作用：是使活卷筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换水平时，能调节两个容器的相对位置。类型：齿轮离合器、摩擦离合器和蜗轮蜗杆离合器。应用较多的是齿轮离合器。图3-5(a)所示为JK系列提升机调绳离合机构示意图，采用齿轮离合器，液压控制。,轴向移动齿轮离合器1-主轴；2-键；3-轮毂；4-油缸；5-椽胶缓冲垫；6-齿轮；7-尼龙瓦；8-内齿轮；9-卷筒轮辐；10-油管；11-轴承座；12-密封头；13-闭锁阀,结构：活卷筒的左轮毂3通过键2与主轴1相联，在活卷筒左支轮上沿圆周的三个孔中，放入调绳油缸4，调绳油缸的另一端插在齿轮6的孔中。这样，当齿轮6与固定在轮辐9上的内齿轮8相啮合时，调绳油缸便相当于三个销子将3与6连接在一起，传递力矩。工作原理：调绳油缸的左端盖连同缸体一起用螺钉固定在齿轮6上。如图3-5(b)而齿轮6则滑装在活卷筒的左轮毂上。活塞通过活塞杆和右端盖一起固定在轮毂上。因此，当压力油进入油缸时，活塞不动，缸体沿缸套移动，,调绳离合器简图1-轮毂；2-活塞销；3-O型密封圈；4-阀体；5-弹簧；6-缸体;7-活塞杆；8-活塞；9-缸套；10-橡胶缓冲垫；11-齿轮；12-尼龙瓦；13-内齿轮；14-主轴；15-空心管；l6-空心轴；17-轴套，18-密封体；19-钢球；20-弹簧,图3-6径向动作式调绳离合器1-联锁阀；2-油缸装置；3-卡箍；4-拨动环；5-连板6-盖板；7-齿块体；8-内齿圈；9-移动彀,在多绳摩擦提升机及JK系列矿用提升机中，有采用共轴减速器的。这种减速器的入轴和出轴在同一中心线上，功率为两路传递，在中间齿轮的轮缘和轮毂间设有弹簧，用以消除由于齿轮加工误差引起的负荷分配不均，并减少减速器在起动和停止时的冲击负荷。为了使减速器质量和结构尺寸较小，在起重运输机械及矿井提升机中，已开始采用行星齿轮减速器，这种减速器体积小，重量轻，传动效率高。,三、减速器,提升容器,提升容器按其结构可分类如下：,提升容器,竖井,斜井,主井箕斗,底卸式箕斗,侧卸式箕斗,副井罐笼,凿井时期吊桶,普通罐笼,翻转罐笼,箕斗,后壁卸载式箕斗,翻转式箕斗,矿车,人车,翻转式箕斗,对于罐笼的要求满足在规定时间内升降人员的要求车在罐笼内要稳定能装载井下使用的大型设备升降人员的罐笼要设防坠器罐笼的结构要坚固，自重要轻,2、防坠器作用：当提升钢丝绳和连接装置断裂时，使罐笼平稳地支撑在井筒中的罐道或特设的制动绳上，以免罐龙坠入井底造成重大事故。防坠器的结构和类型防坠器由四部分组成：开动机构，传动机构，抓捕机构和缓冲机构。分类：木罐道切割式防坠器；钢罐道摩擦式防坠器；制动绳摩擦式防坠器（试验表明，性能好）。前两种的制动力难于控制，已很少使用。,为了便于矿车出入罐笼，必须使用罐笼承接装置。承接梁：承接梁结构简单，只用于井底车场，且易发生墩罐事故。,（三）承接装置,摇台：摇台由安装在通向罐笼进出口处能绕转轴转动的两个钢臂组成。当罐笼停于卸载位置时，动力缸中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂靠自重绕轴转落并搭在罐笼底座上，将罐笼内轨道与车场的轨道连接起来。固定在轴上的摆杆用销子与活套与轴上的摆杆套相连，摆杆套前部装有滚子。矿车进入罐笼后，压缩空气进入动力缸，推动滑车。滑车推动摆杆套前的滚子，致使轴转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故障或因其它原因不能动作时，也可以临时用手把进行人工操作。摇台的应用范围很广，井底、井口和中间水平都可使用，特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。,罐座：罐座操作较复杂，利用托爪将罐笼托住，使罐笼的停车位置准确，推入矿车时的冲击由托爪承担，但要下放位于井口罐座上的罐笼时，必须先将罐笼提起，托爪靠配重自动收回。,图19摇台钢臂；2手把；3动力缸；4配重；5轴；6摆杆7销子；8滑车；9摆杆套；10滚子,（二）箕斗装载设备箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大减少。定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有利于实现提升自动化。,定量装载设备,定量斗箱式,定量输送机式,导向装置,刚性,挠性,挠性罐道采用钢丝绳,刚性罐道一般用钢轨、各种型钢。,二、箕斗及其装载设备,（一）竖井箕斗我国煤矿竖井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。箕斗的导向装置可采用钢丝绳罐道，也可以用钢轨或组合罐道。,（2）卸载原理当箕斗提升至地面卸载点时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作用下，沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为零的位置后，闸门就借助矿的压力打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门。平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受力小，卸载曲轨短，装载时撒矿少，且动作可靠。,我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗，,采用预先定量的装载方式。优点：其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1，最大不超过3。定量装载方式还能保证提升工作的正常化。有利于实现提升自动化。目前在新建和改建矿井的设计中已普遍采用定量装载设备。,类型：目前国内外广泛采用的定量装载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。图1-2所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。图1-3定量输送机装载设备示意图。,图12立井箕斗定量斗箱装载设备1斗箱；2控制缸；3拉杆；4闸门；5溜槽；6压磁测重装置；7一箕斗,图定量输送机装载设备示意图煤仓；输送机；活动过度溜槽；箕斗；中间溜槽；负荷传感器；煤仓闸门,二、斜井箕斗类型：有后壁卸载式(简称后卸式)及翻转式两种形式。煤矿斜井提升主要采用后卸式箕斗，示意图如图1-4所示。组成：斗箱1与主框2在箕斗中部以铰链连接。斗箱后部安有与其铰接的扇形闸门3，闸门上安有一对卸装滚轮6。斗箱上还安有前后两对车轮，前轮4的轮缘宽；后轮5的轮缘窄。箕斗前后轮缘宽度不一致，目的是当箕斗进入卸载位置时斗箱倾斜，箕斗顺利卸载。,图斜井后卸式箕斗示意图斗箱；主框；扇形闸门；前轮；后轮；卸载滚轮,第三节容器的导向装置,提升容器在井筒内运行需设导向装置，提升容器的导向装置(罐道)可分为刚性和挠性两种。挠性罐道采用钢丝绳，刚性罐道一般用钢轨、各种型钢和方木。钢罐道的形式有钢轨罐道和用型钢焊接而成的矩形组合罐道。钢轨罐道的主要缺点是侧向刚度小，易造成容器横向摆动。,一、刚性组合罐道刚性组合罐道的截面是空心矩形，一般由槽钢焊接而成。国外也有采用整体轧制型钢的。其主要优点是：侧向弯曲和扭转强度大，罐道刚性强，可配合使用摩擦系数小的橡胶滚动罐耳。这种罐道使容器运行平稳，罐道与罐耳磨损小，因此服务年限长。近年来国内外使用这种罐道的矿井逐渐增多，尤其是在终端负荷和提升速度都很大时，使用这种罐道更为合适。,二、钢丝绳罐道钢丝绳罐道与刚性罐道相比具有安装工作量小、建设时间短、维护简便、高速运行平稳、无罐道梁可适当减小井壁厚度、通风阻力小等优点。但使用钢丝绳罐道时，容器之间及容器与井壁之间的间隙要求较大，因此就必须增大井筒净断面积，且使井塔或井架的荷重增大，这些都限制了钢丝绳罐道的使用。特别是当地压较大，井筒垂直中心线发生错动甚至井筒发生弯曲时，不能采用钢丝绳罐道，此时应采用刚性罐道。,竖井提升容器的选择,一、提升容器的比较及其应用范围提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。,罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。,天轮安装在井架上，起支承、引导钢丝绳转向作用。主要有井上固定天轮、凿井及井下固定天轮和游动天轮三种类型。其结构型式有三种类型：,第三节井架与天轮,一、井架,井架有以下几种类型：金属井架服务年限长、耐火性好、弹性大、能适应提升过程中发生的振动。但成本高、钢材消耗大、易腐蚀。混凝土井架服务年限长、耐火性好、抗振性强、节省钢材。但自重大，施工期长。装配式井架主要用于立井开凿施工井架。,二、天轮,天轮轮缘的结构对钢丝绳的使用寿命有一定影响，应尽量减轻轮缘的重量。,直径4000mm时，采用模压铆接结构；,直径3500mm时，采用模压焊接结构；,直径小于3000mm时，采用整体铸钢结构。,天轮轮绕的结构对钢丝绳的使用寿命有一定的影响。在提升机启动和停止时，由于天轮的惯性，将引起轮缘与钢丝绳间的相对滑动，增加了钢丝绳的磨损，从这个意义上讲，应尽量减轻轮缘的重量。其绳沟的半径要稍大于钢丝绳的半径。绳槽的开角在4060之间。,第四节提升钢丝绳,在矿井提升中，根据用途不同有提升钢丝绳(主绳)，平衡钢丝绳(尾绳)，罐道钢丝绳，防坠器的制动钢丝绳和缓冲钢丝绳等。本章重点介绍提升钢丝绳讲述提升钢丝绳的结构和选择计算，特别要注意煤矿安规程对提升钢丝绳安全系数的规定。提升钢丝绳是矿井提升设备的一个重要组成部分，提升钢丝绳选择是否合理是关系到提升设备安全可靠性和经济性的重要环节，应引起足够的重视。,第一节提升钢丝绳的结构、类型、特性及应用,一、提升钢丝绳的结构矿用提升钢丝绳都是丝股绳结构，即先由钢丝捻成绳股再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图所示。,直径从0.44mm不等,常用钢丝的抗拉强度：1550N/mm2和1700N/mm2,4.绳芯的结构和作用：1）结构：钢丝捻成绳股时，有股芯，股芯由不同截面形状的钢丝组成，在由股捻制成绳时要有绳芯，绳芯由金属绳芯和纤维绳芯，金属绳芯由钢丝制成，纤维绳芯由剑麻、黄麻等制成。2）作用：a支持绳股，保持钢丝绳的截面形状，减少钢丝的挤压和变形，减少绳段间钢丝的接触应力。b绳芯富于弹性，在钢丝绳弯曲时，允许绳段间和钢丝间有相对移动，以缓和弯曲应力，使钢丝富有韧性。c贮存润滑油，预防钢丝内部锈蚀，减少钢丝间的摩擦。戈培油。,钢丝绳的钢丝材料为优质炭素结构钢。抗拉强度为14002000兆帕（MPa）。抗拉强度大，绳的直径可以小些。抗拉强度过大，可弯曲性差，易断丝。一般矿井提升多采用抗拉强度为1700兆帕以下的，特别在斜井提升选用丝径较大的钢丝绳时，其抗拉强度以低于1700兆帕（MPa）为好。钢丝由于韧性不同而为特号、号和号三种。用于提升人员或人和物混合提升的钢丝绳应用特号钢丝制成的钢丝绳；只作为提升物料用时，才选用号钢丝制成的钢丝绳。钢丝的表面有光面的和镀锌的两种。镀锌的优点是可以防止生锈和腐蚀，但镀锌以后钢丝绳强度稍有下降，它常被用于摩擦提升。光面钢丝绳用于缠绕式提升，使用时要定期涂油以防锈蚀。,（二）钢丝绳的类型及使用范围1、按钢丝绳的捻法分,图4-1钢丝绳的捻法,右捻,交互右捻,同向右捻,丝在股中捻向与股在绳中捻向相反,丝在股中捻向与股在绳中捻向相同,左捻,交互左捻,同向左捻,当钢丝绳缠绕在卷筒上呈左螺旋时，则选用左捻钢丝绳，反之选用右捻钢丝绳。这主要是为了避免钢丝绳松捻。目前提升机滚筒多为右旋缠绕，所以随之多选用右捻钢丝绳。同向捻的钢丝绳较柔软、表面光滑、耐弯曲、耐疲劳、使用寿命长，所以立井以及斜井箕斗提升多用。但同向捻有它的缺点，即悬挂困难，容易松散和卷成环状，甚至可能打结，所以在斜井串车提升中需要经常摘挂钩。在钢丝绳有自由端的情况下，多选用结构较稳定的交互捻钢丝绳。,缠绕方法与特点,2、依钢丝在股中的接触情况分，钢丝在绳股中的接触形式有点接触、线接触和面接触三种。点接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻角不等捻距(跨越捻)来捻制，一般以相同直径的钢丝来制造，钢丝间呈点接触状态，如图2-3(a)所示。线接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻距不等捻角(等距离)来捻制，一般以不同直径的钢丝来制造，线间呈线接触状态，如图2-3(b)所示。,面接触式钢丝绳：为了改善丝间的接触状态，将线接触式钢丝绳的绳股经特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形，形成钢丝间呈面接触状态，然后再捻制成绳，称为面接触式钢丝绳，所有线接触钢丝绳均可制成面接触式钢丝绳。,绳股中钢丝接触情况,3、依绳股断面形状分，有：圆股绳(如图）、异形绳（如图）等。,4、特种钢丝绳多层股不旋转钢丝绳，如图2-2(c)所示。这种绳由二层或三层绳股捻成，各层捻向相反，因而克服了钢丝绳的旋转性，适用于作凿井提升绳或生产矿井提升尾绳。,密封钢丝绳和半密封钢丝绳，如图2-2(e)，(f)所示。这种绳属于单股结构，最外一层是用异形钢丝彼此互相锁住，它的特点是密实、表面光滑、耐磨和耐腐蚀性好、不旋转、弹性伸长小，但挠性差、制造技术复杂，适用于作罐道绳。,三、提升钢丝绳选择使用选择原则是：绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻；多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。还应考虑如下因素：(1)在井筒淋水大，水的酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；,(2)以磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下山运输等，应选用外层钢丝较粗的钢丝绳。如67，6(19)或三角股等；(3)以弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触式或三角股钢丝绳，如6T(25)；6W(19)等；(4)用于高温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳。,第三节提升钢丝绳的维护和试验,一、煤矿安全规程对提升钢丝绳运转维护的要求：(1)必须符合规定的绳轮直径和绳径比；(2)绳槽直径要符合要求；(3)缠绕式提升机用钢丝绳必须定期涂油润滑，润滑油要符合钢丝绳制造厂提出的要求：摩擦提升用钢丝绳只能涂专用的钢丝绳油(戈培油)；,(4)严禁用布条之类的东西捆在钢丝绳上作提升深度指示标记，以防该处的钢丝绳得不到良好的润滑而发生腐蚀断丝；(5)钢丝绳的运送、存放和悬挂都应严格按要求去做；(6)对提升钢丝绳必须每天以O.3m/s的速度进行认真检查，并记录断丝情况，有关断丝和钢丝绳断面缩小的极限要求可见煤矿安全规程有关规定；,(7)钢丝绳遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时，必须立即停车检查，遭受冲击拉伸的一段如果长度增加0.5以上或有明显损伤，要更换新绳；(8)多层缠绕时，由下层转到上层的一段绳由于磨损严重，必须加强检查，并且每季度要错绳四分之一圈。,二、钢丝绳的定期试验煤矿安全规程还规定钢丝绳必须定期切下一段进行试验，以验证使用中的钢丝绳性能是否符合要求。(1)新绳在使用之前均须进行实验；(2)除摩擦式提升用钢丝绳和尾绳以及倾角30度以下的斜井专门用来升降物料的钢丝绳外，提升钢丝绳在使用过程中必须定期切下一段做试验。升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每6个月试验一次；专为升降物料的钢丝绳自悬挂之日起一年后进行第一次试验，以后每6个月试验一次。,一、提升机制动系统的组成和类型组成：制动器(执行机构也称闸)和传动系统。制动器直接作用制动轮或制动盘产生制动力。按结构形式分：盘闸及块闸。传动系统控制并调节制动力矩。按传动能源分：油压、气压或弹簧制动装置。JK系列提升机采用油压盘闸制动系统，旧型KJ系列采用油压和气压块闸系统。,第五节矿井提升机制动系统,(二)提升机制动系统的作用制动器的作用有四个：(1)正常工作制动：参与速度控制，在减速阶段产生制动力控制提升机的速度，控制下放重物速度。(2)正常停车制动：在提升终了或停车时可靠地闸住提升机。(3)安全制动：当发生紧急情况时，能迅速地按要求减速，制动提升机，以防止事故的扩大。(4)调绳：对于双卷筒提升机，在调节绳长、更换水平及换钢丝绳时，应能分别闸住提升机活卷筒及死卷筒，以便主轴带动死卷筒一起旋转时活卷筒闸住不动(或锁住不动)。,（三）对制动系统装置的要求：一是制动器必须给出一个恰当的制动力矩；二是安全制动必须能自动、迅速和可靠地实现，制动器的空动时间气压块闸不得超过0.5s，液压块闸不得超过0.6s，盘式闸制动器不得超过0.3s。,恰当的制动力矩包括四方面含义：(1)制动力矩应足够大。例如，对于竖井和倾角30度以上的斜井，工作制动和安全制动的制动力矩不得小于提升系统最大静负荷力矩的三倍。即：(2)双卷筒提升机打开离合器调绳时，制动装置在各卷筒上产生的制动力矩不得小于该卷筒所悬挂提升容器和钢丝绳重力造成的静力矩的1.2倍，即：,(3)制动力矩的数值必须保证安全制动减速度在一定范围内，过大的减速度会对提升设备产生较大动负荷，对设备及运载人员健康不利；过小的减速度则不能及时制止事故的发生或扩大。对于上提货载，如图6-1所示，由力的平衡方程式：式中：为上提货载安全制动动力矩；,依规定a5m/s2，由此得出：同理，对于下放货载，根据平衡方程式：式中：为下放货载安全制动动力矩。依规定a1.5m/s2，所以：,由上面的式子可以看出，提升系统在同一制动力矩作用下，上提货载时的减速度比下放货载时的减速度大，这是因为前者的静阻力矩与制动力矩方向一致，有利于制动，而后者则相反。在确定提升机制动力矩时，要同时兼顾以上(1)，(2)，(3)三方面对制动力矩的要求，若不能同时满足，安全制动可用二级制动。（4）对于摩擦提升机，工作制动或安全制动所产生的减速度，还要受到防滑条件的限制,(一)块闸制动系统块闸制动系统主要用在老产品上，包括块闸制动器和油压或气压制动传动系统。按结构可以分为角移式、平移式和综合式。KJ系列2-3m采用角移式、油压制动传动系统；KJ系列4-6m提升机采用平移式制动器、气压制动传动系统；KJ-A系列过渡性提升机采用综合式块闸制动系统。,1.角移式块闸制动器：角接式制动器的优点是结构比较简单，维护方便；缺点是闸瓦的围抱角较小，所以产生的制动力矩也较小，而且由于闸瓦表面的压力分布不够均匀，致使闸瓦上、下磨损也不均匀。一般用在中小型提升机上。2.平移式制动器：平移式制动器的优点是闸瓦的围抱角比角移式制动器的大，因而产生的制动力矩较大，闸瓦压力及磨损比较均匀，所以一般多采用平移式制动器。其缺点是：结构较复杂，安装时调整较为困难。3.综合式块闸制动器：,一、制动装置的执行机构,平移式制动器,二、制动系统的工作原理,(二)盘闸制动器盘闸制动器的制动力矩是闸瓦沿轴向压制动盘时产生的摩擦力矩。为了使制动盘不产生附加变形，主轴不承受附加轴向力，盘闸都成对使用，每一对叫做一副制动器。图3-8所示为制动油缸的简图，油缸3内装有活塞5、柱塞11、调整螺栓6、碟形弹簧4等零件，筒体9能在支座内孔往复移动，闸瓦14用铜螺钉或燕尾槽等形式固定在衬板13上。,闸瓦压向制动盘的正压力大小取决于油缸内的压力，当缸内压力为最小值时(一般不等于零，有残压)，弹簧力几乎全部作用在活塞上，呈全制动状态。反之，当工作油压为系统最大油压时，机器全松闸。螺钉15(C-C截面)是放空气用的，第一次向制动油缸充油之前，或使用一段时间之后，应把排气螺钉拧松并将油缸内空气排尽，以免影响制动缸的正常工作。,二、盘形制动器主要参数计算1.正压力N的计算煤矿安全规程又要求：(1)制动力矩应足够大。例如，对于竖井和倾角30度以上的斜井，工作制动和安全制动的制动力矩不得小于提升系统最大静负荷力矩的三倍。即：(2)双卷筒提升机打开离合器调绳时，制动装置在各卷筒上产生的制动力矩不得小于该卷筒所悬挂提升容器和钢丝绳重力造成的静力矩的1.2倍，即：,制动力矩的数值必须保证安全制动减速度在一定范围内，过大的减速度会对提升设备产生较大动负荷，对设备及运载人员健康不利；过小的减速度则不能及时制止事故的发生或扩大。(3)上体货载，依规定a5m/s2，由此得出：(4)下放货载，依规定a1.5m/s2，由此得出：,依规定a5m/s2，由此得出：同理，对于下放货载，根据平衡方程式：式中：为下放货载安全制动动力矩。依规定a1.5m/s2，所以：,2、最大工作油压力p计算松闸时压力油需要克服的阻力：（1）弹簧预压缩反力，等于正压力N；（2）为保持闸瓦间隙使弹簧压缩的反力；（3）制动器各运动部分阻力。三、盘形制动器调整与维护1.闸瓦间隙调整2.盘形闸弹簧检查3.盘形制动闸的检查与维护,四、液压站的结构及工作原理制动器的液压控制系统是同提升机的拖动类型、自动化程度相配合的。在直流拖动自动化程度较高的系统中，由于调速性能好，机械闸一般只是在提升终了时起定车作用。在交流拖动系统中，机械闸还要参与提升机的速度控制，因此，要求制动力能在较宽的范围内进行调节。下图所示是2JK型提升机液压站液压系统图,该液压站主要用于交流拖动系统中，其具体作用有三：(1)按实际提升操作的需要，产生不同的工作油压，调节、控制盘闸的制动力矩，从而实现工作制动；(2)安全制动时能迅速自动回油，并实现二级制动；(3)根据多水平提升换水平的需要以及钢丝绳伸长后调绳的需要，控制双筒提升机活卷筒的调绳离合器，同时闸住活卷筒。,JK型提升机液压站有两套油泵，一套工作，一套备用。工作过程：在提升机工作时，电动机4带动油泵5连续运转，油泵产生的压力经滤油器8、手动换向阀9送入二级制动安全阀11，在正常工作时二级制动安全阀有电，压力油通过安全阀送入A，B管，分别送人死卷筒及活卷筒制动缸。,定压作用：由并联油路的电液调压装置及溢流阀相互配合进行。若安全阀电磁铁断电，压力油将不能进入制动油缸，制动油缸则与回油管相通，处于制动状态。调压作用：由电液调压装置(电液阀与溢流阀的联合体)实现，其结构如图3-10所示。,图3-10电液调压装置1-固定螺钉；2-十字弹簧；3-动线圈；4-永久磁铁；5-控制杆；6-喷头，7-中孔螺母；8-导阀；9-调压螺栓，10-定压弹簧；11-辅助弹簧；12-滑阀；13-节流阀；14-滤芯,工作原理：由油泵产生的压力油从K管进入c腔，另一路经节流孔13进入G腔到D腔。滑阀向上移动离开阀座，使滑阀与阀座间的间隙加大，经回油管流人油箱的流量增加，于是c腔压力相应下降，滑阀处于新的平衡位置，K管压力保持某一定值。当D腔压力大于c腔压力时，滑阀向下移动使其与阀座的开口度减小，于是K管处于压力上升状态，滑阀又重新处于平衡状态。总之，在调压过程中，溢流阀的滑阀跟随D腔内压力的变化经常处于上下运动状态，其平衡状态是暂时、相对的。,D腔内压力受电液阀的控制。电液阀是一个电气机械转换器，它将输入的电讯号转变成机械位移。从图中可以看到，控制杆5悬挂在十字弹簧2上，在控制杆上还固定一个可动线圈3，当司机操纵控制手柄向动线圈送入直流讯号后，动线圈便在永久磁铁4作用下产生位移，此位移的大小决定于输入信号的数值。在输入信号达最大值时，控制杆的挡板与喷嘴间的距离最小，此时G腔内压力达最大值；若电流减小，控制杆就相应离开喷嘴一定距离，G腔内油位也相应下降。由于G腔与D腔连通，所以G腔的压力亦随D腔的压力变化。,综上所述，调压过程可归纳为：制动手柄角位移自整角机电压变化动线圈电流变化挡板位移G腔及D腔压力变化溢流滑阀位移K管压力变化制动油缸压力变化。本系统在安全制动时，可以实现二级制动。二级制动的好处是既能快速、平稳地闸住提升机，又不致使提升机减速度过大。,安全制动时的二级制动原理：盘闸制动器分成两组，分别与液压站的“A”管，“B”管相连。安全制动时，二级制动安全阀断电，与“A”管相联的制动器通过安全阀直接回油，很快抱闸，所产生的力矩为最大力矩之半，提升速度下降。同时与“B”管相联的制动器则通过安全阀的节流阀以较缓慢的速度回油，产生第二级制动力矩。二级制动力矩特性可以通过调节安全阀的节流杆来改变。调绳离合器的控制,六、矿井提升机深度指示器深度指示器是矿井提升机的重要保护检测装置之一，它的作用是：(1)向司机指示提升容器在井筒中的运行位置；(2)容器接近井口停车位置时发出减速信号；(3)当提升容器过卷时，推动装在深度指示器上的终嵌开关，切断安全保护回路，进行安全制动；(4)减速阶段，通过限速装置进行过速保护。,分类：根据动作原理可分为机械式、机械电气混合式及数字式等。我国生产的提升机主要采用机械牌坊式深度指示器和圆盘式深度指示器。牌坊深度指示器：指示清楚，工作可靠，缺点是体积大，指示精度不高，不便于实现提升机远距离控制。圆盘式深度指示器：由两部分组成，即传动装置(发送部分)和深度指示盘(接收部分)。图3-11所示为圆盘深度指示器传动简图,1、牌坊式深度指示器牌坊式深度指示器主要由传动轴、直齿轮、锥齿轮、直立的丝杠、梯形螺母、支柱、标尺等组成。在提升机工作时，其主轴带动深度指示器上的传动轴，直齿轮，锥齿轮带动两个直立的丝杠以相反方向旋转，利用支柱分别限制装在丝杠上的梯形螺母旋转，因两个丝杠都是右螺纹，故迫使两个螺母，只能沿支柱作上、下相反方向的移动，从而指示出井筒中两容器一个向上，另一个向下的位置。在两支柱上固定着的标尺上，用缩小的比例根据矿井的具体情况，刻着与井筒深度或坑道长度相适应的刻度，当装有指针的梯形螺母移动时，则指明了提升容器在井筒的位置。特点：优点是指示清楚、直观、工作可靠；缺点是不够精确。,2、圆盘式深度指示器圆盘式深度指示器由发送部分和接收部分组成，其原理是传动轴经齿轮传动，将提升机旋转运动传给发送自整角机，该自整角机再将信号传给圆盘式深度指示器上的接收自整角机，二者组成电轴，实现同步联系，从而达到指示器位置的目的。深度指示盘装于司机台上，有粗针和精针两个指针，精针可以指示精确的停车位置。深度指示器上还配有连击铃，当提升机减速开始时，此铃发出声响，提醒司机作减速操纵。特点：圆盘式深度指示器结构简单，使用可靠，精度高，易实现自动化，但直观性差。,图3-11深度指示器传动装置1-传动轴；2-更换齿轮对；3-蜗轮；4-蜗杆；5-增速齿轮对；6-发送自整角机；7-限速凸轮板；8-限速变阻器；9-机座；10-滚轮；11-撞抉；12-减速开关；13-过卷开关；14-后限速圆盘；15-限速自整角机；16-前限速圆盘；17-摩擦离合器；,深度指示圆盘装在操纵台上，其具体结构如图3-13所示。,图3-13深度指示盘1-指示圆盘；2-玻璃罩；3-精针；4-粗针；5-接收自整角机；6-齿轮对；7-轴；8-轴,其工作原理如图3-12所示：发送角机的激磁绕组(C1C2)与接收角机的激磁绕组(C1C2)接在同一交流电源上。同步绕组(P1P2P3及p1p2p3)也相互连接。分别表示发送机、接收机同步绕组与激磁绕组轴线间的夹角，这两个夹角的差值=1-2称为失调角，当失调角等于零时，两个角机每相感应的电势相等，这时电路中电流为零，转子不产生转矩。当1与2有差值时(即发送机随提升机旋转时)，因在同步绕组中电势不等而有电流流通。,这时接收角机的转子中产生转矩，使接收机的转子随发送机一起转动，保持同步联系，带动圆盘深度指示器的指针跟踪提升机主轴旋转，指示容器在井筒中的位置。,图3-12圆盘深度指示器的工作原理,工作原理:当发送自整角机经同步联系带动接收自整角机时，接收角机将经过三对齿轮减速带动粗针4转动，进行粗针指示。由于粗针在一次提升中仅转动253350，所以粗针指示的位置是粗略的。为了精确指示容器的位置，由接收角机经过一对减速齿轮带动精针指示盘2进行精针指示。由于精针转动角度较大，故能较精确地指示出提升容器在接近井口时的位置。,二、操纵台,操纵台上面装有操纵提升机的手把、开关和各种仪表。其中左手把为制动手把，右手把为电动机操作手把；左下方有动力制动闸，右下方有紧急制动闸。,三、保护装置,煤矿安全规程要求提升设备必须装设下列保险装置：1、防止过卷装置。2、防止过速装置。3、过负荷和欠压保护装置。4、限速保护装置。5、深度指示器失效保护装置。6、闸间隙保护装置。7、松绳报警装置。8、满仓保护装置。9、减速功能保护装置。,七单绳缠绕式提升设备的选型设计,基本内容选型计算的依据与内容、提升容器的选择、提升钢丝绳的选择计算、矿井提升机的天轮的选择计算。提升机与井筒相对位置的计算、提升电动机的初选计算重点选型计算的依据与内容、提升容器的选择、提升钢丝绳的选择计算、提升电动机的初选计算难点提升容器的选择,目录,第一节提升方式的确定及提升设备选型设计的依据与内容第二节提升容器的选择计算第三节提升钢丝绳的选择计算第四节矿井提升机与天轮的选择计算第五节矿井提升机与井筒相对位置的计算第六节提升电动机的初选计算,第一节提升方式的确定及提升设备选型设计的依据与内容,选型设计的基本原则矿井提升设备选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产，基建投资，生产能力和吨煤成本。,设计依据,1、主井提升1）矿井年产量，An，ty；2）工作制度，年工作日br，日工作小时数t（小时）。煤矿安全规程规定：br300天，t14小时；3）矿井开采水平数，各水平的井深Hs，各水平的服务年限；4）提升方式，箕斗或罐龙；5）卸载水平与井口的高差（卸载高度）Hx，m；6）井下运输水平与装载水平的高差（装载高度）Hz，m；7）煤的松散密度，tm3；8）矿井电压等级。2、副井提升1）井口各水平的深度Hs，m；2）矸石提升量，一般按煤炭产量的15%25%计算；3）最大班下井人数，一般按每天下井人数的40%计算；4）矿车型号，规格；5）每班运送材料，设备，炸药、保健车等的数量；6）送往井下最大设备的尺寸和最重部件重量。,第二节提升容器的选择,提升容器数量提升速度电耗提升机容量、井筒装备初期投资提升容器数量提升速度电耗提升机容量、井筒装备初期投资通过技术经济比较，将来矿井的发展，合理选择题升容器。再不加大提升机和井筒直径的前提下，选择较大的提升容器，降低提升速度，节省电耗是比较合理的。一、小时提升量,第二节提升容器的选择,二、合理的经济提升速度常用的经济提升速度为：Vm（0.30.5）H12，ms式中H提升高度，HHsHzHx，m。H越大系数越大，煤矿安全规程规定1）升降人员的最大速度，最大速度；2）只升降物料的立井提升，最大速度。3）斜井升降人员或使用矿车运输物料的最大速度5ms；箕斗提煤（或矸石）时最大速度7ms；铺设固定道床，采用重型钢轨时，箕斗提煤的最大速度9ms。,三、估算一次提升循环时间Tx,副井罐笼提升应考虑的问题见P289。,第三节提升钢丝绳的选择计算,钢丝绳的受力很复杂，难于精确计算，一般按最大静载荷，并考虑一定的安全系数的方法进行计算。所谓钢丝绳安全系数是指钢丝绳中各钢丝拉断力的总和与钢丝绳最大拉力之比。煤矿安全规程规定的安全系数见表7-3。选择钢丝绳时要考虑的因数：1、工作环境恶劣，容易锈蚀，应选用镀锌钢丝绳；2、在磨损严重条件下，应选用外层钢丝尽可能粗的、顺捻或三角股的钢丝绳；3、单绳缠绕：选用同向捻，捻向与卷筒螺旋方向一致的钢丝绳；多升摩擦用左右捻各半的钢丝绳；4、罐道绳：选用半密封或三角股钢丝绳；5、高温处，选用金属绳芯钢丝绳。,第三节提升钢丝绳的选择计算,一、立井缠绕式单绳提升机钢丝绳的选择计算,式中：,第三节提升钢丝绳的选择计算,一、立井缠绕式单绳提升机钢丝绳的选择计算设钢丝绳的抗拉强度为b，As为钢丝绳断面积之和，0为钢丝绳密度，则需满足：,第三节提升钢丝绳的选择计算,一、立井缠绕式单绳提升机钢丝绳的选择计算,取09400kgm3，g10ms2，有,根据mp从钢丝绳规格表中选取稍大于mp的钢丝绳，并查出该绳钢丝的破断力之和Qq，并验算所选钢丝绳,满足上式时，所选钢丝绳合格，否则重新选择，重新验算。,二、立井多绳摩擦钢丝绳的选择,A,二、立井多绳摩擦钢丝绳的选择多绳摩擦系统主绳和尾绳重量不同有三种情况：等重尾绳、重尾绳和轻尾绳。,A,1）对于等重尾绳系统（n1mgn2mq）,验算公式,第三节提升钢丝绳的选择计算,2）对于重尾绳系统（n1mgn2mq）当重容器在井口卸载位置时，主绳受最大静张力：,验算公式,由上式得主绳线密度：,第三节提升钢丝绳的选择计算,3）对于轻尾绳系统（n1mgn2mq）当重容器在井底装载位置时，主绳受最大静张力。,A,第四节矿井提升机与天轮的选择计算,单绳缠绕式提升机主要特征参数：滚筒直径D；滚筒宽度B；最大静张力：Fjm；最大静张力差Fjc。多绳摩擦式提升机主要特征参数：摩擦轮直径D；最大静张力：Fjm；最大静张力差Fjc；摩擦衬垫比压Pb。一、提升机滚筒（或摩擦轮）直径的确定确定原则：使钢丝绳在滚筒或摩擦轮上缠绕时不产生过大的弯曲应力。根据规程规定：,第四节矿井提升机与天轮的选择计算,二、天轮的选择（作用：提升钢丝上的支撑与导向）根据规程规定：,井上固定天轮规格参数见表10-4,第四节矿井提升机与天轮的选择计算,三、滚筒宽度的验算滚筒直径确定后，其宽度便确定了。但必须验算容绳量是否满足要求。滚筒上需缠绕钢丝绳的长度包括：1）提升高度H，m；2）钢丝绳试验长度30m；3）3圈摩擦圈；4）对于多层缠绕，错绳圈数24m。单层缠绕时，滚筒宽度应满足：B（(H30)d）3(d)多层缠绕时，应满足：B(H303DnD)kDp(d),式中：,第四节提升机与天轮的选择计算,四、提升机强度校核从提升机规格表（P263、P264、P269）中查取允许的最大静张力和最大静张力差，按下式进行强度校核：1）缠绕式提升机（装载结束时，静张力和静张力差最大）FjmmgmzgmpgHcFjcmgmpgHc2）摩擦式提升机等重尾绳：FjmmgmzgmpgHcFjcmg重尾绳：Fjmmgmzgn1mpgHjn2mqgH0FjcmgH（n2mqn1mp)轻尾绳：Fjmmgmzgn1mpg（Hh0）n2mqgHhFjcmgH（n1mpn2mq),A,第四节提升机与天轮的选择计算,五、摩擦衬垫比压实际比压小于允许比压式中Fjs上升侧钢丝绳总的静张力，Fjsmgmzgn1mpg（Hh0）n2mqgHhFjx下降侧钢丝绳总的静张力，Fjmmzgn1mpgh0n2mqg（HHh）Pb衬垫的允许比压。,第五节矿井提升机与井筒相对位置的计算,提升机房与卸载作业的关系：普通罐笼提升，机房位于重车运行方向的对面；箕斗提升，机房位于卸载方向的对侧。,井架上的天轮一般装在同一水平的轴线上，或装在同一垂面上。当井筒布置有两套提升设备，布置方案不外乎为对侧式、同侧式、垂直式、和斜角式，如图示。影响提升机相对位置的五个因素：井架高度、提升机滚筒轴线与提升中心线的水平距离、钢丝绳弧长、偏角和出绳角。它们彼此相互制约，相互影响。,一、钢丝绳最大允许内外偏角2max、1max的确定偏角分为内偏角（如图示）和外偏角。内外偏角不得超过规程规定的1030的要求，除此之外，内偏角2还受不产生咬绳的限制。不产生咬绳的内偏角从图10-5曲线查出。,二、井架高度Hj井架高度是井口到天轮中心轴线的垂直距离HjHxHrHg0.75R,井架高度Hj按上式计算圆整为整数值。,三、为满足最小允许内外偏角的最小允许绳弦弦长Lxmin的确定滚筒与天轮切点之间的钢丝绳长为弦长。1）根据外偏角1max确定弦长Lxmin2）根据内偏角2max确定弦长Lxmin单层缠绕：,多层缠绕：,根据以上三式计算结果，取其中最大者作为弦长最小值Lxmin。一般Lxmin60m。,四、滚筒中心与井筒提升中心间距离Ls的确定根据允许的最小弦长计算Lsmin,式中C0滚筒中心至井口的高差，一般C01.52m对于要在井筒与机房之间安装斜撑的矿井Lsmin还应满足,一般均能满足。根据计算确定适合的Ls。,五、复算实际弦长和内外偏角1、2根据Hj和Ls复算Lx及1、2,六、下出绳角对于JK型提升机150,七、多绳摩擦提升机相对位置的计算特点多绳摩擦提升机多以塔式安装，下面计算井塔高度及围包角1）井塔高度的计算,为了防止容器撞上机房在过卷高度内设置有楔形罐道和防撞梁。,2）钢丝绳对摩擦轮围包角（1950）的计算,第六节提升电动机的初选计算,电动机功率的估算,第六节提升电动机的初选计算,估算电动机转速,八运动学动力学计算第一节矿井提升设备的基本动力学方程第二节提升设备的运动学计算第三节提升系统的动力学计算第四节提升电动机容量的校核第五节提升设备的电耗及效率计算,第一节矿井提升设备的基本动力学方程,提升机在一次提升过程中，有加速、等速、减速等运行阶段，提升系统是一个速度变化的运动体系。它包括直线运动和旋转运动两种运动状态。其中提升容器、货载、井筒内的钢丝绳作直线运动，提升机滚筒、缠在滚筒上的钢丝绳、减速器齿轮、电动机转子以及天轮等作旋转运动。因为系统的速度是变化的，所以作用在滚筒轴上的力矩也是变化的。提升设备的动力学就是研究电动机作用在滚筒轴上的转矩或滚筒圆周上的力的变化规律。一、提升设备的基本动力学方程式提升系统的受力分析如图示，作用在提升机主轴上的力矩有：静阻力矩Mj；惯性力矩Md；电动机产生的拖动力矩M。这些力矩在主轴上是平衡的，即也可以表示为力的平衡方程式,二、提升系统的静阻力,提升侧静阻力,下放侧静阻力,矿井阻力难于精确计算，用提升货载阻力的百分数来估算，即,系统静阻力为：,由式上式可见：1）Fj与mz无关；2）Fj随x的增加而减小，斜率为2mpg；3）在深井中，mp较大时，Fj可能为负值，如图示。,二、提升系统的静阻力,当尾绳与主绳线质量相等，即,静阻力不再随提升容器位置的改变而改变，如图中直线3所示，属静力平衡系统。,