李春松
凌钢股份北票保国铁矿有限公司 122104
摘要：目前我国许多矿井已经转向中、深部开采，矿井提升设备作为矿井的关键设备，在矿井机械化生产中占有重要地位。制动器是提升的 重要组成部分之一，矿井提升机是矿井运输中的咽喉设备，是井下与地面联系的重要工具，它的状况如何，直接关系着提升机设备的安全运行，直接关系到生产的正常进行和人员安全。多绳摩擦提升机具有体积小、质量轻、安全可靠、提升能力强等优 点，适用于较深的矿井提升。多绳摩擦式提升机广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统用作提升矿物、升降人员和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉，也可做其他牵引运输设备，属于矿山机械设备一类。
关键词：矿井提升；多绳摩擦式提升机；研究
一、关于矿井提升设备及其特点
矿井提升设备的任务是沿井筒提升矿石、矸石、运送材料、升降人员和设备等。它是矿山大型固定设备之一，是矿山井下生产系统和地面工业广场相联接的枢纽、矿山运输的咽喉。
鉴于其上述这些用途，矿井提升设备需要具备安全性、可靠性以及经济性等特点。所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生 产中所占的地位十分重要，其运转的安全性．不仅直接影响整个矿井的 生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备提出了 极严格的要求。在我国这些规定包括在《煤矿安全规程》之中。所谓可靠性，是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万 吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其他辅助工作。一个 年产 150 万吨的矿井，停产一天就要损失大约20 万元。因此矿井提升机 至少要服务二十年以上而不需大修。矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提 升机的功率超过 1000KW。因此矿井提升设备的造价以及运转费用，也 就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。
矿井提升机是一种大型提升机械设备。由电机带动机械设备，以带 动钢丝绳从而带动容器在井筒中升降，完成输送任务。矿井提升机是由 原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度 高，安全性高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机 驱动。
二、矿井提升设备的类型
按照不同的标准，矿井提升设备可以被分为不同的类别。
按提升机类型，可分为缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕 方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒 的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另 一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深 小于400米的矿井中。
多绳摩擦式提升机又分为落地式和井塔式。
塔式摩擦提升机又可分为有导向轮和无导向轮两种。有导向轮塔式摩擦提升机的优点是两提升容器的中心距不受摩擦轮直径的限制，不仅可减小井筒断面，而且可以加大钢丝绳在摩擦轮上的围包角，增加其提升能力。当然，有导向轮塔式摩擦提升机也有缺点，即钢丝绳产生反向弯曲，影响使用寿命。
三，多绳摩擦式提升机的工作原理
多绳摩擦式提升机采用柔性体摩擦传动原理。钢丝绳围绕在摩擦轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦力来提升或下方重物或人员。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设钢丝绳在摩擦轮的围包角为α，钢丝绳两端的张力分别为T1、T2，钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦系数为μ，钢丝绳与衬垫间的摩擦力为F。在T1>T2的条件下，钢丝绳刚要沿着摩擦轮滑动时的平衡条件为F=T1-T2。欧拉公式阐明了T1、T2、μ、α各参数之间的关系。
T1/T2=eμα式中：e——自然对数的底，e≈2.718。本公式即为多绳摩擦式提升机的基本工作原理。
多绳摩擦式提升机以电动机为动力源，通过减速器、主导轮装置等传动系统和工作系统，利用摩擦力F，实现提升机容器在井筒中的升降。采用盘式制动器、液压油组成的制动系统来控制提升机的减速和停车；用测速发电装置、离心限速器等来控制提升机的运行速度；用配置编码器、模拟柱状显示器、数显表示来反映提升机在井筒中的位置。通过一系列电气、机械、液压的控制、保护系统来保证机器安全运行。
四、多绳摩擦式提升机的优点和缺点
和单绳缠绕式提升设备相比，多绳摩擦式提升设备具有比较明显的优点，分别为：
第一，提升高度不受滚筒宽度限制，适用于深井提升；
第二，由于多根钢丝绳共同承受终端载荷，钢丝绳直径变小，故摩擦轮直径显著减小；
第三，在相同提升速度情况下，可以使用转速较高的电动机和较小传动比的减速器；
第四，采用偶数根钢丝绳，且左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的扭转，减小了罐耳和罐道间的摩擦；
第五，钢丝绳搭放在摩擦轮上，减少了钢丝绳的弯曲次数，改善了钢丝绳的工作条件，可以提高钢丝绳的使用寿命；
第六，多根钢丝绳同时被拉断的可能性极小，提高了安全性。因此，多绳提升罐笼可以不设防坠器。
同时，多绳摩擦式提升设备也有缺点，主要表现在两个方面：
第一，多根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂，而且当一根钢丝绳损坏时，需要更换所有钢丝绳；
第二，绳长不能调节，不适应多水平提升，也不适用于凿井。
五、多绳摩擦式提升机应用的注意事项
提升机的首 绳在整个系统中属于重大安全部分，直接关系到人员、物资和井筒的安全。因此，钢绳的断丝、磨损、腐蚀 等相关指标必须严格执行国家的安全标准，一旦超标，必须予以更换。
提升钢丝绳选择使用应遵循一个原则，即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。
为保证安全，提升人员必须选用特号韧性钢丝，绳芯有金属绳芯、石棉芯、合成纤维芯及有机芯四种，绳芯的作用是：
第一，减少钢丝之间的挤压变形和接触应力；
第二，使钢丝绳富有弹性，抗冲击和缓和弯曲应力；
第三，贮存润滑油，防止内部锈蚀和减少丝间摩擦。
六、多绳摩擦式提升机的发展方向
国内提升机的设 计方法，主要采用传统的静态设计法，其基本结构参数往往偏大，设计周 期长，很不利于产品换代和节省材料，由于设计问题，往往出现一些零部 件过早失效。各种新型和专用提升设备除目前已出现的落地式提升机、布 雷尔提升机和采用钢芯胶带牵引的摩擦式提升机外，国外还研制了起重 式提升机、各种不同包围角的多绳摩擦式提升机（用于浅井）．另外，还 研制了不同形式的无绳提升设备，现已知的有机械式、电磁式、水力式 和风动式。此外，采用“四新”（新技术、新结构、新材料和新工艺）后，提升机主轴装置、制动系统、液压系统、操纵系统和驱动系统等各 部分不断改进提高，使整个多绳摩擦式提升机结构朝着体积小、重量轻、效率高的方向发展。
参考文献：
[1] 栗忠魁 阮毅 宗剑等. 直流架线式矿用电机车变频调速控制系统的设计[J]. 电机与控制应用.2011.38
[2] 聂文艳 王仲根. 基于单片机变频调速技术在矿山架线电机车上的应用[J]. 煤矿机械.2009.30
[3] 胡斌.摩擦式提升机钢丝绳张力检测装置结构设计[J].煤矿机械.2010.04期
论文作者:李春松
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/30
标签：矿井论文; 钢丝绳论文; 摩擦论文; 提升机论文; 设备论文; 井筒论文; 容器论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;