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中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2010屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第73頁(yè)
目 錄
1 緒論…………………………………………………………………………………1
1.1 引言…………………………………………………………………………1
1.2.1 礦井提升設(shè)備……………………………………………………………2
1.2.2 礦井提升設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ………………………………………2
1.3提升機(jī)的分類(lèi)及發(fā)展概況……………………………………………………4
1.3.1 提升機(jī)的分類(lèi)……………………………………………………………4
1.3.2 國(guó)內(nèi)外提升機(jī)的發(fā)展概況………………………………………………7
1.3.3摩擦提升機(jī)的概況…………………………………………………………7
1.4 礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用…………………………………………8
1.5多繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………………10
2 多繩摩擦提升機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………11
2.1設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想、原則、依據(jù)………………………………………………11
2.1.1選型設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想……………………………………………………12
2.1.2設(shè)計(jì)的基本原則…………………………………………………………12
2.1.3選型設(shè)計(jì)的依據(jù)和主要內(nèi)容……………………………………………12
2.2主井多繩摩擦提升機(jī)設(shè)計(jì)…………………………………………………13
3 提升機(jī)部件設(shè)計(jì)流程……………………………………………………………24
3.1 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………25
3.1.1 傳動(dòng)比的計(jì)算及分配……………………………………………………25
3.1.2 各級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的確定……………………………………26
3.1.3 齒輪設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核……………………………………………………27
3.1.5 其他各軸的計(jì)算…………………………………………………………41
3.1.6 鍵連接選擇計(jì)算…………………………………………………………42
3.2 減速器的潤(rùn)滑和密封形式…………………………………………………43
3.3 減速器箱體、附件設(shè)計(jì)……………………………………………………44
3.3.1 箱體………………………………………………………………………44
3.3.2 附件………………………………………………………………………44
3.3.3 出廠檢驗(yàn)與試驗(yàn)…………………………………………………………45
3.3.4 儲(chǔ)運(yùn)、安裝、試動(dòng)轉(zhuǎn)、維護(hù)……………………………………………46
4 提升系統(tǒng)部分裝置選型設(shè)計(jì)……………………………………………………48
4.1 概述…………………………………………………………………………48
4.2 制動(dòng)裝置的選型設(shè)計(jì)………………………………………………………48
4.3 聯(lián)軸器裝置的選型設(shè)計(jì)……………………………………………………51
4.3.1 聯(lián)軸器類(lèi)型………………………………………………………………51
4.3.2 聯(lián)軸器的選擇……………………………………………………………51
5 礦井提升機(jī)的主要故障及狀態(tài)維修應(yīng)用………………………………………52
5.1 常見(jiàn)故障現(xiàn)象及處理方法…………………………………………………52
5.1.1 主軸承……………………………………………………………………52
5.1.2 制動(dòng)系統(tǒng)…………………………………………………………………53
5.1.3 減速系統(tǒng)…………………………………………………………………54
5.1.4 鋼絲繩、天輪、提升容器………………………………………………55
5.1.5 主軸、卷筒………………………………………………………………56
5.1.7 小結(jié)………………………………………………………………………58
5.2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修在提升機(jī)中的應(yīng)用…………………………………………58
5.2.1 概述………………………………………………………………………58
5.2.2 狀態(tài)維修的理論內(nèi)涵和特點(diǎn)……………………………………………59
5.3 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)維修…………………………………………………60
5.3.1 故障診斷技術(shù)的發(fā)展概況………………………………………………60
5.3.2 故障診斷、狀態(tài)監(jiān)測(cè)的概述……………………………………………62
5.4 故障診斷方法選擇…………………………………………………………63
5.4.1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析法 ………………………………………………………63
5.4.2 油阻尼法…………………………………………………………………64
5.4.3 溫度法……………………………………………………………………64
5.4.4 鐵譜分析法………………………………………………………………64
5.4.5 方法選擇…………………………………………………………………64
結(jié) 論 ………………………………………………………………………………65
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………66
致謝 …………………………………………………………………………………80
摘 要
煤礦提升設(shè)備是一種重要的煤礦機(jī)械，是礦山較復(fù)雜且龐大的機(jī)電設(shè)備，它不僅承擔(dān)物料的提升與下放任務(wù)，還承擔(dān)著人員的升降任務(wù)。在工作中一旦發(fā)生故障，不僅影響到礦井的生產(chǎn)，而且涉及到人員的生命安全。因此，礦井提升設(shè)備的安全性是極為重要的。
礦井提升機(jī)是礦井運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備，是溝通礦井上下的紐帶，在整個(gè)提升系統(tǒng)中占有特殊的地位。所以對(duì)于礦井提升系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，擁有一臺(tái)良好的礦井提升機(jī)是非常有必要的。
本設(shè)計(jì)主要是爭(zhēng)對(duì)煤礦的有關(guān)條件和環(huán)境，進(jìn)行多繩摩擦提升機(jī)的設(shè)計(jì)。整個(gè)過(guò)程中，首先對(duì)提升機(jī)的用途、工作原理、類(lèi)型及其發(fā)展歷程進(jìn)行了概述，然后提出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。包括了對(duì)電動(dòng)機(jī)和鋼絲繩的選擇、減速器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、卷筒的設(shè)計(jì)、主軸裝置的設(shè)計(jì)、其他相關(guān)結(jié)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)以及部分結(jié)構(gòu)件的計(jì)算和校核。
關(guān)鍵詞：煤礦、 摩擦、 提升機(jī)、 提升設(shè)備
ABSTRACT
Coal is a kind of important lifting equipment of coal mining machinery, is a complex and large electrical equipment, it not only bear materials and lowering tasks, the staff of the lift. In work, if not only affect the mine production, but also involves the staff's life safety. Therefore, the mine safety of lifting equipment is very important.
Mine hoister are the throat equipment, transportation and communication is mine, and the link in the whole system occupies a special place. Therefore ascension for mine, have a good system of mine hoist is very necessary.
This design is mainly related to the coal mine against the conditions and environment, more rope hoist design. The whole process of the hoist, first use, working principle, type and development are reviewed, and then put forward the system design. Including the choice of motor and reducer of wire rope, the design, the design of the drum, spindle device design and other related structure design and selection of structural parts of calculation and test.
Keywords：coal、 friction、 hoist、 Lifting equipment
1 緒論
1.1引言
煤炭是當(dāng)前我國(guó)能源的主要組成部分之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)保持高速增長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和保障。由于資源條件和能源科技發(fā)展水平?jīng)Q定，在未來(lái)的30～50年內(nèi)，世界范圍內(nèi)新能源、可再生能源及核電的發(fā)展尚不能普遍取代礦物燃料。因此，在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)礦物燃料仍將是人類(lèi)的主要能源。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是世界經(jīng)濟(jì)對(duì)能源的旺盛需求，世界煤炭開(kāi)采技術(shù)也得到迅猛地發(fā)展。20世紀(jì)末期以來(lái)，先進(jìn)采煤國(guó)家積極應(yīng)用機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了采掘機(jī)械化和自動(dòng)化控制，做到了礦井的高產(chǎn)高效生產(chǎn)。
機(jī)械化是煤炭工業(yè)增加產(chǎn)量、提高勞動(dòng)效率、改善勞動(dòng)條件、保障安全生產(chǎn)的必要技術(shù)手段，也是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)約能源、人力和減少原材料消耗的有效技術(shù)措施。礦井輔助運(yùn)輸作為礦井運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分之一，在礦山生產(chǎn)中也占有重要地位，尤其是現(xiàn)代化礦井對(duì)此更應(yīng)高度重視。
礦井輔助運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)是：①井下運(yùn)輸設(shè)備在巷道中工作，由于受井下巷道空間的限制，因而運(yùn)輸設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊，尺寸應(yīng)盡量??；②運(yùn)輸線路隨工作地點(diǎn)的延伸（縮短）或遷移而經(jīng)常變化；③運(yùn)輸線路水平和傾斜互相交錯(cuò)連接；④工作地點(diǎn)分散，使得運(yùn)輸線路環(huán)節(jié)多、分支多；⑤待運(yùn)物料品種繁多，形狀各異；⑥井下巷道受空間限制，有沼氣和煤塵，需用防爆設(shè)備。
輔助運(yùn)輸?shù)纳鲜鎏攸c(diǎn)，決定了輔助運(yùn)輸設(shè)備的類(lèi)型具有多樣性，除了過(guò)去常用的礦用絞車(chē)、調(diào)度絞車(chē)、電機(jī)車(chē)和一般的礦車(chē)、平板車(chē)、材料車(chē)外，目前許多先進(jìn)的輔助運(yùn)輸設(shè)備，如單軌吊車(chē)、卡軌車(chē)、粘著／齒軌機(jī)車(chē)、無(wú)軌運(yùn)輸車(chē)等都已在大量使用。利用這些設(shè)備不僅有效地解決了井下輔助運(yùn)輸工作中的難題，而且大大提高了輔助運(yùn)輸?shù)男省?
盡管目前已經(jīng)基本解決了煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)械化的問(wèn)題，但是運(yùn)輸環(huán)節(jié)任然是構(gòu)成采煤功耗的最主要因素。為了進(jìn)一步提高工效、降低成本，還需對(duì)整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改革，從技術(shù)、安全、經(jīng)濟(jì)各方面謀求最合理的解決方案。國(guó)外主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)輔助運(yùn)輸存在的主要問(wèn)題及其發(fā)展途徑的看法是一致的，即降低輔助運(yùn)輸?shù)膭趧?dòng)強(qiáng)度和提高輔助運(yùn)輸設(shè)備的效率。主要研究和發(fā)展方向有以下幾個(gè)：①井下材料、設(shè)備和人員的運(yùn)輸設(shè)備的研制，特別注意采區(qū)輔助運(yùn)輸設(shè)備的研制；②對(duì)于供料地點(diǎn)到井下用戶運(yùn)輸線路中轉(zhuǎn)載點(diǎn)最少的運(yùn)輸系統(tǒng)和設(shè)備的研制；③對(duì)輔助材料不經(jīng)轉(zhuǎn)載直接運(yùn)到用戶的合理組織和最佳運(yùn)輸路線方案的研制；④完善運(yùn)輸輔助材料的有軌運(yùn)輸設(shè)備，增加專(zhuān)用的輔助運(yùn)輸設(shè)備；⑤為擴(kuò)大自行礦車(chē)的使用范圍，必須改進(jìn)它的結(jié)構(gòu)，減小外形尺寸，提高通過(guò)能力和研制不污染礦井大氣的動(dòng)力源；⑥進(jìn)一步完善單軌吊車(chē)和卡軌車(chē)，使其具有更大的適應(yīng)性。
礦井提升設(shè)備是礦井生產(chǎn)的主要設(shè)備之一，在礦井生產(chǎn)中占有重要的地位，是溝通井下與地表生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)募~帶。礦井提升設(shè)備是一套復(fù)雜的機(jī)械-電氣機(jī)組。所以，礦井提升設(shè)備是礦山生產(chǎn)中具有舉足輕重作用的重要的大型設(shè)備。
礦井提升設(shè)備的重要是沿井筒提升礦石、矸石、下方材料，升降人員和其他設(shè)備等。礦井提升工作的特點(diǎn)是子啊一定的距離內(nèi)，以比較高的速度上下往復(fù)運(yùn)行。礦井提升設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中一旦發(fā)生事故，就會(huì)影響全礦生產(chǎn)，甚至到時(shí)全礦的生產(chǎn)停頓。所以，礦井提升設(shè)備要求配有良好的控制設(shè)備和保護(hù)裝置。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)機(jī)械化和集中化，目前，世界上經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的一些國(guó)家，提升機(jī)的運(yùn)行速度已經(jīng)達(dá)到20--25m/s，一次提升量達(dá)到50t，電動(dòng)機(jī)容量已超過(guò)10000kw，其安全可靠性尤為突出。在礦井生產(chǎn)過(guò)程中，如果提升設(shè)備出現(xiàn)故障，必然會(huì)造成停產(chǎn)。輕者，影響煤炭的產(chǎn)量；重者，則會(huì)危機(jī)人身安全。
此外，礦井提設(shè)備是一大型的綜合機(jī)械--電氣設(shè)備，其成本和耗電量比較高，所以，在新礦井的設(shè)計(jì)和老礦井的改建設(shè)計(jì)中，確定合理的提升系統(tǒng)時(shí)，必須經(jīng)過(guò)多方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)合礦區(qū)的具體條件，保證提升設(shè)備在選型和運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)方面是合理的，即要求礦井提升設(shè)備具有經(jīng)濟(jì)性。
礦井提升設(shè)備的主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩、提升機(jī)、井架、天輪及裝卸設(shè)備等。
由于井筒條件（豎井或斜井）及選用的提升容器和提升機(jī)類(lèi)型的不同，可組成個(gè)有特點(diǎn)的礦井提升系統(tǒng)。較常見(jiàn)的提升系統(tǒng)有：
（1） 豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)；
（2） 豎井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)；
（3） 豎井多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)；
（4） 豎井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)；
（5） 斜井箕斗提升系統(tǒng)；
（6） 斜井串車(chē)提升系統(tǒng)。
1.2 礦井提升設(shè)備
1.2.1 概述
礦井提升設(shè)備是通過(guò)鋼絲繩帶動(dòng)容器（罐籠或箕斗）沿井筒升降，與裝卸裝置、封閉井塔或敞開(kāi)井架、導(dǎo)向輪或天輪等組成的以完成輸送人員設(shè)備、煤炭、矸石等物料為任務(wù)的大型機(jī)械設(shè)備。如圖1.1
礦井提升機(jī)是由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來(lái)。現(xiàn)代的礦井提升機(jī)提升量大、速度高，已發(fā)展成為電子計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)重型礦山機(jī)械。礦井提升設(shè)備是礦山生產(chǎn)中具有舉足輕重作用的重要的大型設(shè)備。作為礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場(chǎng)相聯(lián)接的樞紐，在工作中一旦發(fā)生故障，就會(huì)嚴(yán)重影響礦井的正常生產(chǎn)，甚至造成人身事故。隨著礦井生產(chǎn)的不斷發(fā)展、原煤產(chǎn)量的大幅度提高，提升系統(tǒng)能否安全正常運(yùn)行，已越來(lái)越明顯地成為制約礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。所以，為保證生產(chǎn)和人員安全，應(yīng)掌握礦井提升設(shè)備的構(gòu)造、性能、運(yùn)轉(zhuǎn)理論及工作原理等方面的知識(shí)，分析提升機(jī)制造和維護(hù)使用的全過(guò)程并加強(qiáng)故障診斷監(jiān)控管理，確保其能夠高效、安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，在生產(chǎn)中做到正確的使用和及時(shí)有效的維修。
1.2.2 礦井提升設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
礦井提升機(jī)從最初的蒸汽機(jī)拖動(dòng)的單繩纏繞式提升機(jī)發(fā)展到今天的交-交變頻直接拖動(dòng)的多繩摩擦式提升機(jī)，經(jīng)歷了170多年的發(fā)展歷史。
我國(guó)是采煤大國(guó)，也是礦山機(jī)電設(shè)備制造和使用大國(guó)。解放后我國(guó)工業(yè)技術(shù)得到了迅速發(fā)展，建立了自己的提升機(jī)制造業(yè)。提升機(jī)作為礦山提升的咽喉設(shè)備，從50年代第一代仿制的蘇式提升機(jī)開(kāi)始，我國(guó)提升機(jī)制造先后經(jīng)歷了：1953年撫順重型機(jī)器廠制造了第一臺(tái)單繩纏繞式提升機(jī)；1958年洛陽(yáng)礦山機(jī)器廠制造了第一臺(tái)多繩摩擦提升機(jī)；1986年中信重型機(jī)械公司從瑞典ABB公司引進(jìn)了具有八十年代世界先進(jìn)水平的礦井提升機(jī)全套技術(shù)，并于1987年經(jīng)ABB公司專(zhuān)家來(lái)廠檢驗(yàn)認(rèn)證合格。誕生了JK-E、2JK-E新一代單繩纏繞式提升機(jī)，JKM-C型和JKMD-C型多繩摩擦式提升機(jī)。九十年代經(jīng)整頓后的新型多繩摩擦式提升機(jī)JKM-E和JKMD-E已生產(chǎn)至今。中信重型機(jī)械公司設(shè)計(jì)制造的礦井提升機(jī)占我國(guó)礦山提升機(jī)擁有量的87%（包括單繩、多繩提升機(jī)），總產(chǎn)量已達(dá)4600余臺(tái)。目前我國(guó)可以成批生產(chǎn)各種現(xiàn)代化大型礦井提升機(jī)以及各種配套設(shè)備，無(wú)論從設(shè)計(jì)、制造、自動(dòng)控制等各方面，我國(guó)生產(chǎn)的礦井提升設(shè)備都正在跨入世界先進(jìn)的行列。
圖1.1礦井提升設(shè)備
隨著國(guó)內(nèi)礦井生產(chǎn)量日新月異的提高，對(duì)提升機(jī)的安全性、可靠性的要求也隨之提高。在我國(guó)提升設(shè)備總的發(fā)展趨勢(shì)主要是：主軸裝置由鑄造支輪、螺栓聯(lián)接的簡(jiǎn)殼發(fā)展為全焊接組裝式卷簡(jiǎn)；主軸支承由滑動(dòng)軸承發(fā)展為滾動(dòng)軸承；調(diào)繩離合器由手動(dòng)蝸輪蝸桿發(fā)展為液動(dòng)徑向齒塊式；制動(dòng)系統(tǒng)由氣動(dòng)角移塊式重錘制動(dòng)發(fā)展為液動(dòng)盤(pán)式彈簧力制動(dòng)；操縱方式由機(jī)械杠桿式變?yōu)椴倏v，手動(dòng)變?yōu)榘胱詣?dòng)甚至全自動(dòng)、微機(jī)控制；減速器由軟齒面平行軸發(fā)展為硬齒面磨齒行星齒輪傳動(dòng)；運(yùn)行監(jiān)控顯示由單一指針式發(fā)展為計(jì)算機(jī)多媒體數(shù)字、圖形、指針綜合顯示；電控系統(tǒng)由繼電器、接觸器式發(fā)展為計(jì)算機(jī)為核心的全自動(dòng)系統(tǒng)；大型提升設(shè)備(容量l000 KW以上)發(fā)展趨勢(shì)是低速直流電機(jī)拖動(dòng)，采用電機(jī)轉(zhuǎn)子和滾筒主軸直聯(lián)的結(jié)構(gòu)。
國(guó)外礦井提升機(jī)的發(fā)展已有一百多年歷史，世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的一些國(guó)家，提升機(jī)的運(yùn)行速度已達(dá)20—25m/s，一次提升量達(dá)到50T，電動(dòng)機(jī)容量已超過(guò)10000KW。目前，國(guó)內(nèi)外經(jīng)常使用的提升機(jī)有單繩纏繞式和多繩摩擦式兩種形式。提升設(shè)備的各項(xiàng)具體技術(shù)都有飛速發(fā)展，隨著礦井開(kāi)采深度不斷加深和采用集中提升方式，多繩摩擦式礦井提升機(jī)有較大的發(fā)展前途。并為此探索具有耐磨性好、摩擦系數(shù)高的摩擦襯墊材料。新結(jié)構(gòu)的多繩纏繞式礦井提升機(jī)開(kāi)始在一些國(guó)家使用，它對(duì)提升高度大的深井開(kāi)采有重要意義；現(xiàn)在礦井提升設(shè)備日新月異，正向大型化，高功率和自動(dòng)控制方向發(fā)展。采用液壓馬達(dá)代替電動(dòng)機(jī)的防爆提升機(jī)受到重視；氣力提升也正在研究和發(fā)展中。
1.3提升機(jī)的分類(lèi)及發(fā)展概況
1.3.1 提升機(jī)的分類(lèi)
提升級(jí)是礦井只要設(shè)備，用于升降人員和物料。在煤礦對(duì)大型提升機(jī)（滾筒直徑2m以上）稱(chēng)為提升機(jī)，對(duì)滾筒直徑小于2m的提升機(jī)俗稱(chēng)提升絞車(chē)。提升機(jī)按工作原理分為：?jiǎn)卫K纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。
單卷筒
單繩纏繞 可分離單卷筒
纏繞提升機(jī) 雙卷筒
多繩纏繞—布雷爾式
礦井提升機(jī)
塔式
單繩摩擦
落地式
摩擦提升機(jī)
塔式
多繩摩擦
落地式
圖1.2 提升機(jī)分類(lèi)
按提升鋼絲繩的工作原理，可分為纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)兩類(lèi)。
纏繞式礦井提升機(jī)（如圖1.2）有單繩纏繞式和多繩纏繞式兩種，提升鋼絲繩纏繞在卷筒上的方式與一般絞車(chē)類(lèi)似，無(wú)論立井或斜井均可以使用，但提升高度和最大載荷等，受現(xiàn)有鋼絲繩的制造能力和滾筒容繩量的限制。一般而言，當(dāng)鋼絲繩直徑大于60mm時(shí)，制造困難，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)及提升設(shè)備龐大。所以，一般一次提升載荷重量不得超過(guò)20t，一層纏繞時(shí)的提升高度不超過(guò)600m。
纏繞式礦井提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種類(lèi)型，工作原理比較簡(jiǎn)單，單卷筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。雙卷筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè)容器，將鋼絲繩的一端固定到提升機(jī)的卷筒上，另一端繞過(guò)井架上的天輪與提升容器相連接，利用兩個(gè)卷筒上鋼絲繩的纏繞方向的不同，當(dāng)提升機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使兩個(gè)容器一個(gè)上升一個(gè)下降，以完成提升任務(wù)，這種提升機(jī)在我國(guó)礦山中廣泛使用。纏繞式礦井提升機(jī)大多用于年產(chǎn)量在120萬(wàn)噸以下、井深小于400米的礦井中。
圖1.3纏繞式礦井提升機(jī)
摩擦式礦井提升機(jī)適用于鑿井以外的各種豎井提升。提升繩搭掛在摩擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。提升繩的兩端各連接一個(gè)容器，或一端連接容器，另一端連接平衡重。為提高經(jīng)濟(jì)效益和安全性，摩擦式礦井提升機(jī)采用尾繩平衡提升方式，即配有與提升繩重量相等的尾繩。尾繩兩端分別與兩個(gè)容器（或容器和平衡重）的底部連接，形成提升繩-容器-尾繩-容器(或平衡重)-提升繩的封閉環(huán)路。容器處于井筒中的任何位置時(shí)，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。一般將布置在井筒頂部塔架上的這種提升機(jī)稱(chēng)為塔式摩擦式礦井提升機(jī)。塔架高出地面幾十米，在地震區(qū)和地表土層特厚的礦區(qū)建造井塔耗資較大。提升機(jī)布置在地面的稱(chēng)為落地摩擦式礦井提升機(jī)（如圖1.3），這種提升機(jī)的提升繩通過(guò)井架天輪引入井筒，與容器相連。落地式多繩摩擦提升機(jī)是在塔式多繩提升機(jī)的基礎(chǔ)上將主機(jī)裝置由空中搬到地面，其優(yōu)點(diǎn)如下：
（1）井塔（或稱(chēng)井架）、提升機(jī)房和井上口設(shè)備可以同時(shí)進(jìn)行施工和安裝，縮短了施工時(shí)間；
（2）原井塔可用普通井塔式或井架代替，減少了附屬設(shè)備（其中設(shè)備和電梯等）；
（3）提高了抗震性能；
（4）經(jīng)濟(jì)效益好；
（5）檢修更換部件方便。
按提升繩的數(shù)量又可分為單繩摩擦式礦井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)（如圖1.4）。單繩摩擦式只用一根提升繩。多繩摩擦式同時(shí)使用數(shù)根（通常是4根）提升鋼絲繩靠與主導(dǎo)輪襯墊間的摩擦力來(lái)提升容器和負(fù)載，只用于立井中，其提升高度和最大載荷不受容繩量的限制（因?yàn)閷?duì)于摩擦提升機(jī)來(lái)講不存在容繩量問(wèn)題）而且通常為4根繩。所以，它的提升高度和最大載荷都比單繩纏繞式提升機(jī)大。多繩摩擦式的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)
圖1.4落地摩擦式礦井提升機(jī)
的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年產(chǎn)量120萬(wàn)噸以上的豎井大多采用這種提升機(jī)，技術(shù)參數(shù)已達(dá):有效載荷60噸，提升速度20米／秒，提升高度2100米，提升繩10根。但這種提升機(jī)的各根提升
圖1.5多繩摩擦式礦井提升機(jī)
繩的受力不易均勻，更換鋼絲繩也較復(fù)雜。當(dāng)摩擦輪兩側(cè)提升繩的張力差超過(guò)規(guī)定值，或提升繩與襯墊的摩擦系數(shù)降低（如接觸面上有油或受溫度影響）時(shí)，可能發(fā)生提升繩打滑現(xiàn)象。
摩擦提升機(jī)的工作原理與纏繞式提升機(jī)不同，它的提升鋼絲繩 不像纏繞式提升機(jī)那樣纏繞在卷筒上，而是依靠鋼絲繩與主導(dǎo)輪上的襯墊時(shí)間的摩擦力，是提升鋼絲繩與主導(dǎo)輪一起運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)鋼絲繩端部懸掛的提升容器，做上行或下行運(yùn)動(dòng)。塔式提升機(jī)為了提高運(yùn)行效果，保持在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩側(cè)提升鋼絲繩的拉力差基本不變，通常都是在提升容器的底部懸掛有平衡尾繩。當(dāng)提升機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，提升鋼絲繩的自重和提升容器的重量，以一定的拉力壓在摩擦襯墊上，產(chǎn)生的摩擦力使鋼絲繩和提升容器隨主導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而上行或下行。摩擦式提升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能和應(yīng)用范圍等都是根據(jù)上述特點(diǎn)確定的。
摩擦式提升機(jī)可以分為塔式和落地式兩種，國(guó)際上兩種都廣泛使用，國(guó)內(nèi)目前使用的落地式摩擦輪提升機(jī)還不太多，主要是進(jìn)口設(shè)備。有些礦井由于生產(chǎn)的發(fā)展、井深的增加或產(chǎn)量的提高，將原來(lái)已經(jīng)使用多年的纏繞式提升機(jī)改造為摩擦式提升機(jī)。摩擦提升機(jī)適用于深井，而多繩摩擦式提升機(jī)更適應(yīng)大型礦井的提升要求。
1.3.國(guó)內(nèi)外提升機(jī)的發(fā)展概況
礦井提升機(jī)在礦井中承擔(dān)著升降人員、提升物料、運(yùn)送材料及升降設(shè)備、工具等多項(xiàng)任務(wù)，它是溝通礦井地面與井下的運(yùn)輸設(shè)備，是礦井的重要設(shè)備之一，就其耗電量來(lái)說(shuō)，大約占全礦井用電量的15%左右。
世界上許多國(guó)家的工業(yè)發(fā)展表明：隨著采掘工業(yè)的發(fā)展，開(kāi)采的深度將會(huì)日益增長(zhǎng)，礦山生產(chǎn)也將日益走向集中化、大型化。而礦井提升機(jī)也隨著相應(yīng)的發(fā)現(xiàn)：由單繩纏繞式提升機(jī)發(fā)展到多繩摩擦式提升機(jī)，提升速度加快，最高可達(dá)到20m/s；一次提升量也日益增大。能夠反應(yīng)出當(dāng)前礦井提升機(jī)世界先進(jìn)技術(shù)水平的參數(shù)是：（1）提升機(jī)直徑已達(dá)9m；（2）以此提升有效負(fù)荷為50t；（3）提升機(jī)單臺(tái)的功率已達(dá)到1475kw；（4）最多繩數(shù)為10.
我國(guó)的煤礦建設(shè)也符合上面的發(fā)展規(guī)律。在第一個(gè)五年計(jì)劃期間建設(shè)的礦井，開(kāi)采深度一般都在300m以?xún)?nèi)；礦井的最大年產(chǎn)量為120~150萬(wàn)噸；礦井提升機(jī)的一次做大提升量為9t（采用單繩纏繞式礦井提升機(jī)）。而且目前我國(guó)礦井井深最大已達(dá)到1000m；最大年產(chǎn)量300~400萬(wàn)噸的礦井正在多處興建，甚至能力更大的礦井也在建設(shè)中。就多繩摩擦提升機(jī)來(lái)說(shuō)，過(guò)去生產(chǎn)的是在井塔上的安裝的，現(xiàn)在考慮到礦井建在地震區(qū)或某些沖擊層較厚的地區(qū)的需要，已經(jīng)將落地式提升機(jī)納入系列，與井塔式提升機(jī)并列同時(shí)發(fā)展，可以按用戶的需要供貨。
1.3.3摩擦提升機(jī)的概況
摩擦提升機(jī)就其工作原理來(lái)看，與纏繞式提升具有顯著的區(qū)別：鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，而是套在主導(dǎo)輪（摩擦輪）上，兩端各懸掛一個(gè)提升容器，借助于安裝在主導(dǎo)輪上的襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)傳動(dòng)鋼絲繩，使容器移動(dòng)，從而完成提升或下放重物的任務(wù)。
具體來(lái)講就是，幾根提升鋼絲繩2（多位偶數(shù)根，如2、4、6根）等距離地搭在摩擦輪地襯墊上，其兩端分別與容器或平衡錘（單容器提升時(shí)）相連，平衡尾繩地兩端分別與容器尾部相連后，自由地懸在井筒中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)襯墊與提升鋼絲繩之間地摩擦力帶動(dòng)容器往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成提升任務(wù)。導(dǎo)向輪是加大鋼絲繩在摩擦輪上地圍包角或縮小提升中心距離的，是否采用導(dǎo)向輪視實(shí)際情況而定。
摩擦提升與纏繞提升一樣，最初使用的是單繩摩擦式提升機(jī)，后來(lái)隨著礦井深度和產(chǎn)量的增加，提升鋼絲繩的直徑越來(lái)越大，不但制造困難、懸掛不便，而且使提升機(jī)的有關(guān)尺亦隨之增大。為了解決這個(gè)矛盾，在單繩摩擦式提升機(jī)的基礎(chǔ)上創(chuàng)造出了幾根鋼絲繩代替一根鋼絲繩的新型多繩摩擦提升機(jī)。我國(guó)在1958年試制成功了第一臺(tái)摩擦式提升機(jī)。
多繩摩擦提升機(jī)按布置方式，可分為塔式與落地式兩大類(lèi)。落地式多繩摩擦提升機(jī)是在塔式多繩提升機(jī)的基礎(chǔ)上將主機(jī)裝置由空中搬到地面，其優(yōu)點(diǎn)如下：
（1）井塔（或稱(chēng)井架）、提升機(jī)房和井上口設(shè)備可以同時(shí)進(jìn)行施工和安裝，縮短了施工時(shí)間；
（2）原井塔可用普通井塔式或井架代替，減少了附屬設(shè)備（其中設(shè)備和電梯等）；
（3）提高了抗震性能；
（4）經(jīng)濟(jì)效益好；
（5）檢修更換部件方便。
1.4 礦井提升機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及其作用
礦井提升機(jī)作為一個(gè)完整的機(jī)械一電氣機(jī)組，它的組成部分如圖1.6所示。
工作機(jī)構(gòu)——主軸裝置和主軸承
制動(dòng)器
制動(dòng)系統(tǒng) 減壓傳動(dòng)裝置
減速器（包括微拖動(dòng)減速器）
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)
聯(lián)軸器
潤(rùn)滑系統(tǒng)——潤(rùn)滑油站
礦井提升機(jī)
斜面操縱臺(tái)
觀測(cè)和操縱系統(tǒng) 深度指示器和傳動(dòng)裝置
測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置
主電動(dòng)機(jī)和微拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)
拖動(dòng)、控制和自動(dòng) 電氣控制系統(tǒng)
保護(hù)系統(tǒng) 自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)
司機(jī)椅子、機(jī)座、機(jī)架
輔助部分 護(hù)欄、護(hù)板、護(hù)罩
導(dǎo)向輪裝置、車(chē)槽裝置（多繩摩擦繩提升機(jī)）
圖1.6 礦井提升機(jī)系統(tǒng)分類(lèi)
下面扼要介紹一下各個(gè)部分的功能。
（一）工作機(jī)構(gòu)
工作機(jī)構(gòu)主要是指主軸裝置和主軸承等，它的作用是:
1.纏繞和搭放提升鋼絲繩；
2.承受各種正常負(fù)荷(包括固定靜載荷和工作載荷)。并將此載荷經(jīng)過(guò)軸承傳給基礎(chǔ)；
3.承受在各種緊急事故情況下所造成的非常負(fù)荷，在非常負(fù)荷作用下，主軸承裝置的各部分不應(yīng)有殘余變形；
4.當(dāng)更換提升水平時(shí)，能調(diào)節(jié)鋼絲繩的長(zhǎng)度(僅限于單繩纏繞式雙卷筒提升機(jī))。
（二）制動(dòng)系統(tǒng)
制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)器和液壓傳動(dòng)裝置兩部分。制動(dòng)器的作用是:
1.在提升機(jī)停止工作時(shí)，能可靠的閘住機(jī)器。
2.在減速階段及下放重物時(shí)，參與提升機(jī)的控制。
3.緊急事故情況時(shí)，能使提升機(jī)安全制動(dòng)，迅速停車(chē)，避免事故的擴(kuò)大。
4.雙筒提升機(jī)在調(diào)節(jié)鋼絲繩長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)能閘住提升機(jī)的游動(dòng)卷筒。
（三）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。
1.減速器的作用
礦井提升機(jī)主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由于受到提升速度的限制，一般在10～60r/min分之間，而拖動(dòng)提升機(jī)的交流電機(jī)轉(zhuǎn)速通常在480～960r/min的范圍內(nèi)，這樣，除采用低速直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)之外，一般情況下不能將主軸與電動(dòng)機(jī)直接連接，中間必須經(jīng)過(guò)減速器。因而減速器的作用是減速和傳遞的動(dòng)力。
JK型提升機(jī)采用圓弧齒輪減速器，其速比為11.5，20，30。型號(hào)為ZHLR-130，ZHLR-150，ZHfLR-170Ⅱ等。還有采用共軸減速器的，這種減速器如加工制造精度達(dá)到要求，裝配得當(dāng)，則齒輪受力較小，布置較為合理。現(xiàn)在已用了行星齒輪減速器，這種減速器體積小，重量輕，傳動(dòng)效率高。
2.聯(lián)軸器是用來(lái)連接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。
（四）潤(rùn)滑系統(tǒng)
潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用是:在提升機(jī)工作的時(shí)候，不間斷的向主軸、減速器軸承和嚙合齒面送潤(rùn)滑油，以保證軸承和齒輪能良好的工作。潤(rùn)滑系統(tǒng)必須與自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和主電動(dòng)機(jī)聯(lián)鎖：即潤(rùn)滑系統(tǒng)失靈時(shí)(如潤(rùn)滑油壓力過(guò)高或過(guò)低、軸承溫升過(guò)高等)，主電動(dòng)機(jī)斷電。提升機(jī)進(jìn)行安全制動(dòng)。啟動(dòng)主電動(dòng)機(jī)之前，必須先開(kāi)動(dòng)潤(rùn)滑油泵，以確保機(jī)器在充分潤(rùn)滑的條件下工作。
（五）觀測(cè)和操縱系統(tǒng)
觀測(cè)和操縱系統(tǒng)包括斜面操縱臺(tái)、深度指示器和測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置。
1.操縱臺(tái)是司機(jī)用以操縱提升機(jī)的裝置，是提升設(shè)備的控制中樞。
2.深度指示器是礦井提升機(jī)中的一個(gè)主要部件，其主要用途是：
1）指示井筒中提升容器的實(shí)際位置；
2）容器接近井口時(shí)發(fā)出減速開(kāi)始訊號(hào)；
3）在全提升過(guò)程的各階段監(jiān)督提升速度圖的完成，起限速保護(hù)作用；
4）在制動(dòng)或半自動(dòng)化提升中給定加速，減速階段的速度；
5）在鋼絲繩因滑動(dòng)或蠕動(dòng)及襯墊磨損等原因而使容器位置與深度指示器位置不一致時(shí)，在停車(chē)時(shí)自動(dòng)調(diào)零。
3.測(cè)速發(fā)電機(jī)
測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置主要用于機(jī)器的測(cè)速和超速保護(hù)。它由減速器高速軸上的大皮帶輪（其直徑由提升機(jī)所配的減速器高速軸軸徑而更換），通過(guò)三角皮帶帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)軸頭上的小皮帶輪組成（其直徑按提升主電機(jī)的轉(zhuǎn)速而更換），為便于張緊三角皮帶有螺釘可使發(fā)電機(jī)在導(dǎo)軌上移動(dòng)，為保證安全免出人身事故還設(shè)有護(hù)罩。
另外測(cè)速發(fā)電機(jī)在提升運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)出的電壓還在斜面操縱臺(tái)的電流電壓表上反映鋼絲繩實(shí)際速度（電壓表上刻度單位是米/秒），供司機(jī)了解提升容器在井筒上、下的運(yùn)行速度。
（六）拖動(dòng)、控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)
拖動(dòng)和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)包括主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)和微拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。
從以上所述可知主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)是礦井提升機(jī)的核心工作部件，其余系統(tǒng)為輔助系統(tǒng)。因此，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)保證礦井提升機(jī)正常運(yùn)行具有重要意義。
1.5多繩摩擦提升機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
多繩摩擦提升機(jī)的特點(diǎn)主要在主導(dǎo)輪上。主導(dǎo)輪窄面小，輪上包有帶繩槽的摩擦襯墊。摩擦襯墊承擔(dān)著提升鋼絲繩重力、容器自重、貨載重力、平衡尾繩重力以及運(yùn)行時(shí)的各種動(dòng)載荷與沖擊載荷，所以它也須有足夠的抗壓強(qiáng)度。此外，它與鋼絲繩之間還必須具有足夠的摩擦系數(shù)，從而使提升機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，并防止提升過(guò)程中的滑動(dòng)。因此摩擦襯墊材質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)提升機(jī)的工作性能，應(yīng)用范圍及工作安全等都有直接的影響。目前經(jīng)常使用的有膠帶、牛皮、熱塑性塑料和聚乙烯塑料、聚氨酯橡膠等。
多繩摩擦提升機(jī)設(shè)有車(chē)槽裝置，它的用途是在機(jī)器安裝和使用過(guò)程中，在主導(dǎo)輪襯墊上車(chē)制繩槽及根據(jù)磨損情況，不定期地對(duì)繩槽進(jìn)行車(chē)削，以保證各繩槽直徑相等，磨損均勻，同時(shí)也能使每根鋼絲繩拉緊程度相近、受力均勻。
多繩摩擦提升機(jī)主導(dǎo)輪寬度與繩數(shù)有關(guān)。繩數(shù)取決于終端載荷及提升高度，常見(jiàn)的有2、4及6根繩幾種。采用偶數(shù)根繩的目的是：可以采用一半左捻鋼絲繩，一半右捻鋼絲繩，以便消除容器與罐道間由于鋼絲繩扭轉(zhuǎn)而引起的附加阻力。
為平衡提升鋼絲繩的重力，在容器下面一般都設(shè)有平衡尾繩，平衡尾繩的樹(shù)木取決于平衡尾繩重力，常見(jiàn)的扁尾繩有一根或兩根，圓股繩有兩根或的三根，經(jīng)過(guò)適當(dāng)搭配，使主繩與平衡尾繩的總單重相等，或者尾繩比主繩總單繩重稍重些。
為使多繩摩擦提升設(shè)備的幾根提升鋼絲繩張力保持平衡，在容器與鋼絲繩連接處設(shè)有張力平衡裝置。
多繩摩擦提升機(jī)在工作或程中，會(huì)出現(xiàn)鋼絲繩的蠕動(dòng)現(xiàn)象。因此，鋼絲繩與主導(dǎo)輪間會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，隨著提升系數(shù)增多，相對(duì)位移量亦不斷增大。除了蠕動(dòng)外，同時(shí)還可能存在著鋼絲繩滑動(dòng)與伸長(zhǎng)等問(wèn)題。這些都影響深度指示器的準(zhǔn)確性，為止，必須在多繩摩擦提升機(jī)的深度指示器上，增加一個(gè)調(diào)零機(jī)構(gòu)。所謂“調(diào)零”，就是深度指示器結(jié)構(gòu)本身能夠在容器每次運(yùn)行后，消除由于鋼絲繩的滑動(dòng)、蠕動(dòng)和伸長(zhǎng)等原因引起容器實(shí)際停車(chē)位置與深度指示器指針預(yù)定零位之間的誤差。
在某些情況下，例如，當(dāng)受到井筒斷面積及其它條件的限制，兩提升容器中心之間的距離小于主導(dǎo)輪直徑，此時(shí)，為了使主導(dǎo)輪兩側(cè)的鋼絲繩相互靠近一點(diǎn)，以適應(yīng)兩提升容器中心距離的要求，就需要裝設(shè)導(dǎo)向輪。這時(shí)，提升鋼絲繩在主導(dǎo)輪上的圍包角增大，改善了多繩摩擦提升機(jī)的防滑性能。對(duì)于單容器帶平衡錘的提升系統(tǒng)，當(dāng)采用帶導(dǎo)向輪的多繩摩擦提升機(jī)時(shí)，習(xí)慣上都是將導(dǎo)向輪設(shè)置在平衡錘的一側(cè)。
1.多繩摩擦式提升的優(yōu)點(diǎn)
1）由于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，故適用于深井提升。
2）由于載荷是由數(shù)根鋼絲繩承擔(dān)，故提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升機(jī)小，并使主導(dǎo)輪直徑小。因此，在同等提升載荷下，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)。
3）多繩提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，故拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量和耗電量均相應(yīng)減小。
4）在卡罐和過(guò)卷的情況下，主導(dǎo)輪有打滑的可能性，能避免斷繩事故的發(fā)生。
5）繩數(shù)多，幾根鋼絲繩同時(shí)被拉斷的可能性極小，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可以不設(shè)斷繩防墜器。
2.多繩摩擦式提升的缺點(diǎn)
1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換、調(diào)整、維護(hù)檢修工作復(fù)雜。
2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時(shí)，為保持各鋼絲繩有相同的工作條件，則要更換全部鋼絲繩。
3）因不能調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)，故雙鉤提升時(shí)，不能同時(shí)用于幾個(gè)水平提升，也不適于鑿井提升。
4）由于提升鋼絲繩和主導(dǎo)輪上的襯墊間有蠕動(dòng)現(xiàn)象，影響深度指示器的準(zhǔn)確性。
多繩摩擦提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對(duì)于提升量大的深井，單繩提升機(jī)是無(wú)法與其比擬的。通過(guò)對(duì)多繩摩擦提升機(jī)缺點(diǎn)進(jìn)行具體的分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些去點(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)鋼絲繩的腐蝕外，還可以用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對(duì)鋼絲繩涂以防腐蝕防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件?？傊?，多生摩擦提升機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。
多繩摩擦提升機(jī)鋼絲繩的首繩根數(shù)，主要取決于終端載荷及提升高度，在理論上可以無(wú)限多，但是實(shí)際上要受懸掛裝置重量、主導(dǎo)輪寬度、各繩間的符合分配 、鋼絲繩的最小直徑、鋼絲繩的檢查與維修因素的限制，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國(guó)礦井當(dāng)前的具體情況，以4根和6根為適宜，并優(yōu)先采用4根。只有在特殊情況下才考慮你使用8根。為了減少容器扭轉(zhuǎn)對(duì)罐道造成的壓力，鋼絲繩采用半數(shù)左捻半數(shù)右捻，并相互交錯(cuò)排列。
在本次設(shè)計(jì)中，結(jié)合提升條件的要求，決定使用多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)。設(shè)計(jì)主要是從結(jié)構(gòu)理解上開(kāi)始入手，對(duì)礦井提升中的主要設(shè)備礦井提升機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其目的是更加全面的理解和了解提升系統(tǒng)，全面的鞏固和復(fù)習(xí)之前所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)總結(jié)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的主要工作包括如下幾個(gè)方面：（1）提升機(jī)的總體設(shè)計(jì)；（2）減速器的設(shè)計(jì)；（3）主軸裝置的設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)減速器的整體和提升滾筒部分做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，中間部分環(huán)節(jié)被省略，其原因是結(jié)構(gòu)的相似性所以為了節(jié)省時(shí)間。部分組件也只是做了選型設(shè)計(jì)，而不是詳細(xì)的計(jì)算。
2 多繩摩擦提升機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想、原則、依據(jù)
根據(jù)煤礦條件確定提升載荷和選用液壓支架寬度，確定使用合適的提升容器，然后選用合適的鋼絲繩，然后根據(jù)載荷對(duì)提升機(jī)進(jìn)行防滑驗(yàn)算，計(jì)算出提升機(jī)的靜張力和靜張力差，結(jié)合提升機(jī)所需的提升速度，算出系統(tǒng)所需的功率，根據(jù)功率選用合適的電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而選用合適的聯(lián)軸器，通過(guò)聯(lián)軸器將功率傳給提升機(jī)，提升機(jī)通過(guò)卷筒襯墊與鋼絲繩的摩擦力對(duì)煤礦所需物料和工作人員進(jìn)行往復(fù)的提升和下運(yùn)，從而完成整個(gè)提升運(yùn)輸工作。
2.1.1選型設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想
貫徹實(shí)事求是的精神，從實(shí)際出發(fā)，深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，理論聯(lián)系實(shí)際，使設(shè)計(jì)做到切合實(shí)際，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、符合多、快、好、省的要求，要學(xué)習(xí)和總結(jié)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，努力提高設(shè)計(jì)水平，在設(shè)計(jì)中要積極采用國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，選用的機(jī)械設(shè)備，必須以國(guó)產(chǎn)為主。要選用標(biāo)轉(zhuǎn)化、系列化產(chǎn)品，便于設(shè)備能及時(shí)供應(yīng)，零部件易于更換和修理，以加快建設(shè)速度。
2.1.2設(shè)計(jì)的基本原則
礦井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)、基建投資、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率及噸煤有著直接的影響。
提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)只能在提升方式確定之后進(jìn)行。礦井提升運(yùn)輸設(shè)備的合理設(shè)計(jì)主要取決于確定合理的提升方式和運(yùn)輸系統(tǒng)。主要應(yīng)考慮以下幾方面因素。
1）對(duì)礦井年產(chǎn)量大于60萬(wàn)噸的大中型礦井，一般均設(shè)主付井兩套提升設(shè)備。主井采用箕斗提升煤炭，付井采用罐籠完成輔助提升任務(wù)，如提升矸石、升降人員和下放料石和下放材料、設(shè)備等。對(duì)于年生產(chǎn)量小于30萬(wàn)噸的小型礦井，如果僅用一套罐籠提升設(shè)備就可以完成全部主付井任務(wù)時(shí)，采用一套提升設(shè)備是經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于年產(chǎn)量大于180萬(wàn)噸的大型礦井，主井往往需要兩套箕斗提升設(shè)備，付井除配備一套罐籠提升設(shè)備外，多數(shù)尚需設(shè)置一套單容器平衡錘系統(tǒng)以專(zhuān)門(mén)提升矸石。
2）一般情況下，主井均采用箕斗提升方式。
3)為了提高生產(chǎn)率，中型以上礦井，原則上都要采用雙鉤提升。如果礦井同時(shí)開(kāi)采水平數(shù)過(guò)多，采用平衡錘單容器提升方式也是比較方便的。
4）根據(jù)我國(guó)目前實(shí)際情況，對(duì)于小型礦井，以采用單繩纏繞式提升系統(tǒng)為宜，對(duì)于年產(chǎn)量90萬(wàn)噸以上的大型礦井，以采用多繩摩擦系統(tǒng)為宜。
5）煤礦若有兩個(gè)水平，且分前后期開(kāi)采時(shí)，提升機(jī)、井架或井塔等大型固定設(shè)備要接最終水平選擇。提升容器、鋼絲繩和提升電動(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)際情況也可按第一水平選擇，待井筒延伸至第二水平時(shí)，另行更換，但電動(dòng)機(jī)以換裝一次為宜。
以上所述，只是決定合理提升方式的一般原則。在具體設(shè)計(jì)中，要根據(jù)礦井的具體條件，提出若干可能的方案。然后對(duì)基建投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、技術(shù)的先進(jìn)性等諸方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比。同時(shí)，還要考慮到我國(guó)提升設(shè)備的生產(chǎn)和庫(kù)存情況，才能決定出比較合理的方案。
2.1.3選型設(shè)計(jì)的依據(jù)和主要內(nèi)容
（一）設(shè)計(jì)依據(jù)
[1]、主井提升
1）礦井年生產(chǎn)量A（t/a）;
2）工作制度即年生產(chǎn)日數(shù)b，日工作小時(shí)數(shù)t，《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：每年工作日按b＝300天計(jì)算，每天三班工作，凈提升時(shí)間我t＝14h，混合提升時(shí)，每班提煤，提矸時(shí)間（均計(jì)入不均衡系數(shù)1.25）一般不超過(guò)5.5h；
3）礦井開(kāi)采水平數(shù)及各水平服務(wù)年限；
4）礦井深度H（m）,即井口至各開(kāi)采水平的深度。
5）卸載水平與井口的高差H(m),可按下列數(shù)據(jù)選取：
對(duì)于底卸式箕斗：H＝15～25m,
對(duì)于普通罐籠：H＝0～15m；
6）裝載水平與井下運(yùn)輸水平的高差H(m)，對(duì)于底卸式箕斗：H=18～25m；
7）煤的散集密度（t/m）當(dāng)箕斗采用定容器裝載時(shí)，提升機(jī)的載荷應(yīng)按照箕斗容器可能達(dá)到的載重能力計(jì)算（即按照箕斗容積v乘以r得出的載重計(jì)算），或者按限定的裝載容積計(jì)算。如采用定重裝載時(shí)，則應(yīng)該按容量的名義載重量計(jì)算，設(shè)計(jì)如未能去得容積資料，可參考鄰近的礦井或礦區(qū)的數(shù)值；
8)提升方式：箕斗或罐籠；
9）礦井電壓等級(jí)。
[2]、付井提升
1）矸石年產(chǎn)量：如無(wú)特別指出時(shí)，可取煤炭產(chǎn)量的15～20％；最大班出矸量按日矸量的50％計(jì)算；
2）最大班下井人員數(shù)目（人/班）；
3）礦井深度H（m）；
4）每班下井材料、設(shè)備、炸藥次數(shù)。（次/班）；
5）提升罐籠或規(guī)格，罐籠質(zhì)量（kg），礦車(chē)質(zhì)量（kg）；
6）矸石散集密度（t/m）。
（二）設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
1）計(jì)算并選擇提升容器
2）計(jì)算并選擇提升鋼絲繩；
3）計(jì)算并選擇提升機(jī)；
4）提升電動(dòng)機(jī)的預(yù)選；
5）提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的計(jì)算；
6）運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)計(jì)算
7）電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算；
8）計(jì)算噸煤電耗（對(duì)于主井提升）；
9）制定最大班作業(yè)時(shí)間平衡表（對(duì)于付井）。
2.2主井多繩摩擦提升機(jī)設(shè)計(jì)
1、 設(shè)計(jì)依據(jù)
礦井年產(chǎn)量：
礦井深度：
卸載高度：
裝載高度：
松散密度：
工作制度：擬定每年工作日 天，每天凈提升時(shí)間
提升方式：雙箕斗提升，采用定重裝載
2、 提升容器的確定
1. 一次提升量
2. 經(jīng)濟(jì)提升速度
提升高度：
提升速度：
3. 一次提升時(shí)間估算
4. 一次提升量
按的計(jì)算值可選用6~7t箕斗，由表1-3-9選取標(biāo)準(zhǔn)箕斗JDG-中繩箕斗，載重Q=6000 kg，自重，，全高
5. 按照所選取的箕斗，確定所需的提升速度
由求得實(shí)際載重
一次所需的提升時(shí)間
1) 一次所需的提升時(shí)間
2) 所需的提升速度
3、 鋼絲繩的選擇
1.鋼絲繩的結(jié)構(gòu)
礦用鋼絲繩都是絲→股→繩結(jié)構(gòu)，即先由鋼絲捻成繩股，再由繩股捻成繩。制造鋼絲繩的鋼絲是由優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)圓鋼冷拔而成的，一般直徑為0.4～4㎜，鋼絲的抗拉強(qiáng)度為1400～2000N/㎜2，我國(guó)多用1550和1700兩種。為了增加抗腐蝕能力，鋼絲表面可以鍍鋅，稱(chēng)為鍍鋅鋼絲，未鍍鋅的稱(chēng)為光面鋼絲。此外還可以用鋼絲韌性來(lái)標(biāo)志，分為特號(hào)，Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)三種，提升礦物用的鋼絲繩可以選用特號(hào)或Ⅰ號(hào)鋼絲來(lái)制造，提升人員用的鋼絲繩只允許用特號(hào)鋼絲來(lái)制造。
在由鋼絲捻成股時(shí)有一個(gè)股芯，在由股捻成繩時(shí)有一個(gè)繩芯。股芯一般為鋼絲，繩芯有金屬繩芯和纖維繩芯兩種，前者由鋼絲組成，后者可用劍麻、黃麻或有機(jī)纖維制成。繩芯的作用是支持繩股，使繩富于彈性，并可儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，防止內(nèi)部鋼絲腐蝕生銹。
2.鋼絲繩的分類(lèi)
提升鋼絲繩有很多種，結(jié)構(gòu)不同性能也不同。根據(jù)不同的特點(diǎn)有不同的分類(lèi)方法，實(shí)際上都是從不同的角度來(lái)說(shuō)明鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解這些特點(diǎn)，對(duì)于認(rèn)識(shí)不同鋼絲繩的性能，正確選擇和合理使用鋼絲繩都是有益的。
（1）依繩股在繩中的捻向來(lái)分，有：左捻鋼絲繩，即股在繩中以左螺旋方向捻繞；右捻鋼絲繩，即股在繩中以右螺旋方向捻繞。
（2）依鋼絲在股中和股災(zāi)繩中捻向的關(guān)系分，有：同向捻鋼絲繩，即股和繩的捻制方向相同；交叉捻鋼絲繩，即股和繩的捻制方向相反。同向捻鋼絲繩比較柔軟，表面比較光滑，彎曲應(yīng)力較小，因而壽命較長(zhǎng)，但有較大的恢復(fù)力，容易旋轉(zhuǎn)打結(jié)；交叉捻鋼絲繩則與上述情況相反。習(xí)慣上又把以上兩種分類(lèi)方法結(jié)合起來(lái)，分為右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交叉捻四種。
（3）依鋼絲在股中的接觸情況分，鋼絲在繩股中的接觸形式有點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種。點(diǎn)接觸式鋼絲繩，股中內(nèi)外層鋼絲以等捻角不等捻距來(lái)捻制，一般以相同直徑的鋼絲來(lái)制造，鋼絲間呈點(diǎn)接觸狀態(tài)。線接觸式鋼絲繩，股中內(nèi)外層鋼絲以等捻距不等捻角來(lái)捻制，一般以不同直徑的鋼絲來(lái)制造，絲間呈線接觸狀態(tài)。兩種繩比較，線接觸繩比較柔軟，無(wú)壓力集中現(xiàn)象，壽命較長(zhǎng)。為了改善絲間的接觸狀態(tài)，將線接觸式鋼絲繩的繩股經(jīng)特殊碾壓加工，使鋼絲產(chǎn)生塑性變形，形成鋼絲間呈面接觸狀態(tài)，然后再捻制成繩，稱(chēng)為面接觸式鋼絲繩，所有線接觸鋼絲繩均可制成面接觸式鋼絲繩。面接觸式鋼絲繩結(jié)構(gòu)緊密，表面光滑，抗磨損和抗腐蝕性能好，壽命較長(zhǎng)。
（4）依繩股斷面形狀分，種類(lèi)較多，其中最常用為圓股繩，這種繩的繩股斷面為圓形。此外還有異形股繩，繩股的斷面形狀為三角形或橢圓形，提升應(yīng)用最多的三角繩股，三角繩股具有承壓面積達(dá)、抗磨損、強(qiáng)度大和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
（5）特種鋼絲繩。除了上面介紹的一些鋼絲繩以外，還有一些結(jié)構(gòu)比較特殊的鋼絲繩。在礦井提升中應(yīng)用的有多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，這種繩由二層或三層繩股捻成，各層捻向相反，因而克服了鋼絲繩的旋轉(zhuǎn)性，適用于作鑿井提升繩或生產(chǎn)礦井提升尾繩。密封鋼絲繩和半密封鋼絲繩，屬于單股節(jié)后，最外一層是用異形鋼絲彼此互相鎖住，它的特點(diǎn)是密實(shí)、表面光滑、耐磨和耐腐蝕性能好、不旋轉(zhuǎn)、彈性伸長(zhǎng)小，但撓性差、制造技術(shù)復(fù)雜，適用于作罐道繩，國(guó)外也有用作提升鋼絲繩的。扁鋼絲繩，這是一種扁平鋼絲繩，一般為手工編制，生產(chǎn)效率低，但這種繩由很大的撓性，又不旋轉(zhuǎn)，所以有些礦井用來(lái)作尾繩。
3.鋼絲繩的選擇
提升鋼絲繩的選擇計(jì)算時(shí)提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，我國(guó)是按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)的，其原則是：鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，安全系數(shù)是指鋼絲繩拉斷力的總和與鋼絲繩的靜拉力之比。
1) 繩端載荷
2) 鋼絲繩懸重長(zhǎng)度
3) 首繩單位長(zhǎng)度質(zhì)量計(jì)算
按表1-5-5推薦，選用（YB829-79）,6△(34)+1-28-155-1型三角股鋼絲繩，左右捻各二根，查鋼絲繩規(guī)格表，其規(guī)格為，，，。
4) 尾繩單位長(zhǎng)度質(zhì)量計(jì)算
選用（GB1102-74）6（31）+1-42-140-1型普通圓股鋼絲繩二根，查鋼絲繩規(guī)格表；；；。
因?yàn)椋韵铝杏?jì)算均是按平衡系統(tǒng)考慮。
4、 提升機(jī)計(jì)算
1. 卷筒的設(shè)計(jì)
（1）卷筒結(jié)構(gòu)
卷筒結(jié)構(gòu)形式多樣，可按下述方法分類(lèi)：
按照制造方式不同可分為鑄造卷筒和焊接卷筒。鑄造卷筒應(yīng)用廣泛。絞車(chē)卷筒大多為鑄造卷筒，成本低，工藝性好，但質(zhì)量大，適用于中小型絞車(chē)。大噸位絞車(chē)一般采用鑄鋼卷筒。鑄鋼卷筒雖然承載能力較大，但成本較高，若工藝允許，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。
按照卷筒內(nèi)部是否帶有筋板，可分為帶筋板卷筒和不帶筋板卷筒。無(wú)論是卷筒內(nèi)的環(huán)向筋還是縱向筋，均增加了制造難度，同時(shí)在筋板和筒壁的連接處還會(huì)引起應(yīng)力集中。
按照結(jié)構(gòu)的整體性，卷筒可分為整體式卷筒和分體式卷筒。絞車(chē)噸位比較小時(shí)，卷筒常采用整體結(jié)構(gòu)。對(duì)較大噸位的卷筒，常做成分體裝配形式，這樣可以簡(jiǎn)化工藝，減輕重量。
按照轉(zhuǎn)矩的傳遞方式來(lái)分，常采用端側(cè)板周邊大齒輪外嚙合式和筒端或筒內(nèi)齒輪內(nèi)嚙合式。這種卷筒的特點(diǎn)是卷筒軸只承受彎矩。
此次設(shè)計(jì)采用分體裝配式鑄鋼卷筒，鋼板焊接結(jié)構(gòu)。
（2）卷筒尺寸
選擇提升機(jī)卷筒直徑的主要原則是：
我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，對(duì)于井下用的提升機(jī)，其直徑與鋼絲繩直徑的關(guān)系如下
≥100d＝3000㎜
≥1200×1.4＝2800㎜
1) 主導(dǎo)輪機(jī)導(dǎo)向輪直徑
2) 最大張力和拉力差的計(jì)算
5、 提升系數(shù)確定
1) 井塔高度
取
2) 尾繩環(huán)高度
取
3) 懸重長(zhǎng)度
4) 主導(dǎo)輪和導(dǎo)向輪的水平中心距
5) 圍抱的確定
取，則。
6、 提升容器的最小自重
1) 按靜防滑條件，容器自重為：
2) 按動(dòng)防滑條件