第6章煤礦提升機

1、第一節(jié) 煤礦提機發(fā)展概述 第二節(jié) 纏繞式提升機 第三節(jié) 多繩摩擦輪式提升機 復(fù)習(xí)思考題 提升機是提升工作的主要設(shè)備。礦用提 升機正向著體積小、重量輕、提升能力大、 安全可靠、高效、性能穩(wěn)定、自動化和智能 化的方向發(fā)展。近幾年提升機技術(shù)的發(fā)展主 要體現(xiàn)在電控系統(tǒng)上，如用先進的可編程控 制裝置代替了原來的繼電器技術(shù)，用變頻調(diào) 速代替了原來的串接電阻的調(diào)速方式。 另外，從安全和經(jīng)濟效益考慮，電控系 統(tǒng)上的靜態(tài)無功補償和變頻調(diào)速系統(tǒng)是提升 機發(fā)展和普及的方向，它們對電網(wǎng)的安全運 行、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益、節(jié)能減排等方面 意義重大。 目前在世界范圍內(nèi)運行的提升機，最大 速度可達2025 m/s，一次提升量

2、可達50 t， 電動機容量已超過10 000 kW，井深超過2 000 m。由于煤礦生產(chǎn)的集中化，一些煤礦 為了滿足生產(chǎn)的需求及不同的提升任務(wù)，常 在一個井筒內(nèi)安裝多臺提升機，例如瑞典的 基魯那礦，在一個矩形提升塔上安裝12臺 多繩摩擦提升機。 隨著現(xiàn)代采礦工業(yè)的不斷發(fā)展，提升設(shè) 備在機械結(jié)構(gòu)、工藝、設(shè)計理論及方法、拖 動控制及安全監(jiān)測等方面都有了很大發(fā)展。 例如： 中低壓和中高壓盤式制動器及液壓 站的投入使用。 硬齒面行星齒輪減速器的應(yīng)用。 內(nèi)裝同步電動機主軸裝置的問世 （德國西門子公司）。 利用系統(tǒng)工程方法進行提升系統(tǒng)方 案設(shè)計及改造、提升系統(tǒng)仿真等取得了新的 成就。 異步電動機拖動、直流

3、電動機拖動， 同步交流電動機拖動、交流變頻調(diào)速方式已 在大型提升機中廣泛應(yīng)用。 可編程序控制器構(gòu)成的提升工藝控 制、安全回路、監(jiān)視回路、行程控制器、制 動控制，以及井筒信號系統(tǒng)應(yīng)用。 一、 纏繞式提升機的類型 纏繞式提升機按鋼絲繩數(shù)目分單繩纏繞 式提升機和多繩纏繞式提升機。 1.單繩纏繞式提升機 單繩纏繞式提升機按滾筒數(shù)目又分為單 滾筒和雙滾筒提升機。 （1） 單滾筒提升機，只有一個滾筒， 一般用作單鉤提升。如在滾筒上固定兩根鋼 絲繩，并且其纏繞方向相反時，也可作雙鉤 提升，一根鋼絲繩放出，另一根鋼絲繩纏回， 滾筒表面為2根鋼絲繩共用，所以相對于雙 滾筒提升機，其質(zhì)量和體積都小。 而且單滾筒提

4、升機作雙鉤提升時，調(diào)節(jié) 繩長及更換提升水平不大方便。為此，將單 滾筒制成可分離的兩部分：一部分與主軸固 定連接，另一部分通過調(diào)繩離合器與主軸連 接。這種形式的提升機稱為可分離式單滾筒 提升機。 （2） 雙滾筒提升機，主軸上裝有2個 滾筒：一個安裝在主軸上，稱為固定滾筒； 另一個滾筒用鍵滑裝在主軸上，通過調(diào)繩離 合器與主軸連接，稱為游動滾筒。打開離合 器時兩個滾筒可相對轉(zhuǎn)動，能方便地調(diào)節(jié)繩 長或更換提升水平。雙滾筒提升機在我國礦 山應(yīng)用最多。 2.多繩纏繞式提升機 多繩纏繞式提升機是用2根以上的鋼絲 繩與提升容器相連，滾筒用附加擋板分隔開， 每根鋼絲繩在各自的分段上作多層纏繞，利 用平衡懸掛裝置

5、調(diào)節(jié)鋼絲繩間的張力平衡。 其工作原理同單繩纏繞式一樣，只是用 多根鋼絲繩代替一根鋼絲繩與容器相連，同 時在滾筒上多層纏繞，故繩徑、滾筒直徑和 寬度均相應(yīng)減少。 二、 單繩纏繞式提升機的組成與工作 原理 1.組成 煤礦提升機主要由工作機構(gòu)、機械傳動 系統(tǒng)、拖動控制和安全保護系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、 潤滑系統(tǒng)、觀測和操作系統(tǒng)組成。 2.工作原理 單繩纏繞式提升機是利用鋼絲繩在滾筒 上的纏繞和放出，實現(xiàn)容器的提升和下放。 鋼絲繩的一端固定在提升機滾筒上，另一端 繞過天輪與提升容器連接，當滾筒由電動機 拖動以不同的方向轉(zhuǎn)動時，鋼絲繩在滾筒上 纏繞或放出，以帶動容器完成提升任務(wù)。 三、 主軸裝置和調(diào)繩離合器 主

6、軸裝置和調(diào)繩離合器構(gòu)成提升機的工 作機構(gòu)，其主要作用是： （1） 纏繞或搭放提升鋼絲繩。 （2） 承受各種正常負載（包括固定靜 載荷和工作載荷）。 （3） 承受在各種事故情況下因緊急停 車所造成的沖擊載荷，此時主軸裝置的各部 分不應(yīng)有殘余變形。 （4） 當更換提升水平時，能調(diào)節(jié)鋼絲 繩的長度。 （一） 主軸裝置 主軸裝置包括滾筒、主軸和主軸承，如 圖6-1所示。 1.滾筒 固定滾筒9的右輪轂與軸采用過盈配合 無鍵連接，游動滾筒5通過調(diào)繩離合器3與 主軸11連接。滾筒采用全焊接結(jié)構(gòu)，選用厚 筒殼加強滾筒的強度與剛度，支輪采用圓板 式或圓環(huán)式結(jié)構(gòu)，避免了因焊接工藝不良引 起的加強筋附近焊接應(yīng)力過高

7、，導(dǎo)致滾筒開 裂的弊病。 滾筒外邊一般設(shè)有刻制繩槽的木襯8， 用以引導(dǎo)鋼絲繩規(guī)則排列，減少繩的磨損， 并在一定范圍內(nèi)增加筒殼的強度與剛度。也 有的提升機采用加厚筒殼，直接在筒殼上車 槽，稱為帶繩槽滾筒。輪轂與支輪的連接， 近年來多采用高強度螺栓連接。 2.主軸 主軸是提升機承載和傳動的主要部件， 主要安裝滾筒、軸承、離合器、聯(lián)軸器等。 主軸應(yīng)能承受工作過程中的外負荷而不發(fā)生 殘余變形和過量彈性變形，同時要保持一定 的使用壽命。 3.主軸承 提升機用主軸承分為滑動軸承和滾動軸 承2種。其中，滑動軸承多用在單繩纏繞式 提升機主軸上，滾動軸承用在多繩摩擦輪式 提升機的主軸上。 （1） 滑動軸承?；瑒?/p>

8、軸承采用壓力潤 滑，由提升機集中潤滑系統(tǒng)提供壓力潤滑油， 潤滑油的壓力通常在0.20.3 MPa。主軸 承的潤滑油量通過供油指示器觀察、調(diào)整， 給油量以不間斷的線狀為宜。 滑動軸承運行中的升溫規(guī)定：采用巴氏 合金瓦時，不得超過65 ；采用銅瓦時， 不得超過75 。 滑動軸承的潤滑要求：潤滑油質(zhì)合格， 油量適當；油圈或油鏈轉(zhuǎn)動靈活；壓力潤滑 系統(tǒng)油路暢通，不漏油。 滑動軸承常見故障有擦傷、磨損、疲勞 剝落、腐蝕、燒瓦等現(xiàn)象。其造成故障的大 多原因是瞬間缺油造成擦傷，潤滑不當或潤 滑油不足造成磨損，潤滑油變質(zhì)造成腐蝕， 長時間缺油造成燒瓦。 （2） 滾動軸承。滾動軸承大多采用潤 滑脂潤滑，運行中滾

9、動軸承的溫升不得超過 75 。選用潤滑脂時，通常以針入度（即 稠度，用以衡量潤滑脂的稠密程度）為主要 指標。原則上是載荷大、速度低時，應(yīng)選用 針入度較低的潤滑脂；反之，則選用針入度 高的潤滑脂。 滾動軸承的潤滑要求：潤滑脂合格，油 量適當，不漏油。 滾動軸承常見故障有疲勞點蝕剝落、磨 損、軸承變藍或發(fā)黑、軸承溫度過高、運轉(zhuǎn) 時有雜音或異響、塑變、內(nèi)外圈裂紋、保持 架損壞、工作表面銹蝕等。 其中，因潤滑不良、潤滑脂不清潔、潤 滑中有水分等，可造成滾動軸承的磨損、軸 承溫度過高以及工作表面銹蝕等故障。 （二） 調(diào)繩離合器 雙滾筒提升機都裝有調(diào)繩離合器，離合 器的作用是使游動滾筒與主軸連接或脫開，

10、以便需要調(diào)節(jié)繩長或更換提升水平時，兩個 滾筒可以做相對運動。 調(diào)繩離合器主要有蝸輪蝸桿式手動離合 器、齒輪離合器和摩擦手動離合器3種類型。 按其動力源可分為風(fēng)動和液動兩種離合器。 蝸輪蝸桿式離合器調(diào)繩操作笨重，勞動強度 大，操作時間長，已被淘汰。 摩擦離合器可以無級調(diào)速，但超載時安 全可靠性差，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，也逐步被淘汰。 目前應(yīng)用最多的是齒輪離合器，操作方式有 手動、氣壓傳動、電動、液壓傳動等。 JK型提升機的離合器均為液動齒輪離 合器。徑向齒塊離合器傳動如圖6-2所示。 其操作過程如下： （1） 離合器打開準備進行調(diào)繩。將操 作臺上的調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關(guān)置于調(diào)繩位置，此時 安全電磁閥失電，提升機處

11、于安全制動狀態(tài)， 電磁閥G1、G2處于通電狀態(tài)，行程開關(guān)Q2 顯示“脫開”信號，將電磁閥G1斷電，進 行調(diào)繩操作。 （2） 調(diào)繩操作。解除固定滾筒的安全 制動（游動滾筒仍處于安全制動狀態(tài)），啟 動電動機帶動固定滾筒轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)繩長或更 換水平。 （3） 離合器合上調(diào)繩結(jié)束。斷開安全 電磁鐵，提升機處于安全抽動狀態(tài)，將電磁 閥G2斷電、G1通電，行程開關(guān)Q1顯示“合 上”位置，斷開電磁鐵G1，并恢復(fù)調(diào)繩轉(zhuǎn) 換開關(guān)至原位，調(diào)繩工作全部結(jié)束。 為保證調(diào)繩工作的安全，除油路中的連 鎖閥外，系統(tǒng)還設(shè)有防打齒的安全閉鎖，即 在調(diào)繩時如果離合器事故性地由離開位置向 合上位置移動時，行程開關(guān)Q2動作，提升 機安

12、全制動，實現(xiàn)閉鎖。 防游動滾筒誤松閘的閉鎖，即在調(diào)繩過 程中，游動滾筒應(yīng)處于制動狀態(tài)，如發(fā)生誤 操作松閘時，行程開關(guān)Q3動作，提升機安 全制動，以確保調(diào)繩工作的安全。 四、 減速器和聯(lián)軸器 減速器和聯(lián)軸器構(gòu)成提升機的機械傳動 系統(tǒng)，減速器的作用是把電動機的轉(zhuǎn)速降低 到滾筒所需的轉(zhuǎn)速；聯(lián)軸器的作用主要是用 來連接提升機的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動力。 1.減速器 減速器可分齒輪減速器、行星齒輪減速 器和蝸輪蝸桿減速器。其主要作用是減速和 傳遞動力。 2.聯(lián)軸器 提升機配套的聯(lián)軸器有齒輪、蛇形彈簧 聯(lián)軸器等。其中，BM型、BJ型提升機的高 速軸和低速軸的聯(lián)軸器為齒輪聯(lián)軸器；2JK 和JKM型提升機，低速軸

13、均配套齒輪聯(lián)軸器， 高速軸采用蛇形彈簧聯(lián)軸器。 五、 深度指示器 1.深度指示器的主要作用 深度指示器是提升機操作作業(yè)人員的 “眼睛”，也是提升機控制和保護中的一個 不可缺少的環(huán)節(jié)。它的主要作用是： 檢測指示容器在井筒中的行程和實 際位置。 容器接近井口卸載位置和井底時， 發(fā)出減速信號。 當提升機超速和過卷時，進行限速 和過卷保護。 對于多繩摩擦輪式提升機，深度指 示器還能自動調(diào)零，以消除鋼絲繩在導(dǎo)向輪 摩擦襯墊上的滑動、蠕動和自然伸長所造成 的指示誤差。 為保證調(diào)繩工作的安全，除油路中的連 鎖閥外，系統(tǒng)還設(shè)有防打齒的安全閉鎖，即 在調(diào)繩時如果離合器事故性地由離開位置向 合上位置移動時，行程開

14、關(guān)Q2動作，提升 機安全制動，實現(xiàn)閉鎖。 2.深度指示器的類型 提升機用深度指示器有機械牌坊式、圓 盤式和數(shù)字式3種類型。 數(shù)字式深度指示器是TXKJ（T提升、X 行程速度、K控制、J監(jiān)視保護）計算機提 升行程速度控制器。 為保證調(diào)繩工作的安全，除油路中的連 鎖閥外，系統(tǒng)還設(shè)有防打齒的安全閉鎖，即 在調(diào)繩時如果離合器事故性地由離開位置向 合上位置移動時，行程開關(guān)Q2動作，提升 機安全制動，實現(xiàn)閉鎖。 六、 操作臺 提升機的操作臺是主提升機操作作業(yè)人 員向提升機發(fā)出各種運行指令信號的傳遞機 械，同時，各運行參數(shù)和工作狀態(tài)也能及時 反映到操作臺上，以便操作作業(yè)人員隨時觀 察和掌握，確保提升機安全運

15、行。 提升機操作臺如圖6-3所示。 1.操作臺的組成 以TKD-A電控系統(tǒng)的提升機為例，其操 作臺主要由以下部分構(gòu)成： （1） 控制換向接觸器和轉(zhuǎn)子回路電阻 的主令控制器。 （2） 控制液壓制動系統(tǒng)的開關(guān)和自整 角機。 （3） 實現(xiàn)動力制動的腳踏開關(guān)和自整 角機。 （4） 深度指示器。 （5） 監(jiān)視運行參數(shù)的儀表和顯示工作 狀態(tài)的指示燈。 （6） 控制輔助電源的按鈕開關(guān)和交換 工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。 2.操作臺可以實現(xiàn)的功能 操作作業(yè)人員在操作臺上通過操作手把、 開關(guān)和按鈕等可以發(fā)出指令信號，使提升機 按指令信號準確運行。 （1） 操作提升機正向或反向運行，使 提升機實現(xiàn)快速制動或施加不等力矩的

16、半自 動運行。 （2） 實現(xiàn)動力制動和對制動電流調(diào)節(jié)。 （3） 通過按鈕開關(guān)啟動和停止?jié)櫥?泵、制動油泵，控制電源和動力制動電源。 （4） 當出現(xiàn)過卷或過放事故后可以短 接被撞開的過卷接點，以便能啟動提升機， 使提升容器回到過卷前的位置。 （5） 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)調(diào)繩、減速等 工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 3.操作臺上可以觀察到的參數(shù)和工作狀態(tài) （1） 在速度表上可以觀察運行速度和提 升方向。 （2） 通過觀察深度指示器可以知道提升 容器所在的位置。 （3） 從交流電壓表上可以觀察高壓和低 壓電源的電壓值。 （4） 從交流電流表上可以觀察主電動 機的工作電流。 （5） 實行動力制動運行，可以觀察制 動激

17、磁電流值。 （6） 可以觀察電液調(diào)節(jié)裝置的KT線 圈電流，掌握可調(diào)閘的制動程度。 （7） 可以觀察液壓站壓力油的壓力。 單繩纏繞式提升機的提升高度和提升能 力受到滾筒容繩量和鋼絲繩強度的限制，當 礦井產(chǎn)量大、井筒比較深時，一般采用多繩 摩擦輪式提升機進行提升。 多繩摩擦輪式提升機按布置方式分為塔 式和落地式2種。 如圖6-4、圖6-5所示。 塔式多繩摩擦提升設(shè)備的布置不受礦井 地形的限制，緊湊省地，可省去天輪；全部 荷載垂直向下，井塔穩(wěn)定性好；鋼絲繩不裸 露在外。但是井塔造價較高，施工周期較長， 抗地震能力不如落地式。 落地式多繩摩擦提升設(shè)備可以大大降低 井塔的造價，減少礦井的初期投資，而且還

18、 可提高抵抗地震災(zāi)害的能力。我國過去多采 用塔式布置，近年來已開始設(shè)計落地式多繩 摩擦輪式提升機。 一、 提升機的組成 JKM型多繩摩擦輪式提升機主要由主軸 裝置、制動系統(tǒng)、主電動機、減速器、導(dǎo)向 輪、深度指示器、齒輪聯(lián)軸器、測速發(fā)電機 裝置及操作臺等部分組成。 如圖6-6所示。 多繩摩擦輪式提升機的傳動方式有以下3種 類型： （1） 主導(dǎo)輪通過中心驅(qū)動共軸式的、具有 彈簧基礎(chǔ)的減速器與電動機相連接，用于單機 拖動。 （2） 主導(dǎo)輪通過側(cè)動式的具有剛性基礎(chǔ)的 減速器與電動機相連接，用于單機或雙機拖動。 （3） 不帶減速器，主導(dǎo)輪通過耦合器直接 與電動機相連接。 二、 提升機的原理 多繩摩擦輪式

19、提升機的工作原理是：數(shù) 根鋼絲繩（一般為4根或6根）等距離地搭 放在主導(dǎo)輪（摩擦輪）的襯墊上，兩端各懸 掛一個提升容器，尾繩的兩端分別與兩容器 的底部相連，自由地懸吊在井筒中，用來平 衡提升鋼絲繩所造成的兩端張力差。 當電動機帶動主導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動時，通過襯墊 與提升鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力，帶動提升 鋼絲繩及容器往復(fù)升降，完成提升任務(wù)。 三、 減速器 國產(chǎn)多繩摩擦輪式提升機采用的減速器 主要有：彈簧基礎(chǔ)中心驅(qū)動式減速器、圓弧 齒輪平行軸減速器、硬齒齒輪平行軸減速器 和行星齒輪減速器。 四、 深度指示器及其調(diào)零裝置 在摩擦輪式提升機的工作過程中，由于 鋼絲繩靠摩擦力傳動，不可避免地要出現(xiàn)鋼 絲繩的蠕動、

20、相對滑動和彈性伸長，使深度 指示器的指針與提升容器在井筒中的位置不 相對應(yīng)。 因此，摩擦輪式提升機的深度指示器必 須增加一個自動調(diào)零機構(gòu)，以消除因鋼絲繩 滑動、蠕動、彈性伸長等所造成的指示誤差。 目前，我國設(shè)計調(diào)零機構(gòu)除立式深度指示器 的調(diào)零機構(gòu)外，還有水平選擇器的調(diào)零機構(gòu)。 1.立式深度指示器及其調(diào)零機構(gòu) 圖6-7所示為摩擦輪式提升機上應(yīng)用的 立式（牌坊式）深度指示器原理圖。與普通 牌坊式深度指示器相比，它具有兩個特點： 有一個精確指示針27和具有自動調(diào)零功能。 在正常工作狀態(tài)（提升鋼絲繩未發(fā)生滑 動、蠕動、伸長）下，調(diào)零電動機31不轉(zhuǎn) 動，與它相連的蝸桿30和蝸輪29也不轉(zhuǎn)動。 此時，由主

21、軸傳來的動力經(jīng)軸1和軸4 使差動輪系的圓錐齒輪7、8、9轉(zhuǎn)動，帶動 軸11、軸14和絲杠17轉(zhuǎn)動，粗針18上下移 動指示提升容器位置。 為了更精細、準確地反映提升容器停車 前的位置，在井筒中距離提升容器卸載水平 前10 m處，裝有一控制電磁離合器25的磁 感繼電器，提升容器經(jīng)過時，電磁離合器 25合上，使齒輪24和軸26連接上，帶動精 針27轉(zhuǎn)動。精針刻度盤28每格表示1 m的提 升高度，這樣就精確地反映了提升容器在停 車前的位置。 如果鋼絲繩發(fā)生滑動、伸長和蠕動，使 容器到達卸載位置時指針尚未到達零位或已 超過零位，自整角機32的轉(zhuǎn)角同預(yù)定零位 不對應(yīng)，輸出電壓達一定值時，通過電控系 統(tǒng)使調(diào)

22、零電動機31轉(zhuǎn)動。 此時因提升機已停止運轉(zhuǎn)，故齒輪6和 7不動，蝸桿30和蝸輪29便帶動軸11、14和 絲杠17轉(zhuǎn)動，直到指針返回預(yù)定零位為止， 調(diào)零電動機停止運轉(zhuǎn)，調(diào)零結(jié)束。 2.水平選擇器的調(diào)零機構(gòu) 圖6-8所示為水平選擇器的傳動系統(tǒng)。 其特點是可自動調(diào)零，便于多水平提升。軸 1與提升機主軸通過鏈傳動相連接，立軸4 和5上都安裝有若干對控制器及觸頭，調(diào)零 電動機ZD通過觸頭的開閉來控制其轉(zhuǎn)動和 停止。 自整角機CD轉(zhuǎn)動（此時，由于調(diào)零電 動機ZD沒有通電，蝸桿Z0不動）。由于發(fā) 送自整角機與安裝在操縱臺上的接收自整角 機的同步聯(lián)系，將信息傳到接收自整角機上， 從而指示提升容器在井筒中的位置。 立軸4和立軸5由提升機主軸通過一系 列齒輪、鏈輪傳動，所以其旋轉(zhuǎn)角度