多繩摩擦提升機(jī)快速換繩系統(tǒng)的研究

1、1畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）（說 明 書）題 目：礦井提升機(jī)多繩摩擦 快速換繩系統(tǒng)的研究姓 名： 學(xué) 號：平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014 年 5 月 25 日2平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語第 頁共 頁學(xué)生姓名： 專業(yè)班級 礦山機(jī)電 3 班 年級 2012 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 多繩摩擦提升機(jī)快速換繩系統(tǒng)的研究 評 閱 人： 指導(dǎo)教師： （簽字） 2014 年 6 月 12 日成 績： 系（科）主任： （簽字） 2014 年 6 月 12 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評語： 3 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書1摘摘 要要礦井提升設(shè)備是聯(lián)系礦井井下與地面的咽喉設(shè)備，在煤炭生產(chǎn)

2、中占有特別重要的地位，它的主要用途就是沿井筒提升有用的礦物（煤炭礦石）和矸石，升降人員，設(shè)備，下放材料等.多繩摩擦提升機(jī)由于它的安全性較好.目前在世界各國都得到廣泛的使用。 其應(yīng)用范圍不但用于深井，立井提升，而且許多國家的淺井和斜井也已優(yōu)先采用.多繩摩擦提升現(xiàn)已成為現(xiàn)代礦井提升的發(fā)展方向之一.在我國的新建大中型及特大型礦井.也已得到越來越廣泛的應(yīng)用. 礦井提升設(shè)備是礦山較復(fù)雜且龐大的機(jī)械，在工作中一旦發(fā)生故障，就會嚴(yán)重影響礦井的正常生產(chǎn)，甚至造成人身事故.為此掌握礦井提升設(shè)備的構(gòu)造.工作原理.工作性能.設(shè)備選擇.運(yùn)行理論等方面的知識.對合理地選擇和使用維護(hù)，確保高效率和安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn).有著極其

3、重要的意義.提升鋼絲繩在使用過程中 ，由于斷絲磨損 銹蝕的原因 ，強(qiáng)度逐漸降低.當(dāng)斷絲，磨損 等達(dá)到煤礦安全規(guī)程規(guī)定時.必須及時更換. 但是摩擦式提升的維護(hù)工作特別是換繩工作，因?yàn)楣に噺?fù)雜，危險(xiǎn)性高，成為影響礦井生產(chǎn)的一大難題。課題分析國內(nèi)礦井換繩工藝的現(xiàn)狀，換繩工藝，換繩裝置，進(jìn)行深入研究多繩摩擦提升機(jī)如何快速換繩。提出利用一種新型快速換繩裝置進(jìn)行換繩：并對該裝置的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了詳細(xì)地介紹和分析，對換繩裝置的換繩效果和可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，為產(chǎn)品的進(jìn)一步優(yōu)化提供參考和依據(jù)。換繩工藝復(fù)雜，普通換繩使用人員較多且容易發(fā)生安全事故。本換繩裝置利用鎖繩裝置防止跑繩現(xiàn)象，兩個夾緊裝置結(jié)合實(shí)現(xiàn)連續(xù)換繩，加大

4、了對換繩過程的控制和安全保障。基于液壓系統(tǒng)具有體積小、重量輕、操作靈活簡單等優(yōu)點(diǎn)，這套裝置使用液壓作為驅(qū)動力。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，本套換繩系統(tǒng)在礦井換繩中應(yīng)用情況很好，降低了換繩難度的同時提高換繩的效率和安全可靠性。對機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)和參考，可廣泛的應(yīng)用于其他機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造中。關(guān)鍵詞：多繩摩擦提升機(jī)，快速換繩平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書2目 錄摘要摘要 .1 1第一章第一章 緒論緒論 .4 41.1 礦井提升設(shè)備的任務(wù)及發(fā)展歷史.41.2 提升機(jī)分類.41.2.1 纏繞式提升機(jī).41.2.2 摩擦式提升機(jī).51.2.3 內(nèi)裝式提升機(jī).61.3 提升鋼絲繩.61.3.1 提升鋼

5、絲繩種類.61.3.2 提升鋼絲繩失效原因：.81.4 多繩摩擦式礦井提升機(jī)提升工作原理.91.5 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其局限性.91.6 多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 .11第二章第二章 多繩摩擦式提升機(jī)快速換繩多繩摩擦式提升機(jī)快速換繩 .13132.1 繩摩擦式提升機(jī)換繩存在問題.132.2 換繩裝置.132.3 換繩裝置的分析與比較.142.3.1 穩(wěn)車單繩法.142.3.2 自牽引換繩法.152.3.3 舊繩帶新繩下放法.16總結(jié) .16第三章快速換繩系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章快速換繩系統(tǒng)設(shè)計(jì) .17173.1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì).173.2 夾緊裝置.183.2.1 連桿機(jī)構(gòu).1

6、8平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書33.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).193.2.3 受力分析.203.3 鎖繩裝置.223.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).223.3.2 受力分析.233.4 步進(jìn)移動機(jī)構(gòu)的分析.263.4.1 原理分析.263.4.2 強(qiáng)度校核.273.4.3 液壓原理圖及工作原理.27第四章第四章 實(shí)踐實(shí)踐 .29294.1 概況.294.3 施工步驟及方法.304.4 應(yīng)用效果.31第五章結(jié)論及應(yīng)用前景 .325.1 主要結(jié)論.325.2 應(yīng)用前景.32參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .3434致謝致謝 .3535平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書4第一章第一章 緒論緒論1.1 礦井提

7、升設(shè)備的任務(wù)及發(fā)展歷史礦井提升設(shè)備的任務(wù)是：沿井筒提升煤炭、矸石；升降人員和設(shè)備；下放材料。它是井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，是礦山運(yùn)輸?shù)难屎?。提升設(shè)備在運(yùn)行的過程中要求具有安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此，礦井提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。我國提升設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，是在解放以后才開始的。1953 年撫順重型機(jī)器廠制造了我國第一臺纏繞式雙滾筒提升機(jī)。1958 年洛陽礦山機(jī)器廠設(shè)計(jì)制造了我國第一臺24 多繩摩擦式提升機(jī)。1971 年該廠叉新設(shè)計(jì)制造了 JK 型新系列單繩纏繞式提升機(jī)，采用了一些新結(jié)構(gòu)，與老型提升機(jī)相比較，提升能力平均提高了 25%。這種系列的提升機(jī)技術(shù)先進(jìn)，

8、運(yùn)行安全可靠，在大中型礦山的應(yīng)用非常廣泛。近年來我國新建和在建特大型礦井年產(chǎn)量愈來愈大，提升設(shè)備的任務(wù)更加繁重，多繩摩擦式提升機(jī)與單繩纏繞式提升機(jī)相比，具有質(zhì)量輕、體積小、安全可靠、適應(yīng)較深礦井等優(yōu)點(diǎn)，這將是提丹設(shè)備今后的發(fā)展方向之一。1.2 提升機(jī)分類1.2.1 纏繞式提升機(jī)單繩纏繞式提升機(jī) 根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單卷筒和雙卷筒兩種：單卷筒提升機(jī)，一般作單鉤提升。鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端繞過天輪與提升容器相連；卷筒轉(zhuǎn)動時，鋼絲繩向卷筒上纏繞或放出，帶動提升容器升降。雙卷筒提升機(jī)，作雙鉤提升（圖 1） 。兩根鋼絲繩各固定在一個卷筒上,分別從卷筒上、下方引出,卷筒轉(zhuǎn)動時，一個提升容器上升，另

9、一個容器下降。纏繞式提升機(jī)按卷筒的外形又分為等直徑提升機(jī)和變直徑提升機(jī)兩種。等直徑卷筒的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價(jià)格低，得到普遍應(yīng)用。深井提升時，由于兩側(cè)鋼絲繩長度變化大，力矩很不平衡。早期采用變直徑提升機(jī)（圓柱錐形卷筒） ，現(xiàn)多采用尾繩平衡。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書5 圖 1-1 纏繞式提升機(jī)纏繞式提升機(jī)的主要部件有主軸、卷筒、主軸承、調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器和制動器等。1.2.2 摩擦式提升機(jī)多繩摩擦式提升機(jī)具有安全性高、鋼絲繩直徑細(xì)、主導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快。除用于深立井提升外，還可用于淺立井和斜井提升。鋼絲繩搭放在提升機(jī)的主導(dǎo)輪

10、（摩擦輪）上，兩端懸掛提升容器或一端掛平衡重(錘)。運(yùn)轉(zhuǎn)時，借主導(dǎo)輪的摩擦襯墊與鋼絲繩間的摩擦力,帶動鋼絲繩完成容器的升降。鋼絲繩一般為 210 根。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書6圖 1-2 多繩摩擦式提升機(jī)多繩摩擦式提升機(jī)的主要部件有主軸、主導(dǎo)輪、主軸承、車槽裝置、減速器、深度指示器、制動裝置及導(dǎo)向輪等。1.2.3 內(nèi)裝式提升機(jī)內(nèi)裝式摩擦提升機(jī)是將工作機(jī)和驅(qū)動機(jī)合二為一且融合微電子技術(shù)、信息技術(shù)的機(jī)電一體化整體，其特點(diǎn)是將電動機(jī)裝在卷筒或摩擦輪內(nèi)部。這種一體化的機(jī)電整體，既是工作機(jī)，又是驅(qū)動機(jī)。此外，作為電動機(jī)來看，也與傳統(tǒng)構(gòu)造不同，不是定子在外，轉(zhuǎn)子在內(nèi)，而是恰恰相反。它從

11、根本上改變了提升機(jī)的構(gòu)造概念。內(nèi)裝式提升機(jī)早在 1988 年就開始生產(chǎn)，世界上第一臺內(nèi)裝式提升機(jī)在德國豪斯阿登礦的新魯姆貝格 7 號井投入運(yùn)行。1.3 提升鋼絲繩1.3.1 提升鋼絲繩種類提升鋼絲繩是由一定數(shù)量的細(xì)鋼絲捻成股，再由若干個股圍繞繩芯捻成繩。礦用鋼絲繩的鋼絲為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，直徑為 0.4-4 毫米，更細(xì)的鋼絲易于磨損和腐蝕，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書7直徑超過 4 毫米的鋼絲在生產(chǎn)中難以保證理想的抗拉強(qiáng)度和疲勞性能。通常礦井提升用鋼絲繩選用 155-170 公斤毫米 z 為宜。為了增加鋼絲繩的抗腐蝕能力，鋼絲表面可以鍍鋅加以保護(hù)。鋼絲韌性號可分為特號、I 號、K

12、 號。升降人員用繩必須采用特號鋼絲繩，提煤的主提升鋼絲繩可用特號或 I 號鋼絲繩。鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，指的是鋼絲繩股的數(shù)目、捻向、捻距以及繩股內(nèi)的鋼絲數(shù)日、直徑大小及排列方式等綜合參數(shù)。這些參數(shù)都直接影響著鋼絲繩的性能和使用壽命。鋼絲繩可分為單捻、復(fù)捻和三次捻。單捻鋼絲繩，就是把鋼絲捻轉(zhuǎn)一次而形成的鋼絲束。復(fù)捻是先把鋼絲圍繞成鋼絲芯，再捻成繩股。三次捻鋼絲繩是先把鋼絲捻成繩股，然后把繩股捻成細(xì)小鋼絲，最后把鋼絲捻成細(xì)小鋼絲繩。圖 1-3 不同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩鋼絲繩在繩股中或繩股在鋼絲繩中有捻轉(zhuǎn)方向的區(qū)別，有左向捻和右向捻轉(zhuǎn)。鋼絲繩在繩股中和繩股在鋼絲繩中按同一方向捻轉(zhuǎn)稱為順捻或平行捻轉(zhuǎn)；按相對方向捻轉(zhuǎn)稱

13、此鋼絲繩是交叉捻轉(zhuǎn)的。順捻鋼絲繩與交叉鋼絲繩各有優(yōu)缺點(diǎn)：順捻鋼絲繩擾向性大，具有較大的支撐表面。但是易扭轉(zhuǎn)，在任何情況下都不能把鋼絲繩放下。交叉鋼絲繩幾乎不發(fā)生扭轉(zhuǎn)。摩擦輪主動輪的襯多為木質(zhì)，它對不平行的鋼絲繩軸線的鋼絲繩摩擦系數(shù)較大，因?yàn)殇摻z繩輕微地壓入輪襯。理論上用順捻鋼絲繩比交叉捻鋼絲繩好，但是由于其有扭轉(zhuǎn)傾向致使懸掛困難所以一般采用交叉捻鋼絲繩。鋼絲繩在繩股上的區(qū)別可以分為：圓平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書8形股鋼絲繩、扁平股鋼絲繩、封閉結(jié)構(gòu)鋼絲繩圖 1-4 不同的繩股扁平股鋼絲繩和封閉結(jié)構(gòu)鋼絲繩較圓形股鋼絲繩有更大的接觸面，磨損減輕，有更好的使用期限。封閉結(jié)構(gòu)鋼絲繩的特

14、殊結(jié)構(gòu)使它具有很強(qiáng)的抗彎剛性。1.3.2 提升鋼絲繩失效原因：鋼絲繩的好壞直接影響提升設(shè)備的功能和安全性能。研究其時效原因不僅有利于提高鋼絲繩的壽命，而且可以為換繩工藝提供指導(dǎo)。根據(jù)有關(guān)人員的研究，鋼絲繩失效原因重要有以下幾個(1)鋼絲繩銹蝕提丹鋼絲繩使用的環(huán)境比較惡劣，時常受到井筒硫酸水的腐蝕，使其表層剝離，產(chǎn)生黑皮麻坑形成溝紋。含有酸性或堿性的淋水和氣流，不僅會沖刷掉鋼絲繩表面和內(nèi)部的油脂，而且還會使鋼絲銹蝕、繩芯腐爛、股與股及鋼絲與鋼絲間磨損擠壓，鋼絲強(qiáng)度和韌性損失加劇。(2)鋼絲繩磨損鋼絲繩在運(yùn)行過程中其外周與繩道、底板、擋繩器等物體表面接觸而引起的磨損，而摩擦式提升機(jī)由于自身的傳動特

15、點(diǎn)更容易磨損。磨損使鋼絲繩截面減少，外周表面鋼絲磨平，破斷載荷隨之降低，當(dāng)鋼絲繩外徑的磨損低于煤礦安全規(guī)程規(guī)定就應(yīng)停止使用，更換新繩。(3)鋼絲繩彎曲、打結(jié)造成失效平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書9鋼絲繩容易出現(xiàn)彎曲、打結(jié)、扭轉(zhuǎn)、窩鼻等現(xiàn)象，如不及時處理就會磨損、損傷鋼絲繩。如在車場掛、摘勾處余繩太多，易使鋼絲繩盤圈，若不及時處理，此時就會產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)。在運(yùn)行中，彎曲凸出部位磨損速度快，極易出現(xiàn)斷絲且發(fā)展迅速直至鋼絲繩報(bào)廢。(4)鋼絲繩沖擊力過大造成失效提升鋼絲繩受力因素很多，既有提升系統(tǒng)內(nèi)部的因素，也有外部因素對其產(chǎn)生沖擊力的影響。運(yùn)行過程中，加、減速度過大易產(chǎn)生慣性力，當(dāng)慣性

16、力過大時將對鋼絲繩產(chǎn)生直接的沖擊甚至發(fā)生穿眼、棚罐現(xiàn)象。重物運(yùn)輸時如制動力過大，下放會使鋼絲繩受到較大的沖擊力：制動力過大上提時會產(chǎn)生松繩，在重物作用下加速下滑，使鋼絲繩突然拉緊受到?jīng)_擊。雙滾筒提升時，井下扳道工誤操作，造成同勾現(xiàn)象而使提升容器相互碰撞產(chǎn)生沖擊。道床失修造成提升容器掉道、卡罐現(xiàn)象使鋼絲繩產(chǎn)生沖擊。1.4 多繩摩擦式礦井提升機(jī)提升工作原理摩擦式提升機(jī)其特點(diǎn)是靠摩擦輪與鋼絲繩之間的摩擦力傳動。它又可以分為單繩和多繩兩種。近年來多采用多繩摩擦式提升機(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容器，或

17、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，摩擦輪兩側(cè)的提升繩和尾繩的重量之和總是相等的。1.5 多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其局限性在國內(nèi)外，多繩摩擦式提升機(jī)得到飛躍發(fā)展，同單繩纏繞式提升機(jī)相比，它具備以 下優(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，更適用于深井提升，這是多繩提升機(jī)較突出的優(yōu)點(diǎn)。例如瑞典某礦井使用 50t 箕斗的 8 繩提平頂山工

18、業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書10升機(jī)，提升高度為 1300m 主導(dǎo)輪的直徑僅為 4m，若用單繩纏繞式提升機(jī)，則滾筒直徑將達(dá) 7.2 到 8m，纏繞寬度將達(dá) 5 到 4.5m，鋼絲繩直徑將為 80mm，不僅設(shè)備重量大，而且設(shè)備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。2）由于提升容器是由數(shù)根鋼絲繩所承擔(dān)，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導(dǎo)致主導(dǎo)輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，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）由于多繩摩擦式提升機(jī)運(yùn)動質(zhì)量小，拖動電動機(jī)的容量與耗電量都相應(yīng)減少。4）由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時拉斷的可能性極小

19、，因此提高了提升設(shè)備的安全性，可不設(shè)斷繩保險(xiǎn)器（防墜器） ，這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。5）在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發(fā)生。6）由于多繩提升機(jī)的提升鋼絲繩一般都是偶數(shù)，因而可以用相同數(shù)量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運(yùn)行中產(chǎn)生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產(chǎn)生對罐道的側(cè)向壓力，既降低了運(yùn)行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長了罐耳和罐道的使用壽命。7）由于主導(dǎo)輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負(fù)載性能。8）主導(dǎo)輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機(jī)上會受這種力的影

20、響，通常稱之為“咬繩” ） ，而且，由于鋼絲繩承受的動應(yīng)力和靜應(yīng)力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。但多繩摩擦式礦井提升機(jī)也有它的局限性：1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換時工作量大，維護(hù)檢修、調(diào)整工作較復(fù)雜。2）當(dāng)有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩。3）因不能調(diào)解繩長，故雙鉤提升不能用于幾個中段提升，也不適用于鑿井提升。4）當(dāng)?shù)V井很深時（例如超過 1200 到 1500m） ，鋼絲繩故障較多，故不適用于特別深的礦井提升。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書115）由于使用數(shù)根直徑較細(xì)的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦

21、井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應(yīng)增加，加之由于鋼絲繩直徑較細(xì)，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細(xì)，耐磨性也明顯降低，諸因素對鋼絲繩的使用壽命產(chǎn)生了不利的影響。尤其是對于某些礦井的淋水呈酸性，腐蝕性則是影響鋼絲繩使用壽命的重要原因之一。 綜上所述，多繩摩擦式礦井提升機(jī)的優(yōu)越性是顯著的，特別是對提升量大的深井，單繩纏繞式提升機(jī)是無法比擬的。通過對多繩摩擦式礦井提升機(jī)的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，這些缺點(diǎn)是可以克服和減輕的。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能。另外在運(yùn)行中還可以定期對鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件，總

22、之，多繩摩擦式礦井提升機(jī)已成為現(xiàn)代提升的發(fā)展方向之一。1.6 多繩摩擦式礦井提升機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀多繩摩擦式礦井提升機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其增長速度很快，使用范圍也日益增多，我國多繩摩擦式礦井提升機(jī)的系列參數(shù)從 1960 年開始制訂，目前的品種有塔式和落地式；繩數(shù)上有二繩、四繩、六繩；直徑結(jié)構(gòu)已達(dá) 5.5m；主傳動形式有電動機(jī)通過減速器拖動和低速電動機(jī)直聯(lián)兩種。我國 1958 年設(shè)計(jì)生產(chǎn)了第一臺 2m 四繩塔式摩擦式礦井提升機(jī)，應(yīng)用在阜新五龍礦。1960 年又設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 3m 四繩摩擦式礦井提升機(jī)，在寧夏石嘴山二礦使用。從此我國也開始應(yīng)用塔式多繩摩擦式礦井提升機(jī)。由于防震的需要，各礦山用戶紛

23、紛要求有落地式多繩摩擦式礦井提升機(jī)供貨，所以在 1977 年利用河南大峪溝因地面面積限制，原設(shè)計(jì)的雙筒單繩提升機(jī)無法安裝的情況下，在無任何落地式多繩摩擦提升機(jī)參考資料的情況下，完全依靠自己力量，經(jīng) 5個月的努力和攻關(guān)，于 1977 年 10 月，使我國第一臺 2m 雙繩落地式礦井提升機(jī)在我國大峪溝誕生。隨后在 1982 年洛陽礦山機(jī)械研究所設(shè)計(jì)試制的一臺四繩落地式摩擦礦井提升機(jī)在廣東紅工礦運(yùn)行，1983 年由上海冶金礦山機(jī)械廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)了 3m 四繩直流低速的落地式摩擦提升機(jī)在我國浙江長廣煤礦應(yīng)用和鑒定。從此，我國的塔式和落地式多繩摩擦礦井提升機(jī)被礦山廣泛采用平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

24、）說明書12目前，國外多繩摩擦式礦井提升機(jī)的發(fā)展方向是：發(fā)展落地式和斜井多繩摩擦式提升機(jī)，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴(kuò)大起使用范圍；采用新結(jié)構(gòu)，以減小機(jī)器的外形尺寸和重量；實(shí)現(xiàn)自動化和遙控，以提高工作的可靠性和生產(chǎn)效率，以適應(yīng)深礦井和大生產(chǎn)量的需求多年來；大量采用先進(jìn)的拖動、控制系統(tǒng)，甚至是全液壓型等。隨著礦井開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)開始在一些國家使用，它對提升高度大的深井開采有重要意義；采用液壓馬達(dá)代替電動機(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。

25、平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書13第二章第二章 多繩摩擦式提升機(jī)快速換繩多繩摩擦式提升機(jī)快速換繩2.1 繩摩擦式提升機(jī)換繩存在問題多繩摩擦式提升機(jī)的維護(hù)工作相對于纏繞式提升機(jī)來說比較復(fù)雜，因?yàn)楸仨毐３侄嗬K摩擦式提升機(jī)的每根鋼絲繩長度相等，從而使更換、檢查、調(diào)整鋼絲繩的工作量增大，特別是換繩工作。根據(jù)我國煤礦安全規(guī)程第 379 條規(guī)定；摩擦提升機(jī)鋼絲繩（即首繩）的使用期限不得超過二年，平衡鋼絲繩（即尾繩）的使用期限不得超過四年，因此，對于主、副井均為摩擦提升機(jī)的礦井來說，平均每年需要換一次首繩，兩年更換一次尾繩。目前，各礦采用的換繩裝置主要是自己加工，由于沒有正規(guī)的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，

26、存在著換繩裝置強(qiáng)度不夠的問題，是礦井安全生產(chǎn)的隱患。同時，由于主提升機(jī)與穩(wěn)車不同步，存在繩扭勁，擰死彎，新鋼絲繩與舊鋼絲繩、新鋼絲繩與新鋼絲繩扭在一起等問題，直接影響換繩的質(zhì)量，甚至?xí)剐吕K受損、受傷，危及礦井的安全。2.2 換繩裝置目前，各礦采用的換繩裝置主要是自己加工，由于沒有正規(guī)的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，存在著換繩裝置強(qiáng)度不夠的問題，是礦井安全生產(chǎn)的隱患。同時，由于主提升機(jī)與穩(wěn)車不同步，存在繩扭勁，擰死彎，新鋼絲繩與舊鋼絲繩、新鋼絲繩與新鋼絲繩扭在一起等題，直接影響換繩的質(zhì)量，甚至?xí)剐吕K受損、受傷，危及礦井的安全。國內(nèi)大多數(shù)礦井換繩使用的換繩工具主要是：1絞車，用于容納放出新繩，回收舊繩。2鋼

27、絲繩緊固裝置，與主繩徑配套，用于固定新舊繩。3滑輪，用于新繩的導(dǎo)向。4托梁，托住提升容器。5新舊繩連接工具，有自制的旋轉(zhuǎn)繩環(huán)等。6手拉葫蘆，用于新繩進(jìn)入系統(tǒng)。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書14可以看出換繩工具非常簡單，機(jī)械化程度不高。國外研究出掛繩專用絞車、 “依萬諾夫一型絞車等專用設(shè)備，但是造價(jià)高不適合我國的礦井情況。2.3 換繩裝置的分析與比較各研究機(jī)構(gòu)和礦井企業(yè)對換繩非常重視，進(jìn)行了大量的研究。更換鋼絲繩的方法有許多種，換繩耗費(fèi)的時間，所投入的人力、物力、財(cái)力，因方法不同，差別很大。2.3.1 穩(wěn)車單繩法利用井口平臺，采用上提兩根舊繩的同時下放兩根新繩的更換方法，以六繩摩擦

28、提升機(jī)為例，利用三次循環(huán)更換六根鋼絲繩。準(zhǔn)備工作自制兩付繩滾子架(根據(jù)繩滾外形尺寸而定)和壓繩裝置三組，在井塔一側(cè)依次安裝，其中心線分別與 2#、5#繩對正。更換鋼絲繩時，新繩與舊繩的捻向一致。在繩架兩側(cè)安裝兩臺 10t 穩(wěn)車，其中心線與 2#、5#繩一致，必須事先將穩(wěn)車固定牢固，在兩臺穩(wěn)車滾筒上纏 100m 直徑為 245mm 鋼絲繩作為舊繩的副繩，牽引舊繩用。在井口南側(cè)井架上安裝兩個 O5m 單滑輪用柬導(dǎo)新鋼絲繩用，并在南側(cè)井架地腳固定梁上穿兩根直徑為 245mm 的鋼絲繩，月 1 直徑為 25mm 的“U”形繩卡分別卡成兩付繩套，掛兩個 20L 單滑輪，用來引導(dǎo)舊繩。同時在五樓平臺導(dǎo)向輪

29、處安裝兩個小滑輪，以使在導(dǎo)向輪處新舊繩不發(fā)生咬繩。用槽鋼制作長板卡 13 付三繩板卡 2 付，單繩板卡 100 付，以及 11.4kW 小絞車和控制設(shè)備等輔助工具。換繩步驟將主箕斗側(cè)張力自動 y-衡懸掛的球閥全部關(guān)閉。上提副箕斗使罐籠頂與井口地面對平將南罐籠張力自動平衡懸掛的球閥全部關(guān)閉。在井口第一道井架上用木板鍆好平臺，下放副箕斗，每隔80m 一付板卡，直到主箕斗頂與井口對平為止。4.在五樓平臺副箕斗側(cè)將需更換的鋼絲繩用三付單卡卡牢，從北罐側(cè)將繩頭截?cái)嘧街亮鶚瞧脚_，越過摩擦輪放到五樓穿過導(dǎo)向輪從起吊孔放至一樓 5F 臺，穿過單滑輪平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書15與穩(wěn)車事先卡好

30、的母子繩連接牢。5.將新鋼絲繩穿過三組壓繩器井口 0.5m 導(dǎo)繩輪，用 11.4kW 小絞車提至六樓平臺，穿過摩擦輪牽至北罐側(cè)，與桃形環(huán)連接牢后，與張力自動平衡懸掛用小軸連接好。6.將絞車的制動油壓調(diào)為 28MPa，使盤形閘處于貼緊狀態(tài)。7.由井口信號工發(fā)出開車信號，絞車司機(jī)打開制動閘，同時開動兩臺 10t 穩(wěn)車上提副箕斗，同時主箕斗下放帶動新鋼絲繩。通知井口施工人員將副箕斗側(cè)板卡拆下卡到主箕斗側(cè)，將五樓提升裝置松開，兩根新鋼絲繩用其余四根鋼絲繩托住。8.同時開動兩臺 10t 穩(wěn)車上提副箕斗，當(dāng)?shù)诙栋蹇ǖ竭_(dá)平臺時，利用五樓提張力裝簧提一次新鋼絲繩后，將主箕斗側(cè)板卡拆下卡到副箕斗側(cè)，將五樓提張

31、力裝置松開，兩根新鋼絲繩用其余四根鋼絲繩托住。直到副箕斗與井口對平為止。將新鋼絲繩用提張力裝置提最后一次張力，并將裝置墊好，將多余的繩串到南罐側(cè)，測量好長度截繩做繩頭。9.將副箕斗側(cè)換下的舊繩頭割斷用穩(wěn)車提出。將新繩頭用小軸與懸掛連接牢固，進(jìn)行初調(diào)張力。10.下放副箕斗拆主箕斗側(cè)板卡，接著拆下副箕斗側(cè)板卡，直到主箕斗缶禳頂與井口對平。重復(fù)以上步驟更換其余鋼絲繩。其優(yōu)點(diǎn)是：安全性高，占用人員少。但其缺點(diǎn)較多：換繩期限長，每次需 67 天，對生產(chǎn)影響較大；4 根繩的初張力容易產(chǎn)生不平衡；使用設(shè)備多，特別是占用穩(wěn)車多，每次需要穩(wěn)車 5 臺：換繩時，主提升機(jī)與穩(wěn)車之間不易保持同步，容易造成鋼絲繩受力不

32、均勻和松繩、咬繩現(xiàn)象；施工費(fèi)用高。2.3.2 自牽引換繩法在 1995 年 7 月鶴壁六礦換繩時找到一種簡便可行的換繩方法一“自牽引一換繩法即換繩時利用提升機(jī)的牽引力來牽引新、舊鋼絲繩。一次更換四根主提升鋼絲繩。整個換繩施工過程中未使用 1 臺穩(wěn)車。其特點(diǎn)是：占用設(shè)備少。根本不用穩(wěn)車等設(shè)備。僅用 1 臺 JD-114 調(diào)度絞車和 2 組滑輪。準(zhǔn)備工作量少。由于施工中使用的設(shè)備少，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書16因此，基本不需要作大量的準(zhǔn)備工作，僅準(zhǔn)備 4 個繩盤及支座即可施工時間短。采用此方法第一次施工，僅用了 36 小時，而第二、第三次施工，則分別用了 28 h，比原來的繩時

33、間提前 45 天(約 100-120 小時)。安全性好。 ，因?yàn)殇摻z繩是同時更換，因而 4 條新繩受力比較均勻：另外，由于各繩之間用鋼卡子固定，杜絕了鋼絲繩之間的咬繩事故。經(jīng)濟(jì)效益顯著。按礦井每天生產(chǎn) 3 000 t 原煤計(jì)算，則每天的間接經(jīng)濟(jì)效益(產(chǎn)值)約為 45 萬元，3 天則為 135 萬元；同時還可直接節(jié)約施工費(fèi)用 4 萬余元。2.3.3 舊繩帶新繩下放法江蘇天能集團(tuán)公司龍固煤礦使用落地式多繩摩擦提升機(jī)，換繩采用舊繩帶新繩下放的方法，一次更換四根鋼絲繩，不使用穩(wěn)車，簡單方便【71。河南永城市新莊煤礦神火集團(tuán)新莊礦副井絞車型號為 JKMD-28 X 41 15 落地式多摩擦式提升機(jī)，掛繩

34、高度為 438m，提升鋼絲繩結(jié)構(gòu)為 6V34H，鋼絲繩直徑為 28mm將新繩的一端提前繞過下天輪直至井口固定利用窄罐籠四根舊提升鋼絲繩牽引四根新鋼絲繩進(jìn)行井筒下放直至井底，在井底做窄罐籠繩頭更換工作， 同時，將新繩的另一繩頭繞過滾筒、上天輪，然后在井口做寬罐籠主鉤頭更換工作，通過窄罐籠上提，新鋼絲繩帶出井筒中的舊鋼絲繩，在井口回收舊鋼絲繩。利用此換繩法首繩的更換時問由原來的22 小時減少到 13 小時，并節(jié)省了換繩的費(fèi)用和安裝準(zhǔn)備工作，提高了換繩安全系數(shù)總結(jié)本章結(jié)合我國多繩摩擦提升機(jī)的使用現(xiàn)狀。分析了我剮多繩摩擦提升機(jī)換繩的方法及存在的問題。并對多繩摩擦提升機(jī)換繩的方法進(jìn)行了綜述，更換鋼絲繩是

35、一項(xiàng)難度大、技術(shù)性強(qiáng)、危險(xiǎn)性高的工作。為此，尋求一種安全可靠、操作簡單、投資小的落地式多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩更換裝置，對于礦山來講是至關(guān)重要的，也是十分迫切的。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書17第三章快速換繩系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章快速換繩系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)通過對上章各種方案的分析，我們發(fā)現(xiàn)“舊繩帶新繩懸掛、新繩帶舊繩回收”一次性換繩方案比較成功，可將此種方案應(yīng)用到多繩摩擦式提升機(jī)快速換繩系統(tǒng)中，同時還應(yīng)在此裝置中引入裝置從而將鋼絲繩引入天輪和滾筒上，減小勞動強(qiáng)度。目前換繩大部分都是通過改進(jìn)工藝來提高換繩效率，雖然在一定程度上改善了換繩的問題，但是僅通過簡單的工具和工人的手工

36、操作還是不能保障換繩的高效和安全。因此，急需研究一種便捷又安全的機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)換繩，行。設(shè)想一種換繩裝置帶動鋼絲繩以一定的速度向前運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)換繩。采用可移動的夾緊裝置帶動鋼絲繩運(yùn)動，當(dāng)?shù)竭_(dá)行程時，返回進(jìn)行下一段鋼絲繩的運(yùn)送。但是勢必造成換繩的間斷，因此采用兩個夾緊的裝置，交替工作，通過合理的控制實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的不間斷運(yùn)送。為了防止換繩過程中發(fā)生意外出現(xiàn)跑繩現(xiàn)象，系統(tǒng)增加了安全保護(hù)裝置即防跑繩機(jī)構(gòu)。利用自鎖原理設(shè)計(jì)的鎖繩裝置可以在緊急情況下抱緊鋼絲繩避免危險(xiǎn)產(chǎn)生。多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩快速更換裝置的安裝示意圖如圖 2-2 所示。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書18圖圖 3-1 多繩摩擦式提

37、升機(jī)快速換繩系統(tǒng)安裝示意圖多繩摩擦式提升機(jī)快速換繩系統(tǒng)安裝示意圖3.2 夾緊裝置3.2.1 連桿機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)是由低副(轉(zhuǎn)動副、移動副、球面副、球銷副、俐札剮及螺旋副等)將若干構(gòu)件聯(lián)接而成的，故又稱為低副機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)可根據(jù)其構(gòu)件之蒯的相對運(yùn)動為平面運(yùn)動或空間運(yùn)動，分為平面連桿機(jī)構(gòu)和空間連桿機(jī)構(gòu)；又可根據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù) El 的多少分為四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等；一般將五個或五個以上的構(gòu)件組成的連桿機(jī)構(gòu)稱為多桿機(jī)構(gòu)。單閉環(huán)的平面連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)至少為 4，因而沒有平面三桿機(jī)構(gòu)：單閉環(huán)的空問連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)至少為 3，閉而可由三個構(gòu)件組成空間三桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)是常用的主要機(jī)構(gòu)之一，它在一些機(jī)械的

38、工作機(jī)構(gòu)和操縱裝置中得到了平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書19廣泛的應(yīng)用。連桿機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動形式的轉(zhuǎn)換，例如它可把原動件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成從動件某科 t 規(guī)律的往復(fù)移動或擺動，反之也可把往復(fù)移動或擺動轉(zhuǎn)換成連續(xù)運(yùn)動：此外，應(yīng)用在連桿上點(diǎn)的軌跡可以完成工程上特殊的曲線運(yùn)動要求。 連桿機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的是平面四桿機(jī)構(gòu)，它是構(gòu)成和研究平面多桿機(jī)的基礎(chǔ)。3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾緊裝置采用工程上廣泛應(yīng)用的平行四連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。平行四連桿機(jī)構(gòu)是由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接而成的平行機(jī)構(gòu)，是平面低副機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式多樣?？蓪?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動、擺動、移動和平面復(fù)雜運(yùn)動，可用于實(shí)現(xiàn)已知運(yùn)動規(guī)律和已知軌跡。

39、低副接觸具有運(yùn)動副單位面積受力較小、面接觸便于潤滑、磨損較小、易獲得較高精度等特點(diǎn)。平行四連桿的基本型式為鉸接四連桿機(jī)構(gòu)即所有運(yùn)動副為轉(zhuǎn)動副。鉸接四連桿分為曲柄遙桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙遙桿機(jī)構(gòu)。由于制造加工等原因?qū)е落摻z繩的直徑不均勻，為了保證其可靠性，使用兩組雙遙桿四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的夾緊。使用個油缸驅(qū)動兩個連桿機(jī)構(gòu)。如圖所示：圖圖 3-2 夾緊裝置示意圖夾緊裝置示意圖1-下壓塊下壓塊 2-上壓塊上壓塊 3-油缸油缸平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書203.2.3 受力分析取一組進(jìn)行分析與計(jì)算，其機(jī)構(gòu)簡圖如下圖所示。機(jī)架 4 為下壓塊，連桿 2 為上壓塊。連接桿在力的作用下擺動，

40、帶動連桿 2(上壓塊)運(yùn)動，從而夾緊鋼絲繩。圖圖 3-3 四連桿機(jī)構(gòu)簡圖四連桿機(jī)構(gòu)簡圖每根鋼絲繩自重為 G，取安全系數(shù)為 2，所以夾緊機(jī)構(gòu)須對鋼絲繩產(chǎn)生 2G 的摩擦力。此摩擦力由兩個連桿機(jī)構(gòu)共同作用產(chǎn)生，且每個連桿機(jī)構(gòu)又有上下兩個壓塊，為方便計(jì)算不考慮繩子的影響，將上下壓塊產(chǎn)生磨擦力視為相等。則單個壓塊對鋼絲繩的摩擦力 f=。在夾繩機(jī)構(gòu)與鋼絲繩相接觸的地方選用摩擦材料一石棉樹脂復(fù)合材料，2G同時使用摩擦材料可減小鋼絲繩的磨損，取 =O.2。 根據(jù)公式 f=N 可知25GN 取為研究對象，受力分析如圖 3-3 所示平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書21圖圖 3-4 的受力分析圖的受力

41、分析圖由 1FNtan4G52NN可得4tanG5tanNF1取 I 為研究對象，受力分析如圖所示圖圖 3-5 I 的受力分析圖的受力分析圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書22根據(jù)力平衡原理4tanG5FF12對 I 進(jìn)行力矩平衡計(jì)算：F（180+120）=180+180sin2FsinbNcos由(2)式得 bN4G5將(3)式、(5)式帶入(4)式，得2tanG3F 若連桿轉(zhuǎn)到最大角度時 =75，液壓缸產(chǎn)生的推力為 0.402G。3.3 鎖繩裝置3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防跑繩機(jī)構(gòu)利用了斜面自鎖的原理。把質(zhì)量為 m 的物體放在斜面上，慢慢地增大斜面的傾角 0，當(dāng)傾角增大到一定程度時，

42、物體開始滑動。在物體開始滑動時，靜摩擦力最大。根據(jù)物體平衡條件，有：= =mgsinmgcosant角穢稱為摩擦角。當(dāng)斜面的傾角小于時，在斜面上無論放多重的物體由于重力沿斜面向下的分力始終與靜摩擦力平衡，并且小于最大靜摩擦力，物體不會滑動。這就是斜面的摩擦“自鎖現(xiàn)象”。參照自鎖原理，鎖繩裝置采用四個楔形塊和一個導(dǎo)向套來實(shí)現(xiàn)鎖繩。制動過程利用液壓松閘、彈簧抱閘的原理，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書23圖圖 3-6 鎖繩裝置結(jié)構(gòu)圖鎖繩裝置結(jié)構(gòu)圖1 一壓蓋 2 一套筒 3 一彈簧 4 一穿繩管 5 一彈簧座 6 一楔形塊3.3.2 受力分析以楔形塊為研究對象，進(jìn)行受

43、力分析，受力分析如圖所示。圖圖 3-7 楔塊受力分析楔塊受力分析平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書24圖中是液壓給楔快的推力，是彈簧力，和是分別鋼絲繩給楔塊的摩擦力pFsF1F1N和壓力，和是分別導(dǎo)向套給楔塊的摩擦力和壓力，2F2N初始狀態(tài)下，鋼絲繩與楔塊沒有接觸，=0，=O。以圖示 X 軸、Y 軸的方向2N2F對楔形塊所受的力迸行分解。X 軸：左邊軸：左邊=+sF2F右邊右邊=+1Fcos1NsinY 軸：左邊軸：左邊=2N右邊右邊=1Ncos最終達(dá)到平衡狀杰，此時，E 式左右相等。對鋼絲繩受力分析如下：圖圖 3-8 鋼絲繩受力鋼絲繩受力為鋼絲繩受到的拉力。在換繩過程中鋼絲繩所受主

44、要拉力來自其自身的重力，GF設(shè)為 G。取安全系數(shù)為 2，即楔形塊對鋼絲繩的摩擦力為鋼絲繩的自重 2 倍，得出=2G，摩擦力從滑動摩擦轉(zhuǎn)為靜摩擦，因此將平衡狀態(tài)的摩擦力近似為滑動摩擦，2F設(shè)楔塊和鋼絲繩之間摩擦系數(shù)為，得到=22N2G2平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書25代入，得=2G（）sF1-tan221可知，彈簧力與、成遞增關(guān)系，與成遞減關(guān)系。當(dāng)、夠足夠小1tan21tan時，彈簧力可以取零甚至為負(fù)。取 為 5，鋼與鋼的摩擦系數(shù)為 0.15，代入得到=1.17GsF中間過程，要求楔塊在導(dǎo)向套斜面垂直方向上平衡，水平方向要保證左向的力大于右向的力。在導(dǎo)向套斜面垂直方向上和水平方向

45、作受力分析，得到如下公式：此處力均為任意時間 t 下的瞬時值。得到如下不等式若仍按上面 為 5，鋼與鋼的摩擦系數(shù)為 0.15，將1.16G 代入sF1.16GsF還可以從能量角度來計(jì)算，彈簧的勢能和鋼絲繩的動能全部轉(zhuǎn)換為熱能，這里不再另作推導(dǎo)。但是效果并不理想，為了提高效率以較小的力實(shí)現(xiàn)制動，根據(jù)公式，可以設(shè)法減小楔塊與導(dǎo)向套之間的摩擦系數(shù)、增大楔塊與鋼絲繩的摩擦系數(shù)。查機(jī)械手平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書26冊，鋼與鋼在各種情況下的摩擦系數(shù)如下：表 3-1 鋼與鋼的摩擦系數(shù)由于鋼絲繩表面不光滑，楔塊與鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)要大于 O.15，如果將楔塊內(nèi)表面涂上摩擦材料，可將摩擦系

46、數(shù)增加到 0.25 以上；楔塊與導(dǎo)向套之間的摩擦系數(shù)可以通過潤滑、改變材料、改滾動摩擦等實(shí)現(xiàn)，如果僅用潤滑劑可以將摩擦系數(shù)減到0.12。3.4 步進(jìn)移動機(jī)構(gòu)的分析3.4.1 原理分析移動式換繩機(jī)構(gòu)的移動部分以 lm/s 的速度向前運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)從新鋼絲繩盤上拽新鋼絲繩的目的。由此，可以考慮利用液壓缸活塞桿的伸縮推動夾緊部分的移動。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，在機(jī)械工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。如用束驅(qū)動磨床、車床、組合機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動等往復(fù)運(yùn)動和擺動。液壓缸可以分為 3 類：活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸和擺動式液壓缸，本裝置則選用單桿活塞缸。移動式換繩機(jī)構(gòu)的移動部分的工作原理如下：將單作用式液壓缸一端與興

47、緊部分用螺栓聯(lián)接，另一端固定在地基上，并在移動式機(jī)構(gòu)的夾緊部分裝滾輪。供油時，液壓缸即步進(jìn)汕缸動作帶動央緊部分向前移動；不供油時步進(jìn)油缸回油，央緊部分復(fù)位。步進(jìn)移動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3-1 所示平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書27步進(jìn)移動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖步進(jìn)移動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖3.4.2 強(qiáng)度校核山于步進(jìn)油缸與螺栓聯(lián)接處受到的沖擊較大，為了保證步進(jìn)fl|缸聯(lián)接螺栓的可靠性，對聯(lián)接螺栓須進(jìn)行受力分析。該螺栓聯(lián)接為普通聯(lián)接。各螺栓所受預(yù)緊力為：F0=KNN/mfzF0=KNN/mfz其中：KN：可靠性系數(shù)取KN=1.1：z：螺栓個數(shù)取Z=6：f：摩擦系數(shù)取f=0.13血：摩擦面數(shù)取m=2

48、N：正壓力取N=10噸所以F0=15噸，故選用109級螺栓。3.4.3 液壓原理圖及工作原理步進(jìn)式換繩機(jī)構(gòu)液壓原理圖如圖 3.12 所示。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書28液壓原理圖工作原理：油泵未工作時，鎖緊閥組 l、2 右位工作位置，移動式和固定式換繩機(jī)構(gòu)的央緊部分都處于必緊狀念此時鋼絲繩被抱死。當(dāng)液壓油泵工作時液壓油同時到達(dá)鎖緊閥組 l、2 和移動閥紐。先操縱鎖緊閥組 2(右位為工作位置)時。油通過單 I 柚閥進(jìn)入油缸，固定式換繩機(jī)構(gòu)的央緊部分松開，再操縱鎖緊閥組 l(左位為工作位置)和移動閥組(左位為工作位置)，油通過單向閥進(jìn)入步進(jìn)油缸同時移動式換繩機(jī)構(gòu)的央緊部分央緊鋼絲

49、繩。步進(jìn)油缸以一定(約為 1/s)的速度帶動央緊部分向前移動。此時，山于移動式換繩機(jī)構(gòu)的火緊部分央緊鋼絲繩，帶動滾筒上纏繞的鋼絲繩也以一定速度運(yùn)動 Up 鋼絲繩被卜股。當(dāng)步進(jìn)油缸移動到極限位置時，放開鎖緊閥組 1、2 和移動閥組的手柄，步進(jìn)油缸停止向前移動，移動式換繩機(jī)構(gòu)的火緊部分松開。而固定式換繩機(jī)構(gòu)的夾緊部分央緊鋼絲繩。再操縱移動閥紐的手柄(右位為工作位置)，步進(jìn)油缸向后移動。重復(fù)進(jìn)行以上的操作，就可達(dá)到進(jìn)新繩，調(diào)節(jié)繩長或下放鋼絲繩的目的。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書29第四章第四章 實(shí)踐實(shí)踐4.1 概況河南煤化集團(tuán)永煤公司城郊煤礦西風(fēng)井井徑 5m，井深 512.5m，井架

50、高度34.3m。井筒內(nèi)運(yùn)行雙層二車 1.5t 罐籠各一個，型號為 GDG1.5/6/2/2，罐籠重量為10.17t。兩罐籠采用四根 30ZAB631WSFC（30631）鋼絲繩提升，四根鋼絲繩左右捻各兩根，單根繩長 560m，單位重量 3.42Kg/m。根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定和實(shí)際使用情況，2011 年 6 月，我礦對現(xiàn)用的主鋼絲繩進(jìn)行更換。4.2 施工方案 采用在用提升首繩帶新提升首繩“上提”的新?lián)Q繩方法，即把 B 罐停在井口位置，4根新繩繩頭在井口通過 A 罐側(cè)的導(dǎo)向滑輪，使用繩夾與 A 罐側(cè)舊繩連接，以 0.4m/s 的速度開動提升機(jī)下放 B 罐，將新繩依次帶過下天輪、滾筒、上天輪至 B

51、罐側(cè)井口處。將新繩在井口、上、下天輪處分別使用復(fù)合板夾固定后提起，然后拆除新、舊繩連接用的鋼絲繩夾，提升機(jī)房利用行車?yán)_新繩，使上、下天輪及提升機(jī)滾筒上的新鋼絲繩與其脫離開，反向以 1.5m/s 的速度開車，將 B 罐提至井口。把新繩頭與 B 罐楔形繩環(huán)連接。以 0.4m/s 的速度下放 B 罐，上提 A 罐頂部至井口處，在此過程中，每隔25m 停車一次，分別在井口和井口上方 12.5m 工作平臺處將新繩和舊繩使用復(fù)合板夾卡緊固定一次。B 罐下放至井底，此時 A 罐到達(dá)井口工作位置，在井口將新繩截?cái)啵屡f鋼絲繩交換繩槽。在井下先更換 B 罐頂部鋼絲繩頭，使新繩與 B 罐楔形繩環(huán)聯(lián)接；然后在井口

52、處更換 A 罐側(cè)鋼絲繩頭，在下天輪平臺處拉緊 3t 葫蘆，使新繩繃緊，將對應(yīng)的新繩與楔形繩環(huán)固定，并對 B 罐側(cè)平衡油缸進(jìn)行打壓。在提升機(jī)滾筒下方將舊鋼絲繩截?cái)?用麻繩事先拴好） ，拆除 A 罐側(cè)舊繩，以 0.5m/s 的速度下放 A 罐，拆 B 罐側(cè)復(fù)合板夾，同時回收舊繩。B 罐上提到井口后，舊繩回收完畢。對 B 罐側(cè)平衡油缸進(jìn)行打壓，試運(yùn)行。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書304.3 施工步驟及方法施工總體方法 先回收舊繩，然后割斷舊繩，采用“舊繩帶新繩” ，即正在運(yùn)行使用的舊鋼絲繩附帶新鋼絲繩的更換方法。 。將 B 罐提升至井口處，在井口 A 罐側(cè)將工作平臺搭接好，用 1 付

53、 30U 型卡分別將四根新繩與對應(yīng)舊繩可靠連接，開動提升機(jī)上提 A 罐，使新繩依次通過下天輪、滾筒、上天輪至 B 罐側(cè)井口處。天輪和絞車房必須各安排 2 人看護(hù)，有問題及時聯(lián)系停車。 （鋼絲繩夾過滾筒和天輪時必須注意螺栓方向，適時調(diào)整，以“U”型面擠壓襯墊為準(zhǔn)） 。在上、下天輪及滾筒處使用兩副復(fù)合板夾夾緊新繩，分別在+34.3m 平臺十字交叉中間鋼梁上和井架斜支撐腿+25.4m 中間大板梁上懸掛 1 根 21.5 鋼絲繩套，并掛 2臺 3T 葫蘆 ,分別利用此處和絞車房天車懸掛的 3T 葫蘆起吊上、下天輪及滾筒上的新繩，使上、下天輪及提升機(jī)上的新鋼絲繩與其脫離開；拆除新舊繩連接用的 30U 型

54、卡（在上、下天輪和提升機(jī)房各設(shè) 2 人看護(hù)，防止摩擦力過大，箕斗無法上提） ，在井口卡鎖 4 根新繩。上提 B 罐至井口處，采用 2 付復(fù)合通卡將新繩頭與舊繩卡鎖在一起，并將新繩頭固定好。在 B 罐側(cè)井口+0.00 水平位置套架橫梁上和+12.5m 水平套架橫梁上分別搭建卡通卡的兩層工作平臺。在井架+19.7m 平臺上，對 4 根新繩安裝捋繩卡，捋繩卡緊固程度根據(jù)新繩下放松緊度和快慢進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。以 0.5m/s 的速度將 B 罐下放，過 5m 時在 12.5m 工作平臺處先打第一付復(fù)合板夾；然后每 25m 停車一次，在 12.5m 工作平臺處固定一付復(fù)合板卡,將 8 根繩牢靠固定，并始終保持

55、繩的順序一致(新繩要繃直才能打卡子，并保證各繩均能被可靠卡住)。反復(fù)操作上述步驟，當(dāng) B 罐底部下放到距軌道上平面約 2m 位置，停止下放，用兩根25#工字鋼對稱地?cái)[放在井下首層套架梁上，然后將 B 罐擔(dān)坐到工字鋼上，開始更換B 罐側(cè)新舊繩頭。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書31將 A 罐停至到合適的位置，利用井口套架上懸掛的 2 臺 20t 手拉葫蘆懸掛，并搭建工作平臺，同時根據(jù)現(xiàn)場位置，確定適當(dāng)長度后把新繩從繩盤架上截?cái)啵谙绿燧喯聜?cè)使用復(fù)合板夾固定舊鋼絲繩。解除捋繩卡，將 A 罐側(cè)懸掛油缸打壓,使最低的懸掛裝置到底,然后逐根泄壓，逐根拆除舊繩，在天輪和提升機(jī)滾筒上將新舊繩交換繩槽，在下天輪平臺處拉緊 3 噸葫蘆，使新繩繃緊，將對應(yīng)的新繩與楔形繩環(huán)固定。 （完畢后給張力平衡油缸打壓，新繩開始受力） 。8、解除下天輪的復(fù)合板夾，在提升機(jī)滾筒下方割斷舊繩，將上天輪上的鋼絲繩從提升機(jī)房外用長竹桿勾出。下天輪上的舊繩在井口 A 罐側(cè)用麻繩固定并經(jīng)過下天輪放至井架外的地面上?；厥章槔K。拆除 A 罐側(cè)井口工作平臺，將 B 罐上提，采用電動扳手在兩層工作平臺處逐步拆除復(fù)合板卡,同時將舊繩進(jìn)行回收，完畢后給 B 罐側(cè)平衡油缸打壓。拆除（移出）臨時設(shè)施，試運(yùn)行。4.4 應(yīng)用效果城郊煤礦主副井更換鋼絲繩一直采用舊繩帶新繩“下放”的換繩方案，此施工方案需提前將 4 盤新繩頭穿過天