礦井運(yùn)輸與提升豎井多繩提升

第八章豎井多繩提升2023/2/22隨著礦井開采深度和產(chǎn)量的增加，纏繞式提升機(jī)卷筒直徑和寬度要求越來(lái)越大，提升機(jī)顯得越加笨重，給設(shè)備的制造、運(yùn)輸、安裝等帶來(lái)很大的不便。1877年法國(guó)人戈培提出將鋼絲繩搭在摩擦輪上，利用摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)帶動(dòng)鋼絲繩，以實(shí)現(xiàn)提升容器的升降，這種提升方式稱之為摩擦提升。8.1概述2023/2/23與單繩提升相比，多繩提升的優(yōu)點(diǎn)是：（1）提升高度不受卷筒容繩量的限制；（2）提升鋼絲繩直徑小，主導(dǎo)輪直徑也較小。（3）多繩提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小，故電動(dòng)機(jī)的容量和電耗就相應(yīng)減小。（4）在卡罐和過卷時(shí)有打滑的可能性，避免斷繩；（5）提升設(shè)備的安全性高，可不設(shè)斷繩保險(xiǎn)器；（6）當(dāng)采用數(shù)目相同的左捻和右捻鋼絲繩時(shí)，可以消除罐耳對(duì)罐道的側(cè)壓力，減小容器的運(yùn)行阻力和罐道的摩損。一、單繩提升與多繩提升比較2023/2/24多繩提升的缺點(diǎn)是：（1）數(shù)根鋼絲繩的懸掛、更換、調(diào)整、維護(hù)和檢修、復(fù)雜；（2）當(dāng)一根鋼絲繩損壞而需要更換時(shí)，為了保持每根鋼絲繩都具有相同的工作條件，往往需要更換所有的鋼絲繩；（3）因?yàn)椴荒苷{(diào)節(jié)繩長(zhǎng)，所以雙容器提升時(shí)不能同時(shí)用于多水平（中段）提升；（4）由于提升鋼絲繩和主導(dǎo)輪上摩擦襯墊間有蠕動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)深度指示器的準(zhǔn)確性也有影響；（5）摩擦襯墊的抗壓強(qiáng)度大，易磨損。一、單繩提升與多繩提升比較2023/2/25

多繩提升機(jī)的鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，而是搭在主導(dǎo)輪上，兩端各懸掛一個(gè)提升容器（或一端懸掛容器，另一端懸掛平衡錘），借助于主導(dǎo)輪上的摩擦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)，從而完成提升和下放重物的任務(wù)。二、多繩提升機(jī)的工作原理：2023/2/26多繩提升設(shè)備分為塔式（如圖8-1所示）與落地式（如圖8-2所示）兩類。塔式多繩提升機(jī)又分為無(wú)導(dǎo)向輪和有導(dǎo)向輪的。我國(guó)安裝的多繩提升設(shè)備采用塔式的居多。三、多繩提升設(shè)備分類2023/2/2圖8-1塔式多繩提升示意圖(a)無(wú)導(dǎo)向輪多繩提升系統(tǒng)；(b)有導(dǎo)向輪多繩提升系統(tǒng)；1—容器或平衡錘；2—主繩；3—尾繩；4—主導(dǎo)輪；5—導(dǎo)向輪圖8-2落地式多繩提升示意圖1—容器或平衡錘；2—主繩；3—尾繩；4—主導(dǎo)輪；5—天輪2023/2/28優(yōu)點(diǎn)：（1）布置緊湊，可節(jié)省工業(yè)場(chǎng)地的面積；（2）不需要設(shè)置天輪；（3）全部載荷垂直向下，井架穩(wěn)定性好；（4）鋼絲繩不致因裸露在室外而影響摩擦系數(shù)及使用壽命。缺點(diǎn)：

塔式多繩提升系統(tǒng)的造價(jià)較落地式高。我國(guó)的多繩提升井塔均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。如圖8-3所示。四、塔式提升的特點(diǎn)2023/2/29圖8-3（a）安徽某礦豎井遠(yuǎn)景圖（塔高69m）2023/2/210圖8-3（b）廣西某礦主井塔高71m井底標(biāo)高：+335m井口標(biāo)高：+770m井筒直徑：6m四、塔式提升的特點(diǎn)2023/2/211多繩提升機(jī)一般由主軸裝置、制動(dòng)裝置、減速器、深度指示器、車槽裝置以及其他輔助設(shè)備組成。8.2多繩提升設(shè)備的結(jié)構(gòu)一、多繩提升機(jī)多繩與單繩提升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和設(shè)備基本相同，其中與單繩提升不同部分主要在于多繩提升機(jī)和提升容器中的某些裝置。2023/2/212（一）主軸裝置主要組成部分是主軸、主導(dǎo)輪、制動(dòng)盤及軸承等。摩擦襯墊用倒梯形截面的固定塊壓緊在主導(dǎo)輪輪殼表面上，不允許它有任何活動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)襯墊主要采用PVC和聚氨脂等材料制成。見圖8-4。一、多繩提升機(jī)2023/2/213圖8-4多繩提升機(jī)的主軸裝置2023/2/214（二）車槽裝置多繩摩擦提升機(jī)在開始運(yùn)轉(zhuǎn)前，為了增加鋼絲繩與摩擦襯墊的接觸面積，必須在襯墊上車出繩槽；同時(shí)由于在提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各襯墊磨損不均勻，使各繩槽直徑產(chǎn)生誤差，當(dāng)繩槽直徑誤差大于1.5~2.0mm時(shí)，就應(yīng)該對(duì)襯墊進(jìn)行調(diào)整車削，以保證幾根鋼絲繩上的負(fù)荷分配均勻。為此在主導(dǎo)輪下面設(shè)置了車槽裝置。一、多繩提升機(jī)2023/2/215圖8-3（a）多繩摩擦天輪2023/2/216

多繩提升常用的提升容器是多繩罐籠及底卸式箕斗。多繩罐籠的結(jié)構(gòu)與單繩罐籠大同小異，其不同之處有：

（1）懸掛裝置較復(fù)雜，它采用多點(diǎn)連接的三角板懸掛，除此之外，多繩罐籠的調(diào)繩裝置與單繩罐籠也有所不同；

（2）多繩罐籠底部設(shè)有尾繩懸掛裝置；

（3）多繩罐籠頂部不設(shè)斷繩保險(xiǎn)器。二、提升容器多繩提升中各鋼絲繩的張力往往難以保持一致，其原因是；①各繩的物理性質(zhì)不一致，彈性模量不等；②各繩槽的深度不等；③鋼絲繩的長(zhǎng)短不一；④各鋼絲繩的滑動(dòng)不等；⑤鋼絲繩的蠕動(dòng)。2023/2/217（一）懸掛裝置2023/2/218（一）懸掛裝置因此，每根鋼絲繩在運(yùn)轉(zhuǎn)中所受負(fù)荷就不可避免的有所不同。這樣會(huì)使受到張力大的鋼絲繩容易斷絲乃至斷繩，同時(shí)也使各繩槽的磨損不均。為了改善各鋼絲繩的張力不平衡狀況，通常設(shè)置平衡裝置。為了改善各鋼絲繩張力的不平衡狀況，通常設(shè)置平衡裝置，如下圖所示。2023/2/219（一）懸掛裝置2023/2/220（一）懸掛裝置以上平衡裝置的共同特點(diǎn)，就是使張力較大的鋼絲繩自動(dòng)減小其彈性變形，同時(shí)把張力傳給其余幾根受力較小的鋼絲繩，是每根鋼絲繩的張力達(dá)到平衡。缺點(diǎn)是有效形成小，靈敏度差。因此，目前礦山常用以下兩種平衡裝置：螺旋液壓調(diào)繩器懸掛裝置；張力自動(dòng)平衡懸掛裝置。2023/2/221（一）懸掛裝置右圖所示是螺旋液壓調(diào)繩器。螺旋液壓調(diào)繩裝置，在張力平衡方面由于沒有解決密封問題，故只能實(shí)現(xiàn)提升鋼絲繩的靜平衡。在運(yùn)行維護(hù)及安全可靠性方面也存在著一些問題。2023/2/222（一）懸掛裝置右圖所示為目前已在國(guó)內(nèi)100多個(gè)礦井使用的XSZ型多繩摩擦提升機(jī)鋼絲繩張力自動(dòng)平衡首繩懸掛裝置。該裝置較好地解決了多繩摩擦提升機(jī)鋼絲繩的動(dòng)態(tài)平衡問題。該裝置的基本原理與螺旋液壓調(diào)繩裝置類似，但它解決了連通油缸的密封問題。因而實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩之間的動(dòng)平衡。2023/2/223（一）懸掛裝置1－楔形繩環(huán)2－中板3－上連接銷4－檔板5－壓板6－側(cè)板7－連通油缸8－連接組件9－墊塊10－中連接銷11－換向叉12－下連接銷

張力自動(dòng)平衡懸掛裝置2023/2/224（一）懸掛裝置2023/2/225豎井多繩箕斗結(jié)構(gòu)與單繩箕斗基本相同，不同點(diǎn)是連接裝置有所不同，多繩箕斗下部還有尾繩懸掛裝置和安裝配重的地方。底卸式箕斗見右圖。（二）尾繩懸掛裝置2023/2/226圖8-5(b)底卸式箕斗正在卸礦2023/2/2278.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑多繩摩擦提升與帶式輸送機(jī)的計(jì)算相似，不同的是摩擦提升動(dòng)力的傳遞是依靠摩擦襯墊與鋼絲繩之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其工作的可靠性取決于提升鋼絲繩與摩擦襯墊之間是否有足夠的摩擦力。一、傳動(dòng)原理2023/2/2288.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑根據(jù)柔索傳動(dòng)的歐拉公式可知．如右圖所示，在極限狀態(tài)下，摩擦輪兩側(cè)鋼絲繩張力的比值為：(7-3)式中：F1——重載側(cè)鋼絲繩張力；

F2——為輕載側(cè)鋼絲繩張力；

μ——為鋼絲繩與襯墊之間的摩擦系數(shù)，通常取μ=0.2；

α——為鋼絲繩在摩擦輪上的圍抱角，rad。2023/2/2298.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑在式(7-3)兩邊各減去F2，則有：式的左邊：為摩擦輪兩側(cè)的張力差，它是產(chǎn)生滑動(dòng)的力。等式右邊：是整個(gè)圍抱弧上產(chǎn)生的極限摩擦力，它是阻止滑動(dòng)的力，即摩擦提升的牽引力。(7-4)2023/2/2308.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑當(dāng)式(7-4)左邊的值大于右邊的值時(shí)，鋼絲繩與摩擦輪將產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，這是不允許的。為了提升工作的安全可靠，在極限狀態(tài)下，必須有F1-F2

<F2(eμα-1)，把此式改寫成等式則有：(7-5)或：式中：σ為防滑安全系數(shù)。2023/2/2318.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑二、防滑驗(yàn)算和措施

2023/2/2328.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑a、靜防滑驗(yàn)算根據(jù)式（7-5）和設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定：

設(shè)計(jì)、使用時(shí)也可以不直接驗(yàn)算靜防滑安全系數(shù)，而校核上升繩和下放繩靜張力的比值Kj

，由上式可得：

2023/2/2338.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑當(dāng)μ=0.2，α=180°~195°得：

2023/2/2348.3多繩提升傳動(dòng)理論及防滑b、增加防滑安全系數(shù)的措施（1）增大圍包角；（2）增加鋼絲繩與摩擦襯墊之間的摩擦系數(shù)；（3）采用尾繩；（4）增大容器自重；（5）采用平衡錘單容器提升；（6）控制最大的加減速度值，以減小動(dòng)載荷。2023/2/235多繩提升中的提升工作時(shí)間、不均勻系數(shù)、罐籠裝載卸載時(shí)間、其它輔助作業(yè)停歇時(shí)間、每班升降人員及其它提升次數(shù)、提升速度、加減速度等，與單身提升相同。主要不同的參數(shù)選擇如鋼絲繩的選擇、提升機(jī)的參數(shù)、襯墊材料單位壓力、襯墊材料和鋼絲繩的摩擦系數(shù)、防滑安全系數(shù)等。8.4多繩提升設(shè)備的選擇2023/2/236主繩的選擇計(jì)算方法與單繩提升基本相同，但由于多繩提升是用n根鋼絲繩代替一根鋼絲繩來(lái)懸掛容器，它的一根鋼絲繩每米的重量只等于單繩提升鋼絲繩重量的1/n。

設(shè)鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度為，則多繩提升的主繩每米重量為：(8-1)一、鋼絲繩的選擇2023/2/237選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩，并查出其每米重量p，然后按下式驗(yàn)算安全系數(shù)：(8-2)當(dāng)采用等重尾繩時(shí)，尾繩的單位長(zhǎng)度重量為：(8-3)一、鋼絲繩的選擇2023/2/238

多繩提升機(jī)的選擇主要是根據(jù)鋼絲繩直徑d計(jì)算主導(dǎo)輪的直徑D，然后根據(jù)計(jì)算的主導(dǎo)輪直徑選擇標(biāo)準(zhǔn)的多繩提升機(jī)。當(dāng)鋼絲繩與主導(dǎo)輪的圍包角為180°時(shí)，D≥80d；當(dāng)圍包角大于180°時(shí)，D≥100d。導(dǎo)向輪直徑Dd≥（80~90）d（當(dāng)D≥100d時(shí)）。在選擇多繩提升機(jī)時(shí)，還必須滿足最大靜拉力和最大靜拉力差的條件。二、提升機(jī)的選擇2023/2/239三、襯墊材料單位壓力的驗(yàn)算四、襯墊材料與鋼絲繩的摩擦系數(shù)的確定五、鋼絲繩與主導(dǎo)輪之間的圍包角的確定六、防滑安