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第十五章 矿井提拔修筑

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第十五章 矿井提拔修筑

第十五章 矿井提拔修筑

  第十五章 矿井提升设备 第一节 概 述 第二节 提升容器 第三节 井架与天轮 第四节 提升钢丝绳 第五节 矿井提升机 第六节 提升机制动系统 第七节 提升机的操纵、监测与保护装置 复习思考题 第一节 概 述 一、矿井提升设备的任务及发展历史 1.矿井提升设备的任务 矿井提升设备的任务是沿井筒提升煤炭、 矸石;升降人员和设备及下放材料。它是井下 生产系统和地面工业广场相连接的枢纽,是矿 山运输的咽喉。提升设备在运行的过程中要求 具有安全性、可靠性和经济性。因此,矿井提 升设备在矿山生产的全过程中占有极其重要的 地位。 2.矿井提升设备的发展历史 我国提升设备的设计制造,是在解放以后 才开始的。1953年抚顺重型机器厂制造了我国 第一台缠绕式双滚筒提升机。1958年洛阳矿山 机器厂设计制造了我国第一台2×4多绳摩擦式 提升机。1971年该厂又新设计制造了JK型新系 列单绳缠绕式提升机,采用了一些新结构,与 老型号提升机相比较,提升能力平均提高了25 %。这种系列的提升机技术先进,运行安全可 靠,在大中型矿山的应用非常广泛。 近几十年来,为提高劳动生产率和各项经 济技术指标,在世界范围内一直进行着矿井提 升设备的性能技术改造,提升设备在高效、大 型化、自动化方面都有飞速的进步。目前,世 界上经济比较发达的一些国家提升机的运行速 度已达20 m/S~25 m/S,一次提升量达到 50t,电动机容量己超过10000 kW,设备的运 行更加安全可靠。我国大型矿山提升设备通过 引进、消化和吸收国外先进的技术,也有了可 喜的进步。 二、矿井提升设备的主要组成部分 矿井提升设备的主要组成部分是:提升容 器、提升钢丝绳、提升机及拖动控制系统、井 架(或井塔)、天轮及装卸载设备等。 三、矿井提升系统 根据井筒条件(竖井或斜井)及选用的 提升容器和提升机的类型不同,可组成各种不 同的矿井提升系统。常见的有:竖井单绳缠绕 式箕斗提升系统;竖井单绳缠绕式罐笼提升系 统;竖井多绳摩擦式箕斗提升系统;竖井多绳 摩擦式罐笼提升系统;斜井箕斗提升系统;斜 井串车提升系统等。以下介绍几种典型的提升 系统。 图15-1 单绳缠 绕式箕斗提升 系统示意图 1-提升机; 2-天轮; 3-井架; 4-箕斗; 5-卸载曲轨; 6-地面煤仓; 7-提升钢丝绳; 8-矿车; 9-井底煤仓; 10-给煤机; 11-装载设备 竖 井 单 绳 缠 绕 式 罐 笼 提 升 系 统 图15-2 塔式多 绳摩擦式罐笼提 升系统示意图 1-提升机; 2-导向轮; 3-井塔; 4-罐笼; 5-提升钢丝绳; 6-尾绳 图15-4斜井箕斗提升系统 1-大巷;2-井底煤仓;3-给煤机;4-箕斗;5-斜井井筒;6-提升钢丝绳;7-卸 载曲轨;8-地面煤仓;9-井架;10-天轮;11-提升机; 12-提升机房 斜井串车提升系统 第二节 提升容器 提升容器是直接装运煤炭、矸石、人员、材 料及设备的工具。按其结构分有箕斗、罐笼、 矿车、人车和吊桶几种。 箕斗又分竖井箕斗和斜井箕斗两大类。 其中,竖井箕斗按其卸载方式分为底卸式箕斗、 侧卸式箕斗和翻转式箕斗三种形式。斜井箕斗 又分为后壁卸载式箕斗和翻转式萁斗两种形式。 我国煤矿竖井,主井普遍采用底卸式箕 斗,主斜井多采用后壁卸载式箕斗。 罐笼主要用于副井提升,小型矿井采用罐 笼混合提升。罐笼按结构可分为普通罐笼和翻 转式罐笼两种基本形式。竖井凿井时期,主要 采用吊桶提升。 一、普通罐笼及其承接装置 1.普通罐笼 罐笼是一种多用途提升容器,设计时要考 虑满足各种不同要求。如:满足在规定时间内 升降人员的要求;矿车在罐笼内要稳定;能装 载井下使用的大型设备;升降人员的罐笼要设 防坠器;罐笼的结构要坚固,自重要 轻等,国内外已有铝合金、高强度钢材和复合 材料制造的罐笼。主要类型有立井单绳罐笼和 立井多绳罐笼两大类。标准普通罐笼载荷按固 定车箱式矿车的名义载重确定为1 t、1.5 t 和3 t三种。每种均设有单层和双层普通罐笼。 图15-4 单绳 1t单层普通罐 笼结构图 1-提升钢丝绳; 2-双面夹紧楔 形绳环;3-主 拉杆;4-防坠 器;5-罐耳; 6-淋水棚;7横梁;8-立柱; 9-钢板;10-罐 门;11-轨道; 12-阻车器; 13-隐罐罐耳; 14-罐盖;15套管罐耳 2.防坠器 防坠器是罐笼的一个重要组成部分,为 了保证人员升降时的安全,《煤矿安全规程》 规定:升降人员或升降人员和物料的单绳提升 罐笼(包括带乘人的箕斗)必须装置防坠器。防 坠器的作用是,当提升钢丝绳或连接装置断裂 时。可以使罐笼平稳地支承在井筒中的罐道或 制动绳上,避免罐笼坠人井底,造成重大事故。 由于防坠器担负的任务重要,在井筒中运转 条件较差,而且经常处于备用状态,一旦发生 断绳事故又要求其动作灵活可靠,因此对于立 井防坠器的要求是: (1)保证在任何条件下,无论提升速度和终 端载荷多大,都能平稳可靠地制动住下坠的罐 笼。 (2)在制动下坠的罐笼时,为了保证人身和 设备的安全,在最小终端载荷时(空罐只乘1人) 制动减速度不应大于50m/s2,延续时间不得超 过0.2s~0.5 s;在最大终端载荷时(矸石罐)制 动减速度不应小于10m/s2; (3)结构简单,动作灵活,便于检查和维护, 不误动作,质量要轻; (4)防坠器的空行程时间,即从断绳到防坠 器发生作用的时间不大于0.25s; (5)在防坠器的两组抓捕器发生制动作用的 时间差中,应使罐笼通过的距离(自抓捕器开始 工作瞬时算起)不大于0.5m。 (6)防坠器每天要有专人检查,每半年 进行1次不脱钩检查性试验,每年进行1次脱 钩性实验,对大修后的防坠器或新安装的防 坠器必须进行脱钩试验,合格后方可使用。 立井用防坠器一般由以下四个部分组成: 开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构。 其工作过程是,当发生断绳时,开动机构动 作,通过传动机构传动抓捕机构,抓捕机构 把罐笼支承到井筒中的支承物上(罐道 或制动绳),罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸 收。一般开动机构和传动机构连在一起;抓捕 和缓冲有的联合作用,有的设有专门缓冲机构 以限制制动力的大小。 根据防坠器的使用条件和工作原理,防 坠器可分为木罐道切割式防坠器、钢轨罐道摩 擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器。前两种已 不推广使用。目前我国新设计的均为制动绳防 坠器,因为它设有专用的制动钢丝绳,所以可 以用于任何形式罐道。实践证明,这种防坠 器性能良好,作为标准防坠器(BF)加以推广。 下面以BF一152型防坠器为例,介绍其工作过 程。 图15-5为BF-152型制动绳防坠器系统布 置图,图15-6所示为防坠器抓捕机构示意图, 图15-7所示为缓冲器示意图。 图15-5 BF—152 型制动绳防坠器 系统布置图 1-合金绳头;2天轮平台;3-圆 木; 4-缓冲钢丝绳; 5-缓冲器;6-连 接器; 7-制动绳;8-抓 捕器;9-罐笼; 10-拉紧装置 图 FLS型防坠器的抓捕器及传动装置 1-杠杆2-支座3-平衡板;4-小轴;5-拉杆; 6--定位销;7-弹簧;8-连接板; 图15-6 防坠器抓捕机构示意图 1-弹簧;2-滑楔;3-主拉杆;4-横梁;5-连板; 6-拔杆;7-制动绳;8-导向套 二、箕斗及其装载设备 1.竖井箕斗 我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗,其 形式有很多种,过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸 式箕斗。现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗, 这种底卸式箕斗如图15-9所示。箕斗由斗箱5、框架6、 连接装置1及闸门7等组成。箕斗的导向装置可采用钢 丝绳罐道,也可以用钢轨或组合罐道。采用钢丝绳罐 道时,除应考虑箕斗本身平衡外,还要考虑装煤后仍 维持平衡,所以应在斗箱上部装载口处安设可调节的 溜煤板3,以便调节煤堆顶部中心的位置。 图15-9 平板闸门底卸式箕斗 1-连接装置;2-罐耳;3-活动溜槽板;4-堆煤线-滚轮;13-机械闭锁装置 2.箕斗装载设备 箕斗装载设备采用预先定量的装载方式, 其洒煤量可以大大降低,一般仅为提煤量的 1‰一3‰。定量装载方式还能保证提升工作 的正常化,有利于实现提升自动化。目前在 新建、改扩建矿井的设计中已普遍采用定量 装载设备。 目前国内外广泛采用的定量装载设备有 定量斗箱式和定量输送机式两种。 图15-10 立井箕斗定 量斗箱装载设备 1-斗箱;2-控制缸; 3-拉杆;4-闸门;5溜槽;6-压磁测重装 置;7-箕斗 图15-11 定量输送机装载设备 1-煤仓;2-输送机;3-活动过渡溜槽; 4-箕斗;5-中间溜槽;6-负荷传感器; 7-煤仓闸门 三、提升容器的导向装置 提升容器在井筒内运行需设导向装置,提升容器 的导向装置(罐道)可分为刚性和挠性两种;挠性罐道 采用钢丝绳,刚性罐道一般用钢轨、各种型钢。刚性 罐道固定在型钢罐道梁上,以前的提人罐道多用木罐 道,木罐道有很多缺点,因此逐渐被钢罐道和钢丝绳 罐道所代替。钢罐道的形式有钢轨罐道和用型钢焊接 而成的矩形组合罐道。钢轨罐道的主要缺点是侧向刚 度小,易造成容器横向摆动,刚性罐耳磨损太大,所 以钢轨罐道一般用于提升速度和终端载荷都不大的提 升容器。 第三节 井架与天轮 一、井架 井架有以下几种类型: (1)金属井架 目前使用较为广泛,井架的构件可在工厂 里制造,在工地进行安装。服务年限较长、耐火性好、 弹性大、能够适应提升过程中发生的振动。但成本较 高、钢材消耗量大、容易腐蚀,必须注意保护,每年 重新油漆1次。 (2)混凝土井架其优点是节省钢材,服务年限长、耐火 性好、抗振性强。缺点是自重大,必须加强基础,因 而成本高,施工期长。多绳摩擦式提升常采用钢筋混 凝土井塔。 (3)装配式井架 用钢管和槽钢装配而成,主要 用于立井开凿施工井架。其优点是便于运输和拆装。 二、天轮 天轮安装在井架上,起支承、引导钢丝绳转向作 用。主要有井上固定天轮、凿井及井下固定天轮和游 动天轮三种类型。其结构型式有三种类型:直径4000 mm时,采用模压铆接结构;直径3500 mm时,采用模 压焊接结构;直径3500mm时,采用模压焊接结构;直 径小于3000 mm时,采用整体铸钢结构。 第四节 提升钢丝绳 提升钢丝绳是提升系统的主要组成部分之一。 它直接关系到矿井的正常生产和人员的生命安 全,对钢丝绳的结构性能有一定的了解,对正 确选择、合理使用维护钢丝绳,意义十分重大。 一、钢丝绳的结构、类型、特性及应用 1.钢丝绳的结构 矿用提升钢丝绳都是丝一股一绳结构,即 先由钢丝捻成绳股,再由绳股捻成绳,提升钢 丝绳各部分名称如图15-14所示。制造提升钢 丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的, 一般直径为0.4mm~4 mm, 钢丝的抗拉强度为1400 MPa~2000 MPa, 我国多用1550 MPa和1700 MPa两种。为了增加 抗腐蚀能力,钢丝表面可以镀锌,称为镀锌钢 丝,未镀锌的称 为光面钢丝。钢 丝绳的表面状态 标记代号为:光 面钢丝NAT;A级 镀锌钢丝ZAA; AB级镀锌钢丝ZAB; B 级镀锌钢丝ZBB。 图15-14 提升钢丝绳的结构 1-股芯;2-内层钢丝;3-外层钢丝; 4-绳芯;5-绳股 此外还可以用钢丝韧性来标记,分为特号、 I号和Ⅱ号三种,提升矿物用的钢丝绳可以选用 特号或I号钢丝来制造,提升人员用的钢丝绳只 允许用特号钢丝来制造。 在由钢丝拧成股时有一个股芯,股芯一般 为钢丝。在由股捻成绳时也有一个绳芯,绳芯 有金属绳芯和纤维绳芯两种,前者由钢丝组成, 后者可用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的 作用是支持绳股,使绳富于弹性,并可贮 存润滑油,防止内部钢丝腐蚀生锈,减少钢丝 之间的摩擦。绳芯的标记代号为:纤维芯FC; 合成纤维SF;天然纤维NF;金属丝绳芯IWR;金 属丝股芯IWS。 2.钢丝绳的类型、特性及应用 提升钢丝绳有很多种,结构不同性能也 不相同。根据不同的特点有不同的分类方法, 实际上都是从不同的角度来说明钢丝绳的结构 特点。了解这些特点,对于认识不同钢丝绳的 性能,正确选择和合理使用钢丝绳都是有益的。 图15-15所示为各种不同类型的钢丝绳。 (1)依钢丝绳的捻法来分,绳股在绳中的捻 向为左(右)螺旋时,称为左(右)捻钢丝绳。钢 丝在股中的捻向与绳股在绳中的捻向相同时称 为同向捻(顺捻),相反时称为交互捻(逆捻)。 由此钢丝绳可分为左同向捻(SS)、右同向捻 (ZZ)、左交互捻(SZ)、右交互捻(ZS)四种。如 图15-16示。同向捻钢丝绳比较柔软,表面较光 滑,弯曲应力较小,因而寿命较长,但有较大 的恢复力,容易旋转打结;交互捻钢丝绳则与 上述情况相反。 (2)依钢丝在股中的接触情况分,钢丝在 绳股中的接触形式有点接触、线接触和面接触 三种。点接触式钢丝绳,股中内外层钢丝以等 捻角不等捻距(跨越捻)来捻制,一般以相同直 径的钢丝来制造,钢丝间呈点接触状态。线接 触式钢丝绳,股中内外层钢丝以等捻距不等角 图15-15 不同 类型的钢丝绳 (a)圆股绳; (b)三角股绳; (c)多层股绳; (d)扁绳; (e)密封绳; (f)半密封绳; (g)棒状绳 图15-16 钢丝绳的捻法 (a)右交互捻;(b)左交互捻;(c)右同向捻;(d)左同向捻 (等距离)来捻制,一般以不同直径的钢丝来制 造,丝间呈线接触状态。两种绳相比较,线接 触绳比较柔软,无压力集中现象,寿命较长。 为了改善丝间状态,将线接触式钢丝绳的绳股 经持殊碾压加工,使钢丝产生塑性变形,形成 钢丝间成面接触状态,然后再捻制成绳,称为 面接触式钢丝绳,所有线接触钢丝绳均可制成 面接触钢丝绳。面接触式钢丝绳结构紧密,表 面光滑,抗磨损和抗腐蚀性能好,寿命较长。 (3)依绳股断面形状分,最常用的为圆形股 绳,这种绳的绳股断面为圆形。此外,还有异 形股绳,绳股的断面形状为三角形或椭圆形, 提升应用最多的是三角绳股(椭圆股则用以制造 多层股不旋转绳),三角股绳具有承压面积大、 抗磨损、强度大和寿命长等优点。 (4)除了上面介绍的一些钢丝绳以外,还有 一些结构比较特殊的钢丝绳,即特种钢丝绳。 在矿井提升中应用的有多层股不旋转钢丝绳。 这种绳由二层或三层绳股捻成,各层捻向相反,因而 克服了钢丝绳的旋转性,适用于作凿井提升绳或生产 矿井提升尾绳。密封钢丝绳和半密封钢丝绳,这种绳 属于单股结构,最外一层是用异形钢丝彼此互相锁住 (又称锁丝绳),它的特点是密实、表面光滑、耐磨和 耐腐蚀性能好、不旋转、弹性伸长小,但挠性差、制 造技术复杂,适用于作罐道绳,国外也有用作提升钢 丝绳的。扁钢丝绳,一般为手工编制,生产效率低, 但这种绳有很大的挠性,又不旋转,所以有些矿井用 来作尾绳。 二、钢丝绳的标记方法及其技术规格 我国产圆形股钢丝绳按国家标准GB1102,异形 股钢丝绳是按原冶金工业部标准YB829选用。其标记 方法如下: 三、钢丝绳的使用、维护及试验 选择钢丝绳时根据使用条件和钢丝绳的特点 来考虑。我国提升钢丝绳多用同向捻绳,至于是 左捻还是右捻,选择原则是:绳的捻向与绳在滚 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在工作 中的旋转给容器导向装置造成磨损,一般选左、 右捻各一半。此外,还应考虑如下因素: (1)在井筒淋水大,水的酸碱度较高且处于 出风井中的提升钢丝绳,因腐蚀严重应选用镀 锌钢丝绳; (2)以磨损为主要损坏原因时,如斜井提升, 采区上、下山运输等,应选用外层钢丝较粗的 钢丝绳或面接触钢丝绳。如6×7;6×(19)或三 角股等; (3)以弯曲疲劳为主要损坏原因时,应优先 选用线接触式或三角股钢丝绳,如6T(25)、 6W(19)等: (4)用于高温和有明火的地方,如煤矿矸石 山等,应选用金属绳芯钢丝绳; (5)罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳, 表面光滑,比较耐磨。钢丝绳既然是提升设备中 的一个重要组成部分,除了合理选择之外,还应 当正确使用精心维护和定期试验,以便了解钢丝 绳的工作状态,延长使用寿命。对提升钢丝绳运 转维护的要求可归纳如下几点: (1)必须符合规定的绳轮直径和绳径比,以 减小其弯曲应力; (2)绳槽直径要符合要求,以减小其挤压应 力和接触应力; (3)缠绕式提升机用钢丝绳必须定期涂油润 滑,润滑油要符合钢丝绳制造厂提出的要求; 摩擦提升用钢丝绳只能涂专用的钢丝绳油;润 滑油要求黏性好、抗振动、淋水不易冲掉;要 有较好的黏温性,低温不硬化,高温不流失; 要有良好的防锈性、润滑性; (4)严禁用布条之类的东西捆在钢丝绳上 作提升深度指示标记,以防该处的钢丝绳得不 到良好的润滑而发生腐蚀断丝; (5)钢丝绳的运送、存放和悬挂都应严格 按技术要求做; (6)对提升钢丝绳必须每天以0.3 m/s的 速度进行认真检查,并记录断丝情况。对于升 降人员或升降人员和物料的钢丝绳同一捻距内 断丝面积同钢丝总面积之比达5%时;对于专 为升降物料用的钢丝绳、平衡钢丝绳,防坠器 的制动钢丝绳(包括缓冲绳)和兼作运人的钢丝 绳牵引带式输送机的钢丝绳为10%时必须更换; 钢丝绳如有断股,或者直径缩小达10%、罐道 钢丝绳直径缩小15%以及有其他损坏时亦要更换。 (7)钢丝绳遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸 时,必须立即停车检查,遭受冲击拉伸的绳段 如果长度增加0.5%以上或有明显损伤,要更换 新绳; (8)多层缠绕时,由下层转到上层的一段绳 由于磨损严重。必须加强检查。并且每季度要 错动1/4圈。 除了日常维护检查以外,《煤矿安全规程》还 规定钢丝绳必须定期切下一截进行实验,以验 证使用中的钢丝绳性能是否符合要求,即: (1)钢丝绳在使用之前均须进行实验; (2)除摩擦式提升用钢丝绳和尾绳以及倾角 30°以下的斜井专门用来升降物料的钢丝绳 外,提升钢丝绳在使用过程中必须定期切下一 段做试验。升降人员或升降人员和物料的钢丝 绳,自悬挂之日起每6个月试验1次;专为升降 物料的钢丝绳,自悬挂之日起一年后进行第一 次试验,以后每6个月试验1次。 第五节 矿井提升机 一、提升机的类型 根据矿井提升机的工作原理和结构的不同, 提升机可分为缠绕式提升机和摩擦式提升机两 大类。 缠绕式提升机目前使用最为广泛,根据其 滚筒上的缠绳多少又分为单绳缠绕式提升机和 多绳缠绕式提升机。 单绳缠绕式提升机是较早出现的一种,根据滚 筒的个数和结构有单滚筒、双滚筒和可分离滚 筒三种型式,它工作可靠,结构简单,但仅适 用于浅井及中等深度的矿井,且终端载荷不能 太大。对于深井且终端载荷较大时,提升钢丝 绳绳径和提升机滚筒的直径很大,从而造成体 积庞大,重力猛增,使得提升钢丝绳和提升机 在制造、运输和使用过程中存有诸多不便。因 此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深 井条件下的使用。 摩擦式提升机根据其摩擦绳的多少可分为 多绳摩擦式提升机、单绳摩擦式提升机和内装 式提升机几种类型。提升设备的布置方式有塔 式和落地式两类。摩擦提升机的出现及其发展, 在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井 条件下所存在的问题。 二、单绳缠绕式提升机的结构和工作原理 单绳缠绕式提升机是较早出现的一种提升 机,其工作原理是:将两根钢丝绳的一端以相 反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个滚筒 上;另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升 容器连接。这样,通过电动机改变滚筒的转动 方向,可将提升钢丝绳分别在两个滚筒上缠和 松放,以达到提升或下放容器,完成提升任务 的目的。 单绳缠绕式提升机是一种圆柱形滚筒提升机, 根据滚筒的数目不同,可分为双滚筒和单滚筒 两种。双滚筒提升机的两个滚筒在与轴的连接 方式上有所不同:其中一个滚筒通过楔键或热 装与主轴固接在一起,称为固定滚筒(又称为死 滚筒);另一个滚筒滑装在主轴上,通过离合器 与主轴连接,故称之为游动滚筒(又称为活滚 筒)。采用这种结构的目的是考虑到在矿井生产 过程中提升钢丝绳在终端载荷作用下产生弹性 伸长,或在多水平提升中提升水平的转换,需 要两个滚筒之间能够相对转动,以调节绳长, 使得两个容器分别对准井口和井底水平。 国产单绳缠绕式提升机有JT系列提升机, 滚筒直径为800 mm~1600 mm,主要用于小型 矿井和一些大型矿井的井下运输;JK系列提升 机滚筒直径为2 m~5 m,其规格见表15-9。现 重点介绍JK系列提升机。 1.主轴装置 图15-17 JK双滚筒提升机主轴装置 1-主轴承;2-密封头;3-调绳离合器;4-尼龙套;5-游动滚筒;6-制动盘; 7-挡绳板;8-木衬;9-固定滚筒;10-切向键;11-主轴 2.调绳离合器 离合器的作用是使活滚筒与主轴连接 或脱开,以便在调节绳长或更换水平时,能调 节两个容器的相对位置。调绳离合器可分为三 种类型:齿轮离合器、摩擦式离合器和蜗轮蜗 杆离合器。齿轮离合器应用最广泛。 图15-18 轴向移动调绳离合器 1-主轴;2-键;3-轮毂;4-油缸;5-橡胶缓冲垫;6-齿轮;7-尼龙瓦; 8-内齿轮;9-滚筒轮辐;10-油管;11-轴承座;12-密封头;13-闭锁阀 图15-19 调绳离合器的控制系统 1-轮毂;2-活塞销;3-O型密封圈;4-阀体;5-弹簧;6-缸体;7-活塞杆; 8-活塞;9-缸套;10-橡胶缓冲垫;11-齿轮;12-尼龙瓦;13-内齿轮;14-主轴; 15-空心管;16-空心轴;17-轴套;18-密封体;19-钢球;20-弹簧 3.减速器 根据提升速度的要求,提升机的主轴转速 一般为40 r/min~60 r/min,而拖动提升机 的交流电动机转速通常在290 r/min~980 r/ min的范围内,除采用低速直流电机拖动外,不 能把电动机与主轴直联,必须通过减速器。 JK型提升机采用圆弧齿轮减速器。其速比 为11.5,20,30。型号为ZHL-115,ZHLR-130, ZHIR-150,ZHLR-170Ⅲ等,符号意义是: Z为圆柱,H为圆孤齿,L为两级减速,R为人字 齿,数字115、170代表中心距。 减速器的低速轴用齿轮联轴器与主轴相联。 高速轴用弹性联轴器与电动机轴相联。在多绳 摩擦提升机及JK系列矿用提升机中,有采用共 轴减速器的。这种减速器的人轴和出轴在同一 中心线上,功率为两路传递,在中间齿轮的轮 缘和轮毂间设有弹簧,用以消除由于齿轮加工 误差引起的负荷分配不均,并减少减速器 在启动和停止时的冲击负荷。这种减速器如加 工制造精度达到要求,装配得当,则齿轮受力 较小,布置较为合理。在塔式多绳摩擦提升机 上,为了减小提升机运转时对井塔的震动,将 减速器放在减震的弹簧基础上。 为了使减速器质量和结构尺寸较小,在 起重机械及矿井提升机中,已开始采用行星轮 减速器。这种减速器体积小,质量轻,传动效 率高。如图15-21所示为X一30型行星减速器的 传动系统和结构图。 其动力和运动的传递路线一a 一g-H一f一a一g一H一输出轴2。内齿轮b、b 固定在壳体3上是不运转的。各轴承均为滚动 轴承,结构相当紧凑。壳体内注满润滑油, 润滑油是流动的,经过壳体外部散热,壳体 外表铸有散热片,以降低润滑油的温度。 图15-21 减速器 1-输入轴;2-输出轴;3-壳体a1、a2-一、二级中心轮;b1、b2-一、二级内齿轮; g1、g2-一、二级行星齿轮;H1、H2-一、二级行星轮架 第六节 提升机制动系统 制动系统是提升机的重要组成部分,它由制动器 (执行机构,也称闸)和传动机构组成。制动器是直接 作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分,按结 构分为盘式闸和块式闸等;传动机构是控制及调节制 动力矩的部分,按传动能源分为油压、压气或弹簧等。 新型JK2-5m提升机采用油压盘闸制动系统,旧型KJ23m和KJ2-6m提升机分别采用油压和压气块闸制动系统。 一、提升机制动系统的作用及其安全要求 1.制动系统的作用 (1)在提升机停止工作时,能可靠地闸住提升 机,即正常停车; (2)在减速阶段及下放重物时,参与提升机的 控制,即工作制动; (3)当发生紧急事故时,能迅速而合乎要求地 闸住提升机,即安全制动; (4)双卷筒提升机在更换水平、调节钢丝绳长度 或更换钢丝绳时,应能闸住提升机的活卷筒,松开死 卷筒。 2.对提升机制动系统的安全要求为了使制动系 统能完成上述工作,以保证提升工作安全顺利地进行, 《煤矿安全规程》对制动系统提出了下列要求。 (1)对于立井和倾角30°以上的斜井,工作制动 或安全制动的制动力矩都不得小于提升机实际提升最 大静荷重旋转力矩的3倍;井筒倾角小于30°时,应 不小于表15-10所列要求。斜井倾角为变化者,按最 大倾角计算。 (2)双卷筒提升机在活卷筒与主轴脱开,用定车 装置调整2个卷筒相对位置时(如更换水平或调绳时), 制动装置在各卷筒上的制动力矩,不得小于 表15-10 K值与井筒倾角的关系 该卷筒所悬提升容器和钢丝绳重量造成的静力 矩的1.2倍。 (3)在立井和倾角30°以上的斜井,制动 系统所产生的安全制动减速度:在下放重载 (设计载荷)时,不得小于1.5m/s2;在提升重 载时,不得超过5m/s2。井筒倾角小于30°时, 下放重载的安全制动减速度不得小于0.75m/s2, 提升重载的安全制动减速度不得大于表15-11 所列规定。斜井倾角为变化者,按最小倾角计 算。 表15-11 全部机械的减速度规定值 (4)对于多绳摩擦提升机,工作制动或安全制动 产生的减速度,不得超过钢丝绳的滑动极限, 即不引起钢丝绳打滑。 (5)安全制动必须能自动、迅速和可靠地实现其 制动器的空动时间(由保护回路断电时起至闸瓦 刚刚接触到制动轮上的一段时间),对于块式闸 不得超过0.5s;对于盘式闸不得超过0.3s。 此外,随着自动化发展的需要还要求制动系统 产生的工作制动力矩可以自动控制,而且能方 便地进行调节。以上l、2、3项的规定,是最 基本的和必须的;否则,若制动力矩过小,就 可能闸不住提升机,安全制动减速度过小,就 可能制止不住事故的发生和扩大。若制动力矩 太大,产生的制动减速度过大,就会出现过大 的动负荷,这对提升系统很不利,会影响机械 的使用寿命。 二、块闸制动系统 块闸制动系统用于老产品K系列提升机,它 包括块式制动器和油压或压气制动传动系统。 块式制动器按结构分为角移式、平移式和综合 式等。在KJ2~3m提升机上采用角移式制动器、 油压制动传动系统;KJ4~6m提升机采用平移式 制动器、压气制动传动系统;JK-A系列过渡型 提升机采用综合式块闸制动系统。 (一)角移式制动器 图15-22 角移式制动器结构图 1-顶丝;2-前制动梁;3-轴承;4-拉杆;5-三角杠杆; 6-闸瓦;7-后制动梁;8-调节螺母;9-制动轮 (二)平移式制动器 图15-23 平移式制动器结构图 1-安全制动重锤;2-安全制动气缸;3-工作制动气缸;4-制动立杆; 5-辅助立柱;6-三角杠杆;7-铰接立柱;8-制动杠杆;9-顶丝; 10-前、后制动梁;11-横拉杆;12-可调节拉杆;13-闸瓦;14-制动轮 三、盘闸制动系统 盘闸制动系统是应用于矿井提升机上的新型制动 系统,它与块闸制动系统比较,主要优点是结构紧凑, 质量小,动作灵敏,安全性好,便于矿井提升自动化。 盘闸制动器的液压控制系统是同整个提升机的拖动类 型、自动化程度相配合的。在直流拖动、自动化程度 较高的系统中,由于系统的调速性能较好,机械闸一 般只是在提升终了时起定车作用。而在交流拖动的提 升系统中,制动器还要参与提升机速度的控制,制动 力矩必须在较宽的范围内进行调节,所以, 相应的液压站应与之适应。现有Ⅸ型交流拖动 提升机液压站和直流拖动提升机液压站。盘闸 制动器与块闸不同,它的制动力矩是靠闸瓦沿 轴向从两侧压向制动盘产生的。为了使制动盘 不产生附加变形,主轴不承受附加轴向力,盘 闸都成对使用,每一对叫做一副。根据所要求 的制动力矩的大小,每一台提升机上可以同时 布置两副、四副或多副制动器。 图15-24所示为盘闸制动器的结构。 图15-24 盘闸制动器结构图 1-垫板;2-支座;3-油缸;4-碟形弹簧;5-活塞;6-调整螺栓;7-螺钉; 8-盖;9-筒体;10-密封圈;11-柱塞;12-销子;13-衬板;14-闸瓦; 15-放气螺钉;16-回复弹簧;17-螺栓;18-垫;19-螺母;20-塞头;21-垫 第七节 提升机的操纵、监测与保护装置 一、深度指示器的作用及类型 深度指示器是矿井提升机的重要保护检 测装置之一,它的作用是: (1)向司机指示提升容器在井筒中的运行位置; (2)容器接近井口停车位置时发出减速信号; (3)当提升容器过卷时,打开装在深度指示器 上的终端开关,断安全保护回路,进行安全制动; (4)减速阶段,通过限速装置进行过速保护。 深度指示器的类型较多,根据其动作原理可 分为机械牌坊式、谁能告诉我碳素成品的原资料是啥原料是啥求解,自整角机圆盘式、轴编码器 数字式和水平选择器(或称监控器)等。我国生 产的提升机主要采用机械牌坊式深度指示器及 圆盘式深度指示器。机械牌坊式深度指示器如 图15-25所示,其特点是指示清楚,工作可靠, 缺点是体积大,指示精度不高,不便于实 现提升机远距离控制。 1.牌坊式深度指示器的结构及工作原理 图15-25 牌坊式深 度指示器 1-座;2、3、4、5螺母和丝杆;6—撞 块;7-减速开关; 8-过卷开关;9-铃 锤;10-铃;11-蜗 杆;12-蜗轮;13限速凸轮盘;14-限 速电阻;15、16-齿 轮副;17-伞齿轮副; 18-离合器;19-标 尺;20-导向轴; 21-压板;22-销子 孔 2.圆盘式深度指示器 圆盘式深度指示器由两部分组成,即传 动装置(发送部分)和深度指示盘(接收部分)。 图15-26所示为圆盘式深度指示器传动装置。 图15-26 圆盘式深度指示器传动装置 1-传动轴;2-更换齿轮对;3-蜗轮;4-蜗杆;5-增速齿轮对;6-发送自整角机;7-限速凸轮 板;8-限速变阻器;9-机座;10-滚轮;11-撞块;12-减速开关;13-过卷开关;14-后限速 圆盘;15-限速自整角机;16-前限速圆盘;17-摩擦离合器 图15-28 圆盘式 深度指示器 1- 指 示 圆 盘 ; 2精 指 示 针 ; 3- 粗 指示针; 4- 有 机 玻 璃 罩 ; 5- 接 收 自 整 角 机 ; 6-停车标记 3.数字式深度指示器 数字式深度指示器具有:指示精度高, 结构简单,节约空间,使用维护方便等优点, 因而在新老矿井提升机上都得到广泛应用。如 DPV一口型数字深度指示器是矿井提升机上机电 一体化专用电子部件,具有标准电平的并行接 口电路和标准的RS232C串行接口电路,可以方 便的与可编程序控制器(PLC)或工业控制计算机 等具有对应接口的控制装置配套使用。 其工作原理如图15-29所示。在司机操作台上设 置深度指示器,深度指示器有粗指示和数字精 指示两种。粗指示由61只发光二极管组成,这 些发光二极管对应整个井筒深度,因此它的分 辨能力随提升距离而变化,如提升系统的提升 高度为430 m,每个发光二极管对应的距离为7 m左右。容器运行时,点亮的发光二极管就表示 容器在井筒中的位置。数字精指示是由六位数 字显示器组成,用于显示容器所处的位置及正 图15-29 数字式深度指示器工作原理简图 负号。精指示的分辨能力为0.01 m,最大指示 为正负999.99 m。 提升容器的位置可在操作台上和在上位 机上显示。在操作台上,一是PLC控制系统通过 一个模拟输出直接驱动操作台上的光柱深度指 示器,作为粗针指示,形象地指示容器在井筒 中的位置;二是PLC控制系统通过一个数字输出 口,驱动一个数字深度指示器,进行数字精指 示。通过对来自轴编码器的两路脉冲进行累加计 数,实现提升机行程和速度检测,在相等的时 间间隔(取O.2 s)内读取脉冲计算值之差,从 而得出速度。读取的计数脉冲数乘以每个脉冲 代表的实际距离,就可得出行程。 二、操纵台 操纵台上面装有操纵提升机的手把、开关和 检测提升机工作情况的各种仪表。各种提升机 的操纵台基本相同。 图15-30为JK型提升机常用的操纵台。上有 两个手把,一是制动手把21,一是电动机操作 手把20。 司机左手扳动的是制动手把,该手把的作 用是操纵制动系统进行抱闸和松闸,向前推为 松闸,向后拉为抱闸。制动手把通过转轴与下 面的自整角机连接,自整角机输出电压的变化, 来控制液压站电液调压装置动线圈的电流,从 而改变油液的压力,进而改变制动器的制动力 矩。当制动手把推到最前位置时,自整角机发 出最大电压,提升机处于全松闸状态;当制动 手把拉回到最后位置时,自整角机发出 图15-30 操纵台 1-交流电压表(控制回路);2-直流毫安表(指示调压装置动线-直流电压表(测速发电机绳速指示); 4-交流电压表(主电机);5-交流电流表(主电机);6-油压表(润滑油路);7-油压表(制动油缸)8-信号灯; 9-安全制动脚踏开关;10-动力制动脚踏开关;11-自整角机(控制电液调压装置);12-按钮开关;13-主令开关; 14-按钮开关;15-限位开关Ⅰ(控制主电机);16-碰块Ⅰ;17-碰块Ⅱ;18-限位开关Ⅱ; 19-自整角机(直流拖动用);20-操纵手把;21-制动手把;22-主令控制器 最小电压,零电压,提升机处于全抱闸状态。 手把由全松闸位置到全抱闸位置的回转角度为 70。,手把在这个角度范围内扳动时,自整角 机的输出电压相应变化,从而改变液压系统油 压,使制动系统获得不同的制动力矩。司机右 手扳动的是电动机操纵手把(通常称为主令控制 手把)。作用是控制主电动机的启动、停止和正 反转。它通过下面的链条与主令控制器连接, 使主电动机转子回路接入或切除电阻,以使提 升机减速或加速。手把在中间位置时,主电动 机处于断电状态,由中间位置向前推动时,主 电动机反转(向前转动),由最前位置拉回到中 间位置,主电机减速直至断电停止,提升机完 成一次提升。当手把由中间位置向后拉时,主 电动机正转(向后转动)手把由最后位置推到中 间位置,主电动机又减速至断电停止,提升机 又完成一次下放。 操纵台平面的中部装有四个转换开关,供 机器过卷、调绳和转换提升机工作方式用。平 面右侧装有四个主令开关,四个按钮开关,左 侧有八个按钮开关。在操作台斜面两侧还有五 个电表,两个油压表,十二个信号灯。若为动 力制动时,应将指示控制回路的交流电压表调 装成直流电流表。在斜面中间装有一个圆盘深 度指示器,用来指示提升容器在井筒中的位置。 操纵台底部有装有一个紧急制动脚踏开 关,当提升机在提升过程中发生异常情况时, 只要踩踏此开关,提升系统即可进行安全制动, 避免意外事故的发生。左侧装有一个供动力制 动用的脚踏动力制动开关。在进行动力制动时, 先踩后踏板,通过杠杆使行程开关动作,切断 主电动机的高压交流电,投入动力制动直流电, 接着踩踏前踏板转动自整角机,使自整角机在 30度范围内转动,以调节动力制动的制动力矩。 操纵台左侧下部装有两个工作制动闭锁开关, 由与制动手把相连的碰块所控制。 三、保护装置 《煤矿安全规程》要求提升设备必须装设 保险装置,具体要求见《规程》规定。 四、提升机常见机械故障原因及排除方法 提升机常见机械故障原因及排除方法见表1512。 表15-12 提升机常见机械故障原因及排除方法 思考题与习题 1.矿井提升设备的作用是什么? 2.矿井提升设备的主要组成部分有哪些? 3.常见的矿井提升系统有哪几种? 4.矿井提升容器的类型有哪些?各有何特点? 5.防坠器的主要作用及其工作原理。 6.矿用箕斗装载设备的类型及其特点。 7.罐道的作用、类型及特点。 8.井架有哪些类型? 9.天轮的类型及作用是什么? 10.矿井提升钢丝绳的类型有哪些? 11.钢丝绳的基本结构是怎样的? 12.为什么提升钢丝绳要定期试验?钢丝绳更 换的标准是什么? 13.提升机调绳离台器的类型、作用是什么。 试说明其动作原理。 14.深度指示器的作用是什么? 15.深度指示器的类型及特点。 16.矿井提升制动系统的作用及对它的要求有 哪些? 17.盘式制动器与块闸制动器相比较有何优点, 简述它们的工作原理。 第十五章 矿井提升设备_兵器/核科学_工程科技_专业资料。第十五章 矿井提升设备 第一节 概 述 第二节 提升容器 第三节 井架与天轮 第四节 提升钢丝绳 第五节 矿井提升机 第六节 提升机制动系统 第七节 提升机的操纵、监测与保护装置 复习思考题 第一

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