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1、第十五章第十五章 礦井提升設(shè)備礦井提升設(shè)備第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述第二節(jié)第二節(jié) 提升容器提升容器第三節(jié)第三節(jié) 井架與天輪井架與天輪第四節(jié)第四節(jié) 提升鋼絲繩提升鋼絲繩第五節(jié)第五節(jié) 礦井提升機礦井提升機第六節(jié)第六節(jié) 提升機制動系統(tǒng)提升機制動系統(tǒng)第七節(jié)第七節(jié) 提升機的操縱、監(jiān)測與保護裝置提升機的操縱、監(jiān)測與保護裝置復習思考題復習思考題第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、礦井提升設(shè)備的任務(wù)及發(fā)展歷史一、礦井提升設(shè)備的任務(wù)及發(fā)展歷史 1礦井提升設(shè)備的任務(wù) 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)備及下放材料。它是井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接的樞紐,是礦山運輸?shù)难屎怼L嵘O(shè)備在運行的過程中要求
2、具有安全性、可靠性和經(jīng)濟性。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。 2礦井提升設(shè)備的發(fā)展歷史 我國提升設(shè)備的設(shè)計制造,是在解放以后才開始的。1953年撫順重型機器廠制造了我國第一臺纏繞式雙滾筒提升機。1958年洛陽礦山機器廠設(shè)計制造了我國第一臺24多繩摩擦式提升機。1971年該廠又新設(shè)計制造了JK型新系列單繩纏繞式提升機,采用了一些新結(jié)構(gòu),與老型號提升機相比較,提升能力平均提高了25。這種系列的提升機技術(shù)先進,運行安全可靠,在大中型礦山的應用非常廣泛。 近幾十年來,為提高勞動生產(chǎn)率和各項經(jīng)濟技術(shù)指標,在世界范圍內(nèi)一直進行著礦井提升設(shè)備的性能技術(shù)改造,提升設(shè)備在高效、大型化、
3、自動化方面都有飛速的進步。目前,世界上經(jīng)濟比較發(fā)達的一些國家提升機的運行速度已達20 mS25 mS,一次提升量達到50t,電動機容量己超過10000 kW,設(shè)備的運行更加安全可靠。我國大型礦山提升設(shè)備通過引進、消化和吸收國外先進的技術(shù),也有了可喜的進步。 二、礦井提升設(shè)備的主要組成部分二、礦井提升設(shè)備的主要組成部分 礦井提升設(shè)備的主要組成部分是:提升容器、提升鋼絲繩、提升機及拖動控制系統(tǒng)、井架(或井塔)、天輪及裝卸載設(shè)備等。 三、礦井提升系統(tǒng)三、礦井提升系統(tǒng) 根據(jù)井筒條件(豎井或斜井)及選用的提升容器和提升機的類型不同,可組成各種不同的礦井提升系統(tǒng)。常見的有:豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng);豎井
4、單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng);豎井多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng);豎井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng);斜井箕斗提升系統(tǒng);斜井串車提升系統(tǒng)等。以下介紹幾種典型的提升系統(tǒng)。圖15-1 單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)示意圖1-提升機;2-天輪;3-井架;4-箕斗;5-卸載曲軌;6-地面煤倉;7-提升鋼絲繩;8-礦車;9-井底煤倉;10-給煤機;11-裝載設(shè)備豎井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)圖15-2 塔式多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)示意圖1-提升機;2-導向輪;3-井塔;4-罐籠;5-提升鋼絲繩;6-尾繩圖15-4斜井箕斗提升系統(tǒng)1-大巷;2-井底煤倉;3-給煤機;4-箕斗;5-斜井井筒;6-提升鋼絲繩;7-卸載曲軌;8-地面煤倉;9-井架
5、;10-天輪;11-提升機; 12-提升機房斜井串車提升系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 提升容器提升容器 提升容器是直接裝運煤炭、矸石、人員、材料及設(shè)備的工具。按其結(jié)構(gòu)分有箕斗、罐籠、礦車、人車和吊桶幾種。 箕斗又分豎井箕斗和斜井箕斗兩大類。其中,豎井箕斗按其卸載方式分為底卸式箕斗、側(cè)卸式箕斗和翻轉(zhuǎn)式箕斗三種形式。斜井箕斗又分為后壁卸載式箕斗和翻轉(zhuǎn)式萁斗兩種形式。我國煤礦豎井,主井普遍采用底卸式箕斗,主斜井多采用后壁卸載式箕斗。 罐籠主要用于副井提升,小型礦井采用罐籠混合提升。罐籠按結(jié)構(gòu)可分為普通罐籠和翻轉(zhuǎn)式罐籠兩種基本形式。豎井鑿井時期,主要采用吊桶提升。 一、普通罐籠及其承接裝置一、普通罐籠及其承接裝置
6、 1普通罐籠 罐籠是一種多用途提升容器,設(shè)計時要考慮滿足各種不同要求。如:滿足在規(guī)定時間內(nèi)升降人員的要求;礦車在罐籠內(nèi)要穩(wěn)定;能裝載井下使用的大型設(shè)備;升降人員的罐籠要設(shè)防墜器;罐籠的結(jié)構(gòu)要堅固,自重要輕等,國內(nèi)外已有鋁合金、高強度鋼材和復合材料制造的罐籠。主要類型有立井單繩罐籠和立井多繩罐籠兩大類。標準普通罐籠載荷按固定車箱式礦車的名義載重確定為1 t、15 t和3 t三種。每種均設(shè)有單層和雙層普通罐籠。圖15-4 單繩1t單層普通罐籠結(jié)構(gòu)圖1-提升鋼絲繩;2-雙面夾緊楔形繩環(huán);3-主拉桿;4-防墜器;5-罐耳;6-淋水棚;7-橫梁;8-立柱;9-鋼板;10-罐門;11-軌道;12-阻車器;
7、13-隱罐罐耳;14-罐蓋;15-套管罐耳 2防墜器 防墜器是罐籠的一個重要組成部分,為了保證人員升降時的安全,煤礦安全規(guī)程規(guī)定:升降人員或升降人員和物料的單繩提升罐籠(包括帶乘人的箕斗)必須裝置防墜器。防墜器的作用是,當提升鋼絲繩或連接裝置斷裂時。可以使罐籠平穩(wěn)地支承在井筒中的罐道或制動繩上,避免罐籠墜人井底,造成重大事故。 由于防墜器擔負的任務(wù)重要,在井筒中運轉(zhuǎn)條件較差,而且經(jīng)常處于備用狀態(tài),一旦發(fā)生斷繩事故又要求其動作靈活可靠,因此對于立井防墜器的要求是: (1)保證在任何條件下,無論提升速度和終端載荷多大,都能平穩(wěn)可靠地制動住下墜的罐籠。 (2)在制動下墜的罐籠時,為了保證人身和設(shè)備的
8、安全,在最小終端載荷時(空罐只乘1人)制動減速度不應大于50m/s2,延續(xù)時間不得超過0.2s0.5 s;在最大終端載荷時(矸石罐)制動減速度不應小于10m/s2; (3)結(jié)構(gòu)簡單,動作靈活,便于檢查和維護,不誤動作,質(zhì)量要輕; (4)防墜器的空行程時間,即從斷繩到防墜器發(fā)生作用的時間不大于0.25s; (5)在防墜器的兩組抓捕器發(fā)生制動作用的時間差中,應使罐籠通過的距離(自抓捕器開始工作瞬時算起)不大于0.5m。 (6)防墜器每天要有專人檢查,每半年進行1次不脫鉤檢查性試驗,每年進行1次脫鉤性實驗,對大修后的防墜器或新安裝的防墜器必須進行脫鉤試驗,合格后方可使用。 立井用防墜器一般由以下四個
9、部分組成:開動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、抓捕機構(gòu)和緩沖機構(gòu)。其工作過程是,當發(fā)生斷繩時,開動機構(gòu)動作,通過傳動機構(gòu)傳動抓捕機構(gòu),抓捕機構(gòu)把罐籠支承到井筒中的支承物上(罐道或制動繩),罐籠下墜的動能由緩沖機構(gòu)來吸收。一般開動機構(gòu)和傳動機構(gòu)連在一起;抓捕和緩沖有的聯(lián)合作用,有的設(shè)有專門緩沖機構(gòu)以限制制動力的大小。 根據(jù)防墜器的使用條件和工作原理,防墜器可分為木罐道切割式防墜器、鋼軌罐道摩擦式防墜器和制動繩摩擦式防墜器。前兩種已不推廣使用。目前我國新設(shè)計的均為制動繩防墜器,因為它設(shè)有專用的制動鋼絲繩,所以可以用于任何形式罐道。實踐證明,這種防墜器性能良好,作為標準防墜器(BF)加以推廣。下面以BF一152型防
10、墜器為例,介紹其工作過程。 圖15-5為BF-152型制動繩防墜器系統(tǒng)布置圖,圖15-6所示為防墜器抓捕機構(gòu)示意圖,圖15-7所示為緩沖器示意圖。圖15-5 BF152型制動繩防墜器系統(tǒng)布置圖1-合金繩頭;2-天輪平臺;3-圓木;4-緩沖鋼絲繩;5-緩沖器;6-連接器;7-制動繩;8-抓捕器;9-罐籠;10-拉緊裝置圖 FLS型防墜器的抓捕器及傳動裝置 1-杠桿2-支座3-平衡板;4-小軸;5-拉桿;6-定位銷;7-彈簧;8-連接板;圖15-6 防墜器抓捕機構(gòu)示意圖1-彈簧;2-滑楔;3-主拉桿;4-橫梁;5-連板;6-拔桿;7-制動繩;8-導向套 二、箕斗及其裝載設(shè)備二、箕斗及其裝載設(shè)備 1
11、豎井箕斗 我國煤礦立井廣泛采用固定斗箱底卸式箕斗,其形式有很多種,過去一些礦井普遍采用扇形閘門底卸式箕斗?,F(xiàn)在新建礦井多采用平板閘門底卸式箕斗,這種底卸式箕斗如圖15-9所示。箕斗由斗箱5、框架6、連接裝置1及閘門7等組成。箕斗的導向裝置可采用鋼絲繩罐道,也可以用鋼軌或組合罐道。采用鋼絲繩罐道時,除應考慮箕斗本身平衡外,還要考慮裝煤后仍維持平衡,所以應在斗箱上部裝載口處安設(shè)可調(diào)節(jié)的溜煤板3,以便調(diào)節(jié)煤堆頂部中心的位置。 圖15-9 平板閘門底卸式箕斗1連接裝置;2罐耳;3活動溜槽板;4堆煤線;5斗箱;6框架;7閘門8連桿;9滾輪;10曲軌;11平臺;12滾輪;13機械閉鎖裝置 2箕斗裝載設(shè)備
12、箕斗裝載設(shè)備采用預先定量的裝載方式,其灑煤量可以大大降低,一般僅為提煤量的1一3。定量裝載方式還能保證提升工作的正?;欣趯崿F(xiàn)提升自動化。目前在新建、改擴建礦井的設(shè)計中已普遍采用定量裝載設(shè)備。 目前國內(nèi)外廣泛采用的定量裝載設(shè)備有定量斗箱式和定量輸送機式兩種。圖15-10 立井箕斗定量斗箱裝載設(shè)備1-斗箱;2-控制缸;3-拉桿;4-閘門;5-溜槽;6-壓磁測重裝置;7-箕斗圖15-11 定量輸送機裝載設(shè)備1-煤倉;2-輸送機;3-活動過渡溜槽;4-箕斗;5-中間溜槽;6-負荷傳感器;7-煤倉閘門 三、提升容器的導向裝置三、提升容器的導向裝置 提升容器在井筒內(nèi)運行需設(shè)導向裝置,提升容器的導向裝
13、置(罐道)可分為剛性和撓性兩種;撓性罐道采用鋼絲繩,剛性罐道一般用鋼軌、各種型鋼。剛性罐道固定在型鋼罐道梁上,以前的提人罐道多用木罐道,木罐道有很多缺點,因此逐漸被鋼罐道和鋼絲繩罐道所代替。鋼罐道的形式有鋼軌罐道和用型鋼焊接而成的矩形組合罐道。鋼軌罐道的主要缺點是側(cè)向剛度小,易造成容器橫向擺動,剛性罐耳磨損太大,所以鋼軌罐道一般用于提升速度和終端載荷都不大的提升容器。第三節(jié)第三節(jié) 井架與天輪井架與天輪 一、井架一、井架 井架有以下幾種類型:(1)金屬井架 目前使用較為廣泛,井架的構(gòu)件可在工廠里制造,在工地進行安裝。服務(wù)年限較長、耐火性好、彈性大、能夠適應提升過程中發(fā)生的振動。但成本較高、鋼材消
14、耗量大、容易腐蝕,必須注意保護,每年重新油漆1次。(2)混凝土井架其優(yōu)點是節(jié)省鋼材,服務(wù)年限長、耐火性好、抗振性強。缺點是自重大,必須加強基礎(chǔ),因而成本高,施工期長。多繩摩擦式提升常采用鋼筋混凝土井塔。 (3)裝配式井架 用鋼管和槽鋼裝配而成,主要用于立井開鑿施工井架。其優(yōu)點是便于運輸和拆裝。 二、天輪二、天輪 天輪安裝在井架上,起支承、引導鋼絲繩轉(zhuǎn)向作用。主要有井上固定天輪、鑿井及井下固定天輪和游動天輪三種類型。其結(jié)構(gòu)型式有三種類型:直徑4000 mm時,采用模壓鉚接結(jié)構(gòu);直徑3500 mm時,采用模壓焊接結(jié)構(gòu);直徑3500mm時,采用模壓焊接結(jié)構(gòu);直徑小于3000 mm時,采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)
15、。 第四節(jié)第四節(jié) 提升鋼絲繩提升鋼絲繩 提升鋼絲繩是提升系統(tǒng)的主要組成部分之一。它直接關(guān)系到礦井的正常生產(chǎn)和人員的生命安全,對鋼絲繩的結(jié)構(gòu)性能有一定的了解,對正確選擇、合理使用維護鋼絲繩,意義十分重大。 一、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、類型、特性及應用一、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、類型、特性及應用 1鋼絲繩的結(jié)構(gòu) 礦用提升鋼絲繩都是絲一股一繩結(jié)構(gòu),即先由鋼絲捻成繩股,再由繩股捻成繩,提升鋼絲繩各部分名稱如圖15-14所示。制造提升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0.4mm4 mm, 鋼絲的抗拉強度為1400 MPa2000 MPa,我國多用1550 MPa和1700 MPa兩種。為了增加抗腐蝕能力
16、,鋼絲表面可以鍍鋅,稱為鍍鋅鋼絲,未鍍鋅的稱為光面鋼絲。鋼絲繩的表面狀態(tài)標記代號為:光面鋼絲NAT;A級鍍鋅鋼絲ZAA;AB級鍍鋅鋼絲ZAB;B 級鍍鋅鋼絲ZBB。圖15-14 提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)1-股芯;2-內(nèi)層鋼絲;3-外層鋼絲;4-繩芯;5-繩股 此外還可以用鋼絲韌性來標記,分為特號、I號和號三種,提升礦物用的鋼絲繩可以選用特號或I號鋼絲來制造,提升人員用的鋼絲繩只允許用特號鋼絲來制造。 在由鋼絲擰成股時有一個股芯,股芯一般為鋼絲。在由股捻成繩時也有一個繩芯,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、黃麻或有機纖維制成。繩芯的作用是支持繩股,使繩富于彈性,并可貯存潤滑油,
17、防止內(nèi)部鋼絲腐蝕生銹,減少鋼絲之間的摩擦。繩芯的標記代號為:纖維芯FC;合成纖維SF;天然纖維NF;金屬絲繩芯IWR;金屬絲股芯IWS。2鋼絲繩的類型、特性及應用 提升鋼絲繩有很多種,結(jié)構(gòu)不同性能也不相同。根據(jù)不同的特點有不同的分類方法,實際上都是從不同的角度來說明鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點。了解這些特點,對于認識不同鋼絲繩的性能,正確選擇和合理使用鋼絲繩都是有益的。圖15-15所示為各種不同類型的鋼絲繩。 (1)依鋼絲繩的捻法來分,繩股在繩中的捻向為左(右)螺旋時,稱為左(右)捻鋼絲繩。鋼絲在股中的捻向與繩股在繩中的捻向相同時稱為同向捻(順捻),相反時稱為交互捻(逆捻)。由此鋼絲繩可分為左同向捻(SS
18、)、右同向捻(ZZ)、左交互捻(SZ)、右交互捻(ZS)四種。如圖15-16示。同向捻鋼絲繩比較柔軟,表面較光滑,彎曲應力較小,因而壽命較長,但有較大的恢復力,容易旋轉(zhuǎn)打結(jié);交互捻鋼絲繩則與上述情況相反。 (2)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接觸、線接觸和面接觸三種。點接觸式鋼絲繩,股中內(nèi)外層鋼絲以等捻角不等捻距(跨越捻)來捻制,一般以相同直徑的鋼絲來制造,鋼絲間呈點接觸狀態(tài)。線接觸式鋼絲繩,股中內(nèi)外層鋼絲以等捻距不等角圖15-15 不同類型的鋼絲繩(a)圓股繩;(b)三角股繩;(c)多層股繩;(d)扁繩;(e)密封繩;(f)半密封繩;(g)棒狀繩圖15-16 鋼絲繩的捻
19、法(a)右交互捻;(b)左交互捻;(c)右同向捻;(d)左同向捻(等距離)來捻制,一般以不同直徑的鋼絲來制造,絲間呈線接觸狀態(tài)。兩種繩相比較,線接觸繩比較柔軟,無壓力集中現(xiàn)象,壽命較長。為了改善絲間狀態(tài),將線接觸式鋼絲繩的繩股經(jīng)持殊碾壓加工,使鋼絲產(chǎn)生塑性變形,形成鋼絲間成面接觸狀態(tài),然后再捻制成繩,稱為面接觸式鋼絲繩,所有線接觸鋼絲繩均可制成面接觸鋼絲繩。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。 (3)依繩股斷面形狀分,最常用的為圓形股繩,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,提升應用最多的是三角繩股(橢圓股則用以制造多層股不旋
20、轉(zhuǎn)繩),三角股繩具有承壓面積大、抗磨損、強度大和壽命長等優(yōu)點。 (4)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,即特種鋼絲繩。在礦井提升中應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,這種繩屬于單股結(jié)構(gòu),最外一層是用異形鋼絲彼此互相鎖住(又稱鎖絲繩),它的特點是密實、表面光滑、耐磨和耐腐蝕性能好、不旋轉(zhuǎn)、彈性伸長小,但撓性差、制造技術(shù)復雜,適用于作罐道繩,國外也有用作提升鋼絲繩的。扁鋼絲繩,一般為手工編制,生產(chǎn)效率低,但這種繩有很大的撓性,又不旋轉(zhuǎn),所以有些礦井用
21、來作尾繩。 二、鋼絲繩的標記方法及其技術(shù)規(guī)格二、鋼絲繩的標記方法及其技術(shù)規(guī)格 我國產(chǎn)圓形股鋼絲繩按國家標準GB1102,異形股鋼絲繩是按原冶金工業(yè)部標準YB829選用。其標記方法如下: 三、鋼絲繩的使用、維護及試驗三、鋼絲繩的使用、維護及試驗 選擇鋼絲繩時根據(jù)使用條件和鋼絲繩的特點來考慮。我國提升鋼絲繩多用同向捻繩,至于是左捻還是右捻,選擇原則是:繩的捻向與繩在滾筒上的纏繞螺旋線方向一致。我國單繩纏繞式提升機多為右螺旋纏繞,故應選右捻繩,目的是防止鋼絲繩松捻。多繩摩擦提升為了克服繩在工作中的旋轉(zhuǎn)給容器導向裝置造成磨損,一般選左、右捻各一半。此外,還應考慮如下因素: (1)在井筒淋水大,水的酸堿
22、度較高且處于出風井中的提升鋼絲繩,因腐蝕嚴重應選用鍍鋅鋼絲繩; (2)以磨損為主要損壞原因時,如斜井提升,采區(qū)上、下山運輸?shù)龋瑧x用外層鋼絲較粗的鋼絲繩或面接觸鋼絲繩。如67;6(19)或三角股等; (3)以彎曲疲勞為主要損壞原因時,應優(yōu)先選用線接觸式或三角股鋼絲繩,如6T(25)、6W(19)等: (4)用于高溫和有明火的地方,如煤礦矸石山等,應選用金屬繩芯鋼絲繩; (5)罐道繩最好用半密封鋼絲繩或三角股繩,表面光滑,比較耐磨。鋼絲繩既然是提升設(shè)備中的一個重要組成部分,除了合理選擇之外,還應當正確使用精心維護和定期試驗,以便了解鋼絲繩的工作狀態(tài),延長使用壽命。對提升鋼絲繩運轉(zhuǎn)維護的要求可歸納
23、如下幾點: (1)必須符合規(guī)定的繩輪直徑和繩徑比,以減小其彎曲應力; (2)繩槽直徑要符合要求,以減小其擠壓應力和接觸應力; (3)纏繞式提升機用鋼絲繩必須定期涂油潤滑,潤滑油要符合鋼絲繩制造廠提出的要求;摩擦提升用鋼絲繩只能涂專用的鋼絲繩油;潤滑油要求黏性好、抗振動、淋水不易沖掉;要有較好的黏溫性,低溫不硬化,高溫不流失;要有良好的防銹性、潤滑性; (4)嚴禁用布條之類的東西捆在鋼絲繩上作提升深度指示標記,以防該處的鋼絲繩得不到良好的潤滑而發(fā)生腐蝕斷絲; (5)鋼絲繩的運送、存放和懸掛都應嚴格按技術(shù)要求做; (6)對提升鋼絲繩必須每天以0.3 ms的速度進行認真檢查,并記錄斷絲情況。對于升降
24、人員或升降人員和物料的鋼絲繩同一捻距內(nèi)斷絲面積同鋼絲總面積之比達5時;對于專為升降物料用的鋼絲繩、平衡鋼絲繩,防墜器的制動鋼絲繩(包括緩沖繩)和兼作運人的鋼絲繩牽引帶式輸送機的鋼絲繩為10時必須更換;鋼絲繩如有斷股,或者直徑縮小達10、罐道鋼絲繩直徑縮小15%以及有其他損壞時亦要更換。 (7)鋼絲繩遭受卡罐或突然停車等猛烈拉伸時,必須立即停車檢查,遭受沖擊拉伸的繩段如果長度增加0.5以上或有明顯損傷,要更換新繩; (8)多層纏繞時,由下層轉(zhuǎn)到上層的一段繩由于磨損嚴重。必須加強檢查。并且每季度要錯動14圈。除了日常維護檢查以外,煤礦安全規(guī)程還規(guī)定鋼絲繩必須定期切下一截進行實驗,以驗證使用中的鋼絲
25、繩性能是否符合要求,即: (1)鋼絲繩在使用之前均須進行實驗; (2)除摩擦式提升用鋼絲繩和尾繩以及傾角30以下的斜井專門用來升降物料的鋼絲繩外,提升鋼絲繩在使用過程中必須定期切下一段做試驗。升降人員或升降人員和物料的鋼絲繩,自懸掛之日起每6個月試驗1次;專為升降物料的鋼絲繩,自懸掛之日起一年后進行第一次試驗,以后每6個月試驗1次。第五節(jié)第五節(jié) 礦井提升機礦井提升機 一、提升機的類型一、提升機的類型 根據(jù)礦井提升機的工作原理和結(jié)構(gòu)的不同,提升機可分為纏繞式提升機和摩擦式提升機兩大類。 纏繞式提升機目前使用最為廣泛,根據(jù)其滾筒上的纏繩多少又分為單繩纏繞式提升機和多繩纏繞式提升機。 單繩纏繞式提升
26、機是較早出現(xiàn)的一種,根據(jù)滾筒的個數(shù)和結(jié)構(gòu)有單滾筒、雙滾筒和可分離滾筒三種型式,它工作可靠,結(jié)構(gòu)簡單,但僅適用于淺井及中等深度的礦井,且終端載荷不能太大。對于深井且終端載荷較大時,提升鋼絲繩繩徑和提升機滾筒的直徑很大,從而造成體積龐大,重力猛增,使得提升鋼絲繩和提升機在制造、運輸和使用過程中存有諸多不便。因此在一定程度上限制了單繩纏繞式提升機在深井條件下的使用。 摩擦式提升機根據(jù)其摩擦繩的多少可分為多繩摩擦式提升機、單繩摩擦式提升機和內(nèi)裝式提升機幾種類型。提升設(shè)備的布置方式有塔式和落地式兩類。摩擦提升機的出現(xiàn)及其發(fā)展,在一定程度上解決了單繩纏繞式提升機在深井條件下所存在的問題。 二、單繩纏繞式提
27、升機的結(jié)構(gòu)和工作原理二、單繩纏繞式提升機的結(jié)構(gòu)和工作原理 單繩纏繞式提升機是較早出現(xiàn)的一種提升機,其工作原理是:將兩根鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機的兩個滾筒上;另一端繞過井架上的天輪分別與兩個提升容器連接。這樣,通過電動機改變滾筒的轉(zhuǎn)動方向,可將提升鋼絲繩分別在兩個滾筒上纏和松放,以達到提升或下放容器,完成提升任務(wù)的目的。 單繩纏繞式提升機是一種圓柱形滾筒提升機,根據(jù)滾筒的數(shù)目不同,可分為雙滾筒和單滾筒兩種。雙滾筒提升機的兩個滾筒在與軸的連接方式上有所不同:其中一個滾筒通過楔鍵或熱裝與主軸固接在一起,稱為固定滾筒(又稱為死滾筒);另一個滾筒滑裝在主軸上,通過離合器與主軸連接,
28、故稱之為游動滾筒(又稱為活滾筒)。采用這種結(jié)構(gòu)的目的是考慮到在礦井生產(chǎn)過程中提升鋼絲繩在終端載荷作用下產(chǎn)生彈性伸長,或在多水平提升中提升水平的轉(zhuǎn)換,需要兩個滾筒之間能夠相對轉(zhuǎn)動,以調(diào)節(jié)繩長,使得兩個容器分別對準井口和井底水平。 國產(chǎn)單繩纏繞式提升機有JT系列提升機,滾筒直徑為800 mm1600 mm,主要用于小型礦井和一些大型礦井的井下運輸;JK系列提升機滾筒直徑為2 m5 m,其規(guī)格見表15-9。現(xiàn)重點介紹JK系列提升機。 1主軸裝置 圖15-17 JK雙滾筒提升機主軸裝置1-主軸承;2-密封頭;3-調(diào)繩離合器;4-尼龍?zhí)祝?-游動滾筒;6-制動盤;7-擋繩板;8-木襯;9-固定滾筒;10
29、-切向鍵;11-主軸 2調(diào)繩離合器 離合器的作用是使活滾筒與主軸連接或脫開,以便在調(diào)節(jié)繩長或更換水平時,能調(diào)節(jié)兩個容器的相對位置。調(diào)繩離合器可分為三種類型:齒輪離合器、摩擦式離合器和蝸輪蝸桿離合器。齒輪離合器應用最廣泛。圖15-18 軸向移動調(diào)繩離合器1-主軸;2-鍵;3-輪轂;4-油缸;5-橡膠緩沖墊;6-齒輪;7-尼龍瓦;8-內(nèi)齒輪;9-滾筒輪輻;10-油管;11-軸承座;12-密封頭;13-閉鎖閥圖15-19 調(diào)繩離合器的控制系統(tǒng)1-輪轂;2-活塞銷;3-O型密封圈;4-閥體;5-彈簧;6-缸體;7-活塞桿;8-活塞;9-缸套;10-橡膠緩沖墊;11-齒輪;12-尼龍瓦;13-內(nèi)齒輪;1
30、4-主軸;15-空心管;16-空心軸;17-軸套;18-密封體;19-鋼球;20-彈簧 3減速器 根據(jù)提升速度的要求,提升機的主軸轉(zhuǎn)速一般為40 rmin60 rmin,而拖動提升機的交流電動機轉(zhuǎn)速通常在290 rmin980 rmin的范圍內(nèi),除采用低速直流電機拖動外,不能把電動機與主軸直聯(lián),必須通過減速器。 JK型提升機采用圓弧齒輪減速器。其速比為115,20,30。型號為ZHL-115,ZHLR-130,ZHIR-150,ZHLR-170等,符號意義是:Z為圓柱,H為圓孤齒,L為兩級減速,R為人字齒,數(shù)字115、170代表中心距。 減速器的低速軸用齒輪聯(lián)軸器與主軸相聯(lián)。高速軸用彈性聯(lián)軸器
31、與電動機軸相聯(lián)。在多繩摩擦提升機及JK系列礦用提升機中,有采用共軸減速器的。這種減速器的人軸和出軸在同一中心線上,功率為兩路傳遞,在中間齒輪的輪緣和輪轂間設(shè)有彈簧,用以消除由于齒輪加工誤差引起的負荷分配不均,并減少減速器在啟動和停止時的沖擊負荷。這種減速器如加工制造精度達到要求,裝配得當,則齒輪受力較小,布置較為合理。在塔式多繩摩擦提升機上,為了減小提升機運轉(zhuǎn)時對井塔的震動,將減速器放在減震的彈簧基礎(chǔ)上。 為了使減速器質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸較小,在起重機械及礦井提升機中,已開始采用行星輪減速器。這種減速器體積小,質(zhì)量輕,傳動效率高。如圖15-21所示為X一30型行星減速器的傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)圖。 其動力和
32、運動的傳遞路線為:輸入軸1一a一g-H一f一a一g一H一輸出軸2。內(nèi)齒輪b、b固定在殼體3上是不運轉(zhuǎn)的。各軸承均為滾動軸承,結(jié)構(gòu)相當緊湊。殼體內(nèi)注滿潤滑油,潤滑油是流動的,經(jīng)過殼體外部散熱,殼體外表鑄有散熱片,以降低潤滑油的溫度。圖15-21 減速器1-輸入軸;2-輸出軸;3-殼體a1、a2-一、二級中心輪;b1、b2-一、二級內(nèi)齒輪;g1、g2-一、二級行星齒輪;H1、H2-一、二級行星輪架第六節(jié)第六節(jié) 提升機制動系統(tǒng)提升機制動系統(tǒng) 制動系統(tǒng)是提升機的重要組成部分,它由制動器(執(zhí)行機構(gòu),也稱閘)和傳動機構(gòu)組成。制動器是直接作用于制動輪或制動盤上產(chǎn)生制動力矩的部分,按結(jié)構(gòu)分為盤式閘和塊式閘等;
33、傳動機構(gòu)是控制及調(diào)節(jié)制動力矩的部分,按傳動能源分為油壓、壓氣或彈簧等。新型JK2-5m提升機采用油壓盤閘制動系統(tǒng),舊型KJ2-3m和KJ2-6m提升機分別采用油壓和壓氣塊閘制動系統(tǒng)。 一、提升機制動系統(tǒng)的作用及其安全要求一、提升機制動系統(tǒng)的作用及其安全要求 1制動系統(tǒng)的作用 (1)在提升機停止工作時,能可靠地閘住提升機,即正常停車; (2)在減速階段及下放重物時,參與提升機的控制,即工作制動; (3)當發(fā)生緊急事故時,能迅速而合乎要求地閘住提升機,即安全制動; (4)雙卷筒提升機在更換水平、調(diào)節(jié)鋼絲繩長度或更換鋼絲繩時,應能閘住提升機的活卷筒,松開死卷筒。 2對提升機制動系統(tǒng)的安全要求為了使制
34、動系統(tǒng)能完成上述工作,以保證提升工作安全順利地進行,煤礦安全規(guī)程對制動系統(tǒng)提出了下列要求。 (1)對于立井和傾角30以上的斜井,工作制動或安全制動的制動力矩都不得小于提升機實際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩的3倍;井筒傾角小于30時,應不小于表15-10所列要求。斜井傾角為變化者,按最大傾角計算。 (2)雙卷筒提升機在活卷筒與主軸脫開,用定車裝置調(diào)整2個卷筒相對位置時(如更換水平或調(diào)繩時),制動裝置在各卷筒上的制動力矩,不得小于表表15-10 K值與井筒傾角的關(guān)系值與井筒傾角的關(guān)系該卷筒所懸提升容器和鋼絲繩重量造成的靜力矩的12倍。 (3)在立井和傾角30以上的斜井,制動系統(tǒng)所產(chǎn)生的安全制動減速度:在
35、下放重載(設(shè)計載荷)時,不得小于1.5ms2;在提升重載時,不得超過5ms2。井筒傾角小于30時,下放重載的安全制動減速度不得小于0.75ms2,提升重載的安全制動減速度不得大于表15-11所列規(guī)定。斜井傾角為變化者,按最小傾角計算。表表15-11 15-11 全部機械的減速度規(guī)定值全部機械的減速度規(guī)定值(4)對于多繩摩擦提升機,工作制動或安全制動產(chǎn)生的減速度,不得超過鋼絲繩的滑動極限,即不引起鋼絲繩打滑。(5)安全制動必須能自動、迅速和可靠地實現(xiàn)其制動器的空動時間(由保護回路斷電時起至閘瓦剛剛接觸到制動輪上的一段時間),對于塊式閘不得超過0.5s;對于盤式閘不得超過0.3s。此外,隨著自動化
36、發(fā)展的需要還要求制動系統(tǒng)產(chǎn)生的工作制動力矩可以自動控制,而且能方便地進行調(diào)節(jié)。以上l、2、3項的規(guī)定,是最基本的和必須的;否則,若制動力矩過小,就可能閘不住提升機,安全制動減速度過小,就可能制止不住事故的發(fā)生和擴大。若制動力矩太大,產(chǎn)生的制動減速度過大,就會出現(xiàn)過大的動負荷,這對提升系統(tǒng)很不利,會影響機械的使用壽命。 二、塊閘制動系統(tǒng)二、塊閘制動系統(tǒng) 塊閘制動系統(tǒng)用于老產(chǎn)品K系列提升機,它包括塊式制動器和油壓或壓氣制動傳動系統(tǒng)。塊式制動器按結(jié)構(gòu)分為角移式、平移式和綜合式等。在KJ23m提升機上采用角移式制動器、油壓制動傳動系統(tǒng);KJ46m提升機采用平移式制動器、壓氣制動傳動系統(tǒng);JK-A系列過
37、渡型提升機采用綜合式塊閘制動系統(tǒng)。(一)角移式制動器圖15-22 角移式制動器結(jié)構(gòu)圖1-頂絲;2-前制動梁;3-軸承;4-拉桿;5-三角杠桿;6-閘瓦;7-后制動梁;8-調(diào)節(jié)螺母;9-制動輪(二)平移式制動器圖15-23 平移式制動器結(jié)構(gòu)圖1-安全制動重錘;2-安全制動氣缸;3-工作制動氣缸;4-制動立桿;5-輔助立柱;6-三角杠桿;7-鉸接立柱;8-制動杠桿;9-頂絲;10-前、后制動梁;11-橫拉桿;12-可調(diào)節(jié)拉桿;13-閘瓦;14-制動輪 三、盤閘制動系統(tǒng)三、盤閘制動系統(tǒng) 盤閘制動系統(tǒng)是應用于礦井提升機上的新型制動系統(tǒng),它與塊閘制動系統(tǒng)比較,主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量小,動作靈敏,安全性
38、好,便于礦井提升自動化。盤閘制動器的液壓控制系統(tǒng)是同整個提升機的拖動類型、自動化程度相配合的。在直流拖動、自動化程度較高的系統(tǒng)中,由于系統(tǒng)的調(diào)速性能較好,機械閘一般只是在提升終了時起定車作用。而在交流拖動的提升系統(tǒng)中,制動器還要參與提升機速度的控制,制動力矩必須在較寬的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié),所以,相應的液壓站應與之適應。現(xiàn)有型交流拖動提升機液壓站和直流拖動提升機液壓站。盤閘制動器與塊閘不同,它的制動力矩是靠閘瓦沿軸向從兩側(cè)壓向制動盤產(chǎn)生的。為了使制動盤不產(chǎn)生附加變形,主軸不承受附加軸向力,盤閘都成對使用,每一對叫做一副。根據(jù)所要求的制動力矩的大小,每一臺提升機上可以同時布置兩副、四副或多副制動器。圖
39、15-24所示為盤閘制動器的結(jié)構(gòu)。圖15-24 盤閘制動器結(jié)構(gòu)圖1-墊板;2-支座;3-油缸;4-碟形彈簧;5-活塞;6-調(diào)整螺栓;7-螺釘;8-蓋;9-筒體;10-密封圈;11-柱塞;12-銷子;13-襯板;14-閘瓦;15-放氣螺釘;16-回復彈簧;17-螺栓;18-墊;19-螺母;20-塞頭;21-墊第七節(jié)第七節(jié) 提升機的操縱、監(jiān)測與保護裝置提升機的操縱、監(jiān)測與保護裝置 一、深度指示器的作用及類型一、深度指示器的作用及類型 深度指示器是礦井提升機的重要保護檢測裝置之一,它的作用是: (1)向司機指示提升容器在井筒中的運行位置; (2)容器接近井口停車位置時發(fā)出減速信號; (3)當提升容器
40、過卷時,打開裝在深度指示器上的終端開關(guān),斷安全保護回路,進行安全制動; (4)減速階段,通過限速裝置進行過速保護。 深度指示器的類型較多,根據(jù)其動作原理可分為機械牌坊式、自整角機圓盤式、軸編碼器數(shù)字式和水平選擇器(或稱監(jiān)控器)等。我國生產(chǎn)的提升機主要采用機械牌坊式深度指示器及圓盤式深度指示器。機械牌坊式深度指示器如圖15-25所示,其特點是指示清楚,工作可靠, 缺點是體積大,指示精度不高,不便于實現(xiàn)提升機遠距離控制。 1牌坊式深度指示器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖15-25 牌坊式深度指示器1-座;2、3、4、5-螺母和絲桿;6撞塊;7-減速開關(guān);8-過卷開關(guān);9-鈴錘;10-鈴;11-蝸桿;12-蝸輪
41、;13-限速凸輪盤;14-限速電阻;15、16-齒輪副;17-傘齒輪副;18-離合器;19-標尺;20-導向軸;21-壓板;22-銷子孔 2圓盤式深度指示器 圓盤式深度指示器由兩部分組成,即傳動裝置(發(fā)送部分)和深度指示盤(接收部分)。圖15-26所示為圓盤式深度指示器傳動裝置。圖15-26 圓盤式深度指示器傳動裝置1-傳動軸;2-更換齒輪對;3-蝸輪;4-蝸桿;5-增速齒輪對;6-發(fā)送自整角機;7-限速凸輪板;8-限速變阻器;9-機座;10-滾輪;11-撞塊;12-減速開關(guān);13-過卷開關(guān);14-后限速圓盤;15-限速自整角機;16-前限速圓盤;17-摩擦離合器圖15-28 圓盤式深度指示器
42、1-指示圓盤;2-精指示針;3-粗指示針;4-有機玻璃罩;5-接收自整角機;6-停車標記 3數(shù)字式深度指示器 數(shù)字式深度指示器具有:指示精度高,結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)約空間,使用維護方便等優(yōu)點,因而在新老礦井提升機上都得到廣泛應用。如DPV一口型數(shù)字深度指示器是礦井提升機上機電一體化專用電子部件,具有標準電平的并行接口電路和標準的RS232C串行接口電路,可以方便的與可編程序控制器(PLC)或工業(yè)控制計算機等具有對應接口的控制裝置配套使用。其工作原理如圖15-29所示。在司機操作臺上設(shè)置深度指示器,深度指示器有粗指示和數(shù)字精指示兩種。粗指示由61只發(fā)光二極管組成,這些發(fā)光二極管對應整個井筒深度,因此它的
43、分辨能力隨提升距離而變化,如提升系統(tǒng)的提升高度為430 m,每個發(fā)光二極管對應的距離為7 m左右。容器運行時,點亮的發(fā)光二極管就表示容器在井筒中的位置。數(shù)字精指示是由六位數(shù)字顯示器組成,用于顯示容器所處的位置及正圖15-29 數(shù)字式深度指示器工作原理簡圖負號。精指示的分辨能力為001 m,最大指示為正負99999 m。 提升容器的位置可在操作臺上和在上位機上顯示。在操作臺上,一是PLC控制系統(tǒng)通過一個模擬輸出直接驅(qū)動操作臺上的光柱深度指示器,作為粗針指示,形象地指示容器在井筒中的位置;二是PLC控制系統(tǒng)通過一個數(shù)字輸出口,驅(qū)動一個數(shù)字深度指示器,進行數(shù)字精指示。通過對來自軸編碼器的兩路脈沖進行
44、累加計數(shù),實現(xiàn)提升機行程和速度檢測,在相等的時間間隔(取O2 s)內(nèi)讀取脈沖計算值之差,從而得出速度。讀取的計數(shù)脈沖數(shù)乘以每個脈沖代表的實際距離,就可得出行程。 二、操縱臺二、操縱臺 操縱臺上面裝有操縱提升機的手把、開關(guān)和檢測提升機工作情況的各種儀表。各種提升機的操縱臺基本相同。 圖15-30為JK型提升機常用的操縱臺。上有兩個手把,一是制動手把21,一是電動機操作手把20。 司機左手扳動的是制動手把,該手把的作用是操縱制動系統(tǒng)進行抱閘和松閘,向前推為松閘,向后拉為抱閘。制動手把通過轉(zhuǎn)軸與下面的自整角機連接,自整角機輸出電壓的變化,來控制液壓站電液調(diào)壓裝置動線圈的電流,從而改變油液的壓力,進而改變制動器的制動力矩。當制動手把推到最前位置時,自整角機發(fā)出
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