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矿井运输与提升(第03章 矿井提升机)
类型:按卷筒的数目,分为双卷筒和单卷筒。
双卷筒提升机:它的两个卷筒在与轴的连接 方式上有所不同:其中一个卷筒通过楔键或热装 与主轴固接在一起,称为固定卷筒,又称为死卷 筒;另一个卷筒滑装在主轴上,通过离合器与主 轴连接,故称之为游动卷筒,又称为活卷筒。 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,需要两个卷 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。
优缺点:
图3-5(b) 调绳离合器简图 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;l6-空心轴;17-轴套,18-密封体; 19-钢球;20-弹簧
图3-6 径向动作式调绳离舍器 1-联锁阀;2-油缸装置;3-卡箍;4-拨动环;5-连板 6-盖板; 7-齿块体;8-内齿圈; 9-移动彀
(3-6)
式中:Dp为平均缠绕直径;K为缠绕层数; n′为错绳圈数。
其中:
k 1 DP D 4d 2 ( d ) 2 2
(3-7)
为了避免绳圈总在一个地方过渡,每季 度要将提升钢丝绳错动1/4圈,根据提升钢 丝绳的使用年限,一般取n′= 2~4圈。
为了保证提升机在其设计强度范围内工 作,使提升机的工作负荷不超过其设计值, 还必须验算提升工作的最大静张力Fjmax及最 大静张力差Fjc使其满足所选提升机规定的数 值[Fjmax]和[Fjc],可按下式计算:
在单层缠绕时,木衬上车有螺旋绳槽, 以使钢丝绳规则地排列,并减少钢丝绳 的磨损。木村的厚度应不小于2倍钢丝绳 直径,通常宽在100mm左右。
在多层缠绕情况下《煤矿安全规程》规 定:卷筒必须设有带绳槽的衬垫。
二、调绳离合器
作用:是使活卷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。
三、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,ZHLR130,ZHLR-150,ZHfLR-170Ⅱ等。
符号意义是:Z为圆柱;H为圆弧齿;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机轴相联。
落地摩擦 提升机
塔式提升机
多绳缠绕式提升机(布雷尔式提升机) :
工作原理与单绳缠绕式相同,不同的
是几根提升钢丝绳同时缠绕在一个分段的
卷筒上,它属于多绳多层缠绕式,主要用
于深井和超深井中,其工作原理如图3-1所
示。
图3-1 双绳布雷尔式提升机工作原理图
三峡工程的钢丝绳卷扬平衡重式垂直升船机可一次通 过一艘3000吨级客轮。升船机最大升降高度113米, 最大升降重量11800吨。这一升船机建成后,在世界 同类型升船机中是规模最大的。 提升系统有8台卷扬机,卷筒和电动机均安装有可靠 的制动装置。由于卷扬机钢丝绳一端系住承船箱,另 一端系住重量相等的平衡重铁块,卷扬机只要能克服 钢丝绳弯曲阻力、滑轮阻力、惯性力和承船箱内正误 差范围内水体的重量即可,计算总提升力为600吨。 钢丝绳为特制镀锌钢丝绳,直径为85毫米,共192根, 安全系数大于或等于8,提升速度为0.2米/秒。提升 高度113米时,只需要约10分钟。
类型:齿轮离合器、摩擦离合器和蜗轮蜗 杆离合器。应用较多的是齿轮离合器。
图3-5(a)所示为JK系列提升机调绳离合机 构示意图,采用齿轮离合器,液压控制。
图3-5(a) 轴向移 动齿轮离合器 1-主轴; 2-键; 3-轮毂; 4-油缸; 5-椽胶缓冲垫; 6-齿轮; 7-尼龙瓦; 8-内齿轮; 9-卷筒轮辐; 10-油管; 11-轴承座; 12-密封头; 13-闭锁阀
(3)为了减少钢丝绳在卷筒上固定处的拉力, 钢丝绳在卷筒上松绳时,不能全部松放,应在 卷筒表面保留三圈摩擦圈,则卷筒的实际容绳 宽度B′为:
H 30 B ( 3)(d ) D
(3-5)
式中:H为提升高度;D为提升机卷筒直径;d为提升 钢丝绳直径;ε为提升钢丝绳绳圈间的间隙,一般为 2-3mm,卷筒直径较大时,取大值。
天轮直径的选择:
根据《煤矿安全规程》的规定,对于地面 设备,当钢丝绳对天轮围抱角大于90°时:
Dt 80d
Dt 1200
(3-10) (3-11) (3-12) (3-13)
当围抱角角小于90°时:
Dt 60d
Dt 900
对于井下设备:
Dt 60dDt Fra bibliotek900(3-14)
曲应力的大小及其疲劳寿命取决于卷筒与
钢丝绳直径的比值。
► 图3-2所示是锁股(密封)钢丝绳进行弯曲 试验的结果,由图示可知,在同一钢丝绳直 径条件下,卷简直径愈大,弯曲应力愈小;在 相同卷简直径条件下,绳径愈小,弯曲应力 愈小,即比值D/d愈大,弯曲应力愈小。
图3-2 钢丝绳弯曲应力图
► 图3-3所示为在不同的D/d弯曲条件下,钢 丝绳试验载荷与其耐久性的关系。由图3-3可 知,在试验载荷相同时,D/d愈大,钢丝绳所 能承受的反复弯曲次数愈多,疲劳寿命愈长。
D 60d
(3-3) (3-4)
D 900
根据计算值D′,选择标准卷筒直径
D D 。
选定了标准卷简直径后,卷筒的标准宽度B则 为巳知,然后根据实际需要在卷筒上缠绕的钢丝 绳长度来计算卷筒的实际宽度B′。在提升机卷筒 上应容纳以下几部分钢丝绳:
(1)提升高度H,m; (2)提升钢丝绳试验长度,规定每半年剁绳头一 次,每次剁掉5m,按提升钢丝绳的使用寿命为 三年计,则试验长度为30m;
Fj max Qg Qz g pH [Fj max ]
Fjc Qg pH [Fjc ]
(3-8) (3-9)
二、天轮的选型计算 类型:天轮安装在井架上,作支承、引 导钢丝绳转向之用,根据原煤炭工业部的标 准,天轮分为三种:井上固定天轮;凿井及 井下固定天轮;游动天轮。 其结构形式也分为三种类型: 直径为3500mm时,采用模压焊接结构; 直径小于3000mm时,采用整体铸钢结构; 直径为4000mm时,采用模压铆接结构。
图3-3 不同的D/d时载 荷与耐久性的 关系
《煤矿安全规程》规定,对于安装在地面的提 升机,其直径与钢丝绳直径的关系如下:
D 80d
D 1200
(3-1) (3-2)
式中:D′为提升机卷筒直径;d为提升钢丝绳直 径;δ为提升钢丝绳中最粗钢丝绳直径。 对于安装在井下的提升机则有:
(3-15)
矸石山天轮:
Dt 50d
(3-16)
第三节 提升机的主要结构及其作用
第三节 提升机的主要结构及其作用
一、主轴装置 组成:包括卷筒、主轴、主轴承,在双 筒提升机(或可分离式单筒提升机)中还包 括有调绳离台器。图3-4所示为JK系列双筒 提升机主轴装置结构简图。 由图3-4可知,固定卷筒的右轮毂用切 向键固定在主轴上,左轮毂滑装在主轴上, 其上装有润滑油杯,应定期向油杯加润滑 油,以免轮毂和主轴表面磨损。
如果B′< B,则所选提升机满足宽度要求,如 小很多,可适当加大绳圈间隙。如果B′>B: ► 若提升机用于有升降人员的竖井副井提升, 根据《煤矿安全规程》规定,钢丝绳在卷筒上只 能缠绕一层。但是如果B′比B稍大一点,所选提 升机仍可满足宽度要求,但是要是B`-B的差值暂 时固定在卷筒内。如果B′-B的差值较大,则所选 提升机的宽度不满足要求,则应采取措施: 一是另选强度较高的提升钢丝绳型号; 二是把提升机卷筒直径增大一级。重新计算B′ 到满足B′<B为止。
第一节 缠绕式提升机
工作原理: 将两根提升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卷筒上;另一端绕过 井架上的天轮分别与两个提升容器连接。这样, 通过电动机改变卷筒的转动方向,可将提升钢丝 绳分别在两个卷筒上缠绕和松放,以达到提升或 下放容器,完成提升任务的目的。目前,单绳缠 绕式提升机在我国矿山中使用较为普遍。
第三章 矿井提升机
第三章 矿井提升机
根据矿井提升机工作原理和结构的不同, 可分为如下类型: 单卷筒
可分离单卷筒 缠绕提升机 双卷筒 矿井 多绳缠绕-布雷尔式 提升 塔式 机 单绳摩擦 落地式 摩擦提升机 塔式 多绳摩擦 落地式 单绳缠绕
单绳缠绕式提升机:
是较早出现的一种,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,提升钢丝绳和提升机 卷筒的直径很大,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、运输和使用上都有诸多不便。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。
卷简直径D;
卷筒宽度B;
提升机最大静张力Fjmax及最大静张力差Fjc。
其中卷筒直径D为选择提升机规格型号的依 据;其他三个参数为校核参数。
►选择提升机卷筒直径的主要原则是:
使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的弯
曲应力不要过大,以保证提升钢丝绳具有 一定的承载能力和使用寿命。理论与实践 已证明,绕经卷筒和天轮的钢丝绳,其弯
摩擦提升机:
在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。但是, 摩擦提升一般均采用尾绳平衡,以减小两端张力差,提高运行的可靠性。 因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上,静应力将随容器的位置 变化而变化。矿井越深,静应力的波动值越大,因此,摩擦提升在深井的 使用亦受到一定的限制,一般限制H<1400m。
单卷筒提升机: 只有一个卷筒,一般仅用 作单钩提升。 国产单绳缠绕式提升机有JT和JK两个系列:
JT系列提升机卷筒直径为800~1600mm,主 要用于井下运输提升工作; JK系列提升机卷筒直径为2~5m,主要用于 地面井口提升工作。