多繩摩擦式提升機(jī)系統(tǒng)

[摘要] 多繩摩擦式提升機(jī)廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山的豎井、斜井的提升系統(tǒng)用作提升礦物、升降人員和物料及設(shè)備等，是礦井系統(tǒng)設(shè)備的咽喉，也可做其他牽引運(yùn)輸設(shè)備。

1 工作原理

多繩摩擦式提升機(jī)采用柔性體摩擦傳動原理。鋼絲繩圍繞在摩擦輪上，利用鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦力來提升或下方重物或人員。設(shè)鋼絲繩在摩擦輪的圍包角圍α，鋼絲繩兩端的張力分別圍T1、T2，鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦系數(shù)為μ，鋼絲繩與襯墊間的摩擦力為F。在T1>T2的條件下，鋼絲繩剛要沿著摩擦輪滑動時的平衡條件為F=T1-T2。歐拉公式闡明了T1、T2、μ、α各參數(shù)之間的關(guān)系。

T1/T2=eμα

式中：e——自然對數(shù)的底，e≈2.718

本公式即為多繩摩擦式提升機(jī)的基本工作原理。

多繩摩擦式提升機(jī)以電動機(jī)為動力源，通過減速器、主導(dǎo)輪裝置等傳動系統(tǒng)和工作系統(tǒng)，利用摩擦力F，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)容器在井筒中的升降。采用盤式制動器、液壓油組成的制動系統(tǒng)來控制提升機(jī)的減速和停車；用測速發(fā)電裝置、離心限速器等來控制提升機(jī)的運(yùn)行速度；用配置編碼器、模擬柱狀顯示器、數(shù)顯表示來反映提升機(jī)在井筒中的位置。通過一系列電氣、機(jī)械、液壓的控制、保護(hù)系統(tǒng)來保證機(jī)器安全運(yùn)行。

2主要結(jié)構(gòu)

2.1總體組成

減速器：（Ⅰ）型為雙力線中心傳動減速器，（Ⅱ）型為行星減速器，（Ⅲ）型為低速電機(jī)直聯(lián)。

主導(dǎo)輪裝置：整體式或剖分式的焊接卷筒，采用滾動軸承支撐。

盤式制動器：用碟形彈簧產(chǎn)生制動力，液壓開閘。

液壓站：配置雙泵、雙電液調(diào)壓裝置。

深度指示器：牌坊式深度指示器或模擬柱狀顯示器、數(shù)顯等。

測速發(fā)電式限速和測速反饋裝置。

集中控制的操縱臺。

發(fā)動機(jī)。

2.2主要特點(diǎn)

主導(dǎo)輪裝置采用全焊接式摩擦輪，GM-3摩擦襯墊，用雙列向心球面滾子軸承。

天輪裝置采用焊接式結(jié)構(gòu)或鑄鋼輪體，輪槽裝有聚氨脂襯墊，用雙列向心球面滾子軸承。

采用盤式制動器和帶有恒力矩或恒減速功能的液壓制動系統(tǒng)。

（Ⅰ）型為雙力線中心傳動減速器，（Ⅱ）型為行星減速器，（Ⅲ）型為低速電機(jī)直聯(lián)，多種型式可供用戶選擇。

低速軸采用CL齒輪聯(lián)軸器、高速軸采用彈性棒銷聯(lián)軸器。

深度指示系統(tǒng)采用牌坊式深度指示器模擬柱狀顯示器、數(shù)顯；牌坊式深度指示器能直觀地表示提升容器在井筒中的實(shí)際位置。

設(shè)有離心限速器、測速發(fā)電裝置、制動器信號裝置等多種監(jiān)測、保護(hù)裝置，可提高運(yùn)行的安全可靠性。

2.3主導(dǎo)輪裝置的功能與用途

主導(dǎo)輪裝置是提升機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，也是提升機(jī)的主要承載部件，它承擔(dān)了提升、下放載荷的全部扭矩，同時也承受著塔在主導(dǎo)輪上兩側(cè)鋼絲繩的拉力。

2.4主導(dǎo)輪裝置的結(jié)構(gòu)概述

主導(dǎo)輪裝置主要由主軸、主導(dǎo)輪、滾動軸承、軸承座、軸承蓋、摩擦襯塊、固定塊、壓塊、聯(lián)接盤等組成。

⑴主導(dǎo)輪輪體

主導(dǎo)輪采用整體式全焊接結(jié)果，主要由筒殼、左右輻板、左右輪轂、支環(huán)、擋繩側(cè)板焊接而成。

⑵制動閘盤

分為不可拆的焊接式閘盤和可拆式組合閘盤，不可拆的焊接式閘盤，即制動盤焊在筒殼上；可拆式組合閘盤，即制動盤與筒殼主體采用高強(qiáng)度螺栓、大平面摩擦連接或膠孔螺栓與過孔螺栓交錯聯(lián)結(jié)。制動盤與主導(dǎo)輪之間有配合止口作徑向定位。對于大型提升機(jī)，制動盤作成兩半，兩半制動盤之間用鍵作軸向定位。

⑶主軸

主軸是主導(dǎo)輪裝置的主要零件之一，它承受整個主導(dǎo)輪裝置自重、外載荷荷傳遞全部扭矩，用中碳鋼鍛制。在軸上直接鍛出一個法蘭盤，通過高強(qiáng)度螺栓與主導(dǎo)輪連接或鉸孔螺栓與主導(dǎo)輪聯(lián)接，為了減少應(yīng)力集中，在法蘭盤小圓角處采用內(nèi)凹圓角。

⑷主軸承

主軸承是承受整個主軸裝置自重荷鋼絲繩上全部載荷的支撐部件，它是由滾動軸承、軸承蓋、軸承座、軸承端蓋等零部件組成。兩個滾動軸承均采用圓柱孔，雙列向心球面滾子軸承，這種軸承調(diào)心性能好，能承載較大的徑向負(fù)荷和抗沖擊能力，同時也能承受少量的軸向力，使用壽命長、效率高、維護(hù)方便、對安裝誤差和主軸撓度要求較低。

⑸主導(dǎo)輪與主軸的聯(lián)接方式

主導(dǎo)輪與主軸的聯(lián)接方式有兩種：一種是主導(dǎo)輪的輪轂與主軸法蘭采用強(qiáng)度螺栓單摩擦聯(lián)接，靠兩端面間摩擦力傳遞力矩，兩個輪轂孔與主軸采用過盈配合，左輪轂孔帶有油孔和密封圈，以便組裝時用高壓油擴(kuò)張輪轂內(nèi)孔；另一種是主導(dǎo)輪的輪轂與主軸法蘭采用鉸孔螺栓聯(lián)接。

⑹摩擦襯塊

摩擦襯塊是摩擦式提升機(jī)的關(guān)鍵零件，它的使用性能直接影響提升機(jī)的性能參數(shù)、提升能力及安全可靠性。采用聚安脂材料作摩擦襯塊，在使用環(huán)境溫度5°~40°C，襯塊干凈的情況下，實(shí)際使用摩擦系數(shù)襯塊，摩擦系數(shù)可達(dá)到0.25；

摩擦襯塊比壓不超過2MPa。襯塊軸向截面呈直角梯形，塔式多繩摩擦式提升機(jī)一周襯塊上車削一個繩槽，落地式多繩摩擦式提升機(jī)一周襯塊上車削一個繩槽，落地式多繩摩擦提升機(jī)一周襯塊上車削兩個繩槽，主要是為了車削繩槽方便，相應(yīng)也提高了襯塊的使用壽命和襯塊的使用率。摩擦襯塊用固定塊和壓塊通過螺栓固定在主導(dǎo)輪上，固定塊和壓塊采用非金屬材料酚醛壓鑄而成，不需再進(jìn)行機(jī)加工，其強(qiáng)度和尺寸不受浸水影響，適合于礦山環(huán)境使用。

3傳動系統(tǒng)

3.1主傳動

電動機(jī)通過彈性棒銷聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器帶動減速器的高速軸，經(jīng)齒輪傳動減速后，由減速器低速軸輸出轉(zhuǎn)矩。經(jīng)齒輪聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸，通過切向鍵或過盈聯(lián)接帶動摩擦輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的正常工作。

⑴彈性棒銷聯(lián)軸器性能

彈性銷和兩個半聯(lián)軸器組成。此聯(lián)軸器主要的扭矩傳遞件采用彈性元件（聚氨脂橡膠棒銷），可以減少因啟動和停車時的慣性沖擊，緩沖扭矩急劇變化引起的振動，由于棒銷受擠壓，故安全性較高。具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、易維修的優(yōu)點(diǎn)。

⑵齒輪聯(lián)軸器性能

齒輪聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)入圖所示，主要由左、右內(nèi)齒圈和兩個外齒軸套及壓環(huán)、蓋板和J型油封等組成。這種聯(lián)軸器傳遞扭矩大，并能補(bǔ)償安裝時兩軸線的微量偏斜和不同軸度的位置誤差。

3.2盤式制動器

盤式制動器一級制動閘和二級制動閘是由預(yù)壓縮的蝶形彈簧組使閘瓦與卷筒上的制動盤貼緊而產(chǎn)生制動力。當(dāng)油缸沖入壓力油后，再次壓縮蝶形彈簧，使閘瓦脫開制動盤，從而制動力消失。

盤式制動器的性能與用途

盤式制動器是靠碟形彈簧產(chǎn)生制動力，用油壓解除制動，制動力沿軸向作用的制動器。提升機(jī)制動時，蝶形彈簧的預(yù)壓力迫使活塞向制動盤移動，通過聯(lián)接螺釘，將滑套連同其上的制動塊推出，使制動塊與卷筒的制動盤接觸，并產(chǎn)生正壓力，形成摩擦力而產(chǎn)生制動。提升機(jī)松閘運(yùn)行時，油缸腔中充入壓力油，活塞再次壓縮蝶形彈簧，并通過聯(lián)接螺釘帶動滑套向后移動離開制動盤，從而使制動塊離開制動盤，解除制動力。

滑套是由鋼套和拉桿組成的裝配件，其拉桿承受制動時的切向力。制動塊嵌合在滑套的燕尾槽中，并用壓板、螺釘將其固定。鍵防止滑套轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動放氣螺釘，可排出油缸中的存留氣體，以保證盤形閘能靈活地工作。盤形閘在密封件允許泄漏范圍內(nèi)，可能有微量的內(nèi)泄，雖內(nèi)泄油可起潤滑滑套與支架的作用，但時間較長時，內(nèi)泄油可能存留過多，因此應(yīng)定期從螺塞處排放內(nèi)泄油液。

盤式制動器和液壓站、管路系統(tǒng)配套組成一套完整的制動系統(tǒng)。適用于碼頭纜車、礦井提升機(jī)及其它提升設(shè)備，作工作制動安全制動之用。

其制動動力大小、使用維護(hù)、制動力調(diào)整對整個提升系統(tǒng)安全運(yùn)行都具有重大的影響。

盤式制動器具有以下特點(diǎn)：

⑴制動力矩具有良好的可調(diào)性；

⑵慣性小，動作快，靈敏度高；

⑶可靠性高

⑷通用性好；

⑸結(jié)構(gòu)簡單、維修調(diào)整方便。

3.3液壓站

液壓站是礦井提升機(jī)的重要部件，它與盤式制動器、電機(jī)軸制動器組合為一完整的制動系統(tǒng)，其性能和質(zhì)量好壞，直接影響到礦山的產(chǎn)量，設(shè)備的壽命、人身的安全等。

液壓站主要作用

⑴為盤式制動器、電機(jī)軸制動器提供可調(diào)節(jié)的壓力油，以獲得不同的制動力矩。

⑵在任何事故狀態(tài)下，可以使制動器的油壓迅速降到預(yù)先調(diào)定的某一壓值，經(jīng)過延時后，制動器的全部油壓值迅速回到零，使制動器達(dá)到全制動狀態(tài)。

3.4測速發(fā)電機(jī)裝置的轉(zhuǎn)動

減速器中間軸裝置的轉(zhuǎn)動，通過浮塊聯(lián)軸器后，經(jīng)齒輪傳動增速或減速，使測速發(fā)電機(jī)達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，發(fā)出穩(wěn)定的電壓，從而進(jìn)行控制。

3.5牌坊式深度指示器的傳動

提升機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動經(jīng)牌坊式深度指示器傳動裝置傳給絲杠，使兩跟絲杠以互為相反方向旋轉(zhuǎn)，由于立柱限制住絲杠上的螺母的旋轉(zhuǎn)，因此螺母只能上下運(yùn)動，這樣螺母的運(yùn)動就模擬了兩提升容器在井筒中的運(yùn)動。在兩立柱上，固定有一個標(biāo)尺，標(biāo)尺的正面在制造廠內(nèi)涂黑色油漆，用戶在現(xiàn)場安裝時，根據(jù)實(shí)際提升高度進(jìn)行刻度，即在標(biāo)尺上用白色或黃色油漆作出減速、停車、過卷等位置的標(biāo)記，供操作人員觀察。

4提升機(jī)使用操縱程序

啟動及運(yùn)行過程中的操作程序、方法、注意事項及容易出現(xiàn)的錯誤操作和防范措施。

4.1開車前的準(zhǔn)備工作

⑴將操縱臺上的主令手柄和制動手柄置于零位，過卷復(fù)位開關(guān)和調(diào)閘開關(guān)置于正常位置。

⑵合上總電源隔離開關(guān)及總電源空氣開關(guān)，然后踩動腳踏開關(guān)，檢查空氣開關(guān)動作是否可靠。

⑶再合上總電源開關(guān)合控制電源開關(guān)，并打開電鎖接通控制電源，此時操縱零位信號燈應(yīng)發(fā)出信號，如操縱零位信號燈未亮，則表明操縱手柄沒有處在操縱零位位置，應(yīng)馬上復(fù)位。

⑷按動油泵啟動按鈕起動液壓站和潤滑油站，此時油泵工作信號燈發(fā)出燈光信號。

4.2正常運(yùn)行操作

在完成上述操縱后，提升機(jī)處于待運(yùn)行狀態(tài)，此時配合操縱制動手柄和操縱手柄，提升機(jī)既能完成提升或下放動作。在推出制動手柄是，在直流毫安和壓力數(shù)字顯示儀上指示出和液壓站相應(yīng)的電流值和數(shù)值，指示的電流值和數(shù)值越大，就指明制動器所產(chǎn)生的制動力越小。而隨著操縱手柄的扳動，在電流表上反映處主電動機(jī)的電流值。提升速度可由直流電壓表指示。

4.3帶負(fù)荷下放時的操縱

在完成4.1條⑴~⑷項的操縱后進(jìn)行如下的操縱：

㈠未配動力制動裝置時的操縱

⑴逐漸推出制動手柄松開盤式制動器，提升機(jī)在荷重作用下開始轉(zhuǎn)動。

⑵快速地將操縱手柄推出到下降極限位置，迅速切除電阻，使主電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)下工作。

⑶下放到減速開始時應(yīng)逐漸啦回制動手柄，然后再將操縱手柄拉回到操縱零位位置，提升機(jī)停車。

㈡配備有動力制動裝置時的操縱配備有動力制動裝置時其操縱情況：

⑴在加速和等速階段動力制動裝置不投入運(yùn)行，減速階段動力制動裝置自動投入運(yùn)行：

①逐漸推出制動手柄松開盤式制動器，提升機(jī)在荷重作用下開始轉(zhuǎn)動。

②快速地將操縱手柄推出到下降極限位置，迅速切除電阻使電動機(jī)處于再生制動狀態(tài)下工作。

③到減速階段動力制動裝置自動投入運(yùn)行，提升機(jī)按限速板曲線減速，到終點(diǎn)時拉回制動手柄操縱手柄到操縱零位位置，提升機(jī)停車。

⑵一開始運(yùn)行動力制動裝置就投入運(yùn)行：

①逐漸推出制動手柄松開盤式制動器，提升機(jī)在荷重的作用下開始轉(zhuǎn)動。

②踏下動力制動操縱裝置的踏板，提升機(jī)在動力制動狀態(tài)下運(yùn)行。踏板踏下的距離越大，制動力矩越大，提升機(jī)下放的速度越小，在直流電壓表（速度表）上反映出速度的變化。

③到減速階段，松開動力制動操縱裝置的踏板，動力制動投入自動運(yùn)行，提升機(jī)將按減速板曲線減速，到終點(diǎn)時拉回制動手柄，提升機(jī)停車。

④如到減速階段不松開動力制動操縱裝置的踏板則減速度將按司機(jī)控制踏板的人為特性變化。

4.4在提升機(jī)不能靠自然減速到位時的操縱

此時只要操縱手柄不扳回操縱零位位置，提升機(jī)速度降低到爬行速度時，主電機(jī)將二次受電進(jìn)行蠕動，知道終點(diǎn)位置時，拉回制動手柄，并將操縱手柄拉回到零位。

4.5提升機(jī)的慢速起動

因主令控制器操縱較重，不易準(zhǔn)確扳到慢速檔，提升機(jī)的操縱上考慮了這一因素。如提升機(jī)需慢速檔，只要將操縱手柄上的按鈕向下按住不放，手柄推出或拉回到任意位置，慢速級電阻都不可能切除，只有在放開按鈕后，提升機(jī)才能按預(yù)先的整定值進(jìn)行加速。

4.6停車的操作程序

⑴在提升減速開始時，信號裝置將發(fā)出減速的信號和指令，操縱臺中的電鈴發(fā)出鈴聲，磁力站上的延時繼電器將按事先調(diào)整好的延時時間將主電動機(jī)電源切斷，此時應(yīng)配合操縱制動手柄使提升機(jī)準(zhǔn)確停車。

⑵正力減速下的停車

在減速階段如出現(xiàn)正力，應(yīng)扳動減速轉(zhuǎn)換開關(guān)到正力減速的位置，此時在減速階段開始后，主電動機(jī)電源未被切斷，但串入部分電阻，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均降低，操縱操縱手柄和制動手柄使提升機(jī)準(zhǔn)確停車。

⑶安全制動停車

在緊急情況下，需要立即停車時，還可按動液壓站油泵停止按鈕，安全回路斷電，磁力站上的換向接觸器斷開，油泵停止轉(zhuǎn)動，液壓站失壓，制動器進(jìn)行安全制動，是提升機(jī)迅速停止。然后將兩個手柄同時收回至零位，提升機(jī)恢復(fù)正常。

⑷緊急停車

如遇到突然事故，需進(jìn)行緊急停車時，只要踏動足踏開關(guān)，主電動機(jī)電源迅速被切斷，制動進(jìn)行安全制動。

⑸過卷時的緊急停車

如出現(xiàn)過卷事故，信號裝置或坡道上的過卷限位開關(guān)將發(fā)出緊急停車的指令，主電動機(jī)的電源被迅速切斷，制動器進(jìn)行安全制動，此時應(yīng)轉(zhuǎn)動過卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開關(guān)，此時向過卷方向不再可能起動主電動機(jī)，只能向相反方向起動主電動機(jī)，待解除過卷狀態(tài)后，在將過卷復(fù)位轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到正常位置，提升機(jī)才能正常運(yùn)行。

4.7調(diào)整盤形閘時的操縱

在完成4.1條⑴~⑷項的操作后進(jìn)行下列操作：

⑴調(diào)整左閘。

①將調(diào)閘轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到左閘位置。

②推出制動手柄后即可進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完畢后將制動手柄拉回到制動位置。

③將調(diào)閘轉(zhuǎn)換開關(guān)扳回到操縱正常位置。

⑵調(diào)整右閘。

①將調(diào)閘轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到右閘位置

②推出制動手柄后即可進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完畢后將制動手柄拉回到制動位置。

③將調(diào)閘轉(zhuǎn)換開關(guān)扳回到操縱正常位置。

4.8提升機(jī)異常情況

提升機(jī)在出現(xiàn)下列情況時均會自動的進(jìn)行安全制動，待查清情況和排除故障后，才能進(jìn)行正常運(yùn)行。

⑴閘瓦間隙超過2毫米時；

⑵測速反饋的聯(lián)結(jié)線斷線；

⑶等速運(yùn)行階段，速度超過額定速度的15%時；

⑷減速運(yùn)行階段，速度超過限速板的繼電速度10%時；

⑸液壓站油壓超過預(yù)先限定的最高油壓時；

⑹主電源電流值過大超過空氣開關(guān)的整定值時。

參考文獻(xiàn)：

①洪曉華：《礦井運(yùn)輸提升》，礦業(yè)大學(xué)出版社，-2版，2005.7；

②杜竟賢，于學(xué)謙：《礦井運(yùn)輸提升》，中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1988

③初訓(xùn)/國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局宣傳教育中心：《主提升機(jī)操作工》，冶金工業(yè)出版社，2006.12；

④復(fù)訓(xùn)/國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局宣傳教育中心：《主提升機(jī)操作工》，冶金工業(yè)出版社，2006.12；

⑤國家煤礦安全監(jiān)察局：《煤礦安全規(guī)程》，煤炭工業(yè)出版社，2004