多繩摩擦式提升機在安陽地區的推廣應用

王振宇　李小玉

摘要：文章通過對多繩摩擦式提升機同單繩纏繞式提升機進行對比分析，指出多繩摩擦式提升機的優缺點；通過對安陽地區煤炭賦存情況及開采方式進行分析，指出多繩摩擦式提升機使用的必要性。

關鍵詞：多繩摩擦式提升機；礦井提升系統；礦山運輸；運輸設備

中圖分類號：TD532 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）05-0043-03

1 概述

礦井提升系統是礦井運輸設備的重要組成部分，是礦山運輸的咽喉。多繩摩擦式提升系統在現代礦山行業中的應用十分廣泛，隨著科學技術的發展，其增長速度很快，使用范圍也日益增多，不僅立井使用，斜井或露天斜坡也在使用。

目前，國內外多繩摩擦式提升機的發展方向是：發展落地式和斜井多繩摩擦式提升機，研究其用于特淺井、盲井的可能性，以擴大其使用范圍；采用新結構，以減小機器的外形尺寸和重量；實現自動化，以提高工作的可靠性和生產效率；大量采用先進的拖動、控制系統，甚至是全液壓型。由上可知，多繩摩擦式提升機將是未來礦山提升系統的首選。

自1960年國內第一臺多繩摩擦式提升機投入運行以來，大量的這種提升機在我國安裝運行，在2012年之前安陽地區礦山行業無一家使用多繩摩擦式提升機。安陽鑫龍煤業主焦礦借助60萬t改擴建，在副井提升系統改造中率先選擇使用了中信重工機械股份有限公司生產的JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多繩摩擦式提升機。

2 可行性研究

2.1 多繩摩擦式提升機的優點

在國內外，多繩摩擦式提升機得到飛躍發展，同單繩纏繞式提升機相比，它具備以下優點：

2.1.1 鋼絲繩不是纏繞在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，更適用于深井提升，這是多繩提升機較突出的優點。例如瑞典某礦井使用50t箕斗的8繩提升機，提升高度為1300m主導輪的直徑僅為4m，若用單繩纏繞式提升機，則滾筒直徑將達7.2～8m，纏繞寬度將達4.5～5m，鋼絲繩直徑將為80mm，不僅設備重量大，而且設備和鋼絲繩直徑過大，制造和安裝使用維修都較困難。

2.1.2 由于提升容器是由數根鋼絲繩所承擔，提升鋼絲繩直徑就比相同載荷下單繩提升的小，并導致主導輪直徑小，因而在同樣提升載荷下，多繩提升機具有體積小、重量輕、節省材料、制造容易、安裝和運輸方便等特點。

2.1.3 由于多繩摩擦式提升機運動質量小，拖動電動機的容量與耗電量都相應減少。

2.1.4 由于多根鋼絲繩提升，幾根鋼絲繩被同時拉斷的可能性極小，因此提高了提升設備的安全性，可不設斷繩保險器（防墜器），這就給使用鋼絲繩罐道礦井提供了有利條件。

2.1.5 在卡罐和過卷的情況下，有打滑的可能性，可避免斷繩事故發生。

2.1.6 由于多繩提升機的提升鋼絲繩一般都是偶數，因而可以用相同數量的左捻和右捻鋼絲繩，這樣，提升鋼絲繩在運行中產生的阻力就可以相互抵消，從而減輕了提升容器因鋼絲繩扭力而產生對罐道的側向壓力，既降低了運行中的摩擦阻力，又可以減輕罐耳和罐道的單向摩擦，從而延長了罐耳和罐道的使用壽命。

2.1.7 由于主導輪寬度較小，軸的跨度也小，改善了主軸的負載性能。

2.1.8 主導輪上不纏繩，提升鋼絲繩沒有在纏繩時沿軸中心方向上的擠壓力（單繩纏繞式礦井提升機上會受這種力的影響，通常稱之為“咬繩”），而且，由于鋼絲繩承受的動應力和靜應力都低，因而有利于鋼絲繩使用壽命的提高。

2.2 多繩摩擦式提升機的局限性

但多繩摩擦式提升機也有它的局限性：

2.2.1 數根鋼絲繩的懸掛、更換時工作量大，維護檢修、調整工作較復雜。

2.2.2 當有一根鋼絲繩損壞而需要更換時，為了保持各鋼絲繩具有相同的工作條件，則需要更換所有的鋼絲繩。

2.2.3 因不能調節繩長，故雙鉤提升不能用于幾個中段提升，也不適用于鑿井提升。

2.2.4 由于使用數根直徑較細的鋼絲繩提升，鋼絲繩的外露總面積增加了，在井筒中受礦井腐蝕氣體侵蝕的面積就相應增加，加之由于鋼絲繩直徑較細，鋼絲繩的繩股中鋼絲直徑也較細，耐磨性也明顯降低，諸因素對鋼絲繩的使用壽命產生了不利的影響。

綜上所述，多繩摩擦式提升機的優越性是顯著的，特別是對提升量大的深井，單繩纏繞式提升機是無法比擬的。通過對多繩摩擦式提升機的缺點進行分析，發現這些缺點是可以克服和減輕的。例如，對于井筒中涌水較大的礦井，除了采取堵水的措施，以減輕對鋼絲繩的銹蝕外，還可以采用鍍鋅鋼絲繩，以提高抗腐蝕性能，另外在運行中還可以定期對鋼絲繩涂以防腐防滑的戈培油，以改善鋼絲繩的工作條件。綜合分析，多繩摩擦式提升機已成為現代提升的發展方向之一。

3 項目采用的技術原理及技術分析

多繩摩擦式提升機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放重物或人員。設鋼絲繩在摩擦輪的圍包角為α，鋼絲繩兩端的張力分別為T1、T2，鋼絲繩與摩擦襯墊間的摩擦系數為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各參數之間的關系。

本公式即為多繩摩擦式提升機的基本工作

原理。

多繩摩擦式提升機以電動機為動力源，通過減速器、主導輪裝置等傳動系統和工作系統，利用摩擦力F，實現提升機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來控制提升機的減速和停車；用測速發電裝置、離心限速器等來控制提升機的運行速度；用配置編碼器、模擬柱狀顯示器、數顯表示來反映提升機在井筒中的位置。通過一系列電氣、機械、液壓的控制、保護系統來保證機器安全運行。

4 項目研究的主要內容

多繩摩擦式提升機主要部件有主軸裝置、減速機、盤形制動器、行星齒輪減速器、液壓站、操作臺、車繩槽裝置、電動機等。

4.1 主軸裝置

主軸裝置由主導輪、主軸、兩個主導輪軸承等組成。為了減少軸的跨度，采用滾動軸承。主軸與鑄鋼輪轂的連接為熱壓配合，而不用鍵。制動盤和主導輪焊在一起。多繩摩擦式提升機的鋼絲繩是搭在主導輪的襯墊上，提升機容器是懸掛在鋼絲繩的兩端。容器的底部還懸掛有平衡尾繩。提升機工作時，拉緊的鋼絲繩必須以一定的正壓力緊壓在主導輪的襯墊上，主導輪向某一個方向旋轉時，提升鋼絲繩與主導輪之間產生很大的摩擦力，鋼絲繩在摩擦力的作用下，跟主導輪一起運動，從而實現提升容器的升降。

4.2 減速器

JKMD型提升機配用的減速機為剛性基礎，選用ZZDP1000型行星輪減速器。

4.3 制動系統

提升機的制動系統包括液壓站和盤形閘兩大部分。其中液壓站的原理如下：工作制動是通過電液調壓裝置控制溢流閥的溢流壓力，改變盤式制動器的油缸內油壓實現的。確定最大的工作油壓，并依靠調正溢流閥的定壓彈簧壓緊程度，在不超過的范圍內變化。安全制動時，安全制動閥斷電，電液調壓裝置中的滑閥處于最上面的位置，切斷了壓力油的通路，并使所有盤形制動器油缸中的壓力油分別經過A管和B管，與A管相連的制動器通過安全閥直接回油，很快地抱閘。同時，與B管相連的制動器通過安全閥的節流閥，以較緩慢的速度回油，產生二級制動力矩。并可用調節安全閥的節流閥桿位置，來改變二級制動特性。節流桿在最上面時，只有一級制動。

4.4 車槽裝置

多繩摩擦提升機在開始運轉時，為了增加提升鋼絲繩與摩擦鋼絲繩之間的接觸面積，必須在襯墊上車出繩槽。在提升機運轉期間，由于提升機鋼絲繩之間的張力不同，造成了襯墊磨損不均勻，使各繩直徑產生誤差，為了保證所有鋼絲繩均勻負擔繩端的負荷，當繩槽直徑誤差達到一定值時，也必須對襯墊繩槽進行車削，為此設置了專門的車槽裝置。

車槽裝置在主導輪的下方，每根鋼絲繩的繩槽都有一個專用的車刀裝置，它通過支撐固定在車槽架上。車削時要調正好車刀，使刀頭的刀面與主軸中心線平行，轉動手輪即可進刀或退刀，進刀量的大小可以從刻盤度上看出，一般是每轉一個刻度，進刀量為0.1毫米，可以同時車削全部繩槽，也可以單獨車削某個或幾個繩槽。

車槽時，應盡量使各鋼絲繩直徑的偏差達到最小，以保障各提升鋼絲繩負荷均勻。

5 實際應用效果

JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多繩摩擦式提升機在安陽鑫龍煤業主焦礦投入運行以來，以可靠的設備安全性能及較少的維修量，增加了提升系統的運輸效率，減少了工人的勞動強度，得到了使用單位職工的認可和好評。目前，多繩摩擦式提升機已列入鑫龍煤業科技成果推廣應用計劃，即將在全公司范圍內進行推廣使用。

6 推廣應用的前景和意義

多繩摩擦式提升機以其廣泛的使用范圍；采用新結構，以減小機器的外形尺寸和重量；實現自動化以提高工作的可靠性和生產效率；大量采用先進的拖動、控制系統，甚至是全液壓型等，已經成為礦井不可或缺的運輸設備?？傊?，多繩摩擦式礦井提升機已成為現代提升的發展方向之一。

參考文獻

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作者簡介：王振宇（1985-），男，河南永城人，安陽鑫龍煤業（集團）有限責任公司助理工程師，研究方向：科技創新；李小玉（1986-），女，河南輝縣人，供職于安陽鑫龍煤業（集團）有限責任公司，研究方向：機電管理。

（責任編輯：周 瓊）