多绳摩擦提升机钢丝绳操纵装置设计.docx

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多绳摩擦提升机钢丝绳操纵装置设计

摘要

目前，多绳摩擦提升机调绳、换绳、换容器的维护检修工作大多使用悬挂夹、木绳夹、辅助绞车等辅助设备配合使用的方法。

此方法停产时间长、工作量大、危险、效率低，影响矿井的生产，所以很有必要改进方法，提高效率。

本文设计了一套多绳摩擦提升机钢丝绳操纵装置。

该装置主要是由两套由楔块组构成的夹持装置组成，一套固定，一套活动。

其中任一套夹持装置均能同时把一个容器的所有钢丝绳夹紧，并承受全部载荷。

通过负载交替传递到两套夹持装置的方法，使提升容器上提下放或移动一定的距离，从而使钢丝绳松弛下来，这样就可以方便的进行调绳、换绳、换容器等工作。

该操纵装置的主要特点是：

可以夹持一个容器的所有钢丝绳。

可以承受一个容器的最大负荷。

可以松绳进行提升机或绳轮的维护、检修。

操纵装置由液压控制，动作准确，安全可靠。

关键词钢丝绳；操纵装置；设计

Abstract

Current,themaintanceworkeinmulti-ropefrictionwindersuchasrelievingtherope,shorteningtheropeorrelievingthecontainer,wascurrentlycarriedoutbythecombineduseofsuspensionclamp,ropeclampandauxiliarlywinder.Thistehniquesnotonlyextendestheildingperiod,butalsoincreasestheamountofloadandlowerstheproductiving,anditisverydangerous.Soitisnecessarlytoimprovethemethodandtolifthigh-efficiency.Ihavedesignedawireropeoperationdevice.Thedevicewasmadeupoftwosetsofholdingdevice（oneispositioned,oneismovable）.Everyoneofthedevicecanclampalltheropesandbearalltheload.Itcanliftorlowerthecontainerormoveitforacertaindistance,torelaxtheropebytransmittingtheweighttotwosetsofholdingdevicealternatively.Inthiswaywealsocanhavesomeoperationssuchasrelievingtheropeshorteningtheropesorrelievingthecontainer.Thedevicehasthefollowingmaincharacteristics:

1.Tosuspendallthewireropesintheintervaleofashaft.2.Tocarrythewholeorpartilalloadintheintervalsofashaftinconditionofmaximum-load.3.Tomaintainorrepairtheelevatororropewheelsbyrelaxingtheropes.4.Thedevicecanactaccuratelyandsafelywithhydrauliccontrol.

Keywordswireropeoperationdevicedesign

1绪论

1.1提升机的发展

当前，煤炭科技工作以提高经济效益和技术水平为中心，重点发展综采放顶煤技术，锚杆支护技术，防治重大瓦斯和煤尘事故的可靠技术，洁净煤技术和建设高产高效矿井的综合配套技术。

其中，建设高产高效矿井的综合配套技术是以发展采掘机械化为核心，综合提高矿山生产中采、运、提的能力，以及提高矿山设备的维护检查效率，从而达到高产高效的目的。

提升容器是直接装运煤炭、矿石、人员、材料及设备的工具。

主要有箕斗、灌笼、矿车、斜井人车和吊桶五种。

矿车与斜井人车主要用于斜井。

吊桶是立井凿井时使用的提升容器。

箕斗和灌笼在矿井中应用最多。

提升钢丝绳是矿井提升设备的重要组成部分之一，他沿全线布置，对提升设备的安全经济运转起着极为重要的作用。

提升钢丝绳的用途是悬吊提升容器并传递动力，当提升机运转时通过钢丝绳带动容器沿井筒运动，所以钢丝绳是矿山提升设备的重要组成部分。

钢丝绳是由若干根钢丝按一定的捻向绕股芯捻成股，再由若干股按一定捻向绕绳芯捻成绳。

钢丝绳是用优质碳素结构钢丝制成，钢丝直径在0.4mm-4mm之间，钢丝的抗拉强度在1370-1960，我国立井多采用1520和1665两种抗拉强度的钢丝绳。

斜井提升采用1370和1520两种。

为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，常在钢丝表面镀锌后捻制成绳，称镀锌绳；未镀锌的称光面绳。

按钢丝绳的韧性，又分为特号、Ⅰ号和Ⅱ三种。

提升物料选特号或Ⅰ号，提升人员必须选用特号韧性的钢丝绳。

绳芯有金属芯、石棉芯、合成纤维芯和有机芯四种。

绳芯的作用是：

1、减少钢丝之间的挤压变形和接触应力；2、使钢丝绳富有弹性，抗冲击和缓和弯曲应力；3、贮存润滑油，防止内部锈蚀和减少丝间摩擦。

矿井提升运输是采煤生产过程中的重要环节。

井下各工作面采下来的煤或纤石，由运输设备经井下巷道运到井底车场，然后再由提升设备提至地面。

人员的升降，材料、设备的运输，也都要靠提升设备来完成。

“运输是矿井的动脉，提升是咽喉”形象的描述了矿井提升运输系统的工作过程与重要作用。

矿山提升机是矿山大型固定设备之一。

矿山提升机从最初的蒸汽机驱动的单绳缠绕式提升机发展到现在的交-交变频直接拖动的多绳摩擦式提升机和双缠绕式提升机，经历了170多年的发展历史。

目前，国内外经常使用的提升机有单绳缠绕式和多绳摩擦式两种形式。

多绳摩擦式提升机是靠多根钢丝绳（通常是4根）与主导论衬垫之间的摩擦力来提升容器和负载的，只用在立井中。

其提升高度和最大载荷不受绳量的限制（因为对于摩擦提升机来讲不存在容绳量的问题），而且通常为4根。

根据安装在井塔或地面的不同，多绳摩擦提升机分为塔式和落地式两种。

它们的工作原理分别如图1-1、1-2所示：

图1-1、塔式多绳摩擦提升机：

a、无导向轮系统b、有导向轮系统

1、主导轮2、导向轮3、提升钢丝绳4、提升容器5、尾绳

图1-2、落地式多绳摩擦提升机

1、主导轮2、天轮3、提升钢丝绳4、提升容器5、尾绳

由于矿井深度和产量的不断增加，缠绕式提升机的卷筒直径和宽度也不断增加，使得提升机的卷筒体积庞大而笨重，给制造、运输、安装带来很大的不便。

为了解决这个问题，摩擦式提升机与缠绕式提升机相比，摩擦轮的宽度明显减少，而且不会因井深的增加而增加。

同时由于主轴跨度的减小，而使得主轴的直径和长度均有所降低，整机的质量大为下降。

而且由于提升机回转力矩的减少，使得提升机电动机容量的减少，能耗减少。

采用多绳摩擦提升，多根钢丝绳同时断裂的可能性很小，故安全性较好。

而多绳摩擦提升机钢丝绳数，通常均取为偶数（多采用2-10根），其目的是利用选用左捻和右捻绳各半，以减少灌耳与灌道之间的摩擦力。

同时，为了减少钢丝绳因物理机械性质上的差异而影响各提升钢丝绳的张力分配，故必须在同一批制造的钢丝绳中，选取左右各捻钢丝绳各一根，然后根据提升钢丝绳的绳数分别在已选取的的左右捻钢丝绳上截取。

1.2提升机的钢丝绳换绳

根据我国《煤矿安全规程》第379条规定：

摩擦式提升机钢丝绳的使用期限不得超过两年，尾绳的使用期限不得超过四年。

因此，对于摩擦式提升机来说，换绳是一项重要的工作，而且更换钢丝绳是一项难度大、技术性强、危险性高的工作。

本人了解到现在多绳摩擦提升机调绳、换绳、换容器的维护检修工作大多使用悬挂夹、木绳夹、辅助绞车等辅助设备配合使用的方法。

此方法停产时间长、工作量大、危险、效率低，影响矿井的生产，所以很有必要改进方法，提高效率。

本人通过参考国内外有关资料，设计了一套多绳摩擦提升机钢丝绳操纵装置。

该装置主要是由两套由楔块组构成的夹持装置组成，一套固定，一套活动。

其中任一套夹持装置均能同时把一个容器的所有钢丝绳夹紧，并承受全部载荷。

通过负载交替传递到两套夹持装置的方法，使提升容器上提下放或移动一定的距离，从而使钢丝绳松弛下来，这样就可以方便的进行调绳、换绳、换容器、对安全件探伤检查等工作。

该操纵装置的主要特点是：

可以夹持一个容器的所有钢丝绳。

可以承受一个容器的最大负荷。

可以松绳进行提升机或绳轮的维护、检修。

操纵装置由液压控制，动作准确，安全可靠。

使用该操纵装置进行进行调绳、换绳、换容器、对安全件探伤检查，可以大大克服原有方法的缺点，不需要增设其他辅助设施，减少停产时间，减少劳动力，降低劳动强度，操作简便，安全可靠。

2概述

钢丝绳操纵装置解决了多绳摩擦提升机调绳、换绳、换容器等工作中繁杂而又危险的检修工艺，使用该装置进行调绳、换绳，不需要增设其它辅助设备，而且操作简便，保障安全。

2.1设计要求

2.1.1目的

设计一种能代替人工夹持钢丝绳及提放容器的装置，从而达到减轻多绳摩擦提升机调绳、换绳、更换容器时的劳动强度，提高劳动生产率，减少维护、检修工作人力物力的浪费。

2.1.2、要求

1、装置能够可靠地夹持直径为25mm~45mm的钢丝绳，并能同步上提或者下放，其行程在500mm~1000mm，提升量为40～50t。

2、夹持、上提和下放，必须能够进行远程控制。

3、能够可靠地把容器固定于适当的位置。

2.1.3、主要参数

1、提升机：

型号JKM2.8×4

2、导向轮直径：

3m变位质量：

2200kg

围包角：

α＝189°16′

3、电动机：

额定功率：

626kw额定电压：

550V

额定电流：

1213A额定转速：

706转/分

4、减速器：

型号：

ZXD2R－120减速比：

i＝10.5

5、提升容器：

箕斗自重：

9.47t

6、钢丝绳：

主绳：

p=3.18kg/m尾绳：

q=6.357kg/m

主绳直径：

φ＝28mm钢丝绳间距：

300mm

7、最大提升速度：

v=9.3m/s

8、井深：

－487m

2.2操纵装置的原理与结构

该钢丝绳操纵装置固定在井塔中某一最佳位置，把一个容器的所有钢丝绳夹紧就位（即承受全部负载），利用上下两套夹持装置（上为移动装置，下为固定装置）交替工作传递负载，从而使钢丝绳上下移动松弛，其结构如图2-1所示。

图2-1操纵装置的结构原理

1、导轨2、升降油缸3、固定楔块4、带链轮的滚子5、活动楔块

6、拉伸油缸的耳环底座

该设备主要由移动夹持装置和固定夹持装置组成，移动夹持装置靠升降油缸带动上下垂直运动；夹持装置的夹紧和放松是靠拉伸油缸来操作实现。

因为该装置的功能全靠上下两套夹持装置交替传递负载来实现，故夹持装置是该装置的中心环节，移动、固定夹持装置一样，都是由四个结构上完全相同的夹持器组成，每个夹持器对应一根钢丝绳。

现在以一个夹持器为例，说明整个夹持装置的结构和原理。

每个夹持器上装有用特种钢制成的活动楔块卡住钢丝绳。

活动楔块由圆柱滚子支撑在固定楔块上，而固定楔块固定在夹持装置的工形板上，随整个夹持装置一起运动，由于这种结构产生了楔效应，钢丝绳始终被可靠地夹紧，其夹持力与钢丝绳的负载成