矿井运输与提升竖井多绳提升

第八章竖井多绳提升2023/2/22随着矿井开采深度和产量的增加，缠绕式提升机卷筒直径和宽度要求越来越大，提升机显得越加笨重，给设备的制造、运输、安装等带来很大的不便。1877年法国人戈培提出将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳，以实现提升容器的升降，这种提升方式称之为摩擦提升。8.1概述2023/2/23与单绳提升相比，多绳提升的优点是：（1）提升高度不受卷筒容绳量的限制；（2）提升钢丝绳直径小，主导轮直径也较小。（3）多绳提升机的运动质量小，故电动机的容量和电耗就相应减小。（4）在卡罐和过卷时有打滑的可能性，避免断绳；（5）提升设备的安全性高，可不设断绳保险器；（6）当采用数目相同的左捻和右捻钢丝绳时，可以消除罐耳对罐道的侧压力，减小容器的运行阻力和罐道的摩损。一、单绳提升与多绳提升比较2023/2/24多绳提升的缺点是：（1）数根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护和检修、复杂；（2）当一根钢丝绳损坏而需要更换时，为了保持每根钢丝绳都具有相同的工作条件，往往需要更换所有的钢丝绳；（3）因为不能调节绳长，所以双容器提升时不能同时用于多水平（中段）提升；（4）由于提升钢丝绳和主导轮上摩擦衬垫间有蠕动现象，对深度指示器的准确性也有影响；（5）摩擦衬垫的抗压强度大，易磨损。一、单绳提升与多绳提升比较2023/2/25

多绳提升机的钢丝绳不是缠绕在卷筒上，而是搭在主导轮上，两端各悬挂一个提升容器（或一端悬挂容器，另一端悬挂平衡锤），借助于主导轮上的摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传动钢丝绳，使容器移动，从而完成提升和下放重物的任务。二、多绳提升机的工作原理：2023/2/26多绳提升设备分为塔式（如图8-1所示）与落地式（如图8-2所示）两类。塔式多绳提升机又分为无导向轮和有导向轮的。我国安装的多绳提升设备采用塔式的居多。三、多绳提升设备分类2023/2/2图8-1塔式多绳提升示意图(a)无导向轮多绳提升系统；(b)有导向轮多绳提升系统；1—容器或平衡锤；2—主绳；3—尾绳；4—主导轮；5—导向轮图8-2落地式多绳提升示意图1—容器或平衡锤；2—主绳；3—尾绳；4—主导轮；5—天轮2023/2/28优点：（1）布置紧凑，可节省工业场地的面积；（2）不需要设置天轮；（3）全部载荷垂直向下，井架稳定性好；（4）钢丝绳不致因裸露在室外而影响摩擦系数及使用寿命。缺点：

塔式多绳提升系统的造价较落地式高。我国的多绳提升井塔均采用钢筋混凝土结构。如图8-3所示。四、塔式提升的特点2023/2/29图8-3（a）安徽某矿竖井远景图（塔高69m）2023/2/210图8-3（b）广西某矿主井塔高71m井底标高：+335m井口标高：+770m井筒直径：6m四、塔式提升的特点2023/2/211多绳提升机一般由主轴装置、制动装置、减速器、深度指示器、车槽装置以及其他辅助设备组成。8.2多绳提升设备的结构一、多绳提升机多绳与单绳提升系统的结构组成和设备基本相同，其中与单绳提升不同部分主要在于多绳提升机和提升容器中的某些装置。2023/2/212（一）主轴装置主要组成部分是主轴、主导轮、制动盘及轴承等。摩擦衬垫用倒梯形截面的固定块压紧在主导轮轮壳表面上，不允许它有任何活动。目前国内衬垫主要采用PVC和聚氨脂等材料制成。见图8-4。一、多绳提升机2023/2/213图8-4多绳提升机的主轴装置2023/2/214（二）车槽装置多绳摩擦提升机在开始运转前，为了增加钢丝绳与摩擦衬垫的接触面积，必须在衬垫上车出绳槽；同时由于在提升机运转过程中各衬垫磨损不均匀，使各绳槽直径产生误差，当绳槽直径误差大于1.5~2.0mm时，就应该对衬垫进行调整车削，以保证几根钢丝绳上的负荷分配均匀。为此在主导轮下面设置了车槽装置。一、多绳提升机2023/2/215图8-3（a）多绳摩擦天轮2023/2/216

多绳提升常用的提升容器是多绳罐笼及底卸式箕斗。多绳罐笼的结构与单绳罐笼大同小异，其不同之处有：

（1）悬挂装置较复杂，它采用多点连接的三角板悬挂，除此之外，多绳罐笼的调绳装置与单绳罐笼也有所不同；

（2）多绳罐笼底部设有尾绳悬挂装置；

（3）多绳罐笼顶部不设断绳保险器。二、提升容器多绳提升中各钢丝绳的张力往往难以保持一致，其原因是；①各绳的物理性质不一致，弹性模量不等；②各绳槽的深度不等；③钢丝绳的长短不一；④各钢丝绳的滑动不等；⑤钢丝绳的蠕动。2023/2/217（一）悬挂装置2023/2/218（一）悬挂装置因此，每根钢丝绳在运转中所受负荷就不可避免的有所不同。这样会使受到张力大的钢丝绳容易断丝乃至断绳，同时也使各绳槽的磨损不均。为了改善各钢丝绳的张力不平衡状况，通常设置平衡装置。为了改善各钢丝绳张力的不平衡状况，通常设置平衡装置，如下图所示。2023/2/219（一）悬挂装置2023/2/220（一）悬挂装置以上平衡装置的共同特点，就是使张力较大的钢丝绳自动减小其弹性变形，同时把张力传给其余几根受力较小的钢丝绳，是每根钢丝绳的张力达到平衡。缺点是有效形成小，灵敏度差。因此，目前矿山常用以下两种平衡装置：螺旋液压调绳器悬挂装置；张力自动平衡悬挂装置。2023/2/221（一）悬挂装置右图所示是螺旋液压调绳器。螺旋液压调绳装置，在张力平衡方面由于没有解决密封问题，故只能实现提升钢丝绳的静平衡。在运行维护及安全可靠性方面也存在着一些问题。2023/2/222（一）悬挂装置右图所示为目前已在国内100多个矿井使用的XSZ型多绳摩擦提升机钢丝绳张力自动平衡首绳悬挂装置。该装置较好地解决了多绳摩擦提升机钢丝绳的动态平衡问题。该装置的基本原理与螺旋液压调绳装置类似，但它解决了连通油缸的密封问题。因而实现了钢丝绳之间的动平衡。2023/2/223（一）悬挂装置1－楔形绳环2－中板3－上连接销4－档板5－压板6－侧板7－连通油缸8－连接组件9－垫块10－中连接销11－换向叉12－下连接销

张力自动平衡悬挂装置2023/2/224（一）悬挂装置2023/2/225竖井多绳箕斗结构与单绳箕斗基本相同，不同点是连接装置有所不同，多绳箕斗下部还有尾绳悬挂装置和安装配重的地方。底卸式箕斗见右图。（二）尾绳悬挂装置2023/2/226图8-5(b)底卸式箕斗正在卸矿2023/2/2278.3多绳提升传动理论及防滑多绳摩擦提升与带式输送机的计算相似，不同的是摩擦提升动力的传递是依靠摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来实现的，其工作的可靠性取决于提升钢丝绳与摩擦衬垫之间是否有足够的摩擦力。一、传动原理2023/2/2288.3多绳提升传动理论及防滑根据柔索传动的欧拉公式可知．如右图所示，在极限状态下，摩擦轮两侧钢丝绳张力的比值为：(7-3)式中：F1——重载侧钢丝绳张力；

F2——为轻载侧钢丝绳张力；

μ——为钢丝绳与衬垫之间的摩擦系数，通常取μ=0.2；

α——为钢丝绳在摩擦轮上的围抱角，rad。2023/2/2298.3多绳提升传动理论及防滑在式(7-3)两边各减去F2，则有：式的左边：为摩擦轮两侧的张力差，它是产生滑动的力。等式右边：是整个围抱弧上产生的极限摩擦力，它是阻止滑动的力，即摩擦提升的牵引力。(7-4)2023/2/2308.3多绳提升传动理论及防滑当式(7-4)左边的值大于右边的值时，钢丝绳与摩擦轮将产生相对滑动，这是不允许的。为了提升工作的安全可靠，在极限状态下，必须有F1-F2

<F2(eμα-1)，把此式改写成等式则有：(7-5)或：式中：σ为防滑安全系数。2023/2/2318.3多绳提升传动理论及防滑二、防滑验算和措施

2023/2/2328.3多绳提升传动理论及防滑a、静防滑验算根据式（7-5）和设计规范的规定：

设计、使用时也可以不直接验算静防滑安全系数，而校核上升绳和下放绳静张力的比值Kj

，由上式可得：

2023/2/2338.3多绳提升传动理论及防滑当μ=0.2，α=180°~195°得：

2023/2/2348.3多绳提升传动理论及防滑b、增加防滑安全系数的措施（1）增大围包角；（2）增加钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦系数；（3）采用尾绳；（4）增大容器自重；（5）采用平衡锤单容器提升；（6）控制最大的加减速度值，以减小动载荷。2023/2/235多绳提升中的提升工作时间、不均匀系数、罐笼装载卸载时间、其它辅助作业停歇时间、每班升降人员及其它提升次数、提升速度、加减速度等，与单身提升相同。主要不同的参数选择如钢丝绳的选择、提升机的参数、衬垫材料单位压力、衬垫材料和钢丝绳的摩擦系数、防滑安全系数等。8.4多绳提升设备的选择2023/2/236主绳的选择计算方法与单绳提升基本相同，但由于多绳提升是用n根钢丝绳代替一根钢丝绳来悬挂容器，它的一根钢丝绳每米的重量只等于单绳提升钢丝绳重量的1/n。

设钢丝绳最大悬垂长度为，则多绳提升的主绳每米重量为：(8-1)一、钢丝绳的选择2023/2/237选择标准钢丝绳，并查出其每米重量p，然后按下式验算安全系数：(8-2)当采用等重尾绳时，尾绳的单位长度重量为：(8-3)一、钢丝绳的选择2023/2/238

多绳提升机的选择主要是根据钢丝绳直径d计算主导轮的直径D，然后根据计算的主导轮直径选择标准的多绳提升机。当钢丝绳与主导轮的围包角为180°时，D≥80d；当围包角大于180°时，D≥100d。导向轮直径Dd≥（80~90）d（当D≥100d时）。在选择多绳提升机时，还必须满足最大静拉力和最大静拉力差的条件。二、提升机的选择2023/2/239三、衬垫材料单位压力的验算四、衬垫材料与钢丝绳的摩擦系数的确定五、钢丝绳与主导轮之间的围包角的确定六、防滑安