多绳摩擦式矿井提升机设计

多绳摩擦提升多绳摩擦提升概述•随着矿井开采深度的增加和一次提升量的增大，如仍采用单绳缠绕式提升，就必须制造和选用更大的提升机滚筒和直径更粗的钢丝绳，不但会使设备的尺寸加大，投资增加，并带来制造、使用和维护上的一系列问题。

正是在这种条件下，制成了多绳摩擦式提升机。

工作原理•摩擦式提升与单绳缠绕式提升的不同之处在于钢丝绳不是缠绕在滚筒上，而是搭放在主导轮（摩擦轮）上。

两个提升容器分别悬挂在钢丝绳的两端，当提升电动机通过减速器带动主导轮转动时，主导轮上的摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力便带动钢丝绳随着主导轮转动，完成提升和下放重物的任务。

•多绳摩擦式提升设备根据布置方式不同，可分为井塔式和落地式两种类型。

1-摩擦轮；2-导向轮；3-钢丝绳；4-提升容器；5-尾绳•井塔式多绳摩擦提升可分为无导向轮和有导向轮两种。

•有导向轮的优点为：（1）两提升容器的中心距不受摩擦轮直径的限制，可减小井筒断面；（2）可加大钢丝绳在主导轮上的围包角。

缺点是：使钢丝绳产生反向弯曲，影响使用寿命。

因此，在设计时应尽可能优先考虑无导向轮系统。

•多绳摩擦式提升机的优点（1）提升高度不受滚筒容绳量的限制，适用于深井提升；（2）多绳摩擦式提升利用多根钢丝绳同时承受载荷，数根钢丝绳同时被拉断的可能性很小，其安全性较高，因此可以不再使用防坠器，并且在钢丝绳的安全系数、材料强度及总截面积相同的情况下，其钢丝绳直径较细。

（3）由于钢丝绳直径较细，其主导轮直径较小。

（4）由于主导轮直径较小，使提升机尺寸减小，质量减轻，易于搬运和布置；并且在相同的提升速度下，可使用转速较高的电动机和质量较轻的减速器。

（5）钢丝绳捻向按左右各半配置，消除了提升容器在提升过程中的转动，减少了容器的罐耳对罐道的摩擦阻力，延长了罐耳和罐道的使用寿命。

•多绳摩擦式提升机的缺点(1)对钢丝绳的悬挂、调整和维护比较困难。

如调整不好，会产生张力不平衡现象。

(2)一根钢丝绳损坏需要更换时，其他钢丝绳也得更换。

多绳摩擦式提升机原理及优点多绳摩擦式提升机的工作原理就是利用摩擦传递动力，像皮带运输机的传动原理一样，此类提升机的特点是体积小，重量轻，比较适用于较深和中等深度的矿井。

从当前情况来看，多绳摩擦式提升机是未来提升机的发展方向。

摩擦式提升机顾名思义，就是靠摩擦力提升重物，按其工作原理来说，它与缠绕式提升是有显著区别的。

最大的区别在于钢丝强不是缠绕在卷筒上，而是搭在摩擦轮上，在两端各悬挂着一个提升容器，借助于安装在摩擦轮上的实招和钢丝绳之间的摩擦力来传动钢丝绳提升的动力，使提升容器能上下移动，从而完成提升或下方物料，人员的任务。

与单绳缠绕式提升机相比，多绳摩擦式提升机具有如下优点：1.由于钢丝绳没有缠绕在摩擦轮上，所以摩擦轮没有容绳量要求，因而摩擦轮的宽度要比缠绕式卷筒小，可适应于矿井深度大和载荷量较大的矿井使用要求，这是多强摩擦提升机最为突出的特点。

2.由于提升机容器是由多根提升钢丝绳共同悬挂的，所以提升钢线强直径就比相同载荷下单绳提升机的钢丝强直径小，而且摩擦轮直径也小。

因而在提升同样载荷的情况下，多绳摩擦式提升机具有体积小，重量轻，节约材料，制造容易，安装和运输方便等特点。

若发生了事故，多根钢丝绳同时断裂的可能性极小，因而有较好的安全可靠性，也不再需要在提升机容器上装设断绳防坠器，这也为采用钢丝绳作为矿井提供了有利条件。

3.由于多绳摩擦式提升机采用多根提升钢丝强，一般采用偶数根，因而可以用相同数量的钢丝绳。

这样，提升过程中钢丝绳在运动中产生的扭力不可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生的对气道的侧向压力，进而降低了运动中的摩擦阴力，还减轻了提升道之间的单向磨损。

4.由于多绳摩擦式提升机的运动质量小，所以拖动电动机的容量与耗电量均相应减小。

5.如果发生卡和过卷的情况，多绳摩擦式提升机有打滑的可能性，因而可以避免断绳事故的发生。

6.多强摩擦式提升机可以安装在进塔上，能筒体提升系统及进口地而的布置减少了设备的占地面积，同时也改善了进塔建筑的受力情况，使进塔的拉力。

矿井提升8.1 概述本矿井设计生产能力为120万t/a，根据实际情况，设计采用两套提升系统，即主井采用多绳缠绕式箕斗提升，提升倾角为90°，副井采用罐笼提升，提升倾角为90°。

本矿井年工作日为330天，实行“四六制”作业制度，其中三班采煤，一班检修。

每班每天工作6小时。

每天净提升时间为16小时。

根据本矿井的地形条件和煤层赋存条件，设计第一水平采取平硐，第二、三水平采用立井开拓。

井筒特征见表8-1。

表8-1 井筒特征表本矿井有三个水平，即+150、-150m水平和-400m水平。

选用皮带运煤,型号为MGC1.1-6固定式矿车运料。

煤的容重为1.35t／m3；矸石的容重为2.4t／m3。

矿井的服务年限为89年，第一、二水平的服务年限分别为31年、31年。

最大班下井人数为200人。

8.2 主井提升8.2.1 提升容器的选择计算提升容器需根据提升任务的大小来确定。

对矿井的具体情况，加大提升容器，可降低提升速度，提升机、井筒装备都要加大，增加初期投资，但可节约用电；反之，加大提升速度，可选用较小提升容器和提升机，投资较少，但电耗增加。

一般认为在不加大提升机及井筒直径的前提下，选择较大的提升容器，以采用较低的提升速度，节省电耗。

本矿井主井采用箕斗提升，主要参数如下：A n—矿井年产量，120万t/a；H s—井筒深度，550m；矿井工作制度：年工作日按330天计，日工作小时数t，取16h；H z—装载高度，m，估取18～25m，取20m；H x—卸载高度，m，估取16～20m，取18m；r—煤的散集容积质量，Kg/m3，取1.351、确定小时提升量A h =tb ca A r f n式中： A h ——小时提升量，t ／h ； A n ——矿井年产量，120万t ／年；c ——提升不均衡系数。

《煤炭工业设计规范》规定：有井底煤仓时为 1.10～1.15；无井底煤仓时为1.20。

本设计取1.13；a f ——提升能力富裕系数，取1.2；b r ——年工作日，330天； t ——日工作小时数，16h ； 代入数据计算得：h A =327.27t ／h 。

第十一章 多绳摩擦提升第 一 节 概 述一、发展历程1. 单层缠绕式提升机——早期产品，卷筒直径大、宽度大、笨重；制造、运输、安装不便；绳径粗，适用井深受限，只适用于浅井或中深井。

【例】辽宁抚顺龙凤矿，提升机功率4000Kw 、钢丝绳直径φ70、滚筒直径D=7米。

2. 单绳摩擦式提升机——1877年法国人戈培创造，卷筒宽度变小（不因井深增加），主轴直径和长度减小，整机质量大为下降，提升电动机容量降低，能耗减少；但单绳摩擦提升只解决了滚筒过宽问题，钢丝绳直径和滚筒直径仍然很大，只适用于中深井。

例如：抚顺龙凤矿，提升钢丝绳直径70mm ，滚筒直径7米，电动机功率4000kw ，这样粗的钢丝绳无论在制造、运输、悬挂和维护上都是相当困难的。

3. 多绳摩擦式提升机——生产的需要又一次促使提升机产生变革，结果出现了多绳摩擦式提升机。

卷筒直径和宽度、钢丝绳直径均明显减小。

适用于中深井和较深井（＜1700m ），但不适用于浅井、斜井、建井和超深井（＞1700m ）。

实践证明，在井深＞1700m 时，由于尾绳重量的变化，在钢丝绳与提升容器的联接处的应力波动较大，应力波动值超过了钢丝绳的应力许用值，钢丝绳出现事故较多，因此不宜用于超深井。

对于建井、浅井、斜井也不适用。

二、工作原理钢丝绳搭放在主导轮(摩擦轮)上，两端各悬挂一个提升容器(也有一端悬挂平衡锤的)。

当电动机带动主导轮转动时，借助滚筒上衬垫与钢丝绳之间的摩擦力传动钢丝绳，完成提升和下放重物的任务。

三、多绳摩擦提升设备的布置方式1. 井塔式——把整套提升机安装在井塔顶层，不受地形限制，占地小布置紧凑；简化了工业广场；不需设置天轮，载荷垂直向下，井塔稳定性好；钢丝绳在室内，不致受到雨雪损伤。

但井塔造价高、施工周期长、抗震能力不如落地式；井塔式又分无导向轮和有导向轮两种，导向轮增加了钢丝绳的反向弯曲，降低了其使用寿命。

2. 落地式——造价低、初期投资小，抗震能力比井塔式好。

JKMD2.8×4（Ⅲ）E落地直连式多绳摩擦提升机安装方案建设单位：施工单位：编写日期:目录一、提升机主要技术参数及施工内容简介二、编制依据三、施工前的准备四、提升机基础建造五、设备安装前的检查六、主轴装置安装七、主电机安装八、钢丝绳安装九、盘式制动器安装十、其他机械设备的安装十一、电气部分安装十二、设备吊装措施及要求十三、保护接地与雷电防护的施工十四、施工临时用电措施及规范JKMD2.8×4（Ⅲ）E落地直连式多绳摩擦提升机安装方案一、提升机主要技术参数及施工内容简介1、提升机主要技术参数：规格型号为JKMD2.8×4（Ⅲ）E落地直连式多绳摩擦提升机；摩擦轮和天轮直径：2.8m;首绳钢丝绳型号：6V×37S＋FC-28-1770三角股钢丝绳（左右互捻）；首绳钢丝绳根数：4根；提升钢丝绳间距：300㎜；最大静张力：285KN;最大静张力差：54.2KN;最大提升速度：7.0m/s;提升高度：545.5m;加速度：a1＝a3＝0.7m/s², a5＝0.1 m/s²;衬垫摩擦系数：μ＝0.25;衬垫允许比压：≥2MP;提升容器型式及重量：多绳双层罐笼，自重12000Kg;（含悬挂和自动平衡装置）平衡锤重量：17520 Kg;（含悬挂和自动平衡装置）电动机功率：800KW；电动机转速：48r/min;电动机电压：660V；首绳实际使用长度：760m;首绳购买长度：790 m;首绳钢丝绳重量：3.33Kg/m;尾绳钢丝绳型号：P8×4×7-119×20扁钢丝绳；尾绳钢丝绳根数：2根；尾绳实际使用长度：610 m;尾绳购买长度：640 m;尾绳钢丝绳重量：6.81Kg/m;2、提升机施工内容简介包括提升机主轴装置、电机、液压系统、盘型制动器装置、电动机散热装置、电控系统、罐笼、平衡锤、天轮、钢丝绳及附属设施等设备的安装与调试。

多绳摩擦式提升机系统多绳摩擦式提升机广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统用作提升矿物、升降人员和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉，也可做其他牵引运输设备。

1 工作原理多绳摩擦式提升机采用柔性体摩擦传动原理。

钢丝绳围绕在摩擦轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦力来提升或下方重物或人员。

设钢丝绳在摩擦轮的围包角围α，钢丝绳两端的张力分别围T1、T2，钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦系数为μ，钢丝绳与衬垫间的摩擦力为F。

在T1>T2的条件下，钢丝绳刚要沿着摩擦轮滑动时的平衡条件为F=T1-T2。

欧拉公式阐明了T1、T2、μ、α各参数之间的关系。

T1/T2=eμα式中：e——自然对数的底，e≈2.718 本公式即为多绳摩擦式提升机的基本工作原理。

多绳摩擦式提升机以电动机为动力源，通过减速器、主导轮装置等传动系统和工作系统，利用摩擦力F，实现提升机容器在井筒中的升降。

采用盘式制动器、液压油组成的制动系统来控制提升机的减速和停车；用测速发电装置、离心限速器等来控制提升机的运行速度；用配置编码器、模拟柱状显示器、数显表示来反映提升机在井筒中的位置。

通过一系列电气、机械、液压的控制、保护系统来保证机器安全运行。

2主要结构2.1总体组成减速器：（Ⅰ）型为双力线中心传动减速器，（Ⅱ）型为行星减速器，（Ⅲ）型为低速电机直联。

主导轮装置：整体式或剖分式的焊接卷筒，采用滚动轴承支撑。

盘式制动器：用碟形弹簧产生制动力，液压开闸。

液压站：配置双泵、双电液调压装置。

深度指示器：牌坊式深度指示器或模拟柱状显示器、数显等。

测速发电式限速和测速反馈装置。

集中控制的操纵台。

发动机。

2.2主要特点主导轮装置采用全焊接式摩擦轮，GM-3摩擦衬垫，用双列向心球面滚子轴承。

天轮装置采用焊接式结构或铸钢轮体，轮槽装有聚氨脂衬垫，用双列向心球面滚子轴承。

采用盘式制动器和带有恒力矩或恒减速功能的液压制动系统。

（Ⅰ）型为双力线中心传动减速器，（Ⅱ）型为行星减速器，（Ⅲ）型为低速电机直联，多种型式可供用户选择。

多绳摩擦式提升机立井平衡尾绳损伤、断绳原因分析与预防平衡尾绳是提升系统的一个重要组成部分，在矿井提升的安全和经济运行中起着重要的作用。

平衡尾绳正确使用、维护和更换，是延长钢丝绳使用寿命、保证安全、提高经济效益和社会效益的保证。

平衡尾绳在煤矿立井多绳摩擦式提升机中主要是为平衡提升钢丝绳重力，获取等力矩而设置。

使用过程中一般认为尾绳只承受自重，因而没有将尾绳和首绳进行同等级别的重视和管理，进而缩短了平衡尾绳的使用寿命，甚至出现断绳事故。

目前，淮北矿业集团公司各矿大多使用圆尾绳，尾绳的设计选型多为镀锌多层股钢丝绳，扁尾绳基本不再使用。

淮北矿业桃园煤矿是一个中型矿井，有三个井筒，新副井是落地式多绳摩擦式提升机，提升高度825m，提升速度9m/s，井筒直径6.5m，新副井尾绳：34×7+NFZS φ42.mm、φ46mm两种规格；老副井井塔式多绳摩擦式提升机，提升高度548m，提升速度8m/s，井筒直径6.5m；老副井尾绳：18×7+NF φ40mm。

主井井塔式多绳摩擦式提升机，提升高度606m，提升速度8.5m/s，井筒直径5m，主井尾绳：18×19S+NF φ40mm，通过对平衡尾绳的检查维护、管理使用，以及尾绳事故来剖析尾绳断丝、断绳发生的原因，以及需要采用的相应预防措施。

平衡尾绳损坏的部位主要容易发生在两处：一处是提升容器与尾绳卸力器杯形体连接部位，另一处是井筒窝底尾绳环回转的部位。

尾绳卸力旋转器的影响：平衡尾绳卸力器的作用是通过推力轴承的卸力自动消除圆尾绳在提升过程中，由于长度和重量变化引起的扭转力。

立井提升系统在高速运行时，平衡尾绳需要消除由旋转器旋转带动尾绳旋转产生的扭转力。

当提升系统停止运行时，此时，处在井筒底部的弯曲尾绳回转部位距离尾绳卸力器长度最长，绳端载荷最大。

该点尾绳所受的旋转力最大。

旋转力对尾绳造成的内外绳股钢丝绳相互蠕动、磨损也在增加，外层股钢丝蠕动加剧了内、外层接触面的磨损。