多绳摩擦式提升机在安阳地区的推广应用

王振宇　李小玉

摘要：文章通过对多绳摩擦式提升机同单绳缠绕式提升机进行对比分析，指出多绳摩擦式提升机的优缺点；通过对安阳地区煤炭赋存情况及开采方式进行分析，指出多绳摩擦式提升机使用的必要性。

关键词：多绳摩擦式提升机；矿井提升系统；矿山运输；运输设备

中图分类号：TD532 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0043-03

1 概述

矿井提升系统是矿井运输设备的重要组成部分，是矿山运输的咽喉。多绳摩擦式提升系统在现代矿山行业中的应用十分广泛，随着科学技术的发展，其增长速度很快，使用范围也日益增多，不仅立井使用，斜井或露天斜坡也在使用。

目前，国内外多绳摩擦式提升机的发展方向是：发展落地式和斜井多绳摩擦式提升机，研究其用于特浅井、盲井的可能性，以扩大其使用范围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量；实现自动化，以提高工作的可靠性和生产效率；大量采用先进的拖动、控制系统，甚至是全液压型。由上可知，多绳摩擦式提升机将是未来矿山提升系统的首选。

自1960年国内第一台多绳摩擦式提升机投入运行以来，大量的这种提升机在我国安装运行，在2012年之前安阳地区矿山行业无一家使用多绳摩擦式提升机。安阳鑫龙煤业主焦矿借助60万t改扩建，在副井提升系统改造中率先选择使用了中信重工机械股份有限公司生产的JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多绳摩擦式提升机。

2 可行性研究

2.1 多绳摩擦式提升机的优点

在国内外，多绳摩擦式提升机得到飞跃发展，同单绳缠绕式提升机相比，它具备以下优点：

2.1.1 钢丝绳不是缠绕在卷筒上，所以提升高度不受卷筒容绳量的限制，更适用于深井提升，这是多绳提升机较突出的优点。例如瑞典某矿井使用50t箕斗的8绳提升机，提升高度为1300m主导轮的直径仅为4m，若用单绳缠绕式提升机，则滚筒直径将达7.2～8m，缠绕宽度将达4.5～5m，钢丝绳直径将为80mm，不仅设备重量大，而且设备和钢丝绳直径过大，制造和安装使用维修都较困难。

2.1.2 由于提升容器是由数根钢丝绳所承担，提升钢丝绳直径就比相同载荷下单绳提升的小，并导致主导轮直径小，因而在同样提升载荷下，多绳提升机具有体积小、重量轻、节省材料、制造容易、安装和运输方便等特点。

2.1.3 由于多绳摩擦式提升机运动质量小，拖动电动机的容量与耗电量都相应减少。

2.1.4 由于多根钢丝绳提升，几根钢丝绳被同时拉断的可能性极小，因此提高了提升设备的安全性，可不设断绳保险器（防坠器），这就给使用钢丝绳罐道矿井提供了有利条件。

2.1.5 在卡罐和过卷的情况下，有打滑的可能性，可避免断绳事故发生。

2.1.6 由于多绳提升机的提升钢丝绳一般都是偶数，因而可以用相同数量的左捻和右捻钢丝绳，这样，提升钢丝绳在运行中产生的阻力就可以相互抵消，从而减轻了提升容器因钢丝绳扭力而产生对罐道的侧向压力，既降低了运行中的摩擦阻力，又可以减轻罐耳和罐道的单向摩擦，从而延长了罐耳和罐道的使用寿命。

2.1.7 由于主导轮宽度较小，轴的跨度也小，改善了主轴的负载性能。

2.1.8 主导轮上不缠绳，提升钢丝绳没有在缠绳时沿轴中心方向上的挤压力（单绳缠绕式矿井提升机上会受这种力的影响，通常称之为“咬绳”），而且，由于钢丝绳承受的动应力和静应力都低，因而有利于钢丝绳使用寿命的提高。

2.2 多绳摩擦式提升机的局限性

但多绳摩擦式提升机也有它的局限性：

2.2.1 数根钢丝绳的悬挂、更换时工作量大，维护检修、调整工作较复杂。

2.2.2 当有一根钢丝绳损坏而需要更换时，为了保持各钢丝绳具有相同的工作条件，则需要更换所有的钢丝绳。

2.2.3 因不能调节绳长，故双钩提升不能用于几个中段提升，也不适用于凿井提升。

2.2.4 由于使用数根直径较细的钢丝绳提升，钢丝绳的外露总面积增加了，在井筒中受矿井腐蚀气体侵蚀的面积就相应增加，加之由于钢丝绳直径较细，钢丝绳的绳股中钢丝直径也较细，耐磨性也明显降低，诸因素对钢丝绳的使用寿命产生了不利的影响。

综上所述，多绳摩擦式提升机的优越性是显著的，特别是对提升量大的深井，单绳缠绕式提升机是无法比拟的。通过对多绳摩擦式提升机的缺点进行分析，发现这些缺点是可以克服和减轻的。例如，对于井筒中涌水较大的矿井，除了采取堵水的措施，以减轻对钢丝绳的锈蚀外，还可以采用镀锌钢丝绳，以提高抗腐蚀性能，另外在运行中还可以定期对钢丝绳涂以防腐防滑的戈培油，以改善钢丝绳的工作条件。综合分析，多绳摩擦式提升机已成为现代提升的发展方向之一。

3 项目采用的技术原理及技术分析

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放重物或人员。设钢丝绳在摩擦轮的围包角为α，钢丝绳两端的张力分别为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。

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。

4 项目研究的主要内容

多绳摩擦式提升机主要部件有主轴装置、减速机、盘形制动器、行星齿轮减速器、液压站、操作台、车绳槽装置、电动机等。

4.1 主轴装置

主轴装置由主导轮、主轴、两个主导轮轴承等组成。为了减少轴的跨度，采用滚动轴承。主轴与铸钢轮毂的连接为热压配合，而不用键。制动盘和主导轮焊在一起。多绳摩擦式提升机的钢丝绳是搭在主导轮的衬垫上，提升机容器是悬挂在钢丝绳的两端。容器的底部还悬挂有平衡尾绳。提升机工作时，拉紧的钢丝绳必须以一定的正压力紧压在主导轮的衬垫上，主导轮向某一个方向旋转时，提升钢丝绳与主导轮之间产生很大的摩擦力，钢丝绳在摩擦力的作用下，跟主导轮一起运动，从而实现提升容器的升降。

4.2 减速器

JKMD型提升机配用的减速机为刚性基础，选用ZZDP1000型行星轮减速器。

4.3 制动系统

提升机的制动系统包括液压站和盘形闸两大部分。其中液压站的原理如下：工作制动是通过电液调压装置控制溢流阀的溢流压力，改变盘式制动器的油缸内油压实现的。确定最大的工作油压，并依靠调正溢流阀的定压弹簧压紧程度，在不超过的范围内变化。安全制动时，安全制动阀断电，电液调压装置中的滑阀处于最上面的位置，切断了压力油的通路，并使所有盘形制动器油缸中的压力油分别经过A管和B管，与A管相连的制动器通过安全阀直接回油，很快地抱闸。同时，与B管相连的制动器通过安全阀的节流阀，以较缓慢的速度回油，产生二级制动力矩。并可用调节安全阀的节流阀杆位置，来改变二级制动特性。节流杆在最上面时，只有一级制动。

4.4 车槽装置

多绳摩擦提升机在开始运转时，为了增加提升钢丝绳与摩擦钢丝绳之间的接触面积，必须在衬垫上车出绳槽。在提升机运转期间，由于提升机钢丝绳之间的张力不同，造成了衬垫磨损不均匀，使各绳直径产生误差，为了保证所有钢丝绳均匀负担绳端的负荷，当绳槽直径误差达到一定值时，也必须对衬垫绳槽进行车削，为此设置了专门的车槽装置。

车槽装置在主导轮的下方，每根钢丝绳的绳槽都有一个专用的车刀装置，它通过支撑固定在车槽架上。车削时要调正好车刀，使刀头的刀面与主轴中心线平行，转动手轮即可进刀或退刀，进刀量的大小可以从刻盘度上看出，一般是每转一个刻度，进刀量为0.1毫米，可以同时车削全部绳槽，也可以单独车削某个或几个绳槽。

车槽时，应尽量使各钢丝绳直径的偏差达到最小，以保障各提升钢丝绳负荷均匀。

5 实际应用效果

JKMD-2.8×4（Ⅰ）E型落地式多绳摩擦式提升机在安阳鑫龙煤业主焦矿投入运行以来，以可靠的设备安全性能及较少的维修量，增加了提升系统的运输效率，减少了工人的劳动强度，得到了使用单位职工的认可和好评。目前，多绳摩擦式提升机已列入鑫龙煤业科技成果推广应用计划，即将在全公司范围内进行推广使用。

6 推广应用的前景和意义

多绳摩擦式提升机以其广泛的使用范围；采用新结构，以减小机器的外形尺寸和重量；实现自动化以提高工作的可靠性和生产效率；大量采用先进的拖动、控制系统，甚至是全液压型等，已经成为矿井不可或缺的运输设备。总之，多绳摩擦式矿井提升机已成为现代提升的发展方向之一。

参考文献

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[7] 马新民.矿山机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

作者简介：王振宇（1985-），男，河南永城人，安阳鑫龙煤业（集团）有限责任公司助理工程师，研究方向：科技创新；李小玉（1986-），女，河南辉县人，供职于安阳鑫龙煤业（集团）有限责任公司，研究方向：机电管理。

（责任编辑：周 琼）