礦井提升系統(tǒng)的設(shè)計

礦井提升系統(tǒng)的設(shè)計

第一章摘要及礦井提升系統(tǒng)的進展歷程及趨勢

一、摘要

礦井提升機是礦井運輸中的咽喉設(shè)施，是井下與地面聯(lián)系的重要工具，它

的狀況如何，直接關(guān)系到生產(chǎn)的正常進行和人員平安。國內(nèi)提升機的設(shè)計方法,

主要采納傳統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計法，其基本結(jié)構(gòu)參數(shù)往往偏大，設(shè)計周期長，很不利于

產(chǎn)品換代和節(jié)約材料，由于設(shè)計問題，往往消失一些零部件過早失效。因此，傳

統(tǒng)提升機的設(shè)計方法必定面臨著挑戰(zhàn)，市場競爭要求設(shè)計者采納現(xiàn)代設(shè)計方

法，瞄準國際提升機進展動向，設(shè)計出性能優(yōu)越的新型提升機，以滿意礦山行業(yè)

的需求。然而在目前纏繞式提升機計算機幫助設(shè)計方面,提升機廠家及其討論

機構(gòu)還停留在對單個零部件的有限元分析、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、以及設(shè)施選型設(shè)

計計算，對卷筒結(jié)構(gòu)以及提升機主軸裝置整體進行優(yōu)化設(shè)計討論和CAD系統(tǒng)

討論分析方面還比較欠缺，由于纏繞式提升機主軸裝置結(jié)構(gòu)簡單、工況多、計

算和繪圖量比較大，因此在纏繞式提升機整體CAD的討論方面亟待突破和完

善。主軸裝置是提升機的重要部件,它起著存放鋼絲繩、擔(dān)當提升貨荷以及

傳遞動力的作用;理論和實踐表明,卷筒是提升機中比較薄弱的部件;目前對剛

性支輪支承下的筒殼強度的計算方法已有了較為具體的討論,而彈性支承下

的筒殼及支輪的計算方法還是一個需要進一步討論的領(lǐng)域。本論文通過對

現(xiàn)有各種筒殼應(yīng)力計算方法的深化分析,指消失有筒殼應(yīng)力計算公式存在的

不足，應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和觀點,通過對提升機主軸裝置整體的系統(tǒng)分析和

討論，敏捷采納彈性基礎(chǔ)梁理論、彈性力學(xué)的平面應(yīng)力問題和板殼彎曲理論對

纏繞式提升機的關(guān)鍵零部件筒殼、支輪及主軸的應(yīng)力和變形進行仔細細致的

理論分析，建立新型彈支卷筒結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵零部件筒殼、支輪計算的力學(xué)模型,

依據(jù)筒殼與支輪的變形諧調(diào)條件，進行系統(tǒng)的公式推導(dǎo),形成了一套比較精確

的應(yīng)力計算公式?；谲浖こ痰乃枷氩杉{面對對象技術(shù)、模塊化技術(shù)以及

數(shù)據(jù)庫技術(shù)等現(xiàn)代設(shè)計方法，開發(fā)了纏繞式提升機的計算機幫助設(shè)計系統(tǒng)，在

原有標準系列產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，對提升機進行了適應(yīng)性設(shè)計。在提升機CAD系

統(tǒng)的優(yōu)化模塊中，通過多約束的條件，建立了以主軸裝置重量最輕和卷筒兩支

輪上的應(yīng)力差最小的多目標函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，進而采納符合工程問題的現(xiàn)代

混合離散變量優(yōu)化設(shè)計方法(MDOD)進行設(shè)計,優(yōu)化主軸裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)以

及確定支輪的最佳位置，使主軸裝置的結(jié)構(gòu)更加合理牢靠。在比較各類專業(yè)機

械CAD開發(fā)模式優(yōu)、缺點的基礎(chǔ)上，建立鋼絲繩、電動機、減速器、聯(lián)軸器、

軸承、高強度螺栓等數(shù)據(jù)庫，并運用參數(shù)化繪圖原理,以優(yōu)化結(jié)果作為輸入，實

現(xiàn)了纏繞式提升機主軸裝置工程圖的自動生成。采納面對對象的VisualBasic

語言，以Windows作為應(yīng)用平臺，并選用AutoCAD作為圖形支撐系統(tǒng)，以SQL

server作為底層數(shù)據(jù)支撐系統(tǒng)。完成了從方案設(shè)計到技術(shù)設(shè)計一體化的CAD

軟件的系統(tǒng)集成。軟件系統(tǒng)的宿主語言是窗口化設(shè)計語言VisualBasic,以

SQLServer為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它具有開發(fā)速度快，軟件設(shè)計過程可視化、充

分體現(xiàn)現(xiàn)代軟件技術(shù)等特點。本論文通過對新型彈支卷筒結(jié)構(gòu)纏繞式提升

機主軸裝置及其關(guān)鍵零部件的討論，運用力學(xué)和優(yōu)化理論，建立了計算力學(xué)模

型和優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，提出了適合新型提升機卷筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論和優(yōu)化方法。

并借助于面對對象設(shè)計方法，實現(xiàn)了從方案設(shè)計、標準件的選型計算、工程圖

紙設(shè)計的纏繞式提升機的CAD設(shè)計方法的集成與統(tǒng)一,具有較強的適應(yīng)性。

本論文的完成完善了提升機設(shè)計理論,使其設(shè)計計算精確、結(jié)構(gòu)合理,產(chǎn)品更

加平安牢靠。同時本論文使提升機在計算機幫助設(shè)計方面有了更進一步進展,

大大削減了設(shè)計人員的工作量，降低了制造和使用的成本，縮短了新產(chǎn)品的開

發(fā)周期，提高了設(shè)計效率，在提升機行業(yè)有很大的應(yīng)用推廣前景。本論文的討

論，可廣泛地應(yīng)用于含有筒殼的各類礦山機械、工程機械、建筑機械等的領(lǐng)域

中。

二、提升設(shè)施進展歷程及今后進展趨勢

(一)、提升設(shè)施的進展歷程

科學(xué)技術(shù)的不斷進展，不同時代的各機型技術(shù)水平存在明顯不同，結(jié)構(gòu)

特點也有很大差異。同樣由于各煤礦企業(yè)建礦年月的不同，目前不同時代的

各機型都還在使用中，所以對提升設(shè)施的進展歷程有一全面的了解，對不同

機型的結(jié)構(gòu)特點有肯定的熟識，以便使同學(xué)參與工作后對不同的煤T企業(yè)的

提升機各類機型不至于太生疏。

1、單繩纏繞式提升機的進展歷程

單繩纏繞式提升機從前蘇聯(lián)救濟設(shè)計生產(chǎn)到以后的自主研制，經(jīng)過幾十

年的進展，也許經(jīng)受了KJ、JKA、XKT、XKTB、JK、JK/A、JK/E幾個典

型機型。

(1)、KJ型礦井提升機。KJ型礦井提升機屬仿蘇改進型提升機，其性

能參數(shù)依據(jù)前蘇聯(lián)1952年系列參數(shù)標準而定。其結(jié)構(gòu)型式的特點是

①兩點支承提升機主軸，主軸承為滑動軸承，需要接特地的潤滑站，采

納稀油潤滑。

②主軸裝置采納兩個鑄鐵法蘭盤和Q235薄鋼板筒殼組成。

③調(diào)繩離合器為手動蝸輪蝸桿式。

④制動器為角移式、單缸制動結(jié)構(gòu)，即兩副制動器依靠一個制動油缸來

傳遞制動力。

⑤制動力的調(diào)整靠手動杠桿掌握三通閥，由三通閥來掌握制動油缸活塞

的位移來實現(xiàn)，平安制動是通過電磁鐵掌握的四通閥實現(xiàn)。

⑥深度指示器采綱牌坊式深度指示器。

⑦減速器采納漸開線軟齒面人字齒輪減速器，減速器軸承為滑動軸承。

(2)JKA型礦井提升機。JKA型礦井提升機是在仿蘇KJ系列提升機的

基礎(chǔ)上進行局部技術(shù)改進形成的，改進部位和內(nèi)容是

①主軸裝置仍采納鑄鐵法蘭盤。為提高筒殼強度和剛度，采納了Q235

厚鋼板筒殼。

②為了調(diào)繩時省力省時，調(diào)繩離合器改手動蝸輪蝸桿式為電動蝸輪蝸桿

式。

③制動器由角移式改為綜合式，由單缸制動結(jié)構(gòu)改為獨立傳動的雙缸制

納高一擋的圓弧齒輪減速器。

④減速器在20世紀80年月初改為滑動軸承和滾動軸承兩種，可由用戶

任選一種。

⑤在20世紀80年月初期液壓站改為延時達到。?10s的電氣廷時二級

制動液壓站。

⑥對2?2.5m提升機增加了整體卷筒，與原有的兩半卷筒結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)

構(gòu)可由用戶任選。

（5）JK/A型單繩纏繞式礦井提升機。JK/A型系列提升機是在1981年

組織有關(guān)人員對國內(nèi)外提升機做了深化的調(diào)查，對國內(nèi)外提升機的結(jié)構(gòu)、性

能做了全面的分析、對比，對2JK—2.5/20礦井提升機作了全面的重大改進,

在此基礎(chǔ)上于1984色2月開頭，在現(xiàn)行部標基本參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，開展

了更新系列的設(shè)計，1985年開頭批量生產(chǎn)。其結(jié)構(gòu)型式的特點是

①主軸與固筒支輪的連接采納無鍵連接，卷筒與固筒支輪的連接采納高

強度螺栓連接，裝拆便利。

②卷筒出廠時，帶有已加工好螺旋繩槽的筒殼，使鋼絲繩排列整齊，運

行平穩(wěn)，提高鋼絲繩使用壽命。同時也帶有安裝木襯的卷筒，便于月戶配用

不同規(guī)格的鋼絲繩。由用戶任選一種。卷筒采納對開裝配式，現(xiàn)場不需進行

焊接，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了安裝周期。

③采納裝配式制動盤，制動盤在出廠時進行精加工，保證了加工質(zhì)量，

縮短了安裝周期。

④主軸承采納雙列向心球面滾子軸承，筒化安裝，維護簡潔、提高效率,

消退軸向竄動。

⑤調(diào)繩離合器采納徑向齒塊式調(diào)繩離合器，使調(diào)繩快速、精確，

提高了作業(yè)率，并消退了過去油缸漏油可能污染制動盤的危急。

⑥制動器采納油缸后置裝配式制動器，便于批量生產(chǎn)，并使制動更加平

安牢靠；為阻尼電動機轉(zhuǎn)子慣性、削減對行星齒輪減速器齒面的沖擊，在配

用行星齒輪減速器時配有電動機制動器。液壓站采納延時間可達0?10s的

液壓延時二級制動液玉站。

⑦減速器采納漸開線齒形中硬齒面單斜齒平行軸減速器，或硬齒面行星

齒輪減速器，特殊是行星齒輪減速器，體積小、重量輕、效率高、噪聲低。

⑧電機軸聯(lián)軸器采納彈性棒銷聯(lián)軸器，其緩沖性好，棒銷使用壽命長，

備件易解決，更換便利。

⑨為加強平安愛護性能，增設(shè)了機械限速愛護。

⑩深度指示器配有牌坊式深度指示器和由監(jiān)控器傳動的裝在三體式操

縱臺上的小絲杠式粗指針指示器及圓盤式精針指示器。

(6)JK/E型單繩纏繞式礦井提升機。JK/E型礦井提升機性能參數(shù)完全

符合單繩纏繞式礦井提升機基本參數(shù)與尺寸標準，其結(jié)構(gòu)型式的與特點是

①全部采納硬齒面行星齒輪減速器，體枳小、重量輕、效率高、噪聲低。

②減速器配備了專用的潤滑站，保證減速器正常運行。

2、多繩摩擦式提升機的進展歷程

多繩摩擦式提升機也許經(jīng)受了DJ、DMT、JKM、JKMA、JKMDA、JKMC、

JKMDC、JKME、JKMDE等幾個典型的機型或品種。

(1)JKM型礦井提升機。JKM型礦井提升機性能參數(shù)符合多繩摩擦式

提升機基本參數(shù)與尺寸標準(GB10599-99)o其結(jié)構(gòu)型式的與特點是

①主軸為兩支點，由調(diào)心功能的滾動軸承支撐。

②主導(dǎo)輪為全焊接鋼結(jié)構(gòu)型。

③摩擦襯墊主要采納PVC塑料。

④減速器有兩種型式：其一為帶彈簧基礎(chǔ)中心驅(qū)動減速器；其二為帶兩

個高速輸入軸的單級側(cè)動式平行軸減速器。

⑤制動系統(tǒng)為盤形制動器，早期的JKM型采納瓦塊式制動系統(tǒng)。

⑥深度指示器為機械牌坊式，帶差動調(diào)零裝置。后期產(chǎn)品增加了新的可

消退滑動、蠕動影響的精針指示系統(tǒng)。

(2)JKMD型多繩摩擦式提升機。JKMD型礦井提升機性能參數(shù)符合

多繩摩擦式提升機基本參數(shù)與尺寸標準(GB10599-99),其結(jié)構(gòu)型式的與特

點是

①主軸承為加強型，以適應(yīng)于落地式提升機鋼絲繩斜上方的出繩要求。

②摩擦襯墊為雙繩槽，可縮短車繩槽對提升時間的影響，并延長襯墊的

使用壽命。

③帶有兩組天輪裝置，而JKM一般帶有一組導(dǎo)向輪裝置。

（3）III型或IV型直聯(lián)結(jié)構(gòu)多繩摩擦式提升機。近年來，大型多繩摩擦

式提升機多采納m型或IV型直聯(lián)結(jié)構(gòu)多繩摩擦式提升機。in型多繩摩擦式提

升機的性能參數(shù)遵循GB10599—99參數(shù)標準，其結(jié)構(gòu)特點是

①取消減速器，主軸和電機轉(zhuǎn)子靠錦面過盈連接。

②采納低速電機，電機轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速相同。

③多采納恒減速液壓制動系統(tǒng)，非傳動端裝設(shè)編碼器或測速機，除了主

控用測速機外，還要裝設(shè)閘控用測速機，用于恒減速制動時的速度反饋。

iv型多繩摩擦式提升機與ni型相比基本相同，不同之處在于以下兩個方

面：

①IV型采雙電機拖動，設(shè)施結(jié)構(gòu)完全對稱，兩端電機共同驅(qū)動一個卷筒,

因此iv型與ni型相比，提升負荷大大增加。

②由于IV型采納雙電機拖動，沒有非傳動端，往往在電機尾部裝設(shè)編碼

器或測速機。

（二）、礦井提升設(shè)施的進展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和采礦工業(yè)的進展，礦井提升系統(tǒng)的技術(shù)裝備先進

性有了大幅提高，其技術(shù)進展趨勢是朝著大容量、大功率、高效率、高平安

性、高牢靠性、全數(shù)字化及綜合自動化掌握的方向進展。礦井提升系統(tǒng)在機

械結(jié)構(gòu)、制造工藝、沒計理論、設(shè)計方法、電氣傳動、自動掌握、平安監(jiān)視

及愛護措施等方面都有了很大進展和進步。當今世界范圍內(nèi)運行的提升機，

最大提升速度已達20?25m/s；一次提升的最大靜張力差已達50t；電機功

率已超過5000kW,井深超過2000m（分段提升超過3600m）。曰于高產(chǎn)

高效礦井生產(chǎn)力量的強化和集中化，國外一些礦井采納了提升機群布置，即

在一個井筒安裝有多臺提升機，例如，瑞典的基魯那礦就是在一個矩形提升

塔上安裝了12臺多繩摩擦式提升機，采納集中掌握和自動化掌握。

在國內(nèi)的高產(chǎn)高效礦井中，摩擦式提升機和纏繞式提升機應(yīng)用比例接近

l:lo摩擦式提升中主繩最多為6繩，摩擦提升機滾筒最大直徑為5m,纏繞

式提升機滾筒最大直徑為4m,最大提升速度為14m/s,一次提升最大靜張

力差為32t。國內(nèi)也有一些礦井在一個井筒中安裝有兩臺以上的提升機。

從提升機系統(tǒng)方面來講，較為先進的裝備主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1、提升容器改進。主井箕斗采納具有外動力（氣動、液動）的側(cè)卸式,

裝載采納定量，同時箕斗采納輕型材料制成，其自重與原來相比有所減輕。

副井罐籠不少礦井采納了非標準、非對稱布置，如采納一個大罐籠、兩個小

罐籠的型式。

2、制造工藝提高。提升機中低壓及中高壓盤形閘及液壓站、硬齒面行

星輪傳動等的應(yīng)用，內(nèi)裝同步電機主軸裝置的問世等，都充分呈現(xiàn)t!制造工

藝的新成就。

3、綜合自動化掌握。隨著掌握、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進展，

目前國內(nèi)外生產(chǎn)的提升機，其掌握、監(jiān)視及愛護措施已由原來的繼電器或半

導(dǎo)體規(guī)律單元的技術(shù)水平進展到多PLC（可編程序掌握器）、智能儀表的數(shù)

字掌握以及上位工控機監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)掌握技術(shù)水平。網(wǎng)絡(luò)形式有工業(yè)以太網(wǎng)、

現(xiàn)場總線等。

4、全數(shù)字化掌握。由于引入了微機掌握系統(tǒng)，隨著微機運算速度的提

高、存儲器的大容量化、高級專用集成電路的應(yīng)用以及軟、硬件的優(yōu)化組合,

以一種全新的方式解決了數(shù)字掌握的小型化問題，使得全數(shù)字化掌握已經(jīng)成

為電機掌握方式的主流方向。

其次章礦井提升系統(tǒng)的熟識

一、煤礦立井開采運輸提升系統(tǒng)的熟識

煤礦立井開采運輸系統(tǒng)是一浩大的系統(tǒng)，在這一浩大的系統(tǒng)中，礦井提

升系統(tǒng)占有核心的位置。

（一）、煤炭運輸提升系統(tǒng)及礦井提升設(shè)施的任務(wù)

煤礦運輸和提升系統(tǒng)如圖所示，從工作面采落的原煤由采煤工作面

的刮板運輸機

圖礦井提升運輸系統(tǒng)示意圖

運送到區(qū)段運輸平巷，身1T獻林肺平巷朋前毓春在輸機或刮板運輸機運

到采區(qū)運輸上山，經(jīng)采區(qū)運輸.匕^的膠情運輸機簸送到采區(qū)煤倉或經(jīng)水平集

中膠帶運輸機運送到井'融蒞采微反媚餐嵋簿下部裝煤車場裝車，

經(jīng)階段運輸大巷運到井底車場煤倉，最終由主井箕斗提升到地面。獷井生產(chǎn)

所需的人員、設(shè)施、材料等由副井罐籠運輸?shù)骄萝噲?，之后由運輸大巷、

軌道上山、軌道平巷或區(qū)段回風(fēng)平巷運到各牛?產(chǎn)部位。

由上述可知，在立井開采的煤炭礦山，礦井提升設(shè)施的任務(wù)是沿井筒提

升煤炭、阡石，下放材料，升降人員和設(shè)施。

礦井提升是礦井生產(chǎn)運輸?shù)淖罱K環(huán)節(jié)，

是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)和地面工業(yè)廣場相連接

的樞紐，是礦山運輸?shù)难屎恚诘V井生產(chǎn)

中占有極其重要的地位。

（二）、礦井提升系統(tǒng)及主要組成部分

1、立井單繩纏繞式一般罐籠提升系統(tǒng)

圖1-2所示為立并單繩纏繞式一般罐籠

提升系統(tǒng)，其中一個罐籠位于井底裝車或上

人等，另一個罐籠位于上井口出車平臺卸車

或下人。兩條鋼絲繩的下端分別與罐籠相連,另一端繞過井架上的天輪正反

向纏繞并固定在提升機的滾筒上，電動機帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，一根鋼絲繩纏到滾

筒，另一根鋼絲繩下放，帶動井下的罐籠提升，地面的罐籠下降，使罐籠在

井筒中做上下往復(fù)運動，通過罐籠實現(xiàn)對人員、物料等的提升或下放。

2、立井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)

圖1-3所示為單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)示

意圖。處在井底車場的重礦車由推車機推入翻

車機（或稱翻籠），把礦車內(nèi)煤炭卸入井底煤

倉，再經(jīng)裝載設(shè)施11把煤炭裝入主井井底的

箕斗內(nèi)。

同時，己提升至井口卸載位置的重箕斗，

通過井架上的卸載曲軌的作用，使箕斗底部的

閘門開啟，把煤炭卸入地面煤倉6中。處在

井上、井下的兩箕斗分別通過連接裝置與兩

根提升鋼絲繩7連接，兩根提升鋼絲繩7的另

一端則繞過安裝在井架3上的天輪2,以相反

的方向固接在提升機卷筒1上。啟動提升機,

一根鋼絲繩纏繞到卷筒上，使井底重箕斗向

上運動，同時另一根鋼絲繩自卷筒上松放，使井口輕箕斗向下運動，完成提

升煤炭的任務(wù)。

3、立井多繩摩擦式提升系統(tǒng)

圖l.4a、b所示為多繩摩擦塔式和落地式提升系統(tǒng)示意圖。

在圖l-4a塔式摩擦提升系統(tǒng)中，主導(dǎo)輪（或稱摩擦輪）1安裝在提升井

塔上。幾根鋼絲繩3等距地搭在主導(dǎo)輪的襯墊上，鋼絲繩的兩端分別與容器

4連接，平衡尾繩6的兩端分別與容器的底部相連后自由懸掛在井筒中。電

動機帶動主導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時，通過襯墊與提升鋼絲繩間的摩擦力拖動提升容器往

復(fù)升降，實現(xiàn)對容器的提升。為增人鋼

絲繩在主導(dǎo)輪上的圍包角并縮小提升中

心矩，可增設(shè)導(dǎo)向輪5。

在圖l-4b為落地摩擦提升系統(tǒng)中，

主導(dǎo)輪1安裝在地面，天輪起支撐、導(dǎo)

向，同時調(diào)整圍包角和提升中心距作用。

a）井塔式

圖1-4

1一士烏裕。一孑裕a一熄升憫紂闌

其工作原理與塔式摩擦提升機相同。

二、礦井提升設(shè)施的結(jié)構(gòu)熟識

（一）、礦井提升設(shè)施的特點

礦井提升設(shè)施具有如下的特點：

1、礦井提升設(shè)施是礦山最簡單且浩大的機電設(shè)施，擔(dān)負著煤炭、物料、

人員和設(shè)施的提升和下放任務(wù)，工作任務(wù)繁重，工作中一旦發(fā)生故障不僅影

響到礦井的生產(chǎn)，而且涉及到人員的生命平安。因此礦井提升設(shè)施的平安性

極為重要，對其生產(chǎn)的平安性要求極為嚴格。

2、礦井提升設(shè)施是周期動作式輸送設(shè)施，運輸距離短且高速運行，工

作中需頻繁起動停止和換向，工作條件惡劣，其機械電氣設(shè)施工作必需牢靠。

3、提升設(shè)施是一大型的綜合機械一電氣設(shè)施，其成本和耗電量較高，

所以，合理選擇、正確使用和維護具有重要的經(jīng)濟意義。

（二）、提升設(shè)施的分類

提升設(shè)施可依據(jù)其用途、設(shè)施類型及工作條件進行分類。

1、按提升設(shè)施的用途分類

按提升設(shè)施的用途有主井提升設(shè)施一特地提升煤炭或砰石；副井提升設(shè)

施一提升肝石，下放材料，升降人員及設(shè)施等幫助提升。

2、按提升容器型式分類

按提升容器型式有箕斗提升設(shè)施，用于主井提升；罐籠提升設(shè)施，用于

副井提升，對于小型礦井也可用作主井提升。

3、按提升機工作形式分類

按提升機工作類型有纏繞式提升機和摩擦式提升機。纏繞式提升又可分

為單繩纏繞和多繩纏繞提升機；摩擦式提升機可分為塔式摩擦提升機和落地

摩擦提升機。

4、按井筒傾角分類

按井筒傾角有立井提升設(shè)施和斜井提升設(shè)施。

5、按拖動裝置的類型分類

按拖動裝置的類型有溝通拖動提升設(shè)施和直流拖動提升設(shè)施。

（三）、礦井提升設(shè)施的主要組成

礦井提升設(shè)施的主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩、提升機（包

括拖動掌握系統(tǒng)）、操控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、井架（或井塔）、天

輪及井上下裝卸載設(shè)施等。

1、單繩纏繞式提升設(shè)施的組成

圖1-5所示為單繩雙

滾筒纏繞式提升機布置

圖，由左至右依次為操縱

掌握臺、電氣掌握柜、牌

坊式深度指示器、提升機

滾筒、鋼絲繩、制動閘盤、

國1-5電維雙滲筒緬密?我根

液壓泵站、主軸、軸承架、

聯(lián)軸器、減速器等組成。圖示左滾筒為下出繩，右滾筒為下出繩，提升機順

時針旋轉(zhuǎn)，左滾筒纏繩，左提升容器提升，右滾筒放繩，右提升容器下降，

提升機循環(huán)往復(fù)工作，實現(xiàn)提升工作。

2、多繩摩擦式提升設(shè)施的組成

圖1-6所示為落地式多繩摩擦提

升機布置示意圖，由左至右依次為電

氣掌握柜、操縱掌握臺、牌坊式深度

指示器、提升機摩擦滾筒、鋼絲繩、

制動閘盤、液壓泵站、軸承架、聯(lián)軸

器、減速器、電機制動器、拖動電動

Ia1“菠Hh全制

機等組成。提升機摩擦滾筒回轉(zhuǎn)，通

過滾筒與鋼絲繩間的摩擦力帶動鋼絲繩提升或下降，從而帶動繩端提升容器

的升降，提升機循環(huán)往復(fù)工作，實現(xiàn)提升工作。

第三章提升箕斗的使用與維護

礦井提升箕斗是煤礦主井用提升容器，用來直接裝盛煤炭，完成煤炭的

井上下提升的運輸生產(chǎn)。由于現(xiàn)代化礦井煤炭產(chǎn)量都已很大，主井箕斗提升

運量大，工作壓力大，其平安運行是保證礦井提升運輸生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

一、立井箕斗

箕斗是有益礦物或肝石的提升容器，依據(jù)卸載方式的不同，箕斗有翻轉(zhuǎn)

式、側(cè)壁下部卸載式和底卸式三種，現(xiàn)在我們我國新建礦井多采納三板閘門

底卸式箕斗。

箕斗的導(dǎo)向裝置可以采納鋼絲繩罐道，也可以采納鋼軌或組合罐道。采

納鋼絲繩罐道時，除應(yīng)考慮箕斗本身平衡外，還要考慮裝煤后仍維持平衡，

所以在斗箱上部裝載口處安設(shè)了可調(diào)整的溜煤板3,以便調(diào)整煤堆頂部中心

的位置。

我們我國使用的立井單繩箕斗為JL或JLY型；多繩箕斗為JDS、JDSY

和JDG型。

平板閘門底卸式箕斗如圖2-8所示，由斗箱4、框架2、連接裝置12及

閘門5等組成。采納曲軌連桿下開折頁平板閘門的結(jié)構(gòu)形式。其卸載過程是:

當箕斗提到地面煤倉時，井架上的卸載曲軌使連桿6轉(zhuǎn)動軸上的滾輪7沿箕

斗框架上的曲軌運動，滾輪7通過連桿的鎖角等于零的位置后，閘門5就借

助于煤的壓力打開而卸載，在箕斗下放時，以相反的過程關(guān)閉箕斗閘門。

這種閘門與老式扇形閘門相比有以下優(yōu)點：

1、閘門結(jié)構(gòu)簡潔、嚴密。

2、關(guān)閉門的沖擊力小。

3、卸載時灑煤少。

4、由于閘門是向上關(guān)閉的，對箕

斗存煤有向上撈回的趨勢，故當煤未卸

完（煤倉已滿）時產(chǎn)生卡箕斗而造成斷

繩墜落事故的可能性小。

5、箕斗卸載時閘門開啟主要借助

煤的壓力，因而傳遞到卸載曲軌上的力

較小，改善了井架受力狀態(tài)。

6、過卷時閘門擰開后，即使脫離

卸載曲軌，也不會自動關(guān)閉，因此可以

縮短卸載曲軌的長度。

這種閘門的缺點主要是：箕斗運行

過程中由于煤重力作用，使閘門處于被

迫打開的狀態(tài)。因此箕斗必需裝設(shè)牢靠

的閉鎖裝置（兩個防止閘門自動打開的

扭轉(zhuǎn)彈簧10）。假如閉鎖裝置失靈，

閘門就可能會在井筒中自行打開，打開

的箕斗閘門將會撞壞罐道、罐道梁及其圖2-8單繩立井箕斗

他設(shè)施，因此必需常常仔細檢查閉鎖1一楔形繩環(huán)2—框架3—可調(diào)整溜煤板4一斗箱

5一閘門6—連桿7—卸載滾輪8—套管罐耳（用于繩罐道）

裝置。9一鋼軌罐道雁耳10一扭轉(zhuǎn)彈彼11一年子12—連接裝置

為克服平板閘門底卸式箕斗的缺點和提高箕斗一次提升容量，可采納插

板式和帶圓板閘門的底卸式箕斗，由專設(shè)的卸載站和外設(shè)氣缸來開閉閘門，

有以下優(yōu)點

1、在重力作用下不會自行打開，既使打開，也不會超出箕斗平面投影

尺寸，不會產(chǎn)生嚴峻事故。

2、結(jié)構(gòu)簡潔、結(jié)實、重量輕，箕斗上易損件少。

3、不用卸載導(dǎo)軌，箕斗爬行階段時間短，井架受力好。

插板式和帶圓板閘門的底卸式箕斗缺點：設(shè)專用氣缸，箕斗與煤倉之間

有間隙，閘門開啟行程大、開閉時間長。

二、箕斗裝載設(shè)施

（一）、定量輸送機裝載設(shè)施

采納箕斗提升時，必需在井底設(shè)置裝載設(shè)施，我們我國新的箕斗裝載設(shè)

施采納預(yù)先定量的裝載方式，其灑煤量可以大大降低，一般僅為提煤量的

l%0o,最大不過3%。。定量裝載方式有利于實現(xiàn)提升自動化、提高生產(chǎn)率，

保證提升正常進行。

目前國內(nèi)外廣泛采納的定量裝載設(shè)施有定量輸送機式和定量斗箱式兩

種。圖2-9所示為定量輸送機裝載設(shè)施示意圖。輸送機2安裝在稱重裝置（負

荷傳感器）6±o在給箕斗裝載前，輸送機2先以0.15?0.3m/s的速度通過

煤倉閘門7向自身膠帶面裝煤，當裝煤量達到規(guī)定重力時，由負荷傳感器發(fā)

出信號，煤倉閘門7關(guān)閉，輸送機停止運行，等待給箕斗裝載。待空箕斗到

達裝煤位置時，輸送機以0.9?1.2m/s的速度開動，將膠帶上的煤全部快速

裝入箕斗，完成一次裝載過程。定量輸送機裝載設(shè)施的優(yōu)點是：

1、不需在井筒四周開鑿較大的胴室，基建費用低，工程期短。

2、削減裝倒次數(shù)，因而可削減煤的破裂量。

3、輸送機向箕二-連續(xù)勻速裝載，裝載量勻稱，可削減提升鋼絲繩的沖

擊負荷。

4、裝載時間不受煤質(zhì)變化的影響，有利于實現(xiàn)提升自動化。

5

76

zIIUI!IMII

...p\ii

圖2-9定量輸送機裝載設(shè)施不意圖

7T*i!i\\

1一煤倉2—輸送機3—活動過渡溜槽4一箕斗5一中間溜槽6一負荷傳感器

11^III)1

（二）、定量斗箱裝載設(shè)施

圖2-10所示為定量斗箱裝載設(shè)施示意圖。這種裝

II

載設(shè)施主要由斗箱、溜槽、閘門、Ji_m

掌握缸和測重裝置等組成。在給箕斗裝載前，由圖2」。立井箕斗定量斗箱裝載設(shè)施

煤倉給煤機先將斗箱1裝滿，

其裝載量由壓磁測重裝置6來掌握，當

箕斗到達井底裝煤位置時，通過掌握元

件開動掌握缸2,將閘門4打開，斗箱1

中的煤便沿溜槽5全部裝入箕斗，完成

一次裝載過程。

定量斗箱裝載設(shè)施具有結(jié)構(gòu)簡潔、環(huán)節(jié)少、裝載時不用其他幫助機械等

優(yōu)點，在我們我國已定為標準裝載設(shè)施。

定量斗箱裝載設(shè)施存在的不足是：

1、需要在井筒四周開鑿較大的洞室，基建費用高，工程期長。

2、裝倒次數(shù)多，碎煤量大。

3、由于瞬時裝載量大，對鋼絲繩沖擊負荷較大。

4、裝載時間隨煤質(zhì)和水分的不同而變化。

（三）、提升容器改進

1、箕斗卸載方式的改進

主井箕斗采納具有外動力（氣動、液動）的側(cè)卸式，使結(jié)構(gòu)簡潔，不會

自行打開，減小卸載時對井架的受力和沖擊，同時有利于縮短提升循環(huán)時間,

有利于使箕斗容量加大。

2、提升容器采納輕型材料

減輕提升容器的自身質(zhì)量，可直接增加一次提升有益貨載。其方法是采

納鋁合金提升容器，甚至采納塑料提升容器。鋁合金的重度只是碳素鋼的

35%,且剛度和抗腐蝕性均高于碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235,實踐證明采用鋁合金制造

的罐籠比碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的貓籠重量可下降40%,箕斗的重量下降50%,在

不轉(zhuǎn)變提升機提升力量的前提下，每次提升有益貨載可增加60%。鋁合金提

升容器的使用壽命也有大幅提高，其綜合經(jīng)濟效益要比傳統(tǒng)提升容器好很

多。

第四章提升機的使用

一、纏繞式提升機的結(jié)構(gòu)和使用維護

（一）、礦井提升機類型

依據(jù)礦井提升機工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為如下類型：

「單卷筒

單繩纏繞式提升

「單繩纏繞J可分別單卷筒

機是較早,纏繞提升機YJ雙卷筒消失的一種

多繩纏繞一布雷爾式

提升機。礦井提升機＜此種提升機

「塔式

‘單繩摩擦＜

工作牢一落地式靠，結(jié)構(gòu)簡

摩擦提升機《

1塔式

潔，但僅.多繩摩擦Y適用于淺井

1落地式

及中等深度的礦井，

且終端載荷不能太大。對于深井且終端載荷較大時，提升鋼絲繩和提升機卷

筒的直徑很大，從而造成體積浩大，重力大增，使得提升鋼絲繩和提升機在

制造、運輸和使用上都有諸多不便。因此在肯定程度上限制了單繩纏繞式提

升機在深井條件下的使用。

摩擦提升機的消失及其進展在肯定程度上解決了單繩纏繞式提升機在

深井條件下所消失的問題。但是，摩擦提升一般均采納尾繩平衡，以減小兩

端張力差，提高運行的牢靠性。因此，在容器與提升鋼絲繩連接處的鋼絲繩

斷面上，靜應(yīng)力將隨容器的位置變化而變化。當容器位于井口卸載位置時，

尾繩的全部重力及容器的重力均作用在該斷面上；當容器抵達井底裝載位置

前，該斷面僅承受容器的重力。也就是說，在整個提升過程中，與容器連接

處的提升鋼絲繩斷面中要承受一個靜應(yīng)力變化，礦井越深，靜應(yīng)力的波動值

越大。使用閱歷證明：為了保證提升鋼絲繩的必要使用壽命，在提升鋼絲繩

任意斷面處的應(yīng)力波動值一般不應(yīng)大于165N/mm2,否則會影響其使用壽

命。因此，摩擦提升在深井的使用亦受到肯定的限制。

（二）纏繞式提升機主要結(jié)構(gòu)和工作原理

1、單繩纏繞式提升機主要結(jié)構(gòu)組成和工作原理

（1）單繩纏繞式提升機分類。

單繩纏繞式提升機在我們我國礦山中使用較為普遍，主要以JK型為主,

是一種圓柱形卷筒提升機，依據(jù)卷筒的數(shù)目不同，單繩纏繞式提升機可分為

雙卷筒和單卷筒兩種。

（2）單繩纏繞式雙卷筒提升機組成及工作原理。

單繩纏繞式雙卷筒提升機就是在提升機主軸上裝置兩個卷筒，圖4-1所

示為單繩雙卷筒纏繞式提升機總體布置示意圖。兩個卷筒中的一個卷筒通過

楔形鍵或熱裝與主軸固接在一起，稱為固定卷筒；另一個卷筒滑裝在主軸上,

通過離合器與主軸連接，稱之為游動卷簡。該提升機主要由主軸裝置、動力

裝置、制動系統(tǒng)、深度指示器、操縱系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成。

其工作原理是：將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定

在提升機的兩個卷筒上；另一端繞過井架上的天輪分別與兩個提升容器連

接。這樣，通過電動機轉(zhuǎn)變卷筒的轉(zhuǎn)動方向，可將提升鋼絲繩分別在兩個卷

筒上纏繞和松放，以達到提升或下放容器的目的，完成提升任務(wù)。

單繩雙卷筒提升機的優(yōu)點是：在礦井生產(chǎn)過程中提升鋼絲繩在終端載荷

作用下產(chǎn)生彈性伸長，或在多水平提升中提升水平的轉(zhuǎn)換，需要兩人卷筒之

間能夠相對轉(zhuǎn)動以調(diào)整繩長，使得兩個容器分別對準井口和井底水平。此外

雙卷筒容繩量大，終端載荷大，生產(chǎn)率較高，適合較高生產(chǎn)量且較深礦井。

但結(jié)構(gòu)簡單浩大。

(3)單繩單卷筒提升機組成及工作原理。

單繩單卷筒提升機結(jié)構(gòu)組成與雙卷筒的差別就是主軸裝置上只有一個

卷筒，將鋼絲繩的一端固定于卷筒的一側(cè)，另一端懸掛提升容器，卷筒做不

同方向轉(zhuǎn)動時.，鋼絲繩在卷筒上做纏繞或松放，實現(xiàn)提升容器在井筒中的升

降，達到提升運輸?shù)哪康摹＜偃鐔尉硗蔡嵘龣C用作雙鉤提升，則要在一個卷

筒上固定兩根纏繞方向相反的提升鋼絲繩，提升機運行時，一根鋼絲繩向卷

筒的一側(cè)上纏繞，同時，另一根鋼絲繩自卷筒的另一側(cè)上松放，實現(xiàn)兩提升

容器的上提和下放。反向旋轉(zhuǎn)則提升容器運行方向互換。

單繩單卷筒提升機的優(yōu)點是：卷筒容繩表面得到了充分的采用，從而使

得提升機的體積和重力較小，結(jié)構(gòu)簡潔。其缺點是：用作雙鉤提升時，兩個

容器在井口和井底水平的位置不易調(diào)整。由于這種提升機只有一個卷筒，容

繩量小，適用于井深狡淺且提升力量較小的場合。

圖47雙卷筒提升機總體布置示意圖

I一主軸裝設(shè)2一徑向齒塊離合器3—多水平深度指示器傳動裝置4一左軸承座5一盤形制動喘

6—液壓站7一操作臺8一粗針指示器9一精針指示器10—牌坊式深度指示器11一右軸承座

12—測速發(fā)電機13、15—聯(lián)軸器14一減速器16—電動機17—微拖裝置18—鎖緊器19一潤滑站

2、單繩單卷筒提升機主軸裝置

圖4-2單繩單滾筒提升機主軸裝置

1一固定滾筒2—主軸3—軸承座底架4一軸承座I5—聯(lián)接軸6—壓板7一兩半軸瓦8—固定左支輪

9一軸板10—瀏襯11—固定右支輪】2—制動席13—軸承座II14—軸克15—壓繩板

圖4-2所示為JK系列單繩單卷筒提升機主軸裝置示意圖。固定卷筒1

的右側(cè)上焊接制動盤12,其內(nèi)側(cè)通過焊接形式連接并支承到左右輻板9上，

卷筒表面敷設(shè)工業(yè)塑料襯層。輻板9通過高強度精制協(xié)作螺栓連接到左右固

定支輪8、11上，固定左支輪8通過兩半軸瓦（QT700-2）7滑裝于主軸2

上，固定右支輪11與主軸做過盈聯(lián)結(jié)，通過過盈裝配力傳遞扭矩，整個主

軸裝置由左右兩個雙列向心滾子軸承支承于左右軸承座底架3上。輻板側(cè)面

設(shè)有壓繩板I5o

3、單繩雙卷筒提升機主軸裝置

（1）單繩雙卷筒提升機主軸裝置

圖4-3所示為JK系列單繩雙筒提升機主軸裝置結(jié)構(gòu)圖，圖4-4為其外形

圖。單繩雙卷筒提升機主軸裝置主要由固定卷筒13和游動卷筒7、同定左支

輪10和固定右支輪14、液壓調(diào)繩離合器4、分體游動支輪5、主軸2、兩半

軸瓦6和12、塑襯8、軸承座3和15、軸承座底架I和H、壓繩板17等組

成。卷筒為焊接結(jié)構(gòu)，其上焊有制動盤，內(nèi)部兩側(cè)焊接并支承到輻板上，輻

板由高強度螺栓與支輪聯(lián)接，固定卷筒的右支輪通過過盈協(xié)作支承在主軸

上

，

并通

過過

誣盈裝

袈

—與配

6力

啄

X出

魁—傳遞

—匚

8

道順卷

卿至筒

標

——

益

9一

—一作

Z一工

啟慣

益