模块5矿井提升设备.

下篇矿井提升设备第一节概述矿井提升设备的用途、组成及系统分类（二）矿井提升设备的主要组成矿井提升设备的主要组成部分有：提升机、提升容器、井架或井塔、天轮、钢丝绳以及装载和卸载装置。矿井提升设备是矿井运输系统中的咽喉设备，是井下与地面联系的主要工具。用途是：把井下煤和矸石沿井筒提升到地面；下放材料；在地面和井底之间升降人员、设备等。（一）矿井提升设备的用途（三）矿井提升系统根据提升方式的不同，矿井提升系统主要可分为以下几种。1．立井单绳缠绕式箕斗提升系统2．立井单绳缠绕式罐笼提升系统3．立井多绳摩擦式箕斗提升系统4．立井多绳摩擦式罐笼提升系统5．斜井箕斗提升系统6．斜井串车提升系统根据矿井提升机工作原理和结构的不同，可分为如下类型：矿井提升机缠绕提升机单绳缠绕多绳缠绕-布雷尔式双卷筒摩擦提升机单绳摩擦塔式落地式多绳摩擦塔式落地式单卷筒提升机单绳缠绕式提升机：是较早出现的一种，它工作可靠，结构简单，但仅适用于浅井及中等深度的矿井，且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷筒的直径很大，从而造成体积庞大，重力猛增，使得提升钢丝绳和提升机在制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在一定程度上限制了单绳缠绕式提升机在深井条件下的使用。摩擦提升机：在一定程度上解决了单绳缠绕式提升机在深井条件下所出现的问题。但是，摩擦提升一般均采用尾绳平衡，以减小两端张力差，提高运行的可靠性。因此,在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳断面上，静应力将随容器的位置变化而变化。矿井越深，静应力的波动值越大，因此，摩擦提升在深井的使用亦受到一定的限制，一般限制H1400m。落地摩擦提升机多绳缠绕式提升机(布雷尔式提升机)：工作原理与单绳缠绕式相同，不同的是几根提升钢丝绳同时缠绕在一个分段的卷筒上，它属于多绳多层缠绕式，主要用于深井和超深井中，其工作原理如图3-1所示。类型：按卷筒的数目，分为双卷筒和单卷筒。双卷筒提升机：它的两个卷筒在与轴的连接方式上有所不同：其中一个卷筒通过楔键或热装与主轴固接在一起，称为固定卷筒，又称为死卷筒；另一个卷筒滑装在主轴上，通过离合器与主轴连接，故称之为游动卷筒，又称为活卷筒。采用这种结构的目的是考虑到在矿井生产过程中提升钢丝绳在终端载荷作用下产生弹性伸长，或在多水平提升中提升水平的转换，需要两个卷筒之间能够相对转动，以调节绳长，使得两个容器分别对准井口和井底水平。单卷筒提升机：只有一个卷筒，一般仅用作单钩提升。国产单绳缠绕式提升机有JT和JK两个系列：JT系列提升机卷筒直径为800～1600mm,主要用于井下运输提升工作；JK系列提升机卷筒直径为2～5m，主要用于地面井口提升工作。一、主轴装置组成：包括卷筒、主轴、主轴承，在双筒提升机(或可分离式单卷筒提升机)中还包括有调绳离合器。如图所示为JK系列双筒提升机主轴装置结构简图。由图可知，固定卷筒的右轮毂用切向键固定在主轴上，左轮毂滑装在主轴上，其上装有润滑油杯，应定期向油杯加润滑油，以免轮毂和主轴表面磨损。游动卷筒的右轮毂经轴套滑装在主轴上，也装有润滑杯，保证润滑。轴套的作用：保护主轴和轮毂，避免在调绳时轴和轮毂磨损。左轮毂用切向键固定在轴上并经调绳离合器与卷筒连接。卷筒为焊接结构，其特点是筒壳下没有其他(如支环和斜撑等)支撑结构，两侧轮辐(支轮)是由钢板制成的，开有若干入孔。筒壳外边一般均设有木衬。在单层缠绕时，木衬上车有螺旋绳槽，以使钢丝绳规则地排列，并减少钢丝绳的磨损。木村的厚度应不小于2倍钢丝绳直径，通常宽在100mm左右。在多层缠绕情况下《煤矿安全规程》规定：卷筒必须设有带绳槽的衬垫。二、调绳离合器作用：是使活卷筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换水平时，能调节两个容器的相对位置。类型：齿轮离合器、摩擦离合器和蜗轮蜗杆离合器。应用较多的是齿轮离合器。图3-5(a)所示为JK系列提升机调绳离合机构示意图，采用齿轮离合器，液压控制。轴向移动齿轮离合器1-主轴；2-键；3-轮毂；4-油缸；5-椽胶缓冲垫；6-齿轮；7-尼龙瓦；8-内齿轮；9-卷筒轮辐；10-油管；11-轴承座；12-密封头；13-闭锁阀结构：活卷筒的左轮毂3通过键2与主轴1相联，在活卷筒左支轮上沿圆周的三个孔中，放入调绳油缸4，调绳油缸的另一端插在齿轮6的孔中。这样，当齿轮6与固定在轮辐9上的内齿轮8相啮合时，调绳油缸便相当于三个销子将3与6连接在一起，传递力矩。工作原理：调绳油缸的左端盖连同缸体一起用螺钉固定在齿轮6上。如图3-5(b)而齿轮6则滑装在活卷筒的左轮毂上。活塞通过活塞杆和右端盖一起固定在轮毂上。因此，当压力油进入油缸时，活塞不动，缸体沿缸套移动，调绳离合器简图1-轮毂；2-活塞销；3-O型密封圈；4-阀体；5-弹簧；6-缸体;7-活塞杆；8-活塞；9-缸套；10-橡胶缓冲垫；11-齿轮；12-尼龙瓦；13-内齿轮；14-主轴；15-空心管；l6-空心轴；17-轴套，18-密封体；19-钢球；20-弹簧图3-6径向动作式调绳离合器1-联锁阀；2-油缸装置；3-卡箍；4-拨动环；5-连板6-盖板；7-齿块体；8-内齿圈；9-移动彀►在多绳摩擦提升机及JK系列矿用提升机中，有采用共轴减速器的。这种减速器的入轴和出轴在同一中心线上，功率为两路传递，在中间齿轮的轮缘和轮毂间设有弹簧，用以消除由于齿轮加工误差引起的负荷分配不均，并减少减速器在起动和停止时的冲击负荷。为了使减速器质量和结构尺寸较小，在起重运输机械及矿井提升机中，已开始采用行星齿轮减速器，这种减速器体积小，重量轻，传动效率高。三、减速器提升容器提升容器按其结构可分类如下：提升容器竖井斜井主井—箕斗底卸式箕斗侧卸式箕斗副井—罐笼凿井时期—吊桶普通罐笼翻转罐笼箕斗后壁卸载式箕斗翻转式箕斗矿车人车翻转式箕斗对于罐笼的要求满足在规定时间内升降人员的要求车在罐笼内要稳定能装载井下使用的大型设备升降人员的罐笼要设防坠器罐笼的结构要坚固，自重要轻2、防坠器作用：当提升钢丝绳和连接装置断裂时，使罐笼平稳地支撑在井筒中的罐道或特设的制动绳上，以免罐龙坠入井底造成重大事故。防坠器的结构和类型防坠器由四部分组成：开动机构，传动机构，抓捕机构和缓冲机构。分类：木罐道切割式防坠器；钢罐道摩擦式防坠器；制动绳摩擦式防坠器（试验表明，性能好）。前两种的制动力难于控制，已很少使用。为了便于矿车出入罐笼，必须使用罐笼承接装置。承接梁：承接梁结构简单，只用于井底车场，且易发生墩罐事故。（三）承接装置摇台：摇台由安装在通向罐笼进出口处能绕转轴转动的两个钢臂组成。当罐笼停于卸载位置时，动力缸中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂靠自重绕轴转落并搭在罐笼底座上，将罐笼内轨道与车场的轨道连接起来。固定在轴上的摆杆用销子与活套与轴上的摆杆套相连，摆杆套前部装有滚子。矿车进入罐笼后，压缩空气进入动力缸，推动滑车。滑车推动摆杆套前的滚子，致使轴转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故障或因其它原因不能动作时，也可以临时用手把进行人工操作。摇台的应用范围很广，井底、井口和中间水平都可使用，特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。罐座：罐座操作较复杂，利用托爪将罐笼托住，使罐笼的停车位置准确，推入矿车时的冲击由托爪承担，但要下放位于井口罐座上的罐笼时，必须先将罐笼提起，托爪靠配重自动收回。图1－9摇台１—钢臂；2—手把；3动力缸；4—配重；5—轴；6—摆杆7—销子；8—滑车；9—摆杆套；10—滚子（二）箕斗装载设备箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大减少。定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有利于实现提升自动化。定量装载设备定量斗箱式定量输送机式导向装置刚性挠性挠性罐道采用钢丝绳刚性罐道一般用钢轨、各种型钢。二、箕斗及其装载设备（一）竖井箕斗我国煤矿竖井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。箕斗的导向装置可采用钢丝绳罐道，也可以用钢轨或组合罐道。（2）卸载原理当箕斗提升至地面卸载点时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作用下，沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为零的位置后，闸门就借助矿的压力打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门。平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受力小，卸载曲轨短，装载时撒矿少，且动作可靠。我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗，采用预先定量的装载方式。优点：其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1‰，最大不超过3‰。定量装载方式还能保证提升工作的正常化。有利于实现提升自动化。目前在新建和改建矿井的设计中已普遍采用定量装载设备。类型：目前国内外广泛采用的定量装载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。图1-2所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。图1-3定量输送机装载设备示意图。图1－2立井箕斗定量斗箱装载设备1—斗箱；2—控制缸；3—拉杆；4—闸门；5—溜槽；6—压磁测重装置；7一箕斗图１－３定量输送机装载设备示意图１—煤仓；２—输送机；３—活动过度溜槽；４—箕斗；５—中间溜槽；６—负荷传感器；７—煤仓闸门二、斜井箕斗类型：有后壁卸载式(简称后卸式)及翻转式两种形式。煤矿斜井提升主要采用后卸式箕斗，示意图如图1-4所示。组成：斗箱1与主框2在箕斗中部以铰链连接。斗箱后部安有与其铰接的扇形闸门3，闸门上安有一对卸装滚轮6。斗箱上还安有前后两对车轮，前轮4的轮缘宽；后轮5的轮缘窄。箕斗前后轮缘宽度不一致，目的是当箕斗进入卸载位置时斗箱倾斜，箕斗顺利卸载。图１－４斜井后卸式箕斗示意图１－斗箱；２－主框；３－扇形闸门；４－前轮；５－后轮；６－卸载滚轮第三节容器的导向装置提升容器在井筒内运行需设导向装置，提升容器的导向装置(罐道)可分为刚性和挠性两种。挠性罐道采用钢丝绳，刚性罐道一般用钢轨、各种型钢和方木。钢罐道的形式有钢轨罐道和用型钢焊接而成的矩形组合罐道。钢轨罐道的主要缺点是侧向刚度小，易造成容器横向摆动。一、刚性组合罐道刚性组合罐道的截面是空心矩形，一般由槽钢焊接而成。国外也有采用整体轧制型钢的。其主要优点是：侧向弯曲和扭转强度大，罐道刚性强，可配合使用摩擦系数小的橡胶滚动罐耳。这种罐道使容器运行平稳，罐道与罐耳磨损小，因此服务年限长。近年来国内外使用这种罐道的矿井逐渐增多，尤其是在终端负荷和提升速度都很大时，使用这种罐道更为合适。二、钢丝绳罐道钢丝绳罐道与刚性罐道相比具有安装工作量小、建设时间短、维护简便、高速运行平稳、无罐道梁可适当减小井壁厚度、通风阻力小等优点。但使用钢丝绳罐道时，容器之间及容器与井壁之间的间隙要求较大，因此就必须增大井筒净断面积，且使井塔或井架的荷重增大，这些都限制了钢丝绳罐道的使用。特别是当地压较大，井筒垂直中心线发生错动．甚至井筒发生弯曲时，不能采用钢丝绳罐道，此时应采用刚性罐道。竖井提升容器的选择一、提升容器的比较及其应用范围提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。天轮安装在井架上，起支承、引导钢丝绳转向作用。主要有井上固定天轮、凿井及井下固定天轮和游动天轮三种类型。其结构型式有三种类型：第三节井架与天轮一、井架井架有以下几种类型：金属井架服务年限长、耐火性好、弹性大、能适应提升过程中发生的振动。但成本高、钢材消耗大、易腐蚀。混凝土井架服务年限长、耐火性好、抗振性强、节省钢材。但自重大，施工期长。装配式井架主要用于立井开凿施