提升系统(提升机和天轮)

矿井提升机和天轮技术培训一、矿井提升机的分类:
缠绕式提升机：Array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。

右图（图1）则为单绳缠绕式提升机。

摩擦式提升机：
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，
图3. 塔式摩擦式提升机
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H<1400m 。

右图（图2）为落地多绳摩擦式提升机。

右图（图3）为塔式摩擦式提升机。

二、缠绕式提升机介绍
工作原理：
将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个卷筒上；另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连接。

这样，通过电动机改变卷筒的转动方向，可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放，以达到提升或下放容器，完成提升任务的目的。

目前，单绳缠绕式提升机在我国矿山中使用较为普遍。

类型：按卷筒（滚筒）的数目，分为双卷筒和单卷筒。

1.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。

像我矿的A 区一、四、五、六号井都为双滚筒提升机。

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。

2.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。

三、提升机和天轮的选型：
图5. 不同的D/d 时载荷与耐久性的关系（一）、提升机的选型计算
选择提升机的主要参数有： 卷简直径D ； 卷筒宽度B ；
提升机最大静张力Fjmax 及最大静张力差Fjc 。

其中卷筒直径D 为选择提升机规格型号的依据;其他三个参数为校核参数。

选择提升机卷筒直径的主要原则是： 使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的弯曲应力不要过大，以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命。

理论与实践已证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳，其弯曲应力的大小及其疲劳寿命取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。

右图（图4）所示是锁股(密封)钢丝绳进行弯曲试验的结果，由图示可知，在同一钢丝绳直径条件下，卷简直径愈大，弯曲应力愈小;在相同卷简直径条件下，绳径愈小，弯曲应力愈小，即比值D ／d 愈大，弯曲应力愈小。

右图（图5）所示为在不同的D ／d 弯曲条件下，钢丝绳试验载荷与其耐久性的关系。

由图5可知，在试验载荷相同时，D ／d 愈大，钢丝绳所能承受的反复弯曲次数愈多，疲劳寿命愈长。

《煤矿安全规程》规定，对于安装在地面的提升机，其直径与钢丝绳直径的关系如下：
（3-1）
（3-2） 式中：D ′为提升机卷筒直径；d 为提升钢丝绳直径；δ为提升钢丝绳中最粗钢丝绳直径。

对于安装在井下的提升机则有：
（3-3） （3-4） 根据计算值D ′，选择标准卷筒直径 。

选定了标准卷简直径后，卷筒的标准宽度B 则为巳知，然后根据实际需要在卷筒上缠绕的钢丝绳长度来计算卷筒的实际宽度B ′。

在提升机卷筒上应容纳以下几部分钢丝绳：
(1)提升高度H ，m;
(2)提升钢丝绳试验长度，规定每半年剁绳头一次，每次剁掉5m ，按提升钢丝绳的使用寿命为三年计，则试验长度为30m ；
(3)为了减少钢丝绳在卷筒上固定处的拉力，钢丝绳在卷筒上松绳时，不能全部松放，应在卷筒表面保留三圈摩擦圈，则卷筒的实际容绳宽度B ′为：
（3-5） 式中：H 为提升高度；D 为提升机卷筒直径；d 为提升钢丝绳直径；ε为提升钢丝绳绳圈间的间隙，一般为2-3mm ，卷筒直径较大时，取大值。

如果B ′< B ，则所选提升机满足宽度要求，如小很多，可适当加大绳圈间隙。

如果B ′>B ：若提升机用于有升降人员的竖井副井提升，根据《煤矿安全规程》规定，钢丝绳在卷筒上只能缠绕一层。

但是如果B ′比B 稍大一点，所选提升机仍可满足宽度要求，但是要是B`-B 的差值暂时固定在卷筒内。

如果B ′-B 的差值较大，则所选提升机的宽度不满足要求，则应采取措施：
一是另选强度较高的提升钢丝绳型号；
二是把提升机卷筒直径增大一级。

重新计算B ′到满足B ′<B 为止。

若提升机用于竖井主井提升，当提升钢丝绳在卷筒上作单层缠绕时，当B ′〉B 。

根据《煤矿安全规程》规定竖井主井提升的提升钢丝绳可在卷筒上缠两层，作双层缠绕时，提升钢丝缠在卷筒上的实际缠绕宽度B ′可按下式计算：
（3-6） 80D d
'≥1200D δ
'≥60D d
'≥900D δ
'≥30
(
3)()
H B d D
επ+'=++()()εππ+⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛'+++='d D k D n H B p 330
式中：Dp 为平均缠绕直径；K 为缠绕层数； n ′为错绳圈数。

其中：
（3-7） 为了避免绳圈总在一个地方过渡，每季度要将提升钢丝绳错动1/4圈，根据提升钢丝绳的使用年限，一般取n ′= 2～4圈。

为了保证提升机在其设计强度范围内工作，使提升机的工作负荷不超过其设计值，还必须验算提升工作的最大静张力Fjmax 及最大静张力差Fjc 使其满足所选提升机规定的数值[Fjmax]和[Fjc]，可按下式计算：
（3-8） （3-9）
二、天轮的选型计算
类型：天轮安装在井架上，作支承、引导钢丝绳转向之用，根据原煤炭工业部的标准，天轮分为三种：井上固定天轮；凿井及井下固定天轮；游动天轮。

其结构形式也分为三种类型：
直径为3500mm 时，采用模压焊接结构； 直径小于3000mm 时，采用整体铸钢结构； 直径为4000mm 时，采用模压铆接结构。

天轮直径的选择：
根据《煤矿安全规程》的规定，对于地面设备，当钢丝绳对天轮围抱角大于90°时：
（3-10）
（3-11） 当围抱角角小于90°时：
（3-12）
（3-13）
对于井下设备：
（3-14）
（3-15）
2
2)(42
1ε+--+=d d k D D P ][max max j z j F pH g Q Qg F ≤++=][jc jc F pH Qg F ≤+=80t D d ≥1200t D δ
≥60t D d ≥900t D δ≥60t D d ≥900t D δ≥
培训签到表。