多绳摩擦

多绳摩擦（共8篇）

多绳摩擦 篇1

1多绳摩擦式矿井提升机简介

1.1多绳摩擦式矿井提升机的分类和其结构组成

自矿井提升机发明以来, 随着采矿矿井的深度越来越深, 矿井提升机的应用越来越广泛。其中多绳摩擦式矿井提升机其结构主要分为:交流电机、矿井提升机的制动装置、矿井提升机的深度提升系统以及矿井提升机的速度测速和操纵系统等构成, 其动力来自于与交流或是直流电机。当提升机采用的是低速大扭矩的电动机时, 可以不通过减速系统而直接接入到提升机的动力系统中, 通过将其与承重钢缆的卷筒相连接, 从而达到直接传动的目的, 除了采用上述连接方式外还可以采用将电动机的转子直接装在钢缆卷筒的末端, 直接通过转子进行传动。当提升机的升斗较重时, 一台电机无法工作, 则可以采用将多台电机连接, 从而达到提升的目的。在多绳矿井提升机中, 制动装置是其重要的组成部分, 当矿机提升机丧失动力而需要紧急制动时, 可以通过制动系统来调节制定力矩的液压系统从而达到两级安全制动, 从而达到快速制动且制动较为平稳的效果。而采用交流电动机来作为动力源的多绳提升机, 除了保证以上的制动装置意外, 其还需要具有灵敏的制动力矩的可调性能, 从而达到对于提升机在接近目标位置时运行速度的精确控制。

1.2多绳摩擦式矿井提升机提升工作原理

多绳摩擦式矿井提升机其工作主要是依靠钢丝绳与摩擦轮之间的紧压来进行传动的, 根据其使用的钢丝绳的多少可以分为单绳和多绳, 随着矿井深度的增加和载矿质量的增加, 多绳传动更多的应用于矿井提升机中, 其中多绳摩擦式矿井提升机能够满足大多数的矿井形式。在多绳摩擦式矿井提升机的工作过程中需要将钢丝绳与摩擦轮进行紧密结合, 将钢丝绳的两端均与提升容器相连, 也可以采用一端连接容器而另一端则与配重相连。

2多绳摩擦式矿井提升机的组成部件分析与设计

由于多绳摩擦式矿井提升机是由多个部分组成的, 做好每一个部分的设计并通过对多绳摩擦式矿井提升机的总体安装将其组装起来。

2.1多绳摩擦式矿井提升机各个部分的功能以及构成

多绳摩擦式矿井提升机主要是由:工作结构、制动系统、机械传动系统、提升机保护系统以及提升机的速度观测和操纵系统等组成。其中工作机构主要是指主轴装置和主轴承, 作为搭放提升钢丝绳, 以承受各种正常载荷 (静载荷、动载荷) 以及非常载荷等。而制动系统则主要是由制动液压站, 以及蝶形弹簧等组成, 当提升机停止工作时, 制动系统需要能够紧紧的抱住提升机的传动轴, 确保其不会发生运动。同时当多绳摩擦式矿井提升机靠近停靠点时, 制动系统需要能够控制其运行的速度以便及时的停车。多绳摩擦式矿井提升机的传动系统主要是连接多绳摩擦式矿井提升机的主动力与钢丝绳的卷筒部分, 其主要是由减速箱以及联轴器等部件组成。而多绳摩擦式矿井提升机的观测和操纵系统主要是对提升机电动机的运行速度以及运转方向等进行控制, 当提升机靠近井口 (或井底) 时及时发出减速信号, 而当提升机的下行或上行速度较快时, 需要对运行速度进行控制。对于多绳摩擦式提升机, 能自动调零;测速发电机用于测定机器的实行运行速度。多绳摩擦式矿井提升机的自动保护系统主要是通过对提升机的过速、过卷、闸瓦磨损超限、润滑油超压或欠压、制动油超压或欠压、轴承温升超限、制动油温升超限、电动机过流或欠压等进行测量, 并在发现以上这些测量点任一出现问题后及时发出报警提醒维修或更换, 或是采取紧急制动来对提升机进行保护。多绳摩擦式矿井提升机的其他附件主要是指司机座椅、机座、机架、护栅、挡板、护罩等辅助用具及材料等。

2.2主轴装置设计

2.2.1主轴设计。由于多绳摩擦式提升机工作的特点, 它的主轴装置与缠绕式提升机大不相同。从而, 对主导轮应有静平衡、动平衡的要求, 以保证运转的平稳性。这一点, 对于塔式多绳摩擦式提升机的主导轮尤为重要。多绳摩擦式矿井提升机的主轴装置由主导轮、主轴、两个轴承等组成。主轴用45号钢缎成。轮壳采用普通低合金钢板焊接结构, 钢板厚度为20到30mm。轴承座为铸铁件, 两边的轴承盖盖紧, 防止漏油。

2.2.2摩擦衬垫选择。多绳摩擦轮的传动是一种典型的柔性传动方式。选用衬垫材料时, 需要对其特性进行详细的了解, 同时还需要对摩擦系数可能出现的变化引起足够的重视, 比如:当材料表面具有油、水、煤粉时会对摩擦系数造成一定的影响, 以及随着材料温度的升高致使摩擦系数产生一定的变化。摩擦系数值因测试方法不同而产生的误差。

高摩擦系数的衬垫, 在做好多绳摩擦式矿井提升机传动工作的同时还可以提高提升机的承载能力, 同时对于衬垫摩擦系统的选用需要进行详细的对比, 找出最优的系数, 而不是一味的选用较大的摩擦系统。还应该指出的是:不论用什么方法测定衬垫的摩擦系数, 由于摩擦轮对钢丝绳的比压, 在包角范围内各不相同, 而摩擦系数又与比压有关, 因此, 无论是设计用的, 或是测定的摩擦系数, 都只能看成一个当量的值。

2.2.3微拖动装置。微拖动装置主要由于用于提升机在爬行阶段获得稳定的低速度, 在保证提升容器在卸载点停车位置的准确停车, 另外还可用来检查井筒、钢丝绳、更换钢丝绳, 加工制动盘以及其他需要低速拖动的工作, 微拖速度一般为0.3到0.6m/s。

2.2.4深度指示器选择。多绳摩擦式提升机由于钢丝绳与摩擦轮片非固定连接, 而且钢丝绳在提升过程中不可避免地要产生蠕动, 尤其在当前使用的摩擦衬垫情况下, 还会产生相对滑动, 这就使深度指示器的指针与提升容器在井筒中的位置不对应, 因此多绳摩擦式矿井提升机的深度指示器必须加上补偿的调零装置, 这是与缠绕式提升机不同的地方。

2.2.5车槽装置。在多绳摩擦式提升机使用之前, 需要在摩擦衬垫上车出一定的凹槽, 大小可以使得钢丝绳直接嵌入其中即可, 采用此种方式的目的是为了使钢丝绳能够与摩擦衬垫之间通过三面贴合, 从而增大其与摩擦衬垫之间的接触面积, 增强作用效果。

结束语

本设计主要有矿井提升机主体选型计算, 主要介绍了JKM-2.8/4 (Ⅱ) 型多绳摩擦式矿井提升机, 对其的一些组成部分进行了分析介绍。从经济实用方面考虑, 本设计的JKM-2.8/4 (Ⅱ) 型多绳摩擦式矿井提升机多使用于规模较大的矿井中, 而通过对其进行一定的改进也可以将其应用于中、小型的矿井中。

摘要：矿井提升机是矿井井下和地面的工作机械。本文就是要进一步熟悉多绳摩擦式矿井提升机各部分的工作原理, 对其进行更好的改进, 并对它的提升部分进行细致分析设计, 使其耐用并且省时省力安全性好, 使矿井提升机在工作中能够有更好的经济效益。

关键词：矿井,摩擦,提升机

参考文献

[1]洪晓华.矿井运输提升[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2005, 2, 7.

[2]杜竟贤, 于学谦.矿井运输提升[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1988.

多绳摩擦 篇2

关键词：钢丝绳长度；绳槽直径

中图分类号： TD821 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）22-180-2

0 引言

多绳摩擦提升机以其提升能力大，提升高度大，钢丝绳安全系数大，电动机消耗功率低，机器整体尺寸小，造价便宜等显著优点，被越来越多应用于矿井提升中。由于提升容器及提升载荷的重量由几根钢丝绳（首绳）共同承担，如何使几根钢丝绳受力均匀，减少钢丝绳张力差，对延长钢丝绳及驱动滚筒衬垫的使用寿命尤为重要。《煤矿安全规程》规定各钢丝绳张力与平均张力之差不得超过±10%。通过对现场使用钢丝绳的长期细致观察发现，多绳摩擦式提升机受力越小的钢丝绳，抖动越严重，绳槽磨损越严重（严重时出现锯绳槽现象，即驱动滚筒周围出现驱动滚筒衬垫粉末），断丝现象越多，而张力较大的钢丝绳情况要好得多；如果不能及时解决钢丝绳受力不均问题，甚至可能出现个别钢丝绳受力过大发生断裂。所以为了使多绳提升机安全平稳地运转，首要的问题是要使提升荷载尽可能均匀地分配在提升装置中的各条钢丝绳上。

如果一台多绳提升装置有“n”条钢丝，在所有钢丝绳上下述“影响因素”都相同的话，荷载即均匀分配到各钢丝绳上：

A 钢丝绳弹性 B 钢丝绳长度

C 驱动滚筒绳槽直径 D 均一的摩擦衬垫

影响因素“A”可从已知的钢丝绳结构中查到，由于新绳、旧绳的弹性模数不同，所以多绳摩擦式提升机几根首绳必须同时更换，所更换的新绳必须选用同一生产厂家、同一批次生产的钢丝绳，尽量减少弹性模数的变化。如果由于外部的原因，诸如钢丝绳遭遇猛烈拉力、意外损坏，使钢丝绳弹性发生变化，此时建议由厂家对钢丝绳进行无损探伤检测。

影响因素“B”由于现在普遍采用自动液压张力平衡装置，只需保证张力平衡油缸伸出量介于1/3到2/3之间，使每根张力平衡油缸有足够的伸出量或缩进量，就可以降低由于钢丝绳伸长量的不均而引起的张力差的变化。如超出张力平衡油缸的调节范围，要及时进行调绳作业，截短张力平衡油缸伸出较多的钢丝绳。

影响因素“C”由随驱动滚筒配套的衬垫车削装置进行，安装规范要求多绳摩擦式提升机驱动滚筒绳槽衬垫的直径差不得超过0.5mm，目前衬垫车削装置有多种形式，其中德国西马格、瑞士ABB公司生产的车削装置普遍采用单车刀，带燕尾槽的滑轨横梁，车刀可以沿燕尾槽移动到对应绳槽，锁紧后进行车削作业，车削精度主要取决于车刀横梁与驱动滚筒轴线的安装精度，只要安装精度保证就可以实现要求精度；但国产设备采用多车刀，单横梁结构，每把车刀对应一个绳槽，车刀头与驱动杆采用螺栓连接，误差较大，需要先测量绳槽直径差，通过计算来确定车刀进给量，加之车刀头不锋利，车削绳槽用时较长，对生产影响时间长。

影响因素“D”驱动滚筒各个绳槽的摩擦衬垫材质应相同、径向、切向弹性相同，且弹性好，摩擦系数在任何使用情况下不低于0.25，目前多采用德国贝克特生产的K25衬垫材料。

“A”、“D”在设备投运后，已经确定，我们一般不予考虑。平时对钢丝绳张力调整，主要是调整钢丝绳长度、驱动滚筒绳槽直径，以期达到钢丝绳张力平衡的目的。下面介绍几种钢丝绳张力测量及调整方法：

1 张力测定方法

1.1 使用测力计测定

此种方法是用专门的工具和设备（测力计）进行。由于影响钢丝绳张力平衡的因素较复杂，经间接测定而计算出的张力误差较大，因此，在提升容器连接装置或钢丝绳上装上测力计，可直接测出各钢丝绳的张力，并求出张力差。为了得到可靠的测量数据，建议绞车在最大提升速度和最大提升荷载下至少提升5次，使装置处于一种“稳恒状态”。所有钢丝绳拉力的测量，都应在最大提升荷载的条件下运行。荷载越大，测量结果越可靠。当提升装置呈现稳恒状态后，提升装置将有效荷载提起，将已装载的提升容器停在装载点，用千分尺测量测力环的开口距离，即可判断钢丝绳长度的差异，将已装载的提升容器停在卸载点，用千分尺测量测力环的开口距离，即可判断驱动滚筒绳槽直径的差异，按照设备提供的手册对照进行调整。

1.2 采用“振波”计时法测定

该方法是先将有载荷的提升容器下放到井筒最低水平，不受外力保持自然悬垂状态。测量人员站在井塔或井架上用手突然推动钢丝绳同时按下秒表，这时弹性波即沿钢丝绳向下传播。到了下边的提升容器后就反射回来。当传到原来推动钢丝绳的位置时，即可明显看到钢丝绳突然抖动，此时按动秒表，得到回波传递的时间，钢丝绳张力越大，则时间越短。依次对各钢丝绳进行测量，若各绳的时间差超过10%时应进行处理。用振波法测定时，提升容器在井底位置，因此测得的钢丝绳张力差，主要是由于钢丝绳悬挂长度不一致而产生的。

1.3 用标记法测定

标记法主要用于驱动滚筒绳槽直径差的测量，将提升容器放在井筒中间对罐位置，在无导向轮侧钢丝绳上靠近驱动滚筒同一水平位置做好标记，将有标记侧提升容器提升至井口，同时记录驱动滚筒旋转圈数，测出钢丝绳上标记线最高与最低的高差值，标记线最低的为绳槽直径最大，标记线最高的为绳槽直径最小，以最小绳槽直径为标准，通过计算得出其他几根钢丝绳绳槽直径差，进行绳槽车削作业，车削完成后，要对绳槽直径进行核实，直至钢丝绳上标记线变化量接近为0为止。

1.4 利用自动液压张力平衡装置测定

自动液压张力平衡装置既可以对钢丝绳的长度进行测量，也可以对绳槽直径差进行测量，测量前先对测量侧提升容器进行检查，确保张力平衡油缸有足够的伸缩行程，关闭非测量侧提升容器张力平衡油缸联通油管上的截止阀，人员将站在测量侧提升容器上，以不大于2m/s的速度开至对罐位置，在每一张力平衡装置框架上做一标记，上提提升容器依照1.3的方法，就可以测出钢丝绳的绳槽直径差；下放提升容器至井筒最低水平，就可以测出钢丝绳的悬挂长度差，如果接近张力平衡油缸的极限位置，需要进行调绳作业。

2 钢丝绳张力差的调整方法

2.1 钢丝绳长度调整

多绳摩擦式提升机钢丝绳的张力平衡装置位于首绳连接装置处，大型提升机多采用垫块或液压张力平衡油缸等，特别是最近几年，液压张力平衡装置普遍使用。下面介绍调整方法如下：

①垫块式结构简单可靠，采用专用调节油缸和手压泵对调节装置进行支撑，随后插入调节垫块，垫块厚度取决于对钢丝绳长度或张力测量。调整精度受垫块厚度及规格的影响，不够精确，但后期维护量小一些。

②液压张力平衡装置操作方便，需要专用打压泵，通过油管与张力平衡油缸的油管进行连接，通过开启相应油缸截止阀进行打压或泄压操作。同时调绳的最大长度不能超过液压油缸中的活塞行程，否则就必须进行调绳作业。采用半自动平衡方式，油缸中油液以充满油缸行程的1/3至2/3为好，否则可能超过油缸行程达不到自动平衡的目的。此外液压油缸行程要与井筒深度一致，油缸承载能力要大于钢丝绳最大静张力。同时建议采用半自动调绳方式，即一侧平衡油缸联通，一侧关闭；否则由于钢丝绳的捻向不同，会出现在一侧提升容器左捻钢丝绳张力平衡油缸伸到极限位置，而另一侧容器右捻钢丝绳张力平衡油缸伸到极限位置现象，从而失去对钢丝绳张力的自动调节作用。另外，要加强对张力平衡油缸、油管、截止阀的检查，防止出现液压油泄漏引起的个别钢丝绳不受力现象。

由于可能对一根或几根绳进行调节，要保证提升容器的操平找正，防止提升容器倾斜出现滚动罐耳受力过大，加剧对罐道等的磨损，严重时可能出现卡罐现象。

2.2 车削滚筒衬垫进行调整

在实际应用中钢丝绳动态张力不平衡在某种程度上是由于各绳槽的直径不同所造成的。这时就需要根据测定结果对滚筒衬垫进行车削。车削衬垫前要对所有的衬垫进行随圆，随后按照测量和计算尺寸进行车削作业。

多绳摩擦提升系统动力学分析 篇3

1 主井提升系统的基本参数

本次作为分析的提升系统基本参数如下:主井的井筒直径为5.6m, 井口标高为0, 井底标高为-1120m。井筒内配置一套双箕斗提升系统, 单个箕斗自重约30t, 有效载量为30t。采用42mm密封钢丝绳作为箕斗的罐道。箕斗提升系统采用一点装矿, 一点卸矿, 井下装矿皮带道标高为-1058m, 井口卸矿标高为27m。主井提升机采用塔式配置。

主井提升机选用4.5×6的多绳摩擦式提升机, 交流变频电动机, 提升机与电动机的连接方式采用直联。

2 主井提升系统理论分析和计算

2.1 关于主井提升系统出现的问题

钢丝绳出现疲劳损坏过快问题, 钢丝绳设计使用寿命为一年, 实际工作寿命只达到6~8个月左右。这也是国内深井 (1000m以上) 提升普遍存在的问题。

由于主井提升出矿为矿山生产之咽喉, 如需换绳, 停产给公司造成很大经济损失, 因此很有必要对此问题进行分析研究。

2.2 理论分析与计算

提升钢丝绳在实际运行过程中, 不仅要承受静载荷, 还要承受冲击载荷。冲击负荷的大小受初始激发条件控制, 一般可达正常静负荷的数倍, 给运行中的提升钢丝绳造成非正常损伤而留下隐患, 如果总负荷超过钢丝绳的实际承载能力, 就会导致断绳。常见的冲击负荷来自运行中的提升机突然启动, 提升机突然停止运行。

从理论上计算钢丝绳横断面上动应力的大小, 一般常用的方法有3种:应变理论、振动理论、波动理论。

根据状况初步分析, 正常工作条件下, 钢丝绳载荷变化情况:

(1) 在提升过程中钢丝绳下端突然加载荷, 即箕斗装矿时受到冲击。

(2) 在装矿完毕, 钢丝绳内受到的载荷还未消除, 然后向上开始加速提升。

(3) 此两者的冲击效果叠加。引起钢丝绳瞬间过载, 长期工作此工况下, 引起钢丝绳过早疲劳损坏。

2.3 根据钢丝绳提升理论推导与计算

在本系统中, 为双箕斗提升系统, 为了使得到的数据更加准确, 采取应变理论进行推导, 我们假定提升系统为弹性-韧性体。弹性-韧性体是两部分构件的总合体, 即其一部分是遵守定律的弹性体, 另一部分是遵守定律的韧性体。我们把弹性构件和韧性构件并联, 即得到弹性韧性构件的模型。

在建立的数学模型中, 我们先设定以下一些基本参数。

2.3.1 基本参数

(1) 系统参数:

(2) 终端重量:

(3) 钢丝绳选型:

(4) 装载系统参数:

2.3.2 基本力学参数

2.3.3 分析问题方程

用广义坐标法分析解决问题, 步骤如下:

(1) 利用问题的边界条件拟定频率方程, 然后求出其根 (问题的故有数) 并确定基本函数Xm (x) 的形式。

(2) 计算广义力, 亦即作用力的虚功式子中广义坐标变分前的系数。

(3) 直接利用公式求解。

在本问题中, 考虑杆件x=0的终端是固定的, 而在x=l的终端上固定有荷重。边界条件总是:

①当x=0时X (0) =0;

在本系统中问题的基本函数为:

函数中λm问题的固有数, 即超越方程式λtgλ=α的根, 此根即固有数用递推法可解出。

利用广义坐标法解答矿井提升钢丝绳运动状态。

假设存在一种情况, 受力研究终端x=0固定, 终端x=l悬有荷重Q的杆件在提升状况下的运动, 在荷重上作用着这样的P (t) 力时, 这种力称为单位力:

当t<0时P (t) =0

当t>0时P (t) =1

杆件截面受单位力作用而产生的变化u (1) (x, t) , 称作系统对于单位力的反应 (变位) 。根据理论公式推导, 得到u (1) (x, t) 的计算公式:

系统对于单位力的反应 (力) :

单位总的力为:S (x, t) =Q1S1 (x, t)

把竖井提升系统的各项数据代入上述公式中, 得到最后的计算结果为:

S (x) =2835967N

钢丝绳的破断力为1270kN。

3 深井提升系统现场存在的问题分析

经公式计算及分析现场, 主井箕斗提升速度操作未按照原来设计计算的速度图进行操作, 现场有较大改动, 此改动存在问题, 还需要进一步进行分析调整。

经现场观察, 在提升过程中, 在开始加速度时期和最后停车时期提升首绳振动很厉害, 说明提升过程对钢丝绳的冲击很大。而罐道绳其中有一根罐道绳严重偏离正常位置。

现场技术人员反映提升机的摩擦衬垫存在问题, 摩擦衬垫上开的槽太小, 导致提升首绳受到过度挤压从而影响提升首绳的包角, 从而影响提升首绳的摩擦系数, 摩擦式提升机是依靠钢丝绳与摩擦轮衬垫间的摩擦力来传递动力的, 它存在着摩擦传动失效 (打滑) 的问题, 此原因是引起钢丝绳磨损破坏的原因之一。

4 结论与建议

在深井提升系统中, 提升钢丝绳在实际运行过程中, 不仅要承受静载荷、冲击载荷。一般可达正常静负荷的数倍, 给运行中的提升钢丝绳造成非正常损伤而留下隐患。运行中的提升机突然启动, 提升机突然停止运行。根据理论计算结果, 结合现场测量结果分析, 在装矿瞬间因为矿石对箕斗产生的冲击载荷, 对钢丝绳产生的拉力引起钢丝绳瞬间加载, 在而装矿尚未结束又进行提升加速, 即钢丝绳内受到的载荷还未消除, 然后向上开始加速提升。此两者的冲击效果叠加。引起钢丝绳瞬间过载, 长期工作此工况下, 根据计算分析在此工作状况下其安全系数只有2左右, 远远小于设计的安全系数7。

建议: (1) 在设计深井提升系统中, 从装矿结束到开始提升时, 时间间隔可以略为加长, 给出一个冲击载荷消除的时间。 (2) 在深井提升中, 现场操作必须严格按照设计的速度图执行, 不得为了提高提升能力, 擅自改变设计。 (3) 在深井提升中, 所使用的提升钢丝绳其强度等级最好比计算强度等级提高一个等级。

参考文献

[1][俄]弗·符·弗洛林斯基.矿井提升钢丝绳动力学[M].北京:煤炭工业出版社, 1957.

[2]LUDGER M.SZKLARSKI, Problem of Limitation of Oscillation of Winder Ropes[Z].Automation for mineral Resource Development Queensland Australia, 1985.

[3]刘清平, 杨国华.提升机钢丝绳的动载荷及其动应力分析[J].矿山机械, 2000, 5 (43) .

[4]蒋天基.竖井提升钢丝绳的冲击载荷[J].矿山机械, 2005, 8 (62) .

[5]陈志猛.钢丝绳断裂机理及防范措施浅析[J].机电工程技术, 2008, 37 (08) .

多绳摩擦式提升机优化设计与应用 篇4

某铜矿主井提升系统安装以来, 通过调试运行, 逐步达到当初的设计规模。但运行也存在一些问题和安全隐患。存在的问题: (1) 提升荷载过重, 矿车及有效载重之和超过原设计的30%~35%, 为平衡静张力差, 加大平衡锤重量。由于矿车自重及载重增大, 以及平衡锤重量增加, 使得提升钢丝绳的安全系数降低, 由设计m=8降为6.6~6.7, 不符合安全规程规定;同时卷筒摩擦衬垫比压经验算为q=2.12MPa, 超过q≤2.0MPa的安全规定, 这将降低衬垫使用寿命和设备强度; (2) 由于提升荷载严重超载, 使得电动机经常处于超负荷状态下运行, 有时被迫单车提升 (设计每钩提升2车) , 影响产量。因此对优化提升系统技术参数并实施改造是很有必要的。

1 提升系统参数调整优化计算

1.1 提升系统承载优化计算

(1) 矿车:罐笼每次提升采用两部YGC-6-0.7m3固定式矿车, 每部重量500Kg。 (2) 矿车有效载重量:根据计算, 矿车有效载重量为0.7×3.37/1.6×1.2=1.769吨 (3.37/1.6—矿石假比重;1.2—装满系数;) 故矿车有效载重量按通用设计要求定为1750吨, 矿车装满系数不得大于1.2。

1.2 提升钢丝绳

1.2.1 首绳:

按“有色金属采矿设计规范 (YSJO19-92) ”第10.4.3条规定, 选用镀锌三角股钢丝绳, 型号6△ (30) 绳径准19.5mm, 经计算比较, 钢丝绳公称抗拉强度170kg/mm2较为合理。若选用185kg/mm2钢丝绳安全系数虽然可达到8以上, 但由于罐笼、平衡锤两侧荷重均不能再增加, 否则卷筒衬垫的比压将大于2.0MPa的安全规定, 故选用185kg/mm2钢丝绳无必要。

1.2.2 尾绳:

按现有18×7型绳径准28mm不变。根据首绳、尾绳单重计算, 首绳4×1.55kg/m=6.2kg/m, 尾绳2×2.996kg/m=5.992kg/m。故提升系统为轻尾绳提升系统, 差值为:Δ=6.20-5.992=0.208kg/m。

1.3 罐笼、平衡锤重量的确定

1.3.1 罐笼:

提升重载侧钢丝绳静拉力:罐笼自重+2×500 (两部空矿车重量) +2×1750 (两部矿车有效载重) +754.3 (钢丝绳长度) ×1.55×4 (首绳重) +13×2.996×2 (尾绳重) =罐笼自重+9255kg。

当选用的首绳, 其公称抗拉强度为170kg/mm2时, 钢丝绳破断拉力总和为26600kg。根据:安全系数m= (4绳×26600kg) / (罐笼自重+9225kg) ≥8, 罐笼自重=4×26600/8-9255=4045kg, 取罐笼自重为4000kg。

1.3.2 平衡锤:平衡锤重量=罐笼自重+2部空矿车重量+1辆矿车有效载重=4000+2×500+1750=6750k W。

验算平衡锤重量定为6750kg是否可行, 经下述情况计算, 即下放空罐、提升平衡锤静张力差Fc较大为2750kg, 电动机功率经发热条件计算等值功率为305k W, 大于现有电动机功率280k W。因此需降低平衡锤重量, 经计算为:

平衡锤重量=2757kg (平衡锤架) +232kg/块×13块+86kg/块×8块=6461kg

1.4 提升钢丝绳安全系数:

m=4×钢丝绳破断拉力总和/钢丝绳最大静拉力=4×26600/13255=8.03≥8

式中:提升钢丝绳最大静拉力 (重载侧) =罐笼自重4000kg+2部矿车自重1000kg+2辆矿车有效载重3500kg+尾绳重+首绳重=13255kg。

1.5 卷筒衬垫比压

q= (罐笼自重+两部矿车载重+两部矿车自重+平衡锤重+首绳重量+尾绳重量) / (4绳×卷筒直径160cm×绳径1.95cm) =24318/1248=19.49kg/cm2=1.95MPa, 符合衬垫比压小于2.0MPa的要求。

1.6 提升机主电动功率校验计算

1.6.1 正常情况 (-635m→99.3m H=734.3m)

(1) 运动学计算:

罐笼二辆重矿车从井底上提, 井口平衡锤下放。

(2) 变位质量计算:

(3) 矿井阻力:

(4) 动力学计算:

(5) 功率计算:

1.6.2 特殊情况:平衡锤从井底提升, 空罐笼从井口下放

式中:

(4) 动力学计算:

(5) 功率计算:

2 优化设计参数

通过对提升机存在问题的分析, 整理分析相关参数并进行安全校验计算, 根据上述校验计算结果优化提升系统相关指标, 按照国家矿山安全规程, 在确保提升安全的情况下, 对矿车的重量、提升钢丝绳、电动机功率、平衡锤的重量等优化设计后, 进行了如下改造: (1) 增大电动机功率, 将JR138-8电动机功率由245k W改为280k W; (2) 罐笼采用5#罐笼, 改造罐内阻车器、安全门, 将罐笼护板改为不锈钢薄板, 罐笼重量控制在4吨左右;并减轻平衡锤重量; (3) 采用平衡锤轻尾绳提升。首绳选用镀锌三角股钢丝绳, 型号6△ (30) 绳径准19.5mm, 钢丝绳公称抗拉强度改为170kg/mm2。 (4) 修改矿车设计, 车重控制在500kg左右。

3 结语

通过对矿山提升系统运行现状的安全校验计算和分析, 按经验算符合要求的优化参数实施系统改造, 改造后提升系统运行状况良好, 提升能力由原先的300吨/天提高到360吨/天, 充分发挥了现有的JKM-4×准1.6m多绳摩擦式提升机潜在能力, 满足安全规程规定及产能要求, 取得了较好的经济效益。

参考文献

[1]李玉瑾, 寇子明.矿井提升系统基础理论[M].北京:煤炭工业出版社, 2013:112-155.

[2]长沙有色冶金设计院有限公司, 中国恩菲工程技术有限公司等.有色金属采矿设计规范[M].北京:中国计划出版社, 2012:102.

多绳摩擦 篇5

多绳摩擦式提升机是一种普遍应用在各种矿山的竖、斜矿井中的提升装置, 该提升装置主要用于提升矿物、人员及一些矿用作业的机械装置等。矿井提升机是矿井系统设备的咽喉, 因此对于使用要求需要满足良好的可靠性、安全性和经济性能, 在矿山生产中具有非常重要的地位。

由于矿产资源的非再生性及开采难度的加大, 目前我国许多煤矿矿井已经转向中、深部开采。提升机作为矿产资源得以挖掘的重要装备, 它的正常工作保障了矿产资源的挖掘工作能够安全高效的运行。相对于其他类型的矿井提升装置, 该提升机重量轻、体积小、操作方便、可靠稳定、提升能力大、成本低, 适合于深矿井的作业。然而, 目前我国矿井提升机的低效率和稳定性不足的缺陷, 已经不能满足现代矿山挖掘工作的需要。因此, 为了更为合理的优化提升机摩擦轮结构, 增强摩擦轮强度, 本文通过利用计算机辅助方法, 即基于ANSYS的摩擦轮结构的仿真分析, 对于改善现有提升机的工作效率及工作状态的稳定性等方面都有很大帮助, 也为矿井提升机能够安全高效运行提供了理论支撑。

与国内情况不同, 在国外, 俄罗斯、德国等对于主轴摩擦轮装置的设计都有较为丰富的经验。随着计算机技术的广泛应用, 利用计算机技术结合有限元方法, 针对提升机的强度进行仿真分析, 为实际的强度计算提供了可靠依据, 并且能缩短研究周期, 减少误差, 同时也为优化提升机摩擦轮的结构提供了基础的理论依据。

二、摩擦式提升机应用情况

摩擦式提升机工作时, 由驱动电机带动主轴, 主轴上摩擦轮带动钢丝绳升降以达到提升重物上升或下降的效果。在现阶段, 矿用提升机主要具有以下几个优点:提升重量大、速度快、可靠稳定等, 在很多年以前就已经发展到了利用PC控制的全自动模式。

矿井提升机的分类主要有以下几个方面:根据钢丝绳的工作原理的不同可分为缠绕式和摩擦式;根据钢丝绳的个数可分为单绳和多绳摩擦式。摩擦式提升机一般由主轴、摩擦轮 (主导轮) 、主轴承、制动器、深度显示装置及导向轮等组成。工作原理:钢丝绳搭载在主轴摩擦轮轮筒上, 工作时, 电动机带动滚筒转动时, 通过摩擦轮滚筒上的摩擦衬垫与钢丝绳间产生的摩擦力带动钢丝绳升降, 进而提升和下放重物。钢丝绳数量一般为2-10根。

三、多绳摩擦式提升机的结构分析

3.1四绳摩擦式提升机的工作原理

四绳摩擦式提升机主要由摩擦轮、拖动电机、制动器、导向轮、提升钢丝绳、提升容器等组成。提升机工作时, 拖动电机带动主轴旋转, 利用主轴摩擦轮与搭载其上的钢丝绳之间的摩擦力传递扭矩, 带动钢丝绳升降从而提升重物。

3.2摩擦轮结构特点

摩擦轮是摩擦式提升机主轴装置的主要零部件之一, 大多采用全焊接整体式结构, 对于一些大规格的提升机因受运输、安装等因素的影响, 习惯将其做成两半式, 在两半结合面处利用螺栓和定位销联接。

单摩擦面、单法兰连接方式, 即主轴滚筒一侧辐板与轮毂焊接, 另一侧辐板与主轴法兰使用螺栓进行联接的连接方式。特点有以下几点: (1) 一侧辐板的轮毂与主轴采用过盈配合方式, 以保证摩擦轮和主轴中心一致, 主要用于传动侧辐板扭矩; (2) 主轴法兰的端面与另一侧辐板间属于螺栓连接, 主要利用两个摩擦面之间产生的摩擦力来传递扭矩; (3) 摩擦轮的轮毂内外侧有两个带密封圈的凹槽, 中间是油槽, 方便装配过程中利用高压油的扩张作用来扩张摩擦轮的轮毂内孔。

双摩擦面、双法兰连接方式, 主要依靠主轴法兰端面与法兰两侧的夹板之间产生的摩擦力来传递转矩, 主轴法兰外圆与轮毂内孔采用间隙配合。这种联接方式, 一般用于比较大型的摩擦式提升机, 其特点是便于拆卸维修和运输, 因受运输、吊装、工作现场条件等的影响, 主轴与摩擦轮通常在现场装配。

摩擦轮有以下特点:

(1) 一般为全焊接整体方式, 重量轻, 体积小, 成本较低, 转动惯量小, 强度也能保证;

(2) 轮辐板为整体式, 不设置加强筋板, 只是开几个人形孔。不仅可减轻了重量, 降低加工成本, 还能使结构更为美观, 有利于减少辐板的应力集中、同时能增加柔性;

(3) 摩擦式主导轮 (摩擦轮) 与缠绕式主导轮相比, 直径较小。当以相同的最大提升速度工作时, 摩擦式主导轮转速较快, 在设计制造时对摩擦轮有动、静平衡的要求, 以确保平稳性;

(4) 主轴法兰盘和轮毂间螺栓连接, 替代了以往的直接焊接结构。由高强度螺栓组件压紧的法兰与摩擦轮轮毂所产生的摩擦力将主轴转矩传到摩擦轮, 此结构不仅消除了焊接方式产生的不良影响, 而且结构简单, 拆卸维修、运输更加方便;

(5) 钢丝绳通常搭载在摩擦轮摩擦衬垫上, 在没有导向轮的情况下, 围包角为180°;当设置了导向轮后, 围包角为180°-195°, 一般不大于195°。钢丝绳沿摩擦轮圆周仅包围一部分, 摩擦轮中所有部件的应力随着摩擦轮旋转过程不断变化;

(6) 摩擦衬垫需用耐磨材料, 通常使用的材料为聚氨脂橡胶、聚氯乙稀等, 摩擦衬垫的优点在于:能确保钢丝绳和摩擦衬垫之间存在合适的摩擦系数, 确保动力的有效传递;能够减弱钢丝绳张力不均匀分配的情况;保护钢丝绳, 提高钢丝绳使用寿命。

摘要：本研究是利用UG软件及ANSYS12.0软件建立了较为合理的摩擦轮有限元模型;继而应用ANSYS12.0分析了工况下不同结构参数的摩擦轮的应力应变情况, 研究其分布规律。本文分析了多绳摩擦式提升机当前使用现状及结构特点, 分析了摩擦式提升机应用情况, 重点分析了摩擦轮结构特点。

多绳摩擦 篇6

关键词：钢丝绳长度,绳槽直径

0引言

多绳摩擦提升机以其提升能力大,提升高度大,钢丝绳安全系数大,电动机消耗功率低,机器整体尺寸小,造价便宜等显著优点,被越来越多应用于矿井提升中。由于提升容器及提升载荷的重量由几根钢丝绳(首绳)共同承担,如何使几根钢丝绳受力均匀,减少钢丝绳张力差,对延长钢丝绳及驱动滚筒衬垫的使用寿命尤为重要。《煤矿安全规程》规定各钢丝绳张力与平均张力之差不得超过±10%。通过对现场使用钢丝绳的长期细致观察发现,多绳摩擦式提升机受力越小的钢丝绳,抖动越严重,绳槽磨损越严重(严重时出现锯绳槽现象,即驱动滚筒周围出现驱动滚筒衬垫粉末),断丝现象越多,而张力较大的钢丝绳情况要好得多;如果不能及时解决钢丝绳受力不均问题,甚至可能出现个别钢丝绳受力过大发生断裂。所以为了使多绳提升机安全平稳地运转,首要的问题是要使提升荷载尽可能均匀地分配在提升装置中的各条钢丝绳上。

如果一台多绳提升装置有“n”条钢丝,在所有钢丝绳上下述“影响因素”都相同的话,荷载即均匀分配到各钢丝绳上:

A钢丝绳弹性 B钢丝绳长度

C驱动滚筒绳槽直径 D均一的摩擦衬垫

影响因素“A”可从已知的钢丝绳结构中查到,由于新绳、旧绳的弹性模数不同,所以多绳摩擦式提升机几根首绳必须同时更换,所更换的新绳必须选用同一生产厂家、同一批次生产的钢丝绳,尽量减少弹性模数的变化。如果由于外部的原因,诸如钢丝绳遭遇猛烈拉力、意外损坏,使钢丝绳弹性发生变化,此时建议由厂家对钢丝绳进行无损探伤检测。

影响因素“B”由于现在普遍采用自动液压张力平衡装置,只需保证张力平衡油缸伸出量介于1/3到2/3之间,使每根张力平衡油缸有足够的伸出量或缩进量,就可以降低由于钢丝绳伸长量的不均而引起的张力差的变化。如超出张力平衡油缸的调节范围,要及时进行调绳作业,截短张力平衡油缸伸出较多的钢丝绳。

影响因素“C”由随驱动滚筒配套的衬垫车削装置进行,安装规范要求多绳摩擦式提升机驱动滚筒绳槽衬垫的直径差不得超过0.5mm,目前衬垫车削装置有多种形式,其中德国西马格、瑞士ABB公司生产的车削装置普遍采用单车刀,带燕尾槽的滑轨横梁,车刀可以沿燕尾槽移动到对应绳槽,锁紧后进行车削作业,车削精度主要取决于车刀横梁与驱动滚筒轴线的安装精度,只要安装精度保证就可以实现要求精度;但国产设备采用多车刀,单横梁结构,每把车刀对应一个绳槽,车刀头与驱动杆采用螺栓连接,误差较大,需要先测量绳槽直径差,通过计算来确定车刀进给量,加之车刀头不锋利,车削绳槽用时较长,对生产影响时间长。

影响因素“D”驱动滚筒各个绳槽的摩擦衬垫材质应相同、径向、切向弹性相同,且弹性好,摩擦系数在任何使用情况下不低于0.25,目前多采用德国贝克特生产的K25衬垫材料。

“A”、“D”在设备投运后,已经确定,我们一般不予考虑。平时对钢丝绳张力调整,主要是调整钢丝绳长度、驱动滚筒绳槽直径,以期达到钢丝绳张力平衡的目的。下面介绍几种钢丝绳张力测量及调整方法:

1张力测定方法

1.1使用测力计测定

此种方法是用专门的工具和设备(测力计)进行。由于影响钢丝绳张力平衡的因素较复杂,经间接测定而计算出的张力误差较大,因此,在提升容器连接装置或钢丝绳上装上测力计,可直接测出各钢丝绳的张力,并求出张力差。为了得到可靠的测量数据,建议绞车在最大提升速度和最大提升荷载下至少提升5次,使装置处于一种“稳恒状态”。所有钢丝绳拉力的测量,都应在最大提升荷载的条件下运行。荷载越大,测量结果越可靠。当提升装置呈现稳恒状态后,提升装置将有效荷载提起,将已装载的提升容器停在装载点,用千分尺测量测力环的开口距离,即可判断钢丝绳长度的差异,将已装载的提升容器停在卸载点,用千分尺测量测力环的开口距离,即可判断驱动滚筒绳槽直径的差异,按照设备提供的手册对照进行调整。

1.2采用“振波”计时法测定

该方法是先将有载荷的提升容器下放到井筒最低水平,不受外力保持自然悬垂状态。测量人员站在井塔或井架上用手突然推动钢丝绳同时按下秒表,这时弹性波即沿钢丝绳向下传播。到了下边的提升容器后就反射回来。当传到原来推动钢丝绳的位置时,即可明显看到钢丝绳突然抖动,此时按动秒表,得到回波传递的时间,钢丝绳张力越大,则时间越短。依次对各钢丝绳进行测量,若各绳的时间差超过10%时应进行处理。用振波法测定时,提升容器在井底位置,因此测得的钢丝绳张力差,主要是由于钢丝绳悬挂长度不一致而产生的。

1.3用标记法测定

标记法主要用于驱动滚筒绳槽直径差的测量,将提升容器放在井筒中间对罐位置,在无导向轮侧钢丝绳上靠近驱动滚筒同一水平位置做好标记,将有标记侧提升容器提升至井口,同时记录驱动滚筒旋转圈数,测出钢丝绳上标记线最高与最低的高差值,标记线最低的为绳槽直径最大,标记线最高的为绳槽直径最小,以最小绳槽直径为标准,通过计算得出其他几根钢丝绳绳槽直径差,进行绳槽车削作业,车削完成后,要对绳槽直径进行核实,直至钢丝绳上标记线变化量接近为0为止。

1.4利用自动液压张力平衡装置测定

自动液压张力平衡装置既可以对钢丝绳的长度进行测量,也可以对绳槽直径差进行测量,测量前先对测量侧提升容器进行检查,确保张力平衡油缸有足够的伸缩行程,关闭非测量侧提升容器张力平衡油缸联通油管上的截止阀,人员将站在测量侧提升容器上,以不大于2m/s的速度开至对罐位置,在每一张力平衡装置框架上做一标记,上提提升容器依照1.3的方法,就可以测出钢丝绳的绳槽直径差;下放提升容器至井筒最低水平,就可以测出钢丝绳的悬挂长度差,如果接近张力平衡油缸的极限位置,需要进行调绳作业。

2钢丝绳张力差的调整方法

2.1钢丝绳长度调整

多绳摩擦式提升机钢丝绳的张力平衡装置位于首绳连接装置处,大型提升机多采用垫块或液压张力平衡油缸等,特别是最近几年,液压张力平衡装置普遍使用。下面介绍调整方法如下:

(1)垫块式结构简单可靠,采用专用调节油缸和手压泵对调节装置进行支撑,随后插入调节垫块,垫块厚度取决于对钢丝绳长度或张力测量。调整精度受垫块厚度及规格的影响,不够精确,但后期维护量小一些。

(2)液压张力平衡装置操作方便,需要专用打压泵,通过油管与张力平衡油缸的油管进行连接,通过开启相应油缸截止阀进行打压或泄压操作。同时调绳的最大长度不能超过液压油缸中的活塞行程,否则就必须进行调绳作业。采用半自动平衡方式,油缸中油液以充满油缸行程的1/3至2/3为好,否则可能超过油缸行程达不到自动平衡的目的。此外液压油缸行程要与井筒深度一致,油缸承载能力要大于钢丝绳最大静张力。同时建议采用半自动调绳方式,即一侧平衡油缸联通,一侧关闭;否则由于钢丝绳的捻向不同,会出现在一侧提升容器左捻钢丝绳张力平衡油缸伸到极限位置,而另一侧容器右捻钢丝绳张力平衡油缸伸到极限位置现象,从而失去对钢丝绳张力的自动调节作用。另外,要加强对张力平衡油缸、油管、截止阀的检查,防止出现液压油泄漏引起的个别钢丝绳不受力现象。

由于可能对一根或几根绳进行调节,要保证提升容器的操平找正,防止提升容器倾斜出现滚动罐耳受力过大,加剧对罐道等的磨损,严重时可能出现卡罐现象。

2.2车削滚筒衬垫进行调整

在实际应用中钢丝绳动态张力不平衡在某种程度上是由于各绳槽的直径不同所造成的。这时就需要根据测定结果对滚筒衬垫进行车削。车削衬垫前要对所有的衬垫进行随圆,随后按照测量和计算尺寸进行车削作业。

多绳摩擦 篇7

保障多绳摩擦轮提升机安全经济运行的关键、前提是多绳间张力平衡。我国《煤矿安全规程》中规定“任意一根提升钢丝绳的张力同平均张力之差不得超过±10%”,但在实际生产过程中,由于摩擦轮绳槽的直径制造误差,衬垫的磨损、钢丝绳的直径误差及弹性模量、提升容器装载物的分布不均匀等因素,都会使提升过程中的钢丝绳产生较大张力差。如何找到一种简单实用的张力检测方法,使多根钢丝绳经常处于平衡运行的最佳状态,仍是研究、设计、制造和使用单位非常关注的问题[1]。

2 钢丝绳间张力不平衡引起的危害

2.1 加速钢丝绳磨损、引起钢丝绳振动,易造成断绳事故。

由于多根钢丝绳间张力的不平衡,必然导致罐笼、箕斗发生抖动、运行不稳定,钢丝绳出现振动,张力过大的钢丝绳会因受力过大而快速磨损、易引发事故。例如,鸡西矿务局滴道矿曾发生新悬挂4根钢丝绳在仅使用18小时后断绳2根的事故;

2.2 摩擦衬垫急骤磨损

工程研究和实践表明,多绳间张力不平衡情况严重时,将导致受力最大钢丝绳的衬垫急骤磨损。这样就不得不对其他绳槽重新车削找齐,从而使衬垫的使用寿命大大降低[2]、[6]。

3 钢丝绳张力的检测方法

由钢丝绳张力不平衡导致的危害可知,准确地测出各根钢丝绳间的张力差,并及时对不平衡状况给予调整,保持绳间的张力差在允许的范围之内,对减轻衬垫磨损,延长钢丝绳寿命,保证设备安全运行和人身安全具有至关重要的意义[7]。

3.1 国外钢丝绳张力的测定方法及装置

在20世纪50年代,欧洲各国国已先后开始了张力测定仪的研制工作,如前西德由GHH公司研制出品了环状槽形测力计,前苏联研制出品了OHK-20、OHK-45型应变测力计。到了20世纪80年代在提高了测量水平的同时实现了全面监测钢丝绳的张力并通过无线传输,如前西德GHH公司在此前基础上进一步研制成功了十绳感应式环状槽形测力计;瑞典ABB公司研制的HAMA、HAMB型动态张力测定仪等[3]。

3.2 国内钢丝绳张力的测定方法及装置

国内钢丝绳张力的测定有一些较传统的方法,如标记法、振波法、弹簧称法等[5]。但这些方法人为因素比较多,测定结果不准确。在20世纪50年代中期我国也开始研制各种弹簧测力计来检测钢丝绳张力。20世纪8 0年代,国家将钢丝绳张力检测仪的研制列为“七五”国家科技攻关项目,钢丝绳张力检测技术进入一个新的发展阶段。先后研制成运用磁弹效应原理的F44型张力仪、运用应变力原理的GS-ZCII型钢丝绳张力仪和RTC2A、RTC2B、RTC2C型等一系列的静、动态钢丝绳张力测定仪[3],压轮式钢丝绳张力检测装置、采用非接触方式检测钢丝绳股波信号,通过相关法相位差测量算法获得应变大小的磁力检测装置等[2]。

4 钢丝绳张力检测实用化方法

比较以上各种测量方法,最简单实用的是根据“三点弯曲法”测力原理的钢丝绳张力在线检测方法。使用此方法可以测出钢丝绳任何位置的静、动张力[4]。如何将该方法在实际生产中应用,本文给出一种实用方法如下(参考图1):

(一)将滚轮分为导向轮和受压测力轮,应变片贴在受压测力轮底座两侧。

(二)导向轮采用双轮导向,更稳定。

(三)使用限位固定装置,精确固定两侧底座使其各个轮良好压住钢丝绳,使钢丝绳在受压测力轮处形成固定弯曲角度α。

4.1 测力原理

钢丝绳张力T产生的压紧力P使受力压紧轮产生位移信号ε,ε实际值很小。存在函数关系T=f(P,ε),简化可得T≈P/cosα。利用该函数便能建立钢丝绳张力数学模型,根据所建立的数学模型就可以计算出张力值。具体函数关系示意如图2。

4.2 测力方法

P使受压测力轮侧底座产生变形,应变片阻值发生改变,经电桥消除温差影响并将压力转换成相应的电信号,经放大、滤波等处理后送入模数转换器进行转换,把转换成的数字量送入处理器进行处理,从而得到钢丝绳张力大小。

5 硬件电路设计

5.1 硬件电路原理

由测力方法,使用两片应变片作为传感器构成桥式测量电路。在忽略干扰的情况下设计硬件电路原理图如图3,实物图不含测力机构部分如图4。实际电路可根据自己采用的芯片特性进行不同的设计。

硬件电路图中张力采集部分RA、RB为图1中应变片,放大模块及AD转换模块均可采用成品模块,AD的位数越高控制精度越高。处理器部分可选用D S P、ARM等。

5.2 实验标定

测量结果主要与传感器的标定相关,其精度与AD的位数相关。传感器的标定方式有两种,一种是通过增加载荷测量微应变,再根据微应变与载荷的关系确定标准。另一种是将传感器及放大部分电路连接完毕,先进行零载荷时的电路调零,再进行最大测量载荷测试,调整放大电路使其输出达到AD输入的最大模拟量,再逐点测试各个载荷采样点对应的输出,确定标准载荷量与电路输出量的关系曲线,通过程序进行修正。

6 软件设计

由于张力的监测需要实时化,所以在软件上的设计,只要上电即开始进行监测,实时显示每根钢丝绳的张力值。软件流程如图5所示。

7 结束语

钢丝绳张力不平衡问题在多绳摩擦提升系统中比较普遍,钢丝绳张力不平衡不仅会造成钢丝绳损坏和减少摩擦衬垫的使用寿命,还可能会造成滑绳、断绳等重大事故的发生。能够准确获得钢丝绳的实时张力情况不仅可以提高多绳摩擦提升系统的安全性,更可以根据张力的大小进一步实现提升系统的实时控制、通过张力的大小间接获得矿井的实际产量等。钢丝绳张力的实时监测对煤矿设备安全运行和人身安全具有至关重要的意义。

参考文献

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[3]李春静,谭继文,田军.钢丝绳张力检测的研究现状及趋势[J].煤矿安全,2006(,1):53-55.

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[5]王广丰,潘宏歌,钟海娜等.摩擦提升钢丝绳张力监测[J].煤矿机械,2005(,5):1-3.

[6]郭瑜,代素梅.多绳提升系统中钢丝绳张力检测与调整[J].能源技术与管理,2004,(6):23-24.

多绳摩擦 篇8

高岭煤矿副井提升机为JKMD-2.25×4 (I) E型落地式摩擦提升机, 滚筒直径2.25 m, 提升高度605 m, 井架高度29 m (二平台高度19 m, 三平台高度24 m) , 提升容器采用1 t双车单层四绳罐笼 (南码为副罐, 北码为主罐) , 提升容器自重7.5 t, 每根钢丝绳长度750 m, 钢丝绳单重2.29 kg/m, 尾绳单重4.91kg/m, 最大绳速5.0 m/s, 提升机最大静张力215 k N, 最大静张力差65 k N, 容器导向为刚性组合罐道。

1“绳带绳”法原理

“绳带绳”法原理, 如图1所示。

1.1 换绳工艺流程

“绳带绳”方法更换新绳, 即采用“老绳带新绳”“新绳带老绳”两大施工工序, 把老绳全部一次换完。新绳在老绳带动下, 绕过下天轮D、滚筒E、上天轮C, 到达井口位置;在主罐笼A上把新绳穿入楔形连接装置的下空挡内, 用五道绳卡固定与罐笼连接;低速下放主罐笼A, 老绳“带”动新绳下放, 期间每隔20m用复合板卡固定新、老绳, 并在复合板上端用绳卡固定老绳, 直到主罐笼A下放至井底适当位置;在副罐笼B上进行新、老绳交替, 老绳与棕绳连接, 新绳上至连接装置;从提升机房把老绳割断, 并把下绳与新绳卡在一起, 上绳从绳孔抽出放在井口房南侧。低速下放副罐笼B, 新绳“带”动老绳活动, 新绳牵引副罐笼B运动, 下老绳由井口分别向东西方向各牵引2根盘放至准备好的材料车上, 上老绳靠自重滑落在井口房南侧;主罐笼A到达井口位置后, 割断主罐笼老绳后把老绳头固定在井口房南侧井架斜撑基础上, 并在主罐笼A上用4根棕绳分别卡在老绳上, 之后下放主罐笼A约30 m, 然后上提主罐笼带动老绳全部滑落在井口房南侧;老绳下放完后, 罐笼放到正常位置, 调节相对位置。

1.2 换绳步骤

1.2.1 准备工作

1) 将新钢丝绳按顺序固定在钢丝绳托架上。

2) 准备完好的氧气、乙炔及气割工具。

3) 在副罐笼B中放入两辆空矿车作为主罐笼带绳过程中配重。

1.2.2 老绳带新绳

1) 引绳:井口组人员用钢丝绳卡把4根新绳分别与副罐的4根老绳卡在一起, 要求4根新绳所卡长度一致。使新绳下放至井口位置时, 停止绞车运行。天轮组和车房组人员用人力分别把新绳放入主滚筒、南码天轮和北码天轮的托绳架U型环中, 并用绳卡锁死。

2) 带绳:将穿入楔形连接装置的新绳头, 每根绳打5副钢丝绳夹, 绳夹间距150 mm, 低速下放主罐笼, 使新绳拉紧, 打第一道复合板卡。复合板卡打好完毕后将信息传递给井口信号室现场总指挥, 现场总指挥确定无误后, 提升机房动车下放主罐笼A, 司机保证绞车以0.3 m/s速度动作, 每20 m停车一次, 由平台组人员在一平台位置打复合板卡, 依次类推, 直至主罐笼A下放至井底适当位置时停住。

1.2.3 副罐笼新老绳交替

主罐笼A到达井底适当位置后, 此时副罐笼B在井口搭建的临时工作平台处停住, 进行新、老钢丝绳交替。

1.2.4 新绳带老绳

1) 天轮组人员在新绳受力后拆除卡绳器, 继续以0.4 m/s的速度上提主罐笼, 直到第一道复合板卡上升到二平台处, 进行停车拆除, 上天轮至井口房南墙外钢丝绳靠自重自然下滑。

2) 提升机以0.4 m/s的速度上提主罐笼天轮组在二平台依次拆除复合板卡和绳夹, 直至主罐笼上提到井口工作平台位置。

1.2.5 调绳

1) 测量钢丝绳所需新绳调整长度。

2) 油缸打压上提罐笼, 提至所需高度。依次松开楔形连接装置, 用3 t手拉葫芦拉紧钢丝绳绳头后, 重新锁紧楔形连接装置。

2 工作小组分工及职责

2.1 井口组

负责所有井口及平台部分工作:起吊罐笼、新老绳头替换、固定新老绳、调绳工作;天轮组负责打复合板卡、打紧绳器、罐笼起吊、拆除复合板卡和紧绳器、下放绳头等工作, 天轮组、车房组、井底组、新绳放绳组、老绳回收组。

2.2 井底组

负责所有井底部分工作:观察井底罐笼情况、检查更换绳后的尾绳情况、调绳后尾绳的情况及井底周围警戒工作。

2.3 车房组

负责车房安全运行、天轮与提升机房滚筒间的紧绳工作。

2.4 新绳放绳组

负责把新绳上提至下天轮, 下天轮至车房, 车房至井口以及换绳过程中操作新绳轮工作。

2.5 老绳回收组

负责回收老绳, 直接把钢丝绳盘至升盘上。

2.6 井口组

负责做绳头、调绳、试运行。

3 换绳工艺关键创新点

3.1 新、老绳固定方式

主提升钢丝绳新老绳固定多采用钢板卡子, 钢板卡子夹紧力不足, 螺栓过紧对新绳易损坏, 摘卸卡板不方便, 速度慢。为此采用复合板卡, 复合板卡材料有钢制框架及高分子材料制作, 可根据绳径规格选择不同的复合板卡, 靠自身型变夹紧新、老钢丝绳, 对钢丝绳保护好, 使用方便。无需其他辅助板卡, 拆卸时间短, 安全可靠。

3.2 起吊工艺改进

在换绳作业中必须将罐笼起吊或下放, 使主提升钢丝绳松弛或承载, 传统的方式为手拉葫芦起吊, 手拉葫芦在起吊过程中容易出现跳链、掉槽、卡链等现象, 起吊平稳性差, 安全系数低。经选型计算采用2个20 t液压油缸方式起吊罐笼, 大大缩短了起吊时间, 节省了人力、财力。

4 效果评价