1、第六章第六章 矿井提升设备的主要结构矿井提升设备的主要结构与工作原理与工作原理第一章第一章 概述概述n一、矿井提升设备的任务 提升煤炭和矸石，下放材料，升降人员、设备。煤矿安全规程规定矿井提升设备的特点：（1）涉及人员的生命安全矿井提升设备的特点：（1）涉及人员的生命安全（2）机械电气设备设计必须可靠（3）合理的选择具有经济意义（一）立井单绳缠绕式提升系统（二）多绳摩擦式提升系统（三）斜井提升系统无论何种提升系统，其主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、井架或井塔、装卸载设备等组成。n矿井提升设备的分类n 1、按用途分 可分为主井提升设备和副井提升设备。主井提升设备主要用于提升有益矿物（如提升煤
2、炭或矿物）；副井提升设备用于辅助提升（如提升矸石，升降人员、设备，下放材料等。）。n 2、按提升容器分 可分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。n 3、按提升机类型分 可分为缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。n 4、按井筒倾角分 可分为立井提升设备和斜井提升设备。第二章第二章 提升容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底卸式箕斗侧卸式箕斗副井罐笼凿井时期吊桶普通罐笼普通罐笼翻转罐笼箕斗后壁卸载式箕斗后壁卸载式箕斗翻转式箕斗矿车矿车人车人车翻转式箕斗 按用途和结构可分为：箕斗、罐笼、矿车、斜井人车和吊桶五种。箕斗:分为立井箕斗和斜井箕斗，专用于主提；罐笼:既可用于主提
3、，也可用于副提；矿车 和斜井人车:斜井提升；吊桶:立井井筒开凿时的提升。一、普通罐笼 是多用途的提升容器。它可以提升煤炭，也可以提升矸石，运送人员、材料及设备等。既可用于主井，也可用于副井。按提升钢丝绳的数目可分为单绳罐笼和多绳罐笼。按层数可分为单层罐笼、双层罐笼和多层罐笼。标准普通罐笼按固定车厢式矿车名义装载质量确定为1t、1.5t、3t三种形式。（1）单绳罐笼如：GLS11/1、GLGY12/2（2）多绳罐笼其它符号意义同上。图15 单绳普通罐笼结构图（一）罐体：罐体由骨架（横梁7和立柱8）、侧板、罐顶、罐底及轨道等组成。r 罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚6和可打开的罐盖14，以供运送长材料
4、。罐笼两端装有帘式罐门10，以保证提升人员时的安全。r 为了将矿车推进罐笼，罐笼底部铺设有轨道11。（二）连接装置：罐笼通过主拉杆3和双面夹紧楔形环2与提升钢丝绳l相连。为保证矿车能顺利地进出罐笼，在井上及井下装卸载位置设承接装置。（三）罐耳：在罐笼上装有罐耳15及橡胶滚轮罐耳5，以使罐笼沿装设在井筒内的罐道运行。（四）阻车器：为了防止提升过程中矿车在罐笼内移动，罐笼底部还装有阻车器及自动开闭装置12。（五）防坠器 防坠器是罐笼上的一个重要组成部分，为了保证升降人员的安全。煤矿安全规程第332条规定；“升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼(包括带乘人间的箕斗)，必须装置可靠的防坠器。”v 防
5、坠器的作用是：当提升钢丝绳或连接装置断裂时，可以使罐笼平稳地支承到井筒中的罐道或制动绳上，避免罐笼坠入井底，造成重大事故。对于立井防坠器的要求是：(1)保证在任何条件下，无论提升速度和终端载荷多大，都能平稳可靠地制动住下坠的罐笼；(2)在制动下坠的罐笼时，为了保证人身和设备的安全，在最小终端载荷时(空罐只乘1人)制动减速度不应大于50m/s2，延续时间不超过0.20.5s，在最大终端载荷时(矸石罐)制动减速度不应小于10m/s2；(3)结构简单，动作灵活，便于检查和维护，不误动作，重力要轻，(4)防坠器的空行程时间，即从断绳到防坠器发生作用的时间不大于0.25s；(5)防坠器每天要有专人检查，
6、每半年进行一次不脱钩检查性试验，每年进行一次脱钩性试验，对大修后的防坠器或新安装的防坠器必须进行脱钩试验，合格后方可使用。z 立井用防坠器组成组成：一般由开动机构、传开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构动机构、抓捕机构和缓冲机构四个部分组成。z 其工作过程工作过程是：当发生断绳时，开动机构动作，通过传动机构传动抓捕机构，抓捕机构把罐笼支承到井筒中的支承物上(罐道或制动绳)，罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸收。p 类型：根据防坠器的使用条件和工作原理，防坠器可以分为木罐道切割式防坠器木罐道切割式防坠器、钢轨钢轨罐道摩擦式防坠器罐道摩擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器制动绳摩擦式防坠器。目前我国新设计的
7、均为制动绳防坠器（图新设计的均为制动绳防坠器（图1-61-6、7 7、8 8），），因为它设有专用的制动钢丝绳，所以可以用于任何形式罐道。实践证明，这种防坠器性能良好，将作为标准防坠器(BF)加以推广。图 BF-152型 制动绳防坠系统布置图锥形杯；导向套；圆木；缓冲绳；缓冲器；连接器；制动绳；抓捕器；罐笼；10拉紧装置图 BF-152型制动绳防坠系统布置图弹簧；滑楔；主拉杆；横梁；连板；拨杆；制动绳；导向套；工作工作原理原理：图缓冲器螺杆；螺母；缓冲器；小轴；滑块；外壳 二、罐笼承接装置二、罐笼承接装置在井底、中间水平及井口车场为了便于矿车出入罐笼，需设置承接装置。形式：形式：有承接梁、罐座
8、及摇台承接梁、罐座及摇台三种形式。承接梁：是最简单的承接装置，只用于井底车场，且易发生蹲罐事故。罐座：罐座：是利用托爪将罐笼托住，故可使罐笼的停车位置准确。摇台：摇台：是由能绕转轴转动的两个钢臂组成，如图所示。它安装在通向罐笼进出口处。图19摇台钢臂；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 摇台工作原理：当罐笼停于卸载位置时，动力缸3中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂1靠自重绕轴5转动，下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。矿车进入罐笼后，压缩空气进人动力缸3，推动滑车8。滑车8推动摆杆套9前的滚子10，致使轴5转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故
9、障或因其他原因不能动作时，也可以临时用手把2进行人工操作。此时要将销子7去掉，并使配重部分4的重力大于钢臂部分的重力。这时钢臂1的下落靠手把2转动轴5，抬起靠配重4实现。三、箕斗 箕斗是提升煤炭、矿石或矸石的提升容器。根据其卸载方式可分为翻转式、侧卸式及底卸式。由斗箱4、框架2、连接装置12及闸门5等组成。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，这种底卸式箕斗如图所示。导向装置：可以采用钢丝绳罐道，也可以采 用钢轨或组合罐道。图1-l单绳立井箕斗 型号：我国使用的立井单绳箕斗为JL或JLY型；多绳箕斗为JDS、JDS
10、Y和JDG型。标准单绳和多绳箕斗主要参数、规格尺寸见表11和表12。箕斗装载设备 过去：采用鼓形箕斗装载设备。缺点是洒煤量很大，一般达到提煤量的10，有的竟高达40，且在装载时不能保证箕斗的装载量。现在：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所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。图2定量输送机装载设备示意图。图1 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
11、；5溜槽；6压磁测重装置；7一箕斗图2定量输送机装载设备示意图煤仓；输送机；活动过度溜槽；箕斗；中间溜槽；负荷传感器；煤仓闸门第三节第三节 提升钢丝绳提升钢丝绳 提升钢丝绳是矿井提升设备的一个重要组成部分，提升钢丝绳选择是否合理是关系到提升设备安全可靠性和经济性的重要环节，应引起足够的重视。一、结构 矿用提升钢丝绳都是丝丝股股绳绳结构，即先由钢丝捻成绳股再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图所示。绳芯的作用是支持绳股，使钢丝绳富于弹性，并可贮存润滑油，防止钢丝锈蚀。直径从直径从0.44mm不等不等,常用钢丝的抗拉强度：常用钢丝的抗拉强度：1550N/mm2和和1700 N/mm2绳芯的结构和
12、作用：绳芯的结构和作用：1）结构：结构：钢丝捻成绳股时，有股芯，股芯由不同截面钢丝捻成绳股时，有股芯，股芯由不同截面形状的钢丝组成，在由股捻制成绳时要有绳芯，绳形状的钢丝组成，在由股捻制成绳时要有绳芯，绳芯由金属绳芯和纤维绳芯，金属绳芯由钢丝制成，芯由金属绳芯和纤维绳芯，金属绳芯由钢丝制成，纤维绳芯由创麻、黄麻等制成。纤维绳芯由创麻、黄麻等制成。2）作用：作用：na 支持绳股，保持钢丝绳的截面形状，减少钢丝的支持绳股，保持钢丝绳的截面形状，减少钢丝的挤压和变形，减少绳段间钢丝的接触应力。挤压和变形，减少绳段间钢丝的接触应力。nb 绳芯富于弹性，在钢丝绳弯曲时，允许绳段间和绳芯富于弹性，在钢丝绳
13、弯曲时，允许绳段间和钢丝间有相对移动，以缓和弯曲应力，使钢丝富有钢丝间有相对移动，以缓和弯曲应力，使钢丝富有韧性。韧性。nc 贮存润滑油，预防钢丝内部锈蚀，减少钢丝间的贮存润滑油，预防钢丝内部锈蚀，减少钢丝间的摩擦。戈培油摩擦。戈培油。二、分类及特点（一）按股在绳中的捻向来分（一）按股在绳中的捻向来分 左捻（左捻（S S捻）捻）右捻（右捻（Z Z捻）捻）依绳股在绳中的捻向来分，有：左左捻钢丝绳捻钢丝绳,即股在绳中以左螺旋方向捻绕；右捻钢丝绳右捻钢丝绳，即股在绳中以右螺旋方向捻绕。（二）按丝在股中和股在绳中的捻向关系分（二）按丝在股中和股在绳中的捻向关系分 交互捻交互捻 同向捻同向捻依钢丝在股中
14、和股在绳中捻向的关系分，有：同向捻同向捻(顺捻顺捻)钢丝绳钢丝绳，即股和绳的捻制方向相同；交叉捻交叉捻(逆捻逆捻)钢丝绳钢丝绳，即股和绳的捻制方向相反。习惯上又把以上两种分类方法结合起来，分为右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交叉捻叉捻四种。（三）依钢丝在股中的接触情况分（三）依钢丝在股中的接触情况分 钢丝在绳股中的接触形式有点接触、线接触点接触、线接触和面接触面接触三种。p 点接触式钢丝绳点接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻角不等捻角不等捻距等捻距(跨越捻跨越捻)来捻制，一般以相同直径的钢丝来制造，钢丝间呈点接触状态，如图（a)所示。p 线接触式钢丝绳线接触式
15、钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻距不等捻距不等捻角等捻角(等距离)来捻制，一般以不同直径的钢丝来制造，线间呈线接触状态，如图（b)所示。p 面接触式钢丝绳：面接触式钢丝绳：为了改善丝间的接触状态，将线接触式钢丝绳的绳股经特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形，形成钢丝间呈面接触状态，然后再捻制成绳，称为面接触式钢丝绳，所有线接触钢丝绳均可制成面接触式钢丝绳。绳股中钢丝接触情况（四）依绳股断面形状分（四）依绳股断面形状分有圆股绳圆股绳(如图(a)(g)、三角形绳和椭圆股绳三角形绳和椭圆股绳如图(h)。（五）按绳中股数和股中丝数分（五）按绳中股数和股中丝数分 在钢丝绳直径相同的情况下，丝数越多，在钢丝绳直径
16、相同的情况下，丝数越多，钢丝的直径就越小，钢丝绳也就比较柔软，钢丝的直径就越小，钢丝绳也就比较柔软，但不耐磨。但不耐磨。（六）按韧性分（六）按韧性分 有特号、有特号、号、号、号三种。提物可用特号三种。提物可用特号和号和号，提人必须用特号。号，提人必须用特号。（七）特种钢丝绳（七）特种钢丝绳v 多层股不旋转钢丝绳多层股不旋转钢丝绳，如图（c)所示。这种绳由二层或三层绳股捻成，各层捻向相反，因而克服了钢丝绳的旋转性，适用于作凿井提升绳或生产矿井提升尾绳。密封钢丝绳密封钢丝绳和半密封钢丝绳半密封钢丝绳，如图(e)，(f)所示。这种绳属于单股结构，最外一层是用异形钢丝彼此互相锁住，它的特点是密实、表面
17、光滑、耐磨和耐腐蚀性好、不旋转、弹性伸长小，但挠性差、制造技术复杂，适用于作罐道绳适用于作罐道绳。图所示为各种不同类型的钢丝绳.。提升钢丝绳选择使用提升钢丝绳选择使用 选择原则是：绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻；多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。还应考虑如下因素：(1)在井筒淋水大，水的酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；(2
18、)以磨损为主要损坏原因磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下山运输等，应选用外层钢丝较粗的应选用外层钢丝较粗的钢丝绳钢丝绳。如67，6(19)或三角股等；(3)以弯曲疲劳为主要损坏原因弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触选用线接触式或三角股三角股钢丝绳，如6T(25)；6W(19)等；(4)用于高温和有明火高温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳金属绳芯钢丝绳。第四节第四节 矿井提升机矿井提升机 矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统、减速器、主轴装置、制动装置、
19、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。和操纵台等组成。我国目前广泛使用的提升机可我国目前广泛使用的提升机可分为两大类：单绳缠绕式提升分为两大类：单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机。机和多绳摩擦式提升机。一、单绳缠绕式提升机 单绳缠绕式提升机的工作原理：把钢丝绳的一端固定到提升机的滚筒上，另一端饶过井架上的天轮悬挂提升容器。这样，利用滚筒转动方向不同，将钢丝绳缠上或松放，以完成提升或下放容器的工作。按滚筒数目不同，单绳缠绕式提升机有单滚筒和双滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个与主轴用键固定连接，称为固定滚筒或死滚筒；另一个滚筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴连接，称为游动
20、滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机只有一个滚筒，一般用于单钩提升。（一）主轴装置（一）主轴装置 （1）作用 1）缠绕提升钢丝绳；2）承受各种正常载荷，并将载荷经轴承传给基础；3）承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷；（一般要求在非常载荷作用下，主轴装置的各部分不应有残余变形。）4）当更换提升水平时，调节钢丝绳的长度（仅限双滚筒提升机）。（2）结构 主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承及调绳离合器（双滚筒特有）等。滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定（固定滚筒），筒壳外边一般均设有木衬，木衬上车有螺旋导槽，以便使钢丝绳在滚
21、筒上作规则排列，并减少钢丝绳的磨损。2m单滚筒只有一个制动盘，而单滚筒2.5m则有两个制动盘。当单滚筒作双钩提升，左侧钢丝绳为下边出绳，右侧钢丝绳为上边出绳。单钩提升时为上边出绳，单滚筒由于调绳不方便，为此做成双滚筒。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。提升绞车主轴装置t523盘型制动器JK211.5卷扬机全景配套减速机JK211.5卷扬机低压控制柜JK211.5卷扬机电阻柜JK211.5卷扬机卷筒JK211.5卷扬机控制台（二）调绳离合器（二）调绳离合器 1）作用 使活滚筒与主轴连接或脱开，以便在调节绳长或更换提升水平时，使活滚筒与死滚筒有相对运动。2）种类 调绳离合器可分三种即齿轮离合
22、器、摩擦离合器、蜗轮蜗杆离合器。JK型提升机采用齿轮离合器。3）齿轮离合器 在正常工作时，齿轮6与内齿圈8相啮合，滚筒随主轴一起转动。调绳时打开离合器，齿轮6与内齿圈8脱开，主轴转动而游动滚筒不动。b、控制系统：离合器打开：压力油K管nmsr（压力油将活塞销顶起，活塞销下端离开轮毂凹槽，解除闭锁，同时使r的空间与j孔相通）jihgfe离合油缸左腔；离合油缸右腔dcbaL管油池。缸体带动外齿轮向左移动，直到与内齿圈脱开。离合器合上：压力油L管abcd离合油缸右腔；离合油缸左腔efghijpqsmnK管油池。缸体带动外齿轮向右移动，直到与内齿圈啮合。注意：连锁阀的阀体固定在外齿轮的侧面，阀中的活塞
23、销靠弹簧的作用插在轮毂的凹槽中，可以防止提升机在运转中离合器齿轮因震动等原因自动脱开。（三）减速器（三）减速器 JK系列提升机采用圆弧齿轮减速器，速比为11.5、20、30。（四）联轴器（四）联轴器 电动机与减速器输入轴间的连接采用蛇形弹簧联轴器。由于蛇形弹簧的作用，减少了在启动、减速和制动过程中齿轮的冲击和振动。二、多绳摩擦式提升机（一）概述 1、组成及工作原理 钢丝绳不是缠绕在滚筒上，而是搭放在摩擦轮上，两端各悬挂一个提升容器。当电动机带动摩擦轮转动时，借助于安装在摩擦轮上的衬垫和钢丝绳之间的摩擦力，传动钢丝绳完成提升或下放任务。2、种类 可分为井塔式和落地式两种。3、多绳摩擦式提升机与单
24、绳缠绕式提升机相比 优点：（1）适用于深井提升 （2）摩擦轮直径小 （3）可使用转速高电机和传动比小的减速器 （4）偶数根钢丝绳左右捻各半 （5）提高了钢丝绳的使用寿命 （6）可不设防坠器 缺点：（1）当一根钢丝绳损坏时，需要换所有的钢丝绳 （2）绳长不能调节，不适应多水平提升，不适用凿井。（二）JKM型多绳摩擦式提升机 由电动机、联轴器、减速器、主轴装置、制动系统、深度指示器、车槽装置等组成。1、主轴装置 2、减速器 3、车槽装置三、深度指示器 深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置。它的作用是：1、指示提升容器在井筒的位置；2、容器接近井口停车位置发出减速信号；3、过卷保护；4、减速阶段
25、通过限速装置进行限速保护等。目前我国提升机应用较多的是圆盘式深度指示器和牌坊式深度指示器。（一）牌坊式深度指示器 牌坊式深度指示器主要由传动轴、直齿轮、锥齿轮、直立的丝杠、梯形螺母、支柱、标尺等组成。在提升机工作时，其主轴带动深度指示器上的传动轴，直齿轮，锥齿轮带动两个直立的丝杠以相反方向旋转，利用支柱分别限制装在丝杠上的梯形螺母旋转，因两个丝杠都是右螺纹，故迫使两个螺母，只能沿支柱作上、下相反方向的移动，从而指示出井筒中两容器一个向上，另一个向下的位置。在两支柱上固定着的标尺上，用缩小的比例根据矿井的具体情况，刻着与井筒深度或坑道长度相适应的刻度，当装有指针的梯形螺母移动时，则指明了提升容器
26、在井筒的位置。特点：优点是指示清楚、直观、工作可靠；缺点是不够精确。（二）圆盘式深度指示器 圆盘式深度指示器由发送部分和接收部分组成，其原理是传动轴经齿轮传动，将提升机旋转运动传给发送自整角机，该自整角机再将信号传给圆盘式深度指示器上的接收自整角机，二者组成电轴，实现同步联系，从而达到指示器位置的目的。深度指示盘装于司机台上，有粗针和精针两个指针，精针只在容器接近井口时才转动，以便指示精确的停车位置。深度指示器上还配有连击铃，当提升机减速开始时，此铃发出声响，提醒司机作减速操纵。特点：圆盘式深度指示器结构简单，使用可靠，精度高，易实现自动化，但直观性差。（三）多绳摩擦式提升机深度指示器 在工作
27、过程中钢丝绳不可避免地会产生蠕动和滑动。这就使深度指示器的指针与提升容器在井筒上的位置不能很好地对应。因此，多绳摩擦式提升机深度指示器需要设置调零机构。（三）制动系统作用：1、正常停车 2、工作制动 3、安全制动 4、双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝绳时，能闸住游动滚筒。制动系统由制动器和传动机构组成。制动器是直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，分为盘式和块式；传动机构是控制及调节制动力矩的部分，分为油压、压气、弹簧式。JK型提升机采用的是液压站与盘式制动器配合构成的盘式制动系统。1、盘式制动器 （1）结构 （2）工作原理：1）松闸；2）抱闸 2、液压站 （1）作用 1）在工作制动时，产生不同的工作油压，以控制盘式制动器获得不同的制动力矩；2）在安全制动时，实现二级安全制动；3）控制调绳装置（2）工作原理：图614 1）工作制动 2）安全制动 3）调绳
