主井提升机教材.doc

主井提升机（HSCE3*6 JKM3*6）
一、 概述
矿井提升机是矿山重要和关键设备之一。主要用于煤矿，金属矿及非金属矿提升和下放人员，提升煤炭，矿石，钎石及运输材料和设备。它是联系井上和井下的重要交通运输工具。因此被人们称为“咽喉设备”。所以矿井提升机的性能优劣，质量好坏，不仅直接影响到矿井生产，而且也与矿山职工的生命安危息息相关，所以矿井提升机在矿井中占有十分显要的地位，是矿山的重要设备。
矿井提升机的分类方式很多。
按用途分：主要有主井提升机和副井提升机。
目前梅山矿在用的提升机有两台主井提升机、两台副井提升机（副井和西南井提升机）和两台盲井辅助提升机（-330m水平、-420m水平）。
按传动方式分：蒸汽机传动 电动机传动 液压传动。
目前梅山矿的提升机均为电动机拖动。
按钢丝绳的工作方式分：缠绕式提升机 摩擦式提升机。
目前梅山矿的提升机除盲竖井及1.6m卷扬外均为摩擦式。
缠绕式提升机又分：单筒圆柱形，双筒圆柱形。盲井提升机为双筒缠绕式。
摩擦式提升机可分：井搭式和落地式两种。主、副井提升机为井塔式，西南井为落地式。
目前梅山矿使用的提升机可分两大类：单绳缠绕式和多绳摩擦式。
单绳缠绕式提升机是较早出现的一种提升机，它的工作原理比较简单，就是把钢丝绳的一端固定并缠绕在提升机的卷筒上，另一端绕过井架天轮悬挂提升容器，这样，利用滚筒转动方式的不同，将钢丝绳缠上或放松，以完成提升或下放容器的工作。
多绳摩擦式提升机的工作原理是利用摩擦传递动力，就像皮带运输机的传动原理一样，这类提升机的特点是体积小，重量轻，适用于中等深度和比较深的矿井。
单绳缠绕提升机的使用范围，在深井条件下受到一定的限制，这是因为在深井，大终端载荷时，为了承担终端荷重及钢丝绳本身的重量，在单绳提升情况下，钢丝绳的直径往往要求很大，而过大直径的钢丝绳在制造和使用上都不方便。这样就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。多绳摩擦式提升机，由于采用了多绳，所以在一定范围内解决了这个问题。但是，在深井，特别是超深井的情况下，南非，西方等国的使用经验指出：为了保证钢丝绳的必要使用寿命，在钢丝绳任意断面处的应力波动值不应大于钢丝绳破断力的115%或16.5%kg/mm2，否则就容易断丝，影响其使用寿命，而摩擦式提升机由于必须采用尾绳平衡，因此在钢丝绳断面上，承载将随容器位置的不同而变化，当容器提到井上时，尾绳全部重量加在钢丝连接部分上，当容器降到井底时，钢丝绳连接部分只承受容器的重量，如果按上述允许的应力波动范围计算，绳长的极限值在1700米左右。
缠绕式提升机由于无平衡尾绳，因此在钢丝绳与容器连接处的应力波动值就比摩擦式提升机小，基于这个原因近来设计使用多绳缠绕式提升机，它主要用于深井及超深井中。
1.1 摩擦式提升机的工作原理
摩擦式提升机利用提升钢丝绳与主导轮摩擦衬垫之间的摩擦力来传递动力。摩擦式提升机在运转时，主导轮靠摩擦力来带动提升钢丝绳，使重载侧钢丝绳上升，空载侧钢丝绳下放。钢丝绳A搭于主导轮B上，A和B接触的一段弧CD叫做围包弧，其所对应的中心角a叫做围包角。设上升侧钢丝绳张力为Ts，下放钢丝绳张力为Tx钢丝绳与主导轮摩擦衬垫之间的摩擦系数为u。防滑安全系数的数值是决定整个提升设备安全性和经济性的指标之一。而目前核算防滑系数的方法和所取数值没有统一规定。我国煤矿系统是采用煤矿设计规范的规定。
动防滑安全系数：>1.25
静防滑安全系数：>1.75
1.2矿井提升机的主要组成部件和各部件的用途：
矿井提升机作为一个大型机械——电气机组，它由机械部分、辅助机械部分和电气部分组成。
机械部分包括以下部分：
工作机构——主轴装置
传动系统——减速器，联轴器
制动系统——制动器和液压站
观测操作系统——深度指示，操纵台
保护系统——测速发电机装置，护板，护栅，护罩
辅助机械部分包括：司机椅子，导向轮和天轮及车槽装置（仅多绳磨擦提升机）
电气部分包括：主电机及微拖动电机，电气控制装置，电气保护系统。
1.3产品规格及参数
1）型号：HSCE3×6(1#) JKM3×6(2#)
2）提升形式：单箕斗平衡锤
3）箕斗载重：26T
4）平衡锤重：35T
5）箕斗自重：22T
6）首绳：6/Ф32
7）尾绳：3/Ф48.5
8）稳绳：6/Ф45
9）主导轮直径：Ф3000
10）提升量：26T/斗
11）提升高度：475m
二、提升机点检技术
主井提升机点检表（机械）
部位
检查标准
液压站
油位正常，各阀及管路无泄漏
制动压力≥6.5Mpa，闸衬厚度＞1mm
压力保持14Mpa
制动盘间隙在1.0~2.0mm之间（季检）
冷却、供热系统能正常工作
减速箱
启动、制动及运行时无异常声音
阻尼器和减振弹簧工作正常
各轴承
运行时无异常声，各断面无泄漏，无明显升温(60℃以上)
各轴承滚子间隙不超标（半年）
润滑站
油位正常，压力正常，无漏油现象
主轴装置
主联轴器运行良好无异常声
轮榖与轮轴无任何滑动（半年）
压块、固定块螺栓紧固（半年）
首绳
绳槽高低差不大于50mm
张力差小于10%
减径小于5%，捻距内断丝小于5%
联接装置无变形、调绳油缸无泄漏（月检）
箕斗
各衬板无严重磨损，无漏矿现象
罐耳磨损正常，旋转体转动灵活
导向轮转动灵活、固定可靠
底门销、斗箱轴承转动灵活（月检）
上下导靴无严重磨损、脱落（月检）
三角板无明显倾斜
稳绳
绳径测量减径小于10%，无断丝（月检）
尾巴绳
断丝小于10%，无严重锈蚀（月检）
卸载站
大气缸固定可靠，摆动灵活，无漏气，
罐道木、钢性罐道梁固定无松动
油雾器油量正常（月检）
卸矿口无严重积矿，无掉矿现象
配重
罐耳磨损正常，旋转体转动灵活
三角板无明显倾斜
三、常见故障及处理
3.1 提升机常用检修技术
多绳摩擦式提升机提升能力的摩擦力其值决定于钢丝绳的张力，钢丝绳在主导轮上的围包角和钢丝绳与摩擦衬垫的摩擦系数。为了保证摩擦提升在工作中不发生打滑现象，必须验算防滑安全系数，包括静防滑验算，动防滑验算和安全制动防滑验算三种，在一般选型设计中，当采用加、减速度不大于l米/秒2时(一般取0.7—0.85米/秒2)。可以只作静防滑安全系数的验算，而不必验算动防滑安全系数。
3.1.1增加防滑安全系数的措施
采取下列措施可以增大防滑安全系数
1）增大围包角a：可用加设导向轮的方法来达到，但由于主导轮的直径按系列生产已为定值，而容器的最小中心距亦为定值。所以a的增大受到一定的限制，而且因加设导向轮使钢丝绳受到反向弯曲而缩短寿命，同时也增加了井塔高度，故一般a在195。以内使用。
2）增加钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦系数，采用具有高摩擦系数，耐磨的材料作衬垫，此外还可以对钢丝绳：加以处理来增大u值，国外有在钢丝绳上涂以增摩脂的办法，可以同时起到增大u值和保护钢丝绳的作用。现国内已有此种油脂涂注方法。(注油器)
3）采用尾绳：可以增大空载绳的张力，因而摩擦提升全使用尾绳，通常使用等重尾绳，有时也使用重尾绳。
4）增大容器自重：也可以增大空载绳的张力，对于浅井效果特别显著。
5）采用平衡锤单容器提升：因为平衡锤的重量等于容量自重加有效提升量之半，由于受到最大静张力的限制，故静张力差往往为双容器提升时静张力差之半。静张力差减小，防滑安全系数增大。可扩大提升的应用范围，且此种系统有利于多中段 （几个水平)提升，因而获得了广泛的应用。
6）控制最大的加减速使值，以减小动载荷。
3.1.2多绳摩擦式提升钢丝绳受力的平衡及张力测定
多绳摩擦提升机在工作中，各钢丝绳间的受力是不平衡的，因而就带来了各钢丝绳和各绳槽的摩擦衬垫的磨损也是不均匀的，这样就影响了钢丝绳和摩擦衬垫的寿命。因此要对其受力不平衡的原因及平衡方法进行研究。
3.1.2.1影响钢丝绳受力不平衡的因素
1）在主导轮上的绳槽直径的偏差：由于衬垫绳槽加工不精确，钢丝绳直径误差以及绳槽磨损程度 (深浅)不同。较大直径的绳槽上的钢丝绳在上升边就比同侧其他钢丝绳产生较大的弹性伸长，因而也就产生了较大的张力，相反，在下放边就比别的钢丝绳的张力要小，这就出现了张力不平衡的现象。
2）钢丝绳本身的长度偏差：由于不同的悬吊长度（在安装时，各钢丝绳不可能做到长度绝对一致)和在提升过程中不同的残余伸长，也会产生各钢丝绳的张力不平衡。
3）钢丝绳本身的刚度偏差：由于制造材料和质量不可能绝对相同(各钢丝绳的弹性模数和断面积都不可能完全相同)，在运转中磨损也不相同。因此，也会使各钢丝绳张力不相同。
3.1.2.2处理平衡钢丝绳受力不均匀的方法
平衡各钢丝绳张力不平衡的措施，可以从三方面着手：
1）采用张力平衡机构
用于多绳摩擦提升机的平衡机构有四种：
（1）杠杆式平衡机构
（2）角杠杆式平衡机构
（3）弹簧式平衡机构
（4）液压式平衡机构
2）定期调整钢丝绳张力差
定期调整钢丝绳的长度，使之较均匀，调整钢丝绳长度的常用调整器有以下几种
（1）垫块式调整器
这种调整器用减少或增加垫块的数最来增长或缩短钢丝绳悬挂长度。这种调绳器比较简单在国内外均有使用，其缺点是每次长度只能是楔块厚度的倍数，因而调绳效果不理想，其次是垫块易锈死，增减垫块比较困难。
（2）螺旋式调绳器
螺旋式调绳器是人工旋动螺杆使之与螺母产生相对转动，从而可在一定范围内调整钢丝绳长度。其优点是：结构简单、高度较小，调绳操作比垫块式方使，可以在终端载荷作用下对钢丝绳进行调整，缺点是：螺杆有可能因生锈腐蚀等而不能旋动。
（3）螺旋液压式调绳器
螺旋液压式调绳器和楔形绳卡等组成螺旋液压式调绳悬挂装置
螺旋液压调绳器主要作用是用来调整钢丝绳在安装时长度偏差以及运转后由于不同的残余伸长所引起的长度偏差。调绳的最大长度不能超过液压缸中的活塞行程，否则就必须用楔形绳卡来调整绳长。
这种调绳装置的优点是：（I）比用螺纹调整绳长精度高；（Ⅱ） 可以在钢丝绳处于全负荷的条件下进行调整，操作较迅速方便，（Ⅲ）能实现提升过程中的自动平衡。
3）采用弹性摩擦衬垫
采用弹性大的摩擦衬垫，很大程度上可以改善钢丝绳张力不平衡。我国的聚氨基甲酸脂橡胶摩擦衬垫具有较好的弹性。
3.1.3张力的测定方法
当采用定期调节钢丝绳长度以调整其张力偏差时，必须知道各绳中的张力大小，以便当张力偏差达到一定值时进行调整。
为了测知张力，可在各绳中连接装置上安设测力计定期进行测定。也可利用测量钢丝绳"回波"时间来测量各钢丝绳间的张力偏差。后者简易可行。先将有载荷的容器下放到最低水平，但不落在任何承接装置上。测量人员站在井塔上用手突然推动钢丝绳同时按动秒表，这时弹性波即沿钢丝绳向下传播，到了提升容器后反射回来，当传回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，此时按秒表，得回波传递的时间，钢丝绳张力愈大，则时间愈短(即波速大)，依次对各绳进行测最若各绳的时间相差超过10%时，应进行调绳。
3.2 常见故障处理
3.2.1工作机构
工作机构主要是指主轴装置和主轴承等，它的作用是
1）缠绕或搭挂提升机钢丝绳。
2）承受各种正常载荷（包括固定载荷和工作载荷），并将此载荷经过轴承传给基础。
3）承受各种紧急事故情况下所造成的非常载荷。
4）调节钢丝绳长度（仅靠绳缠绕式提升机）。
JKM(l)型多绳摩擦提升机主轴装置。它由主导轮，轮毂、主轴、主轴承、轴承梁及锁紧器组成。主导轮上有压块，固定块和衬垫。
主导轮是工作机构，不但传递扭矩，而且承受着两侧钢丝绳拉力，主导轮采用普通低合金结构 (l6Mn)钢板焊接而成，它包括筒壳、闸盘、辐板、支环及挡绳板组成。对于大型多绳提升机主导轮，筒壳内侧焊有支环。可以增加整个筒壳刚度。对于小型多绳提升机来讲 可不加支环，使结构简单，制造方便。
制动盘焊在筒壳端部，根据使用盘形制动器副数据的多少，可以焊有一个闸盘或两个闸盘，由于闸盘是焊在筒壳上的，对于加工，运输带来不便，并且不易更换，近几年来的多绳提升机，闸盘采用组合式，即用螺栓把闸盘与主导轮连接起来，这样既方便加工又方便运输 并可以更换闸盘。
摩擦衬垫是用固定块和压块 (由铸铝或塑料制成)通过螺栓固定在筒壳上，不允许在任何方向有活动。为了安放提升钢丝绳衬垫上车有绳槽、衬垫之间的间距(即钢丝绳的间距)JKM一2.25/4以下取250mm，JKM一2.8/4以上的为300mm。钢丝绳的绳距与提升容器间的悬挂装置的结构尺寸有关。
锁紧器为一枪栓式结构部件，主要是为更换钢丝绳，摩擦衬垫、维修盘形制动器时为保证安全而设置的辅助部件，当使用完毕后，一定要检查插销是否巳从主导轮辐板退出，否则不准开车，不然会造成重大事故，这是使用时特别要注意的。
主轴承是承受整个主轴装置自重和钢丝绳上所有载荷的支承部件，它是由滚动轴承和轴承体(包括轴承盖和轴承座)组成。滚动轴承选用双列向心球面滚子轴承，它允许绕轴承中心的微量转动。以补充由于轴受力弯曲而带来的角位移。采用滚动轴承较滑动轴承效率高、体积小，黄油润滑、维护简单，使用寿命长。右端滚动轴承由两端盖固紧，不允许有轴向窜动,左端滚动轴承外圈两端面与端盖止口之间留有 1--2毫米间隙，以适应因主轴受力弯曲和热胀冷缩而产生的轴向位移。每侧轴承端盖上下都有油孔，供清洗轴承时注放油使用，清洗完毕后油孔用丝堵死，防止脏物侵入。
主轴是主轴装置的又一重要零件，是承受整个重量和传递扭矩的零件。主轴的材料一般选用45#优质碳素钢锻造后加工而成，并进行热处理。达到设计所要求的机械性能要求，其强度极限为б=42—56km/m2，硬度为HB=l60--200，主轴的安全系数一般n=l.5-1.8左右。
轮毂采用ZG35（Ⅱ） 铸造件，它是连接主轴和主导轮的零件，它功主轴采用静配合，采用摩擦传递扭矩，不用键联接。轮毂与主导轮辐板采用焊接联接，近几年新产品采用高强度螺栓连接方法，这样方便运输和主导轮的更换。轴承梁是主轴装置与地基基础联接的过渡件，是焊接结构。通过轴承梁安装，找正方便，同时与基础连接牢固。
在这里特别要讲一下摩擦衬垫的问题，摩擦衬垫是摩擦提升机重要零件，除钢绳比压，张力差之外，它还承担着两侧提升钢丝绳运行时的各种动载荷与冲击载荷，所以它必须有足够的抗压强度。它与钢丝绳之间必须具有足够的摩擦系数，从而满足设计生产能力。并防止提升过程中的滑动。所以摩擦衬垫的好坏自接影响生产顺利进行和人身设备的安全。因此要求摩擦衬垫具有下列性能。
1）与钢丝绳对偶摩擦时有较高的摩擦系数，且摩擦系数受水、油等的影响较小；
2）具有较高的比压和抗疲劳性能；
3）具有较好的耐磨性能，磨损时的粉尘对人和设备无害；
4）在正常温度变化范围内，能保持其原有性能；
5）应具有一定的弹性，能起到调整一定的张力偏差的作用，并减少钢丝绳之间蠕动量的差。
衬垫的上述性能中最主要的是摩擦系数，提高摩擦系数将会提高提升设备的经济效果和安全性。
我国目前在多绳摩擦式提升机上主要采用聚氯乙烯 (PVC)衬垫，并己开始使用聚氨脂橡胶衬垫。此衬垫经过多年研究和现场使用，测得其摩擦系数可达0.25以上。为了增加其摩擦系数，现正在进行增摩酯的研究，既可增加摩擦系数，又可保证钢丝绳不生锈。摩擦衬垫在使用中一定要压紧，要经常检查固定螺栓的紧固程度。摩擦衬垫要保持清洁，不允许沾上油类，以防止降低摩擦系数。
近年来主轴装置的结构有了较大的改进，制动盘采用可拆卸式闸盘，利用钢板在筒壳上焊接成衬垫槽，摩擦衬垫采用楔形结构。逐块打入衬垫槽内。主轴上锻造
法兰盘代替了轮毂，法兰盘借助于夹板用高强度螺栓与主导轮辐板联接，在落地式多绳提升机中。摩擦衬垫采用双绳槽结构，方便车槽，同时也增加了衬垫的使用寿命。
为了满足上述功能，主轴装置就具有：
1）有足够的强度和刚度。
2）对单绳缠绕式提升机应满足所需容绳量的要求。
3）卷筒或主导轮直径应符合矿山安全规程的规定。
4）单绳缠绕式矿井提升机双筒提升机的主轴装置的两个卷筒，应既能同时正反转，又有相对转动。
3.2.2传动系统
在用一般交流感应电动或高速直流电动机（提升机用电动机一般采用350~960转/分的转速）拖动时，其传动系统主要包括减速器和联轴器，在用直流低速（一般用40~80转/分）电动机拖动时，其传动系统不需要（如采用直流低速直联悬挂式电动机）或仅需要一个联轴器（如是采用一般通用直流低速电动机）。
减速器的作用是减速和传递动力。
为满足上述功能，减速器应有足够的强度和刚度，并应有适应各种电动机转速的速比，有时为满足布置上的需要，要求有一定的传动形式，如一般平行轴式，中心驱动式，带锥齿轮直角式等。
联轴器的作用是联接两个旋转运动的部分，并通过其传递动力，因此应具有足够的强度和刚度，同时还应具备联接方便，允许被联接件直接有一定相对安装和运动误差，并有一定的弹性及缓冲性。
3.2.3制动系统
制动系统包括制动器控制装置两部分，制动器控制装置对各种形式制动器是不同的。
制动器的作用：
1）在提升机停车时能可靠的闸住机器。
2）在减阶段及重物下放时，能参与提升机速度控制。
3）在安全保护起作用或紧急事故的情况下，能使提升机迅速停车，以避免事故发生或扩大。
4）对双滚筒单绳缠绕式提升机，在调节钢丝绳长度或更换水平时，应能闸住游动卷筒。
制动器控制装置，对各种形式的提升机是不同的，副井提升机是空气制动系统。主井提升机是液压系统
控制装置的作用是：
调节制动力矩，在任何事故状态下，进行紧急制动
为单绳双筒提升机调绳装置提供调绳离合器油缸所需的压力油
为满足上述功能，要求制动系统具有一定的性能：
提升机得工作制动和安全制动时，所产生的制动力矩和实际最大载荷形成的旋转力矩之比不得小于3。
双滚筒提升机在调整卷筒旋转的相对位置时，制动装置在各卷筒上所产生的制动力矩，不得小于该卷筒所选重量形成的旋转力矩的1.2倍。
在立井和斜井巷中使用的提升机，在发生安全制动时，全部机械的减速度必须符合规定。
安全制动必须能自动、迅速、可靠的实现，制动器的空行程时间压缩空气驱动的闸瓦时制动器不得超过0.5秒，储能液压驱动的闸瓦式制动器不得超过0.6秒，盘形制动器不得超过0.3秒。
对于多绳摩擦式提升机，工作制动和安全制动所产生的减速度不得超过钢丝绳的滑动极限，即不能引起钢丝绳的打滑。
安全制动和工作制动同时作用时，其制动力矩不能叠加。
安全制动可以有操作者操纵，也可由保护系统起作用时控制。
3.3主井提升机的常见故障和点检
1）制动器故障的处理：制动器不松闸造成闸道发热，先停车后检查液压站的油位、油质，油压是否正常；检查制动器密封是否损坏并更换。
松闸或制动缓慢并板有杂音，检查液压系统是否有空气，闸瓦间隙的大小是否正常，液压油是否变质，是否泄漏等并做出相应修理。
不能制动，检查液压站是否有问题，制动气缸体是否卡死等。
闸瓦磨损不均匀或意外磨损，检查制动器安装是否校正，制动盘偏摆情况，闸瓦间隙是否正常。从而做出相应调整。
2）主轴承润滑油的泄漏：检查润滑站油质，回油管回油是否顺畅，更换轴承端盖密封。
3）箕斗不卸矿或不复位：检查卸矿风压是否正常，检查矿源是否粘结或没卸净，然后进行相应处理。
4）箕斗导向轮未能挂好造成箕斗底们井底打开：检查导向轮是否松动，卸载气缸底座是否松动，箕斗底们是否有积矿，导向轮挂撑是否脱落。
5）首绳运行中剧烈晃动：装载站后靠木磨损严重，更换后靠亩；首绳张力不均，绳槽高差已超标，车削绳槽，调绳。
6）个别绳槽上出现拉痕：首绳张力差严重超标，调绳处理。
7）电气故障引起的紧急停车，找电工技术人员处理。