CN104709796A - 一种超深井用多绳摩擦式提升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超深井用多绳摩擦式提升机，其包括钢丝绳和摩擦轮，钢丝绳围绕在摩擦轮上，钢丝绳一端悬挂常规提升容器，另一端悬挂增重提升容器，且尾绳的质量与首绳的质量不相等。本发明采用不等重的提升容器和不等重的尾绳配合的方法，有效降低了多绳摩擦式提升机的首绳张力变化范围，从而保证了多绳摩擦式提升机在超千米深井提升中的钢丝绳首绳寿命，使多绳摩擦式提升机能够成功应用于超千米深井提升。

Description

一种超深井用多绳摩擦式提升机

技术领域

本发明属于矿井提升机技术领域，尤其是涉及一种超深井用多绳摩擦式提升机。

背景技术

矿井提升机是矿山重要和关键设备之一，主要用于煤矿、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井的提升系统，用作提升矿物、升降人员和物料及设备等，是矿井系统设备的咽喉。矿井提升机是由手摇辘轳发展而来的，随着科学技术的发展，提升机从KJ型发展到JKA型，并由XKT型、XKTB型发展到现在的JKZ型成型产品。多绳摩擦式提升机比单绳摩擦式提升机效率高，结构简单等特点。目前在很多产量要求高的矿井中都采用多绳摩擦式提升机。

多绳摩擦式提升机的工作原理为：采用柔性体摩擦传动原理，钢丝绳围绕在摩擦轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦传递动力。钢丝绳搭放在摩擦轮的摩擦衬垫上，钢丝绳两端一般分别悬挂一个提升容器，或者一端悬挂一个提升容器，另一端悬挂平衡重。在容器或者平衡重的底部还悬挂尾绳。尾绳的单位质量一般采用与首绳接近或者相同的配置。提升机工作时拉紧的钢丝绳以一定的正压力紧压在摩擦衬垫之间便产生摩擦力。在这种摩擦力的作用下，钢丝绳便跟随摩擦轮一起运动，从而实现容器的提升或下放。

虽然目前多绳摩擦式提升机较广泛的应用于千米左右的高产矿井提升，但是其在应用于超千米深井提升时会碰到以下主要问题：

1、在多绳摩擦式提升机提升过程中，其提升首绳中的张力变化必须限定在一个范围内，目前国际上钢丝绳厂家推荐的标准为钢丝绳破断力的11.5％；否则钢丝绳的使用寿命会急剧缩短。在应用于超千米深井提升时，多绳摩擦式提升机的提升首绳中的张力变化往往会大于该值，从而导致提升钢丝绳的寿命非常的短，需要频繁更换，就不能满足超深井的提升需要，导致在超深井提升时矿井设计单位不得不选用缠绕式提升机或者将矿井设计成两段提升，但是缠绕式提升机本身应用于超深井时产量小，提升效率低，而两段提升不但需要多采购一台提升设备，而且还必须在矿井中部开凿很大的硐室，严重增加了矿山的基础投资。

设定现有技术中采用的双等重容器和等重尾绳、以及采用单提升容器和平衡重加等重尾绳的多绳摩擦式提升机的有效提升载荷为Q，首绳重和尾绳重相等都为m_s，那么，在整个提升过程中，其静张力变化范围为：

Q＋N₁×m_s×g×h                      

N₁为首绳根数

m_s为首绳单位质量，单位kg/m

g为重力加速度   单位m/s²

h为提升高度       单位m

对于现有技术中采用的双等重容器和等重尾绳以及采用单提升容器和平衡重加等重尾绳的多绳摩擦式提升机而言，当应用于超千米深井提升时，这个张力变化范围往往会大于钢丝绳首绳破断力的11.5％；

2、在超千米深井提升中，多绳摩擦式提升机过短的钢丝绳寿命会导致多绳摩擦式提升机的使用方不得不频繁的换绳，不但增加了钢丝绳本身的购买成本，而且换绳消耗的时间会影响矿山的运行，减小了矿山运行的时间，从而降低了矿山的利润。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种超深井用多绳摩擦式提升机。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种超深井用多绳摩擦式提升机，其包括钢丝绳和摩擦轮，钢丝绳围绕在摩擦轮上，钢丝绳一端悬挂常规提升容器，另一端悬挂增重提升容器，且尾绳的质量与首绳的质量不相等；设定常规提升容器的质量为Qz1，有效提升载荷为Q1，增重提升容器的质量为Qz2，提升载荷为Q2，增重提升容器比常规容器重x 牛，提升载荷Q2以2x 牛进行减小，尾绳的单位质量m_w 为

其中，n1为首绳根数；

ms为首绳单位质量，单位kg/m；

n2为尾绳根数。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该超深井用多绳摩擦式提升机，其采用不等重的提升容器和不等重的尾绳配合的方法，有效降低了多绳摩擦式提升机的首绳张力变化范围，从而保证了多绳摩擦式提升机在超千米深井提升中的钢丝绳首绳寿命，使多绳摩擦式提升机能够成功应用于超千米深井提升。

附图说明

图1a～1d是现有技术中多绳摩擦式提升机第一种结构的张力变化示意图；

图2a～2d是现有技术中双等重容器多绳摩擦式提升机第二种结构的张力变化示意图；

图3a～3d是本发明超深井用多绳摩擦式提升机的张力变化示意图；

图中：1－第一提升容器；2－提升尾绳；3－第二提升容器；4－提升首绳；5－平衡重；6－第三提升容器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

图1a～1d是现有技术中双等重容器多绳摩擦式提升机的张力变化图，图1a是多绳摩擦式提升机的第二提升容器初始空载状态图，图1b是多绳摩擦式提升机的第二提升容器装载状态图，图1c是多绳摩擦式提升机的第二提升容器到井口状态图，图1d是多绳摩擦式提升机的第二提升容器卸载状态图。其中，第二提升容器3与第一提升容器1质量相等。

设定Qz为上述提升容器的质量，单位N；

Q为有效提升载荷，单位N；

m_w为提升尾绳2的单位质量，单位kg/m；

m_s为提升首绳4的单位质量，单位kg/m；

h为提升高度，单位m；

n1为首绳根数；

n2为尾绳根数；

根据计算，钢丝绳的张力变化最大的是A点与C点，变化范围分别为

Fa=Q+n2×m_wgh                              

Fc=Q+n1×m_sgh，

一般此类提升系统采用平衡尾绳，即为提升首绳重n1×m_s=n2×m_w提升尾绳重，那么，忽略C-D和A-B之间相对很小的钢丝绳质量时，A点和C点张力变化相等。均为：

Fa=Q+n2×m_wgh =Q+n1×m_sgh。

图2a～2d是现有技术中采用单提升容器与平衡重系统并配备等重尾绳的多绳摩擦式提升机的张力变化图，图2a是多绳摩擦式提升机的第二提升容器初始空载状态图，图2b是多绳摩擦式提升机的第二提升容器装载状态图，图2c是多绳摩擦式提升机的第二提升容器到井口状态图，图2d是多绳摩擦式提升机的第二提升容器卸载状态图。其中，提升首绳4与提升尾绳2质量相等。

根据计算可知其张力变化最大的地方位于第二提升容器3上方的A点，变化为Q+n2×m_wgh。当采用平衡尾绳时，与图1a～1d中采用双等重提升容器的多绳摩擦式提升机的张力变化相同。

图3a～3d是本发明超深井用多绳摩擦式提升机的张力变化图，图3a是多绳摩擦式提升机的第二提升容器初始空载状态图，图3b是多绳摩擦式提升机的第二提升容器装载状态图，图3c是多绳摩擦式提升机的第二提升容器到井口状态图，图3d是多绳摩擦式提升机的第二提升容器卸载状态图。其中，与图1a～1d中的双等重容器多绳摩擦式提升机相比，第二提升容器3质量保持不变，第三提升容器6质量增加，并将其中有效载荷减小。

当一个容器质量和有效提升载荷保持不变，而另一个容器的质量增加x牛，而有效载荷相应减小2x牛，同时单位提升尾绳重量变为：

此时，可以将系统的张力变化减小到：

 F=Q－x+n1×m_sgh                                

也就是说，采用本发明超深井用多绳摩擦式提升机，比采用平衡尾绳的双等重容器多绳摩擦式提升系统、以及单提升容器＋平衡重多绳摩擦式提升的张力变化减小了x牛。这对将提升机首绳的张力变化范围限定在其破断力的11.5％范围内有很大帮助。因此本发明将有助于多绳摩擦式提升机在超千米深井提升中的应用。

本发明虽然增大了多绳摩擦式提升机所需电机的功率，但是提升功耗并没有改变。

例如某矿提升高度1500m，初步选择多绳摩擦式提升机，一侧采用32吨箕斗，有效载荷34.5吨。另一侧采用32吨罐笼的方法进行提升，有17.25吨配重，有效载荷6.5吨。首绳采用6根58mm钢丝绳，钢丝绳单位质量14kg/m，钢丝绳破断力2440KN，总重133.650吨。

若采用常规的配备平衡尾绳的方法，系统的张力变化范围为：10.7%。

倘若此箕斗重量和有效载荷分别为32吨及34.5吨不变，采用将罐笼与平衡重质量优化为46吨，尾绳质量优化为119.65吨，则张力变化范围减小到9.59％。

由此可见，采用本发明的技术方案能够有效的减小应用于超深井提升的多绳摩擦式提升机的首绳张力变化范围，有效增加钢丝绳寿命，从而让多绳摩擦式提升机在超深井提升中得到更广泛的应用。

Claims (1)

1.一种超深井用多绳摩擦式提升机，包括钢丝绳和摩擦轮，钢丝绳围绕在摩擦轮上，其特征是：其钢丝绳一端悬挂常规提升容器，另一端悬挂增重提升容器，且尾绳的质量与首绳的质量不相等；设定常规提升容器的质量为Qz1，有效提升载荷为Q1，增重提升容器的质量为Qz2，提升载荷为Q2，增重提升容器比常规容器重x 牛，提升载荷Q2以2x 牛进行减小，尾绳的单位质量m_w 为

                                                 

其中，n1为首绳根数；

ms为首绳单位质量，单位kg/m；

n2为尾绳根数。