CN111747276A - 一种深立井大型提升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种深立井大型提升机，包括驱动系统，驱动系统之间设有提升机构；提升机构包括四个卷筒，卷筒上绕接有钢丝绳，位于中间的两个卷筒之间设有万向联轴器，位于中间的两个卷筒之间形成夹角，驱动系统之间驱动连接有主轴装置，主轴装置上设有三个离合器，四个卷筒穿设在主轴装置上，其中一个离合器位于万向联轴器的一侧，另两个离合器设置在万向联轴器的另一侧。本发明通过保持主轴装置上的卷筒相对位置不变，通过驱动系统使主轴装置发生相对位置的改变即可实现在提升过程中保持水平状态，不致使井筒内的材料运输不稳定，使得运输到准确的对应位置。

Description

一种深立井大型提升机

技术领域

本发明涉及深井装备领域，特别是涉及一种深立井大型提升机。

背景技术

我国的产煤业的发展以及煤炭需求量处于世界领先地位，煤炭产业也长期作为我国用于经济开发的主要推动力，我国产煤的总量占据世界总产量的38％。其中，国内的主要产煤方式以井下开采为主。然而，我国当前的开采大多以浅层井为主，在深层井1200m～2000m开采较少，因为提升机可靠性的不足，发生事故都是涉及人身安全的重大事故，所以矿井的开采对提升装备的安全指标要求很高。

因矿物资源需求的增加带来的亟需装备领域的突破的压力，推动了深井装备的开发。浅层资源的减少使各国对深层矿物开发十分关注，促进了深层提升装备的开发。开采效率的高要求使得提升装备朝着重载、高速以及智能方向发展。制造合适的提升设备成为了深层资源开发面临的难点。我国在深井提升这一领域处于萌芽阶段，造成我国深部资源不能被开采的尴尬局面，制约国家深部资源的开发进度。深层资源的开发需要超深井装备的技术支持，因此，研究超深立井提升装备对我国的深部资源开发和国民经济的发展具有重大意义。

现有技术中主要采用单绳缠绕式提升机以及多绳摩擦式提升机，其中单绳缠绕式提升机存在以下缺陷：①单绳缠绕则会因为单个钢丝绳的自重原因加剧了提升难度；②提升功率较小；③规格尺寸受井深的影响，局限性较大；④单根钢丝绳因为所受的压力较大会出现绳断现象，须设防坠装置；⑤钢丝绳易出现松捻，会加剧卷筒的磨损。单绳缠绕式提升机的使用历史较长，工作简单可靠，对于浅井和中深的矿井有很好的使用价值，但是弊端就是所承受的终端载荷不宜过大。若尝试深井提升，则必须加大钢丝绳的直径与卷筒的直径，会使得提升装置体积以及重力增大，这就会造成提升机在制造与运输方面困难加大。因此，对于深井提升，单绳缠绕式提升机并不是一个很好的选择；另外多绳摩擦式提升机，由于是多绳缠绕，对钢丝绳磨损较大，使得钢丝绳寿命变短。由于井深的增加，单绳缠绕式提升机由于钢丝绳自重增加，要实现约1800m的深井提升，则钢丝绳直径将会达到110mm，这将会使得其制造难度加大。为了控制钢丝绳的弯曲应力水平，卷筒直径需达到12m以上，而且宽度需到10m以上，不具有工程的适用性。提升深度大于1200m时，摩擦式提升机的提升能力快速下降，当井深达到了1800m时，其提升能力趋于零。

发明内容

本发明的目的是提供一种深立井大型提升机，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种深立井大型提升机，包括驱动系统，所述驱动系统之间设有提升机构；

所述提升机构包括四个卷筒，所述卷筒上绕接有钢丝绳，位于中间的两个所述卷筒之间设有万向联轴器，位于中间的两个所述卷筒之间形成夹角，所述驱动系统之间驱动连接有主轴装置，所述主轴装置上设有三个离合器，四个所述卷筒穿设在所述主轴装置上，其中一个所述离合器位于万向联轴器的一侧，另两个所述离合器设置在万向联轴器的另一侧。

优选的，所述驱动系统包括两个相对设置的直流电机，所述主轴装置包括固定主轴和游动主轴。

优选的，所述固定主轴的一端与任意一个所述直流电机直联，所述固定主轴的另一端通过万向联轴器与所述游动主轴连接，所述游动主轴远离万向联轴器的一端与另一个所述直流电机直联，左侧的两个所述卷筒穿设在所述固定主轴上，右侧的两个卷筒穿设在游动主轴上。

优选的，任意一个所述离合器连接在所述卷筒与所述固定主轴之间，所述离合器安装在所述固定主轴的靠近万向联轴器一侧，另两个所述离合器安装在所述游动主轴的两端。

优选的，位于固定主轴一端的所述直流电机内的电机转子通过锥面与所述固定主轴直连。

优选的，所述离合器为齿套式调绳离合器。

优选的，位于所述固定主轴一端的所述离合器驱动连接有两个液压缸，所述液压缸位于万向联轴器与离合器之间的轴承座支架上；

位于所述游动主轴上的两个所述离合器分别驱动连接有两个液压缸，其中两个所述液压缸位于万向联轴器与离合器之间的轴承座支架上，另两个所述液压缸位于离合器与直流电机之间的轴承座支架上。

优选的，所述卷筒上开设有单折线绳槽，所述钢丝绳与所述单折线绳槽相适配。

优选的，位于中间的两个所述主轴之间形成夹角为175°。

本发明公开了以下技术效果：本发明公开的提升机构主要是实现提升容器在提升过程中保持水平状态，不致使井筒内的材料运输不稳定，使得运输到准确的对应位置，其调绳工作主要是调节两提升容器水平位置以及当钢丝绳伸长时调节绳长,达到两提升容器相应的准确停车位置。当调节缠绕于固定主轴上的两卷筒的钢丝绳绳长时，通过离合器离合使右侧的三个游动卷筒与主轴装置产生相对运动，然后通过驱动左侧的卷筒进行调绳，当调节缠绕于游动主轴上两卷筒的钢丝绳绳长时，只需使两个卷筒中的一个与游动主轴产生相对运动，然后通过电机驱动游动主轴进而带动其他三卷筒转动进行调绳，调绳完毕后，由于两提升容器的相对位置发生改变，所以还要进行提升容器水平位置的调节，这时只要使游动主轴上的两卷筒处于游动状态，通过电机驱动固定主轴进行调节即可实现。调绳结束后，通过控制液压缸使移动内外齿套与主轴内齿套啮合，机器处于正常工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明深立井大型提升机的主视图；

图2为本发明深立井大型提升机的俯视图；

图3为本发明单折线绳槽的结构示意图；

图4为图1中A的局部放大图；

图5为本发明离合器的结构示意图；

图6为本发明卷筒与主轴装置的装配示意图；

其中，1为卷筒，2为钢丝绳，3为万向联轴器，4为离合器，5为直流电机，6为固定主轴，7为游动主轴，8为电机转子，9为轴承座，10为液压缸，11为单折线绳槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3，本发明提供一种深立井大型提升机，包括驱动系统，所述驱动系统之间设有提升机构；所述提升机构包括四个卷筒1，所述卷筒1上绕接有钢丝绳2，位于中间的两个所述卷筒1之间设有万向联轴器3，位于中间的两个所述卷筒1之间形成夹角，优选的，两个所述卷筒1之间形成夹角为175°，所述驱动系统之间驱动连接有主轴装置，所述主轴装置上设有三个离合器4，四个所述卷筒1穿设在所述主轴装置上，其中一个所述离合器4位于万向联轴器3的一侧，另两个所述离合器4设置在万向联轴器3的另一侧。本发明依旧采用多绳缠绕式的提升方式，并进行相应改进，相比于单绳缠绕，多绳缠绕式的提升形式更为复杂，在满足安全使用性能的同时也要尽量减小卷筒1直径，综上，选择斜角式即通过万向联轴器3连接游动主轴7和固定主轴6，同时，使两轴保持一定的角度关系。提升机构主要是实现提升容器(钢丝绳2上提拉的提升容器)在提升过程中保持水平状态，不致使井筒内的材料运输不稳定，使得运输到准确的对应位置，同时，两个主轴上设置了三个离合器，也满足了大扭矩的需要，其调绳工作主要是调节两提升容器水平位置以及当钢丝绳2伸长时调节绳长,达到两提升容器相应的准确停车位置。当调节缠绕于固定主轴6上的两卷筒1的钢丝绳绳长时，通过离合器4离合使右侧的三个游动卷筒1与主轴装置产生相对运动，然后通过驱动左侧的卷筒1进行调绳，当调节缠绕于游动主轴7上两卷筒1的钢丝绳绳长时，只需使两个卷筒1中的一个与游动主轴7产生相对运动，然后通过电机5驱动游动主轴7进而带动其他三卷筒1转动进行调绳，调绳完毕后，由于两提升容器的相对位置发生改变，所以还要进行提升容器水平位置的调节，这时只要使游动主轴7上的两卷筒1处于游动状态，通过电机5驱动固定主轴6进行调节即可实现。调绳结束后，通过控制液压缸10使移动内外齿套与主轴内齿套啮合，使卷筒1与主轴装置处于连接状态，机器处于正常工作状态。

所述驱动系统包括两个相对设置的直流电机5，所述主轴装置包括固定主轴6和游动主轴7。对于深井提升设计，必定要考虑提升系统所受到的静张力，由于深度的增加，则对应的静张力以及静张力差也增大，这也使得钢丝绳2所受到的拉力和离合器4承受的扭矩增大。这些因素也使得主轴必须要具有较强的力学性能，可以通过专业软件对主轴的强度以及工作性能进行评估与优化。同时缠绕系数的增大也会增加钢丝绳2对主轴的压力，使得主轴必须具有更好的强度以及刚度来满足工作的需求。主轴与固筒支轮(图中未标出)的联接采用无键连接，卷筒1与固筒支轮的联接采用螺栓(图中未标出)连接方式，装卸简单便捷，满足了强度要求，在主轴上设置筒壳，目的是：通过主轴，设置所需要的连接板(图中未标出)，螺栓将连接板与夹板(图中未标出)相连，夹板的中间设置支撑板(图中未标出),满足支撑板通孔(图中未标出)的形成。

所述固定主轴6的一端与任意一个所述直流电机5直联，所述固定主轴6的另一端通过万向联轴器3与所述游动主轴7轴接，所述游动主轴7远离万向联轴器3的一端与另一个所述直流电机5直联，四个所述卷筒1两两分别穿设在所述固定主轴6与游动主轴7上。

任意一个所述离合器4安装在所述万向联轴器3与固定主轴6之间，另两个所述离合器4安装在所述游动主轴7的两端。

位于固定主轴6一端的所述直流电机5内的电机转子8通过锥面与所述固定主轴6连接。提升机的主轴与直流电机5上的转子在同一轴线上，也被叫做电机悬挂式提升机，其直接连接，无需减速器，安全性能提高，外形尺寸减小，简化了传动系统，通过远程控制，实现人机远程操作，提高了驱动系统的调节性能，主轴的锥面锥度与电机转子8的锥面锥度保持一致，将电机转子8套在主轴锥面上保持其相对位置关系，然后通过油压的压力将两者接触面紧靠，在电机转子8运转的同时带动主轴，实现主轴与电机转子8的过盈配合而连接可靠。

所述离合器4为齿套式调绳离合器。对于深井的开发中，径向齿块式调绳离合器存在下面这些弊端：当负载较大时，钢丝绳2所需要的静拉力增大以及离合器4传递的扭矩增大，带来的结果是径向齿块式调绳离合器必须满足齿块的齿根强度足够大，而这势必就会增大齿块的各个参数值，在超深立井提升机中，通过使用齿套式离合器可以提高离合器4传递扭矩的能力，选择齿套式离合器不仅能够满足深层提升的安全性能以及效率方面的要求，而且调绳准确又迅速，避免了以往效率低下和漏油导致的一系列问题的风险。

位于所述固定主轴6一端的所述离合器4驱动连接有两个液压缸10，所述液压缸10位于万向联轴器3与离合器4之间；位于所述游动主轴7两端的两个所述离合器4分别驱动连接有两个液压缸10，其中两个所述液压缸10位于万向联轴器3与离合器4之间，另两个所述液压缸10位于离合器4与直流电机5之间。所述卷筒1上开设有单折线绳槽11，所述钢丝绳2与所述单折线绳槽11相适配。当今国内的提升机普遍采用螺旋槽，它的特点是适用于一层到两层的设计使用需求，而对于三层及四层的缠绕要求时无法满足深层提升的安全性能要求，并且使用过程中的稳定性无法保证。对于多层进行缠绕的螺旋槽，上下两层的钢丝绳2缠绕旋向不一致也会使得两条钢丝绳2无法完全地实现配合，上层钢丝绳2无法较好地落入下层钢丝绳2所形成好的绳槽中去，在卷筒1工作运转的过程中，必定会伴随着钢丝绳2的缠绕运动，必然会存在上层与下层的钢丝绳2出现过渡部位，若按如上所述，势必会存在钢丝绳2排列不规则的现象，影响钢丝绳2以及卷筒1的正常使用。针对这一缺点，单折线绳槽11则具有较好的特点：其绳槽四分之三为折线形，还有四分之一为斜线形，在卷筒1每绕一圈就会使缠绕的钢丝绳2在卷筒1上进行一次缠绕，很好地解决了过渡位置带来的影响，使得钢丝绳2的使用寿命增加，提高了提升机的安全以及使用性能，减小了因为钢丝绳2的压力问题引起的卷筒1强度不足的影响。设置的阶梯挡环(图中未标出)也是为了钢丝绳2归位的排列有序，减少钢丝绳2不齐所带来的给与卷筒1的压力。

单折线绳槽11的卷筒1比双折线的绳槽形式更具有安全实用性，尤其是对三层及以上的缠绕形式，效果会更加显著。

同时，单折线绳槽11比双折线的绳槽有不少优势：钢丝绳2与卷筒1旁的挡环间不存在空隙，提高了运行效率，同时，减少了钢丝绳2的弯折次数，保证钢丝绳2在运行时位置分明；设计绳槽时，由于单折线的原因，使得绳槽的加工便捷且在卷筒1旁的挡环设置难度也应有所降低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种深立井大型提升机，其特征在于：包括驱动系统，所述驱动系统之间设有提升机构；

所述提升机构包括四个卷筒(1)，所述卷筒(1)上绕接有钢丝绳(2)，位于中间的两个所述卷筒(1)之间设有万向联轴器(3)，位于中间的两个所述卷筒(1)之间形成夹角，所述驱动系统之间驱动连接有主轴装置，所述主轴装置上设有三个离合器(4)，四个所述卷筒(1)穿设在所述主轴装置上，其中一个所述离合器(4)位于万向联轴器(3)的一侧，另两个所述离合器(4)设置在万向联轴器(3)的另一侧。

2.根据权利要求1所述的深立井大型提升机，其特征在于：所述驱动系统包括两个相对设置的直流电机(5)，所述主轴装置包括固定主轴(6)和游动主轴(7)。

3.根据权利要求2所述的深立井大型提升机，其特征在于：所述固定主轴(6)的一端与任意一个所述直流电机(5)直联，所述固定主轴(6)的另一端通过万向联轴器(3)与所述游动主轴(7)连接，所述游动主轴(7)远离万向联轴器(3)的一端与另一个所述直流电机(5)直联，左侧的两个所述卷筒(1)穿设在所述固定主轴(6)上，右侧的两个卷筒(1)与穿设在游动主轴(7)上。

4.根据权利要求3所述的深立井大型提升机，其特征在于：任意一个所述离合器(4)连接在所述卷筒(1)与所述固定主轴(6)之间，所述离合器(4)安装在所述固定主轴(6)的靠近万向联轴器(3)一侧，另两个所述离合器(4)安装在所述游动主轴(7)的两端。

5.根据权利要求4所述的深立井大型提升机，其特征在于：位于固定主轴(6)一端的所述直流电机(5)内的电机转子(8)通过锥面与所述固定主轴(6)直连。

6.根据权利要求5所述的深立井大型提升机，其特征在于：所述离合器(4)为齿套式调绳离合器。

7.根据权利要求6所述的深立井大型提升机，其特征在于：位于所述固定主轴(6)一端的所述离合器(4)驱动连接有两个液压缸(10)，所述液压缸(10)位于万向联轴器(3)与离合器(4)之间的轴承座支架上；

位于所述游动主轴(7)上的两个所述离合器(4)分别驱动连接有两个液压缸(10)，其中两个所述液压缸(10)位于万向联轴器(3)与离合器(4)之间的轴承座支架上，另两个所述液压缸(10)位于离合器(4)与直流电机(5)之间的轴承座支架上。

8.根据权利要求1所述的深立井大型提升机，其特征在于：所述卷筒(1)上开设有单折线绳槽(11)，所述钢丝绳(2)与所述单折线绳槽(11)相适配。

9.根据权利要求1所述的深立井大型提升机，其特征在于：位于中间的两个主轴之间形成夹角为175°。

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