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[摘 要]本文介绍了多绳摩擦式矿井提升机安全保护的设计，以及对提升机制动装置的设计。
[关键词]多绳摩擦式矿井提升机；安全保护；制动装置
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0099-01
矿井提升机是矿山的大型固定设备之一，是联系矿井井下和地面的工作机械。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升，工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升设备就是完成上述工作的多种机电设备组成的大型成套装备，用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机广泛用于煤炭、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，也可做其他牵引运输设备。
1 多绳摩擦式矿井提升机安全保护
矿井提升机通常安装在地面上，它通过钢丝绳提升井筒内的容器，沟通地面与井下，用于降送设备，材料，升降人员，提升矿物或矸石，任务十分繁重。一旦发生事故，将会造成人员的伤亡和设备的损坏，影响生产的正常运行。严重的事故，将会破坏井筒装备，导致矿井短期停产。因此，国内外的生产管理人员都千方百计到完善提升设备的安全保护设施，以保证提升系统的设备能够安全可靠地运行。
1.1 提升容器的防坠器
为了保证提升人员的安全，《煤矿安全规程》规定，升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼，必须装设可靠的防坠器。由于本设计应用于主井提升，且为单一提升，所以不需安装防坠器。
1.2 防止过卷装置设计
1.2.1 装设防止过卷开关
《煤矿安全规程》规定，提升容器运行超过正常的停车位置0.5m时，必须能自动切断提升机的电控系统电源，并能使安全闸发生作用，这要依靠安全防止过卷开关及过卷保护回路来实现。
防止过卷装置通常是使用行程开关，装在井架上，位于提升容器的上方，同时也安装在深度指示器相应的位置上。形成开关是串联在提升机电控系统的安全制动电磁铁保护回路内，一旦开关被触动，则电磁铁断电，立即切断电动机的电源，与此同时保护回路断电，安全闸立即动作。
1.2.2 楔形罐道
目前用于过卷事故制动保护的装置为楔形罐道和防撞梁。其作用是将提升容器和运动部件的动能转变为罐道变形和阻力所作之功。选用楔形罐道应注意以下问题：（1），合理确定楔形罐道尺寸；（2），为增加过卷楔形罐道的制动力，以保证设计要求的制动减速度，在井口和井底安装楔形罐道。
1.3 圆尾绳的安全设施
圆尾绳在运行中，受到轴向力的作用产生旋转，为消除这种旋转的轴向力，而装设了圆尾绳的回转装置。除此之外，还要设置圆尾绳的导向装置和尾绳环监视开关。
（1）在生产中，要防止圆尾绳的扭结，以免影响安全运行。而圆尾绳的扭结，包括：一根圆尾绳在尾绳环处自身的扭结、同一容器上的两根或三根平衡尾绳之间的扭结、以及对于一个井筒内装设两套提升机时，还要防止两套提升机的尾绳之间产生扭结，这些都将回危害安全运行，因此需要在井底的尾绳环处设置导向装置。
（2）在装设圆尾绳的回转装置和导向装置后，并不能完全消除尾绳之间的扭结和自扭结现象，为了及时发现发生的这些扭结，并在尚未造成大事故之前进行清理，以确保提升机的安全运行，应在尾绳环附近的上部装设尾绳环监视开关。
2 多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置
矿井提升机的制动装置，通称制动器，是提升机一个非常重要的组成部分。制动器由执行机构和传动机构两部分组成，执行机构直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，按其结构可分为盘式制动器和块式制动器等。传动机构是控制并调节制动力矩的部分，新型号提升机采用油压盘式制动系统，旧型号提升机采用油压或气压块式制动系统。制动系统的作用有：（1）、保证提升容器按给定的状态运动，并在需要的位置制动——工作制動；（2）、在可能造成事故的不正常工作状态下，紧急制动以保障人员和设备的安全——紧急制动；（3）、更换水平调节绳时，制动活卷筒。工作制动，紧急制动时都可用手动或自动。手动操作时，由司机进行，自动操作时，紧急制动由提升设备的保护装置进行，工作制动由行程调节进行。
2.1 制动原理
本设计选用盘式制动器，由于盘式制动器的闸瓦不作用于制动轮上，而是作用在制动盘上。并且盘式制动器机构紧凑，安全可靠，闸的副数可按需要灵活增减。它是近二十年来移植到矿井提升机上的一种新型制动器，它用碟行弹簧作制动源，反映迅速，因此《煤矿安全规程》规定，它的安全制动空行程时间不超过0.3s，时间非常短。
盘式制动器的工作原理是用油压松闸，以弹簧力制动，当向Y腔给入压力油后，使活塞带动筒体，衬板和闸瓦一起往左运动，压缩碟行弹簧，形成松闸。当油压下降时，在弹簧力的作用下，使活塞通过联结轴推动筒体闸瓦向右运动，达到制动的目的。
调节制动力矩的原理，当闸瓦与制动盘接触时，活塞就同时受弹簧的作用力F2和制动油产生的压力F1的作用，则一个制动器的闸瓦压向制动盘的正压力为：N=F2-F1
当油压P=0时，即F1=0，N=Nmax=F2，此时为全制动状态。
当油压P=Pmax时，F1>F2，闸瓦间隙大于零，为全松闸状态，
正压力N的变化只受油压力P的影响，即：N=μP，
而闸瓦与制动盘的摩擦系数μ一般不变，故正压力的变化就反映了制动力的变化。
2.2 盘式制动器的选择
根据选择的JKM—2.8/4（Ⅱ）-10.5型多绳摩擦式提升机查JKM系列提升机配置的盘式制动器技术特征表，可选择盘式制动器图号为B135的盘式制动器，其一个油缸产生的最大正压力为N=63kN，制动器需要副数n=6副，提升机的最大制动静力矩为 =37800kg/m，闸瓦对制动盘的摩擦系数μ=0.35。
2.3 多绳摩擦式矿井提升机液压站
液压站的主要用途是向盘式制动器供应不同压力的压力油，以控制盘式制动器的工作制动力矩，进行工作制动，以满足提升机的实际操作需要。并且在安全制动时，能迅速回油，实现二级制动。
多绳摩擦式矿井提升机的液压站液压系统如图4-3，其功能及工作原理阐述如下：
工作制动是通过电液调压装置7控制溢流阀的溢流压力，改变盘式制动器的油缸内油压实现的。确定最大的工作油压P，并依靠调整溢流阀的定压弹簧压紧程度，可以保证油压在不超过P的范围内变化。
安全制动时，安全电磁铁11断电，电液调压装置中的滑阀处于最上面的位置，切断了压力油的通路，并使所有盘式制动器油缸中的压力油分别金国“A”管和“B”管，与“A”管相连的制动器通过安全阀直接回油，很快的抱闸。同时，与“B ”管相连的制动器通过安全阀的节流阀，以较缓慢的速度回油，产生二级制动力矩。并可用调节安全伐的节流杆位置，来改变二级制动特性。节流杆在上面时，只是一级制动。
3 技术经济分析
随着矿井开采深度不断加深和采用集中提升方式，多绳摩擦式矿井提升机有较大的发展前途。并为此探索具有耐磨性好、摩擦系数高的摩擦衬垫材料。新结构的多绳缠绕式矿井提升机开始在一些国家使用，它对提升高度大的深井开采有重要意义；采用液压马达代替电动机的防爆提升机受到重视；气力提升也正在研究和发展中。矿井提升机的发展总趋势可归结为：在总体上向大负荷、高速、大型化方向发展。实用、经济、高效、可靠的提升机产品是使用者和制造者共同的追求。
作者简介
郝连坤，1985年5月23日出生，辽宁朝阳人，2010年毕业与辽宁工程技术大学，现供职于中国神华神东煤炭集团哈拉沟煤矿机电队。
[关键词]多绳摩擦式矿井提升机；安全保护；制动装置
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0099-01
矿井提升机是矿山的大型固定设备之一，是联系矿井井下和地面的工作机械。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升，工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升设备就是完成上述工作的多种机电设备组成的大型成套装备，用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机广泛用于煤炭、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，也可做其他牵引运输设备。
1 多绳摩擦式矿井提升机安全保护
矿井提升机通常安装在地面上，它通过钢丝绳提升井筒内的容器，沟通地面与井下，用于降送设备，材料，升降人员，提升矿物或矸石，任务十分繁重。一旦发生事故，将会造成人员的伤亡和设备的损坏，影响生产的正常运行。严重的事故，将会破坏井筒装备，导致矿井短期停产。因此，国内外的生产管理人员都千方百计到完善提升设备的安全保护设施，以保证提升系统的设备能够安全可靠地运行。
1.1 提升容器的防坠器
为了保证提升人员的安全，《煤矿安全规程》规定，升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼，必须装设可靠的防坠器。由于本设计应用于主井提升，且为单一提升，所以不需安装防坠器。
1.2 防止过卷装置设计
1.2.1 装设防止过卷开关
《煤矿安全规程》规定，提升容器运行超过正常的停车位置0.5m时，必须能自动切断提升机的电控系统电源，并能使安全闸发生作用，这要依靠安全防止过卷开关及过卷保护回路来实现。
防止过卷装置通常是使用行程开关，装在井架上，位于提升容器的上方，同时也安装在深度指示器相应的位置上。形成开关是串联在提升机电控系统的安全制动电磁铁保护回路内，一旦开关被触动，则电磁铁断电，立即切断电动机的电源，与此同时保护回路断电，安全闸立即动作。
1.2.2 楔形罐道
目前用于过卷事故制动保护的装置为楔形罐道和防撞梁。其作用是将提升容器和运动部件的动能转变为罐道变形和阻力所作之功。选用楔形罐道应注意以下问题：（1），合理确定楔形罐道尺寸；（2），为增加过卷楔形罐道的制动力，以保证设计要求的制动减速度，在井口和井底安装楔形罐道。
1.3 圆尾绳的安全设施
圆尾绳在运行中，受到轴向力的作用产生旋转，为消除这种旋转的轴向力，而装设了圆尾绳的回转装置。除此之外，还要设置圆尾绳的导向装置和尾绳环监视开关。
（1）在生产中，要防止圆尾绳的扭结，以免影响安全运行。而圆尾绳的扭结，包括：一根圆尾绳在尾绳环处自身的扭结、同一容器上的两根或三根平衡尾绳之间的扭结、以及对于一个井筒内装设两套提升机时，还要防止两套提升机的尾绳之间产生扭结，这些都将回危害安全运行，因此需要在井底的尾绳环处设置导向装置。
（2）在装设圆尾绳的回转装置和导向装置后，并不能完全消除尾绳之间的扭结和自扭结现象，为了及时发现发生的这些扭结，并在尚未造成大事故之前进行清理，以确保提升机的安全运行，应在尾绳环附近的上部装设尾绳环监视开关。
2 多绳摩擦式矿井提升机的机械制动装置
矿井提升机的制动装置，通称制动器，是提升机一个非常重要的组成部分。制动器由执行机构和传动机构两部分组成，执行机构直接作用于制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分，按其结构可分为盘式制动器和块式制动器等。传动机构是控制并调节制动力矩的部分，新型号提升机采用油压盘式制动系统，旧型号提升机采用油压或气压块式制动系统。制动系统的作用有：（1）、保证提升容器按给定的状态运动，并在需要的位置制动——工作制動；（2）、在可能造成事故的不正常工作状态下，紧急制动以保障人员和设备的安全——紧急制动；（3）、更换水平调节绳时，制动活卷筒。工作制动，紧急制动时都可用手动或自动。手动操作时，由司机进行，自动操作时，紧急制动由提升设备的保护装置进行，工作制动由行程调节进行。
2.1 制动原理
本设计选用盘式制动器，由于盘式制动器的闸瓦不作用于制动轮上，而是作用在制动盘上。并且盘式制动器机构紧凑，安全可靠，闸的副数可按需要灵活增减。它是近二十年来移植到矿井提升机上的一种新型制动器，它用碟行弹簧作制动源，反映迅速，因此《煤矿安全规程》规定，它的安全制动空行程时间不超过0.3s，时间非常短。
盘式制动器的工作原理是用油压松闸，以弹簧力制动，当向Y腔给入压力油后，使活塞带动筒体，衬板和闸瓦一起往左运动，压缩碟行弹簧，形成松闸。当油压下降时，在弹簧力的作用下，使活塞通过联结轴推动筒体闸瓦向右运动，达到制动的目的。
调节制动力矩的原理，当闸瓦与制动盘接触时，活塞就同时受弹簧的作用力F2和制动油产生的压力F1的作用，则一个制动器的闸瓦压向制动盘的正压力为：N=F2-F1
当油压P=0时，即F1=0，N=Nmax=F2，此时为全制动状态。
当油压P=Pmax时，F1>F2，闸瓦间隙大于零，为全松闸状态，
正压力N的变化只受油压力P的影响，即：N=μP，
而闸瓦与制动盘的摩擦系数μ一般不变，故正压力的变化就反映了制动力的变化。
2.2 盘式制动器的选择
根据选择的JKM—2.8/4（Ⅱ）-10.5型多绳摩擦式提升机查JKM系列提升机配置的盘式制动器技术特征表，可选择盘式制动器图号为B135的盘式制动器，其一个油缸产生的最大正压力为N=63kN，制动器需要副数n=6副，提升机的最大制动静力矩为 =37800kg/m，闸瓦对制动盘的摩擦系数μ=0.35。
2.3 多绳摩擦式矿井提升机液压站
液压站的主要用途是向盘式制动器供应不同压力的压力油，以控制盘式制动器的工作制动力矩，进行工作制动，以满足提升机的实际操作需要。并且在安全制动时，能迅速回油，实现二级制动。
多绳摩擦式矿井提升机的液压站液压系统如图4-3，其功能及工作原理阐述如下：
工作制动是通过电液调压装置7控制溢流阀的溢流压力，改变盘式制动器的油缸内油压实现的。确定最大的工作油压P，并依靠调整溢流阀的定压弹簧压紧程度，可以保证油压在不超过P的范围内变化。
安全制动时，安全电磁铁11断电，电液调压装置中的滑阀处于最上面的位置，切断了压力油的通路，并使所有盘式制动器油缸中的压力油分别金国“A”管和“B”管，与“A”管相连的制动器通过安全阀直接回油，很快的抱闸。同时，与“B ”管相连的制动器通过安全阀的节流阀，以较缓慢的速度回油，产生二级制动力矩。并可用调节安全伐的节流杆位置，来改变二级制动特性。节流杆在上面时，只是一级制动。
3 技术经济分析
随着矿井开采深度不断加深和采用集中提升方式，多绳摩擦式矿井提升机有较大的发展前途。并为此探索具有耐磨性好、摩擦系数高的摩擦衬垫材料。新结构的多绳缠绕式矿井提升机开始在一些国家使用，它对提升高度大的深井开采有重要意义；采用液压马达代替电动机的防爆提升机受到重视；气力提升也正在研究和发展中。矿井提升机的发展总趋势可归结为：在总体上向大负荷、高速、大型化方向发展。实用、经济、高效、可靠的提升机产品是使用者和制造者共同的追求。
作者简介
郝连坤，1985年5月23日出生，辽宁朝阳人，2010年毕业与辽宁工程技术大学，现供职于中国神华神东煤炭集团哈拉沟煤矿机电队。