多绳摩擦矿井提升机调绳装置液压系统设计

[摘 要]针对一种多绳摩擦矿井提升机调绳装置，详细介绍了其组成及工作原理。通过对该装置工作要求的了解，确定了该调绳装置液压系统的设计思想和设计原理，并设计了利用分流阀实现多个液压缸同步动作的液压系统，保证了调绳装置运行的稳定性和可靠性。

[关键词]多绳摩擦；调绳装置；液压系统；设计

中图分类号：TD538 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）34-0166-01

引言

矿井运输提升是煤矿开采过程中的重要环节。煤矿井下开采下来的煤或矸石，由运输设备经井下巷道运到井底车场，然后经提升设备运至地面。除此之外，人员的升降、材料和设备的运输，也要通过提升设备来完成[1]。

矿井提升机按其工作原理和结构不同可分为缠绕式提升机和摩擦式提升机，其中缠绕式提升机可分为单绳缠绕和多绳缠绕，摩擦式提升机可分为单绳摩擦和多绳摩擦[2]。缠绕式提升机利用钢丝绳缠绕在卷筒上，通过电动机改变卷筒的转动方向，实现钢丝绳在卷筒上的缠绕和松放，以达到提升或下放容器，完成提升任务的目的。然而，由于矿井深度和产量的不断增加，缠绕式提升机的卷筒直径和宽度也随之加大，使得提升机体积庞大且笨重，给生产制造和运输安装带来很大的不便。为了解决这个问题，1877年法国人戈培提出摩擦式提升机的概念，即将钢丝绳搭在摩擦轮上，利用摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来带动钢丝绳，以实现提升容器的升降。但是，单绳摩擦提升机只解决了卷筒宽度过大的问题，没有解决卷筒直径过大的问题，因此就出现了多绳摩擦提升机，在一定程度上解决了缠绕式提升机在深井条件下出现的问题。随着我国采矿技术的不断进步，深井采矿提升系统越来越多的采用多绳摩擦式提升机。

1 调绳装置结构和工作原理

多绳摩擦提升机利用多根钢丝绳与滚筒衬垫之间的摩擦力，使搭放在滚筒上的钢丝绳随着滚筒一起转动，从而带动两侧的提升容器作上行或下行运动。然而多绳提升过程中，各钢丝绳的张力往往很难保持一致，其主要原因有：①各钢丝绳的物理性质不一致，造成其弹性模量有偏差；②各钢丝绳的绳槽由于加工精度及磨损等原因很难保证相同深度，导致钢丝绳受力不均；③钢丝绳的长度不一；④钢丝绳在利用摩擦力牵引过程中会出现不同程度的滑动；⑤钢丝绳的蠕动。

因此，为了避免因钢丝绳物理性质不同引起的张力差，同一个多绳摩擦提升机应选用连续生产的钢丝绳。同时，在工作过程中，为了改善各钢丝绳之间的张力不平衡现象，应设置调绳装置（如图1所示）。调绳装置主要由卡绳器、楔形绳环、液压缸和张力自平衡装置组成。利用卡绳器固定钢丝绳，通过液压缸的动作调整钢丝绳的长度，调绳的最大长度不超过液压缸的活塞行程，调绳量大时，用楔形绳环调整绳长，提升过程中利用张力自平衡装置实现各钢丝绳之间的动平衡。

2 液压系统设计

多绳摩擦提升机的调绳装置主要通过液压缸的动作，实现对钢丝绳的调整。因此，调绳装置液压系统主要是通过给液压缸供油，使液压缸升降来实现调绳。本文设计的调绳装置液压系统包括四个液压缸，为了减小钢丝绳之间的张力不平衡现象，要求四个液压缸要同步运行。

液压系统的同步回路可以利用流量控制阀、串联液压缸、同步马达或者采用比例阀等液压元件实现。本文选用分流阀来控制四个液压缸的同步运动[3]，液压系统原理图如图2所示。

如图2所示，液压泵向液压系统供油，通过三个分流阀将液压油分成四股流量相同的油路，每一股油路通过一个三位四通电磁阀连接到液压缸上。通过液压缸的动作，带动钢丝绳张紧或放松，从而实现调绳的目的。该液压系统能够实现四个油缸同步运行，满足控制多绳摩擦提升机调绳的工作。

2）选择电动机规格

查相关手册，选择Y132S2-2型号电动机，其具有防止灰尘，铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点，能够满足工作要求。

3 结论

调绳装置是多绳摩擦矿井提升机的重要安全设备，其工作性能及可靠性直接影响到提升机的正常运行。本文详细介绍了调绳装置的结构组成及工作原理，并设计了调绳装置液压系统，利用分流阀实现四个液压缸的同步动作，保证了系统的安全性和可靠性，提高了工作效率。

参考文献

[1] 谢锡纯，李晓豁.矿山机械与设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.

[2] 钟春辉，丁元春.矿井运输与提升[M].北京：化学工业出版社，2013.

[3] 许福玲，陈尧明.液压与气压传动[M] .北京：机械工业出版社，2007.

[4] 张岚，弓海霞，刘宇辉.新编实用液压技术手册[M].北京：人民邮电出版社，2008.

作者简介

张春堂（1977--）男，江苏滨海人，助理工程师，2008年毕业于中国矿业大学成人教育学院，现从事矿山机电设备技术工作。