1827 年德国制造出第一台蒸汽提升机以来,矿井提升机大体分为两种形式,一种为缠绕式提升机,另一种为多绳摩擦式提升机。
目前广泛使用单绳缠绕式提升机和多绳摩擦提升机15。
最初提升机仅为缠绕式提升机一种,但随着矿井开采深度及年产量日益增加,在井深达 1000m 以上,一次提升量达 40~50t 的条件下采用缠绕式提升机其钢绳直径要达到90mm,滚筒直径要达到 9m,电动机功率要达到 4500kW。
这样的提升机制作金属量消耗大、制造困难、成本昂贵,更重要的是直径 50mm 以上的钢绳只有几个发达国家可以制造,而且价格贵的惊人,且寿命远不如 40mm 以下的长。
于是在 18 世纪末,出现了用几根细钢绳代替一根粗钢绳的做法,就产生了多绳摩擦提升机。
由于多绳摩擦提升机绳径小,摩擦轮直径小,电动机功率小,到 20 世纪 70 年代,世界上应用多绳摩擦提升机已有 600 多台。
在过去的 20 年中,我国从德国共进口 20 多套大型矿用提升机,其电控配套装置均为西门子公司的产品,其中 10 套是为直流电动机配套的直流电控制系统,其余 10 多套均为 第一套是 1994 年为山西省常林矿主井提升机配套的,交频交流电气传动电控配套装置16。
其调速性能非常理想,且节能效果相当明显,它代表了世界矿用提升机的先进水平,也为我们指明了走节能和无级调速的路子。
特别是随着计算机技术的飞速发展,机电一体化技术和产品在世界范围内得到了迅速发展和应用。
先进采煤国从采煤工作面、掘进工作面,到井下主煤流运输及辅助运输,到矿井提升及井下供电、排水等装置,均具有建立在微处理器基础上的监控和保护系统,其机电一体化的设备、性能、可靠性和功能等有大幅度提高。
如美国、澳大利亚等国由于在井下采用了先进的机电一体化设备,已实现无人工作面、遥控采矿甚至无人矿井;加拿大INSO 公司利用现代通讯、井下定位与导航、在线信息处理、监控系统,实现了对地下镍矿的机电一体化采矿装备乃至整个矿山开采系统的遥控操作。
1.1.3.3 本文研究的背景 矿用提升机作为煤矿机械的一种,主要用于煤矿提升、下放物料,因此其市场需求量与国家对煤炭的需求量息息相关。
煤炭是我国常规能源的主体,在我们这样一个大国,能源始终占极其重要的地位。
为了保证国民经济的持续发展,煤炭产量亦要在相应时期内保持高速增长。
2000 年,国家“西电东送”工程开始实施,作为西部大开发战略的重要组成部分,“西电东送”将西部丰富的资源和东部巨大的市场结合起来,通过北、中、南三条通道向华东地区送电。
三条通道中,除中部通道是以三峡水利枢纽工程为主体送电外,南、北两条通道均主要以煤炭作为燃料的火电基地为基础送电。
据统计,我国在 2002 年煤炭产量接近 14亿吨,比上年增产 2.21 亿吨,增长 20。
虽然这样,在同年还是要从国外进口 1081 万吨,进口量比 2001 年增加了 3 倍多。
即使如此,全国部分地区缺煤还是很严重,甚至于在湖北、河南一些地方还要常常停电,一个重要原因在于煤炭紧缺,严重影响了国民经济的发展以及人民的生活秩序。
增加煤炭产量,加大煤炭供给量已是刻不容缓。
目前,全国各地除了有很多大型煤炭公司以外,也有不少中小型煤矿,同时也不断增加一些新建的煤矿。
煤炭需求的增加必将刺激采煤机械需求的增长。
此外,大量中小煤矿的存在也是促成煤机需求增长的一个重要因素。
中小型煤矿主要进行地面浅表层煤炭资源的开发,由于成本、开采方式等因素的限制,这类煤炭资源不适合国有大型煤矿企业的开采,客观上决定了在较长时间内中小煤矿仍将存在,据统计,在云南、贵州两省,仅官方批准采矿的企业就达一万多个,且平均每年以 30的速度增加,加之湖南、江西、四川、重庆、山西、新疆、内蒙古自治区、东三省等地均在大力发展煤炭工业,加之国际提升机市场,尤其在欧美等发达国家,侧重于使用数字化、智能化的高附加值产品,如德产的“机电一体化”内装式绞车,这类产品整机性能较好,操作简洁,但价格昂贵,使用的厂家很少。
我国八十年代为解决井下提升机防爆难题,生产了一种液压提升机,之后又出现了运用变频调速原理生产的无级调速提升机。
这几类提升机都存在着功能不够完善的问题,或防爆不能调速,或调速难以防爆,安全性能差,操作困难。
在这种情况下,生产一种新型的功能较为全面的矿用提升机取代原有机型就成为各煤矿生产企业的共同需求。
由湖南远扬煤机制造有限公司与湖南大学共同开发研制的新型矿用提升机项目。
该项目产品使用 NGW 行星差动技术,实现零到最大转速之间的无级调速,这是一种纯机械的无级调速,不会产生火花,从而同时实现调速和防爆两种功能。
与传统的液压调速提升机和变频调速提升机相比,取消了庞大的液压和电控调速系统,减少机器占地空间,无须另行修建绞车房,更易于在狭窄的矿井条件中正常工作,大幅降低成本,该项目产品应会具有广阔的应用前景。
1.2 设计内容 本设计分为五大主要设计内容,即起升机构的设计、制动机构的设计、电气系统的设计、开式齿轮的设计、总体布局的确定设计。
1. 起升机构 JZ16T 型凿井绞车起升机构主要由电动机,制动器,联轴器,减速器,开式齿轮 卷筒的组成。
电动机通过联轴器与减速器的高速轴相联。
联轴器的一半是带制动轮的,制动器安装在电动机轴即高速轴上。
制动器采用长臂式的瓦块式制动器,采用电动液压推动器作为松闸装置,并与电动机电气联锁。
减速器采用三级传动硬齿面圆柱.
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