专利名称：立井提升容器全速过卷保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型所属技术领域，是属于E12F矿井或平硐安全装置中的运输类。
立井提升容器全速过卷保护的现状。
国内情况我国矿井立井提升系统，提升容器过卷保护装置多绳摩擦轮式提升系统，在井上和井底都设有契形木罐道，井上还设有防撞梁；单绳缠绕式提升系统，只是在井下过放距离内的工字钢梁上放置一根方木。实践证明，这些保护装置，不能保证罐笼提升发生过卷时乘罐人员的人身安全和设备安全，据有关资料，自1976－1978年共发生过卷礅罐事故183次。原因是这些保护装置对过卷或过放容器的减速度太大，而且可靠性差。契型木罐道一经过卷挤压，即遭破坏，更换修复时间太长，影响生产。
国外情况严万生译《现代提升设备》一书，介绍了六种井上对过卷容器的制动保护装置1，拉断德德纶绳(Dederen)；2，拉断钢丝绳；3，拉断钢制杆件；4，挤压木柱。这四种制动装置的阻力，是靠材料的性质决定的，因此可靠性差。且恢复生产的时间长。5，液压制动保护装置，当过卷容器被制动停稳后，其阻力未消失，过卷容器会反向下滑，因此需要配备容器捕捉器，结构复杂。6，钢丝绳摩擦缓冲器的一种保护装置与本实用新型的设计相类似，但有不同之处，从该书的7.15示意图中可以看出(1).图中有契型罐道，其作用与钢丝绳摩擦缓冲器的作用不好配合，而结果还是契形罐道起作用，如我国多绳提升系统的契形木罐道一样；(2)；钢丝绳摩擦缓冲器中，钢丝绳的弯曲部分用带螺栓的夹块夹紧，不便于调整制动阻力；(3)，只是一个单向视图，钢丝绳缓冲器有几个？如何布置？都不清楚；(4)，根据具体的提升系统，如何整定钢丝绳摩擦缓冲器的制动阻力，更无法了解；(5)，图中只有一个提升容器，一组制动保护装置，如果这个提升容器下放重载荷时过卷，则得不到保护。
本实用新型立井提升容器全速过卷保护装置的目的
提升系统，无论下放载荷或提升载荷，当发生过卷时，乘罐人员承受意外冲击减速度，据有关资料，人的意外冲击减速度的极限耐力指标，正超重是5g(g是重力加速度)，负超重是10g，对于矿工们来说，平时没有这方面的训练，宜小一些，本保护装置的阻力，使过卷的提升系统产生一个小于1g的减速度，就可以避免发生多人伤亡的恶性的蹾罐事故。
多绳摩擦轮式提升系统，当发生过卷时，在现有的制动保护装置的制动过程中，或迟或早地会出现首绳在主导轮上打滑，损坏主导轮上的绳槽，需要维护修理。本保护装置在制动过程中，自始至终，首绳在主导轮上不打滑，因此，不损坏主导轮上的绳槽，减少维护停产时间和维护费用。
单绳缠绕式提升系统，当提升重载荷时发生过卷，制动停稳后，下放侧钢丝绳绳端不失重，因此盘形闸没有闸不住过卷容器而跑车的危险。
发生过卷事故后，只要更换四根备用摩擦钢丝绳，时间很短，就可以恢复生产。
立井提升容器全速过卷保护装置的结构本保护装置的安装位置根据《煤矿安全规程》第362条的规定“井底必须有同过卷高度相适应的过放距离，并装有防止过放蹾罐的设施......”而这种防止蹾罐的设施－－即是本保护装置，安装于井上还是安装于井底，究竟那种方式好呢？提升系统的主钢丝绳与提升容器是柔性连接，保护装置安装于井上，当发生过卷时，过卷容器顶着阻挡架子上升，主钢丝绳受的是拉伸力，这样，阻挡架子就能把摩擦钢丝绳缓冲器的阻力施加于整个提升系统上，使其产生一个我们予期的减速度。让提升系统逐渐减速停稳，且停稳后下放侧主钢丝绳绳端不失重。若保护装置安装于井底，当发生过卷时，下放侧主钢丝绳受的是压缩力，保护装置的阻力，无法传递给整个提升系统，得不到我们予期的减速度，且下放侧钢丝绳绳端失重，产生很多不利因数，故本保护装置只安装于井上，双提升容器系统，发生过卷时，无论那个容器，也无论是提升载荷或是下放载荷，都可得到妥善的保护。
本保护装置的结构保护装置是提升容器全速过卷的最后一道保护，必须灵敏可靠。本保护装置的结构见附
图1，该图是根据某矿立井单绳普通三吨罐笼的实际设计的，对两个罐笼各装设一组相同的保护装置，1是单钢丝绳摩擦缓冲器，共4个，装在两个提升容器的外侧；2是双钢丝绳摩擦缓冲器，共2个，装在两个提升容器之间；这些钢丝绳摩擦缓冲器都用螺栓安装于井架底座框架的钢梁上；4是阻挡架子，共4个，阻挡架子用悬吊钢丝绳5(共8根)置予距提升容器正常装卸位置10(S3米)处，并使之处于同一个水平面内；3是摩擦钢丝绳，共八根，为了便于更换，其端头做成环状挂在阻挡架子上。当发生过卷时，过卷容器顶着阻挡架子上升，即把摩擦钢丝绳的阻力施加于整个提升系统上，使之在绞车盘形闸实现制动0.3秒之前就产生一个减速度；5是悬挂阻挡架子的钢丝绳，它的长度略大于11(S4米)和12(S5米)之和，其另一端用绳卡系于井架上。图2是图1的断面图，以表示阻挡架子的位置，它们是以水平中心线对称地位于提升容器两头的4根立槽钢处，这样，碰撞时提升容器受力均衡。图3是钢丝绳摩擦缓冲器的内部构造图，三个挡销6，二个滑块7，二个螺杆8，二个固定螺帽9。转动螺杆8，就可以改变滑块的位置，因之改变了钢丝绳在挡销6和滑块7上的围包角，即改变了钢丝绳摩擦缓冲器的阻力，以适应各种提升系统的需要。调整阻力的方法是把拉力计串接于摩擦钢丝绳3上，拉动钢丝绳拉力计就显示读数。转动螺杆8，调到所需的阻力后，在螺杆8和螺母9接触处作上记号。发生过卷事故后，更换钢丝绳时，就有依据。如何确定钢丝绳摩擦缓冲器的阻力这是本保护装置的关键所在，若钢丝绳摩擦缓冲器的阻力太小，保护装置起的作用甚微，近于虚设。若阻力太大，将发生近似于蹾罐事故，只有将摩擦缓冲器的阻力整定在一定范围之内。本保护装置才能起到应有的作用。过卷容器碰撞阻挡架子时，钢丝绳摩擦缓冲器的阻力使提升系统产生一个减速度，这个减速度与过卷容器碰撞时的速度无直接关系，只决定于提升系统总的变位质量。
对于多绳摩擦轮式提升等重尾绳系统，钢丝绳摩擦缓冲器的阻力，如下式计算f＝｛∑Max＋LQ＋(n1q1－n2q2)HS］g｝／4——(1)
式中f，每个钢丝绳摩擦缓冲器的阻力N；∑M，多绳摩擦轮式提升等重尾绳系统总的变位质量Kg；ax，保护装置使提升系统产生的减速度 m／S2；Q，下放重载荷的重量Kg；n1，首绳根数；q1，首绳每米重量Kg／M；n2，尾绳根数；q2，尾绳每米重量Kg／M；HS，提升高度m。
对单绳缠绕式提升系统，钢丝绳摩擦缓冲器的阻力，按下式计算f’＝L(∑M)’ax’＋qHg］／4——(2)式中f’，每个钢丝绳摩擦缓冲器的阻力N；(∑M)’，单绳缠绕式提升系统总的变位质量Kg；ax’，保护装置使提升系统产生的减速度 m／S2；q，提升钢丝绳每米重量Kg／m；H，提升高度m。
如何确定减速度ax或ax’发生过卷时，从过卷容器碰撞阻挡架子起，阻挡架子则随过卷容器上升的高度即是过卷容器碰撞它以后直到停稳的运行距离，众所周知S＝V2／2a，当V一定时，S越小，a就会越大。因此这个上升高度在不影响过卷容器的行程不超过《煤矿安全规程》规定的过卷高度的情况下，当然也不能超过过放距离，(一般井底的过放距离小于井上的过卷高度。)尽可能大一些，a就会小一些。这有利于过卷时乘罐人员的安全。
过卷容器被制动减速停稳时，保护装置的钢丝绳摩擦缓冲器的阻力就立即消失。这对多绳摩擦轮式提升系统，下放侧钢丝绳绳端不失重，盘形闸处于制动状态，过卷容器不会反向下滑，所以过卷后整个制动过程，首绳在主导轮上将不会打滑。对单绳缠绕式提升系统，也没有盘形闸对过卷容器闸不住而跑车的危险。且对过卷事故的善后处理也将变的简单而安全。
按提升系统在什么运行条件下，整定本保护装置的摩擦钢丝绳缓冲器的阻力过卷事故中，以下放载荷时发生全速过卷为最危险，原因是下放载荷时，上升侧容器过卷，它碰撞保护装置的阻挡架子时的速度大于正常提升速度1，过卷后载荷(单绳缠绕式提升还有提升钢丝绳。)的重力，使提升系统产生一个加速度；2，下放载荷时，提升绞车盘形闸的过卷紧急制动减速度较小，故按此最不利的运行条件，整定保护装置钢丝绳摩擦缓冲器的阻力，则其它类型的过卷事故都能得到妥善的保护。
下面就双罐笼提升系统，从理论分析计算，如何确定本保护装置的各参数多绳摩擦轮式提升系统，罐笼下放人员时，全速过卷及对其保护的分析过卷时罐笼动作于过卷开关，而过卷开关的安装位置距罐笼的正常装卸位置的距离，根据《煤矿安全规程》第392条第一款的规定“当提升容器超过正常终端位置(或出车平台)0.5米时，必须能自动断电，并能使保险闸发生作用。”因此，过卷开关的距离S1＝0.5——(3)过卷时罐笼动作于过卷开关到主电动机切断电源，约需时0.02秒，设提升速度为vm／s，过卷罐笼在这段时间的行程S2＝0.02V——(4)在主电动机切断了电源之后，盘形闸实行制动之前，在下放重载荷等的重力作用下，提升系统产生一个加速度。如下式a＝［Q＋(n1q1－n2q2)HS］g／［2Qm＋Q＋n1q1｜1＋n2q2｜2＋G］——(5)式中Qm，罐笼自重Kg；11，首绳悬挂长度m；12，尾绳悬挂长度m；G，提升绞车(包括主电动机)的变位重量Kg。
井上制动缓冲保护装置的阻挡架子的安装位置根据《煤矿安全规程》第361条第五款的规定“摩擦轮式提升装置，提升速度小于每秒10米时，过卷高度不得小于速度的一秒提升高度，但最低不得小于6米，当提升速度大于每秒10米时，过卷高度不小于10米。”今设在过卷高度内，附图1中10处，安装阻挡架子，它距井上罐笼正常装卸位置的距离为S3米，为了提升系统经过保护装置的作用而停稳时，使罐笼的实际过卷行程，见附图中的13处，S6米不超过过卷高度。因此S3的值宜小一些，但也不能过小，以免正常提升时发生误动作。这样，使过卷罐笼在盘形闸的空动时间0.3秒以内，就碰撞阻挡架子，这时罐笼的速度尚未达到最大值。若等到盘形闸实行制动之后，过卷罐笼的速度小了时碰撞阻挡架子，碰撞时系统的动能是小了些，但过卷罐笼的运行距离却大多了，那就很难符合上述规程对过卷高度的规定。如果增加过卷高度和过放距离，以满足这一情况，也是不经济的，有时甚至是不可能的。
过卷罐笼碰撞阻挡架子的时间根据以上分析，如下式计算t＝－V／a＋√［(V／a)2＋2(S3－S1－S2)／a］－－(6)碰撞时过卷罐笼的速度如下式V0＝V＋at－－－－－－－(7)保护装置对提升系统的减速度由(1)式求得。这个减速度与绞车盘形闸的制动减速度相配合，使过卷行程S6不大于过卷高度。这时主电动机已经切断电源，保护装置的阻力作用于上升侧罐笼上，故首绳不会在主导轮上打滑。
绞车盘形闸实现制动时，过卷罐笼的速度如下式计算V1＝V0－ax(0.3－t)－－－－－－－(8)自过卷罐笼碰撞阻挡架子到绞车盘形闸实现制动时，过卷罐笼的行程，见附图中的11的部位，如下式计算S4＝V0(0.3－t)－ax(0.3－t)2／2——(9)绞车盘形闸的制动减速度根据《煤矿安全规程》第399条的规定“摩擦轮式提升装置，常用闸或保险闸发生作用时，全部机械的减速度，不得超过钢丝绳滑动极限。”全速过卷时，属于紧急制动，这时盘形闸的制动减速度，应按极限防滑安全系数等于1来计算。如下式a3＝(F1eμα－F2)／(m1eμα＋m2)——(10)
式中F1，上升侧钢丝绳的张力F1＝(Qm＋n2q212＋SQ)gNξ，矿井阻力系数，罐笼取0.1e，自然对数的底a，首绳在主导轮上的围包角，弧度；μ，首绳在主导轮上的摩擦系数，0.2；F2，下放侧钢丝绳的张力F2＝［QM＋n1q111＋(1－S)Q］gNm1，上绳侧钢丝绳的运动质量m1＝Qm＋n1q111Kgm2，下放侧钢丝绳的运动质量m2＝Qm＋Q＋n2q212Kg绞车盘形闸实行制动时，提升系统总的减速度；这时提升系统总减速度，应是盘形闸的制动减速度与保护装置使提升系统产生的减速度之和，即是a4＝a3＋ax——(11)从绞车盘形闸实行制动到提升系统停住时，过卷罐笼的行程，见附图1中12的部位，按下式计算S5＝V12／(2A4)——(12)过卷笼罐的总行程应是上述各个阶段的行程之和，见附图1中13的部位即是S6＝S3＋S4＋S5——(13)S6应小于《煤矿安全规程》对提升装置规定的过卷高度。
单绳缠绕式提升系统罐笼下放人员时，全速过卷及对其保护的分析。根据《煤矿安全规程》第361条对缠绕式罐笼提升过卷高度的规定“一.提升速度小于3米每秒的罐笼，不得小于4米，二.提升速度等于或超过3米每秒的罐笼，不得小于6米。”而其第399条又规定“在立井和倾角30度以上的倾斜井巷，提升装置的保险闸发生作用时，全部机械的减速度，下放重载(设计额定的全部重量)时，不得小于1.5米每二次方秒提升重载时，不得超过5米每二次方秒。“因此只要提升装置具备了这两条规定外，还具备392条的各种保险装置和362条的过放距离等规定，那么，提升速度小于或等于3m／s的罐笼提升系统，就已经具备了全速过卷的可靠保护，不需要再增设制动缓冲保护装置了。提升速度大于3m／s的罐笼提升系统，是否需要增设制动缓冲保护装置，应根据具体情况作具体地分析来确定。
下放载荷全速过卷的分析单绳缠绕式提升系统，提升速度较大的罐笼，发生全速过卷的分析，与多绳摩擦轮式提升系统相同部分从略，只分析其不同的部分。
下放载荷和下放侧钢丝绳的重力，对提升系统产生的加速度，如下式计算a’＝［Q’＋qH］g／(∑M)’——(14)式中(∑M)’＝2QM＋Q’＋2q1＋2Gi’＋G’提升系统总的变位质量Kg；1.每条钢丝绳的全长m；Gi’，天轮的变位重量Kg；G’，提升绞车和主电动机的变位重量Kg；式中qH应是一个变量，随过卷罐笼运行距离的增加而增加，但这个增量与载荷相比，增加甚微，可以看作常量。
盘形闸的紧急制动减速度《煤矿安全规程》中，除上述第399条的规定外，尚有第398条规定“提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩和提升最大静荷重力矩之比(K)，都不小于3。“同条又规定“双滚筒绞车在调正滚筒旋转的相对位置时，制动装置在各滚筒闸轮上所发生的力矩，不得小于该滚筒所悬重量(钢丝绳重量与提升容器重量之和)形成的旋转力矩的1.2倍。“将制动装置所发生的力矩，换算成滚筒园周上的制动力，使之和实际最大静荷重之比，并用K表示。以下分别求出提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的制动力，使之和实际最大静荷重之比
K1≥3－－－－(15)调正两绳长度时，制动闸在滚筒闸轮上产生的制动力矩不得小于该滚筒所悬重量形成旋转力矩的1.2倍，这时二个闸轮只有一个起制动作用。因此制动闸所发生的制动力与静荷重之比，应是K2≥2.4(Q’M＋qH)g／Fx——(16)式中Fx＝(Q’＋qH)gNQ’，按提升矸石重量计算，Kg下放重载荷时，盘形闸的紧急制动减速度，不得小于1.5m／s2，这时盘形闸的制动力与实际最大静荷重之比K3≥1.5(∑M)’／Fx＋1——(17)提升重载时，盘形闸的紧急制动减速度，不得大于5m／S2，这时盘形闸的制动力与实际最大静荷重之比K4≤5(∑M)’／Fx－1——(18)从(15)到(18)式分别计算出盘形闸所需要的制动力(折算到滚筒园周上)与最大静荷重之比，选取K值，使之适合于提升装置以上四种工作条件。提升容器发生过卷时，据此可以计算盘形闸的实际紧急制动减速度a3’＝［KFx±(qH＋Q)g］／(∑M)’——(19)式中正号用于提升载荷，负号用于下放载荷。
这种保护立井提升容器全速过卷的制动缓冲保护装置，只装设在井上，井底就不需要再装设了，下放侧罐笼就能同样得到保护。因此全速过卷的保护装置简化了，减少了投资和维护工作量，并能在事故后，经过更换摩擦钢丝绳，就能迅速恢复原状备用，以利于生产。
发生全速过卷后，过卷容器的总行程小于《煤矿安全规程》所规定提升装置应具备的过卷高度，(也应小于过放距离。)且有适当的富裕量。因此过卷容器不会碰撞井架上的天轮轮缘或井塔上的防撞梁。
制动缓冲保护装置对提升系统的减速度，无论是提升载荷或下放载荷都小于1g，这对乘罐人员的人身安全是有保证的。
当容器过卷后，经过保护装置和绞车盘形闸对提升系统减速而停稳时，钢丝绳摩擦缓冲器对提升系统的阻力也就消失了，这样，单绳缠绕式提升机没有闸不住而跑车的危险，多绳摩擦轮式提升系统，从过卷到停稳的全过程，首绳不会在主导轮上打滑。
设计时应根据具体的提升系统，结合本说明书的步骤和公式，进行分析计算，以确定制动缓冲保护装置的具体参数和阻挡架子在井架上的安装位置。
权利要求1.一套立井提升容器全速过卷保护装置，包括四个单钢丝绳摩擦缓冲器(1)和两个双钢丝绳摩搅擦缓冲器(2)，它们安装于双提升容器的井口井架基础框架的钢梁上，还有四个阻挡架子(4)，阻挡架子悬挂于井口以上一定距离10(S3米)的同一水平面内，以及摩擦钢丝绳(3)八根，悬挂钢丝绳(5)8根，绳卡等组成其特征在于自过卷容器碰撞阻挡架子起，钢丝绳摩擦缓冲器的钢丝绳(3)，通过阻挡架子(4)给提升系统施加一个阻力，使过卷容器减速直到停稳，
2.根据权利要求1所说的立井提升容器全速过卷保护装置，其特征在于摩擦钢丝绳(3)与阻挡架子(4)的连接，是把摩擦钢丝绳(3)的绳头做成环状，挂在阻挡架子(4)上，便于过卷事故后更换摩擦钢丝绳(3)。
专利摘要对立井罐笼提升全速过卷的性质及对其保护的必要性作了阐述，提出了钢丝绳摩擦缓冲器的保护方案，该方案保护乘罐人员的人身安全的可靠性进行了分析。对多绳摩擦轮式提升系统和单绳缠绕式提升系统的全速过卷，都作了较详细的分析计算，在容器过卷到停稳的全过程中，多绳摩擦轮式提升系统钢丝绳不会在主导轮上打滑，单绳缠绕式提升系统也不会有闸不住而跑车的危险。
文档编号B66D1/54GK2065184SQ8821595
公开日1990年11月7日 申请日期1988年11月12日 优先权日1988年11月12日
发明者欧阳莲 申请人:欧阳莲