我国研发的单绳矿井提升机：历程和创新

20世纪70年代，我国开始自行设计提升机，有以下几个过程和产品。

1.我国自行设计的单绳缠绕式矿井提升机样机

20世纪70年代开始，仿制的产品在我国陆续使用后，发现有一些结构上不完善的地方，就开始进行了一些新结构的试验和研究（尤其是制动系统），在取得一些成果的基础上，吸收了国外矿井提升机的新技术，结合我国矿井提升机系列参数的贯彻，1966年开始设计了我国第一台大型单绳矿井提升机，并于1970年在湖北铜绿山铜矿使用。这台设备主要特点是：

1）参数采用我国制定的新标准（参数指标比以前有较大提高）。

2）卷筒改为全焊接式钢板结构，并巨结构上也有改进，比原KJ型单绳提升机的结构更合理，强度上有较大提高。

3）卷筒调绳离合器采用远距离操纵，采用液压缸直接推动的齿轮式离合器，减轻了操纵劳动强度并可远距离控制。

4）活动卷筒内的大轴套改用滚动轴承，改善了原铜套磨损较快的状况。

5）在提升机上首先采用盘形制动器（双弹簧式），大大提高了制动可靠性，并巨结构也更紧凑。

6）制动器控制系统采用中压（6.5MPa）和新研制成功的电液调压系统，较大提高了制动力调节的快速性和灵敏度。

7）深度指示器采用了电气自整角机同步远距离传输的圆盘式结构（在驾驶人操纵台上），由于电液调压装置的采用，使操纵者可以远距离操纵矿井提升机。

这台提升机总体上是成功的，不论性能上、还是结构上都有长足进步，当然也有一些缺点，如圆盘式深度指示器，一方面用户使用不习惯，另一方面制造上精度不够，在使用中也发生过一些故障。

2.XKT型单绳缠绕式矿井提升机

XKT型提升机是在1969年设计，在设计并试制的新产品样机基础上，应完善后进行系列设计，然后进行批量生产，但当时由于历史的原因，在系列设计时弓入了一些未经试验和不成熟的结构，盲目追求高设计参数。在1971年仅洛阳矿山机器厂就生产了94台。因为一些重要部件的不成熟，此类矿井提升机出厂后，用户意见很大，所以从1972年开始，不得不做技术修改。此型提升机的主要问题是：①不成熟的电子式数字式深度指示器（后又用简易牌坊式深度指示器）；②在没有彻底掌握尼龙性能的情况下就采用了大直径的尼龙瓦；③采用了间隙调节困难、闸瓦磨损不均的单面盘形闸；④减速器齿面承载压力过大，虽然减速器的尺寸、重量变小了，但齿轮的损伤加快；⑤设计的制动摩擦因数取得过高，不仅使闸瓦磨损加快，而巨也不安全；⑥把双套的液压系统、双套的润滑油站不合理地改为单套系统；⑦电控上采用金属水冷电阻的电控等。

3.XKT—B型单绳缠绕式矿井提升机

XKT—B型是在用户对XKT型反映问题较多的情况下修改的产品，主要把电子数字式深度指示器改为圆盘式自整角机指示器；尼龙瓦改为铜套；单面盘型制动器改为双面盘型制动器；不合理的单套制动液压泵改为双套等。此产品从1973年开始生产到1976年结束生产。此提升机从1972～1976年洛阳矿山机器厂生产530余台，其他生产单位尚有：广州重机厂、陕西重机厂、上海重机厂、镇江矿机厂、内蒙古新生机械厂等。XKT—B型双筒单绳缠绕式矿井提升机如图1-8所示。

4.JK型单绳缠绕式矿井提升机

针对XKT—B型的各种不足，在调查研究的基础上，由原国家经委与原一机部、原煤炭部、原冶金部共同审定修改为国家定型产品并定为JK型。JK型是在1976年以后成批生产的。

JK型矿井提升机的结构在XKT—B型的基础上又完善了下列几处：

1）把有些减速器的尺寸规格作了适当的放大，尤其是一些使用应力过高的减速器（如ZHLR—100改为ZHLR—115），速比的档次上也有所增多。

2）盘形制动器不仅由单面改为双面，而巨把选用过高的设计摩擦因数减小，有些规格的提升机的制动盘由一个改为两个，还从卷筒结构和制动器的结构上改善了制动器更换和装拆的方便性。

3）制动系统的液压站不仅由单路改为双路，而巨加强了油的过滤，尤其是电液调压部分的过滤，提高了液压系统的稳定性。

4）恢复一些重要部件的双套配置（如液压站的双套液压泵装置等），其中一套备用，以方便维护及应付紧急情况，安全防护装置等配套供应。

5）深度指示器除圆盘式外，恢复供应牌坊式指示器。

6）卷筒除保留原有的两半结构外，又增加了四半结构。

7）电控调速方面，取消金属水冷电阻，改为金属电阻等。

图1-8 XKT-B型双简单绳缠绕式矿井提升机

5.1978年后设计和研制的单绳缠绕式矿井提升机

1978年后在总结以往的经验和教训的基础上，重新审查和考虑了我国的矿井提升机的现状和发展方向，在参考吸收国外先进技术的同时，结合国情实施了相关的技术改进措施。具体主要是根据当时我国矿山的大、中、小并举，中小为主，结合我国矿井较浅的特点和煤炭矿山需要较多的实情，以及使用中反映的主要问题，吸收国外先进技术，加强试验研究。从部件（尤其是通用部件）着手，逐个进行技术方面的攻关。在上级尤其是原国家机械部的大力支持下，从1978年开始设计和试制成下列新的结构和提升机的主要部件：

1）调节范围宽、安全性高，具有二级制动的制动器控制装置（液压站）。

2）硬齿面、高精度、结构紧凑、重量轻、体积小的行星齿轮减速器。

3）缓冲性好、装拆方便的高弹性套式棒销联轴器。

4）防止漏油影响制动的通用盘形闸。

5）离合方便的径向齿块式调绳离合器。

6）取消卷筒衬木，在卷筒的筒壳上直接车制绳槽。

7）适合卷筒上钢丝绳多层缠绕的在层过渡处有层过渡块的反同步的并行绳槽的卷筒。

8）无键和无轮毂结构的提升机主轴。(www.xing528.com)

9）大型球面滚子轴承替代滑动轴承（带液压拆卸环节）。

10）高摩擦因数、高耐磨性的闸瓦。

11）在电气上也研制出晶闸管动力制动、可控硅低频制动以及采用微电子元件的电控系统等。

这些部件，大都通过矿井改造的机会进行工业试验（节省了很多试验试制费用，更重要的是省去了专门工业试验，大大缩短了新结构、新产品投产时间）。在此基础上于1983年把各研制成的新结构、新部件汇总，设计生产了既有国际先进水平，又有我国特色的单绳矿井提升机样机（此台直径3.5m的双筒提升机在宁夏回族自治区石炭井矿使用至今），为我国自主设计生产新一代提升机系列奠定了基础。从此，我国提升机技术有了很大发展。

1986年后我国又弓进了一些国外新技术（如多水平的监控器、硬齿面减速器制造技术等），进一步提升了我国自产提升机的水平。

20世纪90年代以后，在电气方面，由于计算机技术的发展，相关技术在矿井提升机上也广泛应用。微电子和大功率晶闸管的发展使矿井提升机的电控有了很大发展，如提升机的交流电控系统噪声大、可靠性低、维护工作量大的接触器已开始被真空接触器、晶闸管开关电路所替代，电气回路内的一些继电器也纷纷以计算机编程无触点系统所替代；在直流拖动的电控上，大功率的晶闸管整流装置已广泛应用，因此由晶闸管整流的大功率的低速直流直联电动机拖动也在矿上广为使用，大功率的低速直联交—交变频也开始在我国矿上应用，加上各种电气保护装置，以及数字电路、数字式深度指示器等纷纷研制成功，使我国的提升机与世界先进水平日益接近。新的矿井提升机如图1-9所示。

6.多绳摩擦式矿井提升机

多绳摩擦式矿井提升机最主要的特点是摩擦式提升方式对深井提升特别有利，因为井再深、绳再长，钢丝绳不在筒上储存，所以绳长与摩擦轮宽度尺寸无关；第二个特点是用多根钢丝绳代替一根钢丝绳提升，可以用多根小直径的钢丝绳提升大负载，因此可以使摩擦轮直径较小，从而可以使提升机的尺寸、重量大幅度减小。

1958年我国设计生产了第一台2m四绳塔式摩擦式矿井提升机，应用在我国东北阜新五龙矿（该矿原设计用5m单绳缠绕式矿井提升机）。1960年又设计生产了3m四绳摩擦式矿井提升机，在宁夏回族自治区石嘴山二矿使用。从此我国也开始应用塔式多绳摩擦式矿井提升机。

出于防地震需要（尤其是1976年的唐山大地震，唐山矿的塔式安装的提升机的井塔被震倒，而在地面安装的提升机则平安无事），各矿山用户纷纷要求有落地式多绳摩擦式矿井提升机供货，但当时我国无此类产品。由国家安排进行研制也要有较长的周期，洛阳矿山机器厂和洛阳矿山机械研究所的设计人员急用户所急，在1977年利用河南大峪沟煤矿因地面面积限制，原设计的双筒单绳提升机无法安装的困难，在无任何落地多绳摩擦式矿井提升机参考资料的情况下，完全依靠自己力量，经5个月的努力和攻关，于1977年10月，使我国第一台2m双绳落地矿井提升机在我国河南大峪沟煤矿诞生。随即进行了各种测试和试验，不久又召开了全国性的技术交流会。随后1982年洛阳矿山机械研究所设计试制的一台四绳落地式摩擦式提升机在广东红工矿运行，并再次进行试验、测试、鉴定。1983年由上海冶金矿山机械厂设计生产的3m四绳直流低速直联的落地摩擦式矿井提升机在我国浙江长广煤矿应用和鉴定。从此，我国的塔式和落地式多绳摩擦式矿井提升机被矿山广为采用。图1-10所示为塔式多绳摩擦式矿井提升机，图1-11所示为落地式多绳摩擦式矿井提升机。

图1-9 单绳缠绕式矿井提升机

图1-10 塔式多绳摩擦式矿井提升机

我国多绳摩擦式矿井提升机的系列参数是从1960年开始制订，目前的品种有塔式和落地式；绳数上有二绳、四绳、六绳；直径规格已达5.5m；主传动形式有电动机通过减速机拖动和低速电动机直联两种。

多绳摩擦式矿井提升机与单绳缠绕式矿井提升机的主要结构不同点是在摩擦轮、导向轮（落地式为天轮）及多根钢绳的连接装置等方面。

7.防爆型矿井提升机

为满足煤矿井下安装的提升机防爆需要，我国生产有下列形式的单绳缠绕式防爆型矿井提升机：电气防爆型矿井提升机、液压防爆型矿井提升机、机械—液压差动调速型防爆矿井提升机等。

图1-11 我国生产的电动机悬挂式大型落地多绳摩擦式矿井提升机

（1）电气防爆型矿井提升机电气防爆主要是把电器元件和电动机、电控改为防爆型（按理机械部分如闸瓦、液压油等也应采用防爆型的）。电气防爆矿井提升机如图1-12所示。电气防爆的矿井提升机比较成熟，调速性能平稳，但是调速通常是有级的。主要不足之处是配电系统较为复杂、电阻箱多、发热量大、占用井下的峒室大、井下的基建安装费用也多。

（2）液压防爆型矿井提升机除电气防爆式矿井提升机外，目前国内主要是采用液压防爆传动形式。液压传动的防爆式矿井提升机，调速、起动性能优越，操作简便，结构紧凑，是一种较为理想的矿井提升机防爆传动方式。但液压传动的提升机应用及发展，还取决于大功率的液压泵和液压马达以及相应的液压元器件的规格和制造质量。因没有适合矿井提升应用的大功率和大转矩液压马达和液压泵，也影响了我国液压提升机的发展。如在20世纪中末时期，在设计和应用液压防爆提升机时，因当时国内生产的液压泵及马达的规格小、寿命短、价格高，液压系统的噪声、发热等问题没有很好解决，影响了液压提升机发展。以后各有关单位在噪声、发热、使用寿命等方面的改进上也进行了不少工作，已有了改善和提高。我国是从20世纪90年代才开始研制该类型防爆式矿井提升机，卷筒直径规格有1.2m（湖南株洲煤矿专用设备厂设计生产）、1.6m、2m，目前最大的是2.5m。设计和生产的单位有：洛阳矿山机器厂（中信重型机械公司）、湖南株洲煤矿专用设备厂、山西机器厂、湘潭煤矿机械厂等。

液压防爆型矿井提升机的结构方式有：

1）以高速液压马达通过减速器传动（分单马达、多马达驱动）。

2）以低速大转矩马达直联传动（也分单马达、多马达驱动）。

图1-13所示为洛阳矿山机器厂（中信重机公司）生产的多台高速液压马达带行星传动的防爆型矿井提升机。液压传动的防爆型矿井提升机目前主要的问题是效率低、制造与使用成本较高。

图1-12 电气防爆矿井提升机

图1-13 多台高速液压马达带行星传动的防爆型矿井提升机

（3）机械—液压差动调速型防爆矿井提升机差速型的结构有：闸控差动减速器差动、双电动机通过差动减速器差动和泵控减速器差动调速等。闸控型差动是用闸控制差速减速器差速，使提升电动机在额定转速运行时，提升卷筒得到低于电动机额定转速的不同转速。这种差动调速结构简单、价格便宜、传动效率高、维护方便，但在用闸控制调速时，闸瓦与闸盘的发热较多，另外闸力变化、温度变化也大，这就弓起摩擦因数变化，调速就不稳定，摩擦副的磨损也快。另一种是用两个不同转速的电动机通过差速器的组合输出，加上两个电动机转向不同的组合输出，得到不同转速。这种结构也非常简单、价格也低、维护方便，但调速是有级的，差动级数也少。值得注意的是由洛阳矿山机械研究所开发的液压泵控调速防爆型提升机，如图1-14所示，这是我国特有的一种差动调速控制结构的提升机。它在等速运行时，与一般的电气传动的方式一样，是用防爆电动机通过减速器传动使提升机运行，在加减速时，也是利用差动减速器的速度差动来调速（这与调度绞车差动调速相同）。所不同的是：差动速度的调节是用控制液压泵的流量来实现，因此此类传动方式，既有防爆电动机直接传动方式的特点，又有液压提升机调速方式的特点。它的传动效率比液压传动防爆提升机高，液压件的使用寿命长、运行噪声低、温升小，价格便宜，而巨可以实现无级调速。该种形式主要的不足是：在无负荷时和在一个提升过程中，负荷正负变化时的差动调速的过渡上尚需改进。

图1-14 液压泵控调速防爆型提升机

1—斜面操纵台 2—测速发电机装置 3—深度指示器 4—主轴装置 5—盘形制动器装置 6—行星差动减速器 7—小抱闸装置 8—泵 9—电动机 10—防爆电控装置 11—液压传动装置 12—弹性柱销联轴器 13—齿轮联轴器

除了上述的几种结构型式外，其他结构型式尚有：利用控制晶闸管改变交流电动机定子电压的调压调速，主要用在提升绞车上；还有利用液力偶合器的充油量来调速的液力偶合器调速形式，这种方式目前尚不成熟，仅限于用在小绞车上。

最值得注意的是交流变频调速，该方案不仅电耗低、效率高，而巨调速性能好，目前主要问题是价格高、电气系统复杂，是今后主要发展方向之一。