一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法，所述方法首先将层间过渡装置与钢丝绳接触面均改为凹状面，即使钢丝绳在层间过渡时与其均是面接触，进而减小层间过渡装置的局部压力，减少钢丝绳磨损。其次，2～3层过渡时避免第二层最后一圈钢丝绳在缝隙中缠绕，将此缝隙填满，使钢丝绳始终有层间过渡装置支撑，进而减少或消除卡绳的可能，得到一套层间过渡装置各部分的参数计算公式。本发明专利技术设计的层间过渡装置可以在超深、重载、高速的运行工况下，保证缠绕式矿井提升装备的钢丝绳能顺利的缠三层，不卡绳，钢丝绳磨损小且过渡平稳。

【技术实现步骤摘要】
一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法
本专利技术涉及一种层间过渡装置的结构设计方法。
技术介绍
矿山行业内深度超过1000m的矿井属于超深矿井，超深矿井提升多通过钢丝绳多层缠绕实现，钢丝绳不可避免地要进行层间过渡和圈间过渡，如图1和图2所示。因此，多层缠绕卷筒表面均需安装平行折线绳槽衬垫，其由两段折线区和两段直线区组成，另外，多层缠绕钢丝绳需在两个挡绳板位置借助层间过渡装置实现钢丝绳向更高层的爬升、换向。超深井提升中，多层缠绕钢丝绳在层间过渡时会受到高速、重载带来的严重冲击，因此层间过渡装置的结构形式直接影响到钢丝绳的运行是否平稳和排绳是否整齐。不恰当的层间过渡装置容易引起钢丝绳骑绳、咬绳等乱绳现象，增大钢丝绳的摩擦磨损，引起钢丝绳的动张力产生突变，严重减小钢丝绳的使用寿命，提升系统安全性大大降低。所以层间过渡装置的结构、形状是影响钢丝绳整齐排绳和使用寿命的关键因素。但是到目前为止，还未见到从理论到实践都较为理想的层间过渡装置的详细资料。Wieschel在1978年申请了“带阶梯法兰盘的缠绕卷筒”，据称可以让钢丝绳在卷筒上缠绕6层甚至更多。但其对过渡装置及绳槽的形状尺寸、缠绕机理等并未交代清楚。Lebus绳槽是一种适合钢丝绳多层卷绕的绳槽型式，Lebus公司声称采用平行折线绳槽的多层缠绕层数可以到50层，但并未见其详细绳槽及过渡装置的数据资料。Н.Н.Фидровская介绍了在安装了平行折线绳槽的卷筒两侧添加台阶式过渡块来实现钢丝绳多层缠绕，但也未给出详细的数学推导过程。国内的学者也做了较多研究，牛岩军设计了一种基于高阶贝塞尔曲线的1～2层层间过渡装置，并分析计算了该层间过渡装置确保钢丝绳平稳层间过渡的有效性。但是其认为圈间过渡时的运动曲线与层间过渡相同，且并未详细分析钢丝绳在层间过渡时的运动状态。胡水根、利歌等对2层和3层过渡装置进行了较为详细的几何推导，但是其数学推导过程未考虑绳槽深度，而且2～3层爬升结束后仍然会在挡绳板与第二层最后一圈钢丝绳的间隙中爬行，极易形成卡绳。龚宪生等推导了单过渡平行绳槽和对称双过渡平行绳槽，绳槽数目和绳圈间隙的公式，螺旋绳槽、单过渡平行绳槽和对称双过渡平行绳槽1～2层的层间过渡块的计算公式。现在较为广泛应用的Lebus绳槽过渡装置如图3～4所示，但是第三层钢丝绳在爬升结束后，第三层的第一圈钢丝绳(浅灰色圆柱)将在挡绳板和第二层钢丝绳(深色圆柱)所形成的缝隙中爬行，如图5～6所示。在超深矿井高速、重载的情况下，这种型式的层间过渡装置极容易造成卡绳，继而造成多点提升时缠绕不同步，钢丝绳磨损严重等问题，使得钢丝绳多层缠绕不能顺利进行并且加大了安全隐患。
技术实现思路
为了解决上述Lebus绳槽层间过渡装置的缺点，本专利技术提供了一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法。本专利技术首先将层间过渡装置与钢丝绳接触面均改为凹状面，即使钢丝绳在层间过渡时与其均是面接触，进而减小层间过渡装置的局部压力，减少钢丝绳磨损；其次，2～3层过渡时避免第二层最后一圈钢丝绳在缝隙中缠绕，将此缝隙填满，使钢丝绳始终有层间过渡装置支撑，进而减少或消除卡绳的可能，得到一套层间过渡装置各部分的参数计算公式。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法，包括如下步骤：一、设计1～2层层间过渡装置(1)将1～2层层间过渡装置依次分为层间过渡块、平过渡块和圈间过渡块三部分，其中层间过渡块对应a～e位置，平过渡块对应e～f位置，圈间过渡块对应f～h位置；(2)在0～a位置设计一个引导平台，0～a位置对应的圆心角为：其中，γ为圈间过渡区对应圆心角弧度，hs为绳槽深度，d为钢丝绳直径；(3)第1层最后一圈钢丝绳在层间过渡段a～e位置过渡时，1～2层层间过渡装置任意位置的宽度和总高度计算公式如下：其中，(d+ε)/2≤b≤d+ε，0≤θ≤γh1，b为任意位置过渡块的宽度，ε为绳槽间隙，θ为圈间过渡区任意位置对应圆心角弧度，H为任意位置过渡块的总高度，v为1,2层钢丝绳轴心连线与水平轴线夹角，h1代表垫块高度；(4)第1层最后一圈钢丝绳在平过渡块e～f位置过渡时，对应弧度为一个直线区对应圆心角，各部分的结构不变，1～2层层间过渡装置任意位置的宽度和总高度计算公式如下：其中，b＝d/2+ε，θ＝γ；(5)第1层最后一圈钢丝绳在圈间过渡段f～h位置过渡时，第1层最后一圈钢丝绳被继续抬高，下层过渡块宽度变窄，由(d+ε)/2逐渐变为(d+ε)/4，上层过渡块变宽，由0逐渐变为(d+ε)/4；1～2层层间过渡装置任意位置的宽度和总高度计算公式如下：其中：bs为上层任意位置过渡块的宽度；二、设计2～3层层间过渡装置(1)将2～3层层间过渡装置依次分为支撑段过渡块、平过渡块、抬起段过渡块和圈间过渡块四部分，且将出绳口放置在2～3层层间过渡装置一侧(支撑段过渡块)，其中：抬起段过渡块分为抬起段过渡块A和抬起段过渡块B，圈间过渡块分为圈间过渡1段和圈间过渡2段，支撑段过渡块对应1～3段，平过渡块对应3～4段，抬起段过渡块A对应4～5段，抬起段过渡块B对应5～7段，圈间过渡1段对应7～9段，圈间过渡2段对应9～11段；(2)第2层最后一圈钢丝绳在支撑段过渡块过渡时，支撑段过渡块的结构与f～h段的结构相同，则有：其中，(d+ε)/4≤b≤(d+ε)/2，0≤θ≤γ/2；(3)第2层最后一圈钢丝绳在平过渡块过渡时，平过渡块各部分的结构不变，任意位置的宽度和高度为：其中，b＝(d+ε)/2，θ＝γ，v＝π/3；(4)第2层最后一圈钢丝绳在抬起段过渡块A过渡时，抬起段A任意位置的高度为：其中，(d+ε)/2≤b≤3(d+ε)/4，γ≤θ≤γ/2，χ为2,3层钢丝绳轴心连线与水平轴线夹角；(5)第2层最后一圈钢丝绳在抬起段过渡块B过渡时，则有：其中，3(d+ε)/4≤b≤d+ε，γ/2≤θ≤0；h2、H1分别代表第二层垫块高度、第一层垫块高度；(6)第2层最后一圈钢丝绳在圈间过渡段过渡时，则有：b＝d+ε；bs＝(d+ε)/2；其中，0≤θ≤η，η为直线区对应圆心角弧度。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术在研究分析提升钢丝绳沿卷筒绳槽进行层间过渡运动状态和特征的基础上，设计了一种新的与钢丝绳接触面均为凹状面层间过渡装置，使钢丝绳在层间过渡时与其均是面接触，进而减小层间过渡装置的局部压力，减少钢丝绳磨损；新的层间过渡装置使钢丝绳在层间过渡时始终有支撑，进而消除卡绳的可能。本专利技术设计的层间过渡装置可以在超深、重载、高速的运行工况下，保证缠绕式矿井提升装备的钢丝绳能顺利的缠三层。附图说明图1为平行折线绳槽卷筒展开图；图2为圈间过渡平面图；图3为Lebus绳槽1～2层过渡装置；图4为Lebus绳槽2～3层过渡装置；图5为Lebus绳槽3层缠绕立体图；图6为Lebus绳槽3层缠绕截面图；图7为本专利技术设计的绳槽平面展开图；图8为本专利技术设计的绳槽层间过渡过程截面图；图9为本专利技术设计的绳槽1～2层间过渡过程截面图；图10为1～2层过渡块构成图；图11为1～2层抬起段任意位置截面图；图12为1～2层平过渡段任意位置截面图；图13为圈间过渡任意位置截面图；图14为1～2层抬起段加平过渡段(a～e～f段)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：一、设计1～2层层间过渡装置(1)将1～2层层间过渡装置依次分为层间过渡块、平过渡块和圈间过渡块三部分，其中层间过渡块对应a～e位置，平过渡块对应e～f位置，圈间过渡块对应f～h位置；(2)在0～a位置设计一个引导平台，0～a位置对应的圆心角为：

【技术特征摘要】
1.一种超深矿井提升样机层间过渡装置的结构设计方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：一、设计1～2层层间过渡装置(1)将1～2层层间过渡装置依次分为层间过渡块、平过渡块和圈间过渡块三部分，其中层间过渡块对应a～e位置，平过渡块对应e～f位置，圈间过渡块对应f～h位置；(2)在0～a位置设计一个引导平台，0～a位置对应的圆心角为：其中，γ为圈间过渡区对应圆心角弧度，hs为绳槽深度，d为钢丝绳直径；(3)第1层最后一圈钢丝绳在层间过渡段a～e位置过渡时，1～2层层间过渡装置任意位置的宽度和总高度计算公式如下：其中，(d+ε)/2≤b≤d+ε，0≤θ≤γh1，b为任意位置过渡块的宽度，ε为绳槽间隙，θ为圈间过渡区任意位置对应圆心角弧度，H为任意位置过渡块的总高度，v为1,2层钢丝绳轴心连线与水平轴线夹角，h1为垫块高度；(4)第1层最后一圈钢丝绳在平过渡块e～f位置过渡时，1～2层层间过渡装置任意位置的宽度和总高度计算公式如下：其中，b＝d/2+ε，θ＝γ；(5)第1层最后一圈钢丝绳在圈间过渡段f～h位置过渡时，1～2层层间过渡装置任意位置的宽度和总高度计算公式如下：其中：bs为上层任意位置过渡块的宽度；二、设计2～3层层间过渡装置(1)将2～3层层间过渡装置依次分为支撑段过渡块、平过渡块、抬起段过渡块和圈间过渡块四部分，其中：抬起段过渡块分为抬起段过渡块A和抬起段过渡块B...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭霞，龚宪生，邹声勇，葛建兵，袁昌富，
申请(专利权)人：石河子大学，重庆大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65