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13种提升设备典型改造案例分析,太全面了!(一)

发布时间:2020-08-04来源:点击:204

    原创杜波矿山机械杂志2019-07-26

    GB/T33936-2017《矿井提升机回收评估规范》

    ●2017年7月12日发布

    ●2018年2月1日实施首次制订

    规定了提升机回收改造的总体原则、回收改造评估技术要求、改造后产

    品的试验方法和检验规则。为提升机老产品改造提供了技术依据。

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    A.苏制、仿苏、仿苏改进型单绳缠绕式提升机改造

    改造实施方法

    ①.利用原来的轴承梁地脚螺栓,保持改造后轴承座中心高不变。

    ②.更换两个卷筒及新型齿块式调绳离合器,更换原滑动轴承轴瓦为滚动轴承。

    ③.更换低速轴的齿轮联轴器,增加盘形制动器装置及液压站。

    ④.利用原减速器的地脚螺栓,增加过度底座,用于安装新型行星齿轮减速器,增加润滑站、电动机制动器、测速传动装置等部件。

    ⑤.根据电控需求,在主轴轴头增加编码器装置。

    由于电机位置与老设备不同,一般情况下,电机基础需要重新制作。

    改造后整机性能与新系列提升机等同。

    原设备的游动卷筒在传动侧,而改造后的游动卷筒改在非传动侧。由于仿苏改进型的卷筒上设有闸轮位置,而改造后采用盘型制动器,故改造后两卷筒的相对位置会有改变,提升中心线也会发生变化,因此必须验算钢丝绳的偏角,不能超过安全规程的要求。

    同时,盘型制动器装置、牌坊深度指示器装置基础需要重新制作。可以在正常生产时,就将两处的基础制作出。

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    B.XKT、XKTB型单绳缠绕式提升机提升机改造

    改造实施方法

    实施方法与苏制、仿苏、仿苏改进型改造基本相同。但XKT、XKTB系列已采用盘型制动器装置,直接利用原制动器基础螺栓即可,不必再做基础。

    虽然实施方法相同,但是结构尺寸存在很大差异,改造设备图纸也不相同。

    C.JK型单绳缠绕式提升机提升机改造

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    存在问题

    ①.主轴装置中采用切向键联接处的切向键易发生松动。

    ②.制动盘有轴向窜动,影响制动的安全性。

    ③.调绳离合器有离合困难的故障。

    ④.调绳油缸或联锁阀漏油,并污染制动盘,严重影响制动的安全性。

    ⑤.制动器油缸漏油问题,从八十年代中期出厂的产品已经进行了改进。

    ⑥.牌坊深度指示器传动装置中,齿轮副的齿侧间隙易发生变化,从而造成传动装置断轴事故,严重影响提升机的安全运行。

    改造实施方法

    实施方法与XKT、XKTB型改造基本相同。

    虽然实施方法相同,但是结构尺寸存在很大差异,改造设备图纸也不相同。

    小结:

    A、B、C三类所述为整体改造,也可以是部分改造。如主轴装置、减速器、电动机,甚至是部件的局部,都可以单独进行改造。如果是部分改造,必须注意采取特殊方法,保证新旧设备间的尺寸衔接,如:

    改造部分的设备中心高应有意识减小,现场安装后可以加垫片,以与老设备匹配;

    为保证万无一失,新老设备若涉及轴孔配合,新设备的零件应留有余量,现场根据实测尺寸进行加工。现场工作量有所增加。

    有配加工的零件需要成对提供,如齿轮联轴器的内齿圈。

    D.单绳缠绕式提升机的局部改造

    ①老系列单绳缠绕式提升机固定卷筒轮毂改造

    XKT、XKTB、JK型提升机固筒左支轮与卷筒是钢对钢配合,由于该处润滑不良,支轮和主轴产生磨损,主轴装置在运行较长时间后,配合处出现缝隙过大,造成卷筒下沉,制动盘偏摆严重,从而影响制动效果。

    改造实施方法

    对固筒左支轮采用替代法:增加一套支轮,与主轴间使用铜瓦以改善润滑条件。采用顶托机构将原支轮顶起,调整支轮与主轴之间的间隙达到均匀,即卷筒达到应有的位置,将新支轮及铜瓦放到位,把新支轮和原支轮焊接在一起。由于无法采用焊后退火处理,所以焊接时应严格保证质量。

    根据卷筒幅板上人孔的大小及卷筒内部空间,新制作的支轮及铜瓦可以制作成两半或三瓣结构。

    该种类型的改造适用于JK系列及以前的产品。由于此种方法技术要求过高,并且支撑点偏心,采用的不多。

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    ②.制动装置改造

    重新做基础或者利用原盘型制动器的基础螺栓。

    要保证中心高不变;

    制动器个数根据载荷计算确定,不受原设备影响;

    根据需要,制动器可以采用非对称结构;

    新制动器安装后,必须保证与原设备无干涉现象,并留有合理的检修拆卸空间;

    盘型制动器装置应能顺利安装或拆除;闸瓦应完全包容在老设备闸盘工作面内。

    ③.减速器改造

    利用原基础的地脚螺栓,通过大过度底座安装新的行星齿轮减速器。

    如果只改造减速器,必须考虑原设备附属部件的安装问题,必须保证这些附属部件正常工作。

    如JK系列,原平行轴减速器的非传动高速轴带有深度指示器传动装置。更换为行星齿轮减速器之后,由于结构不同,没有多余的出轴可供利用,这时需要采取措施,保证原设备带的深度指示器传动装置仍能使用。

    可在减速器低速轴上安装一两半结构的伞齿轮,与牌坊传动装置的伞齿轮啮合,从而保证牌坊式深度指示器正常使用,如下图所示。

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    1-联轴器2-牌坊传动装置3-伞齿轮

    4-减速器5-牌坊式深度指示器

    减速器改造布置图

    ④.主电机改造

    矿井需要增加产量或者由于井深加大要增加提升速度时,电动机需要更换,也就是电机扩容。一般情况下新更换的电机中心高要加大,可以利用原电机的地脚螺栓,通过新制作的过渡电机底座安装新电机。同时需要更换联轴器。如果尺寸允许,也可以在原底座与新电机之间增加一个过度底座,完成新电机的安装。

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    ⑤.气动调绳离合器更换为液压调绳离合器

    我国于上世纪60年代引进一批捷克产4m双筒提升机,及六十年代我国仿制的KJ型双筒提升机,此类提升机的制动器是气动控制的,调绳机构采用的也是气动控制的置换机构。简单说,就是利用气动操控实现制动和调绳。

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    1-游动卷筒辐板2-游动卷筒左轮毂3-齿套

    4-盖5-置换机构气缸6-齿轮7-切向键

    8-供气头9-盘形弹簧10-球面轴瓦

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    气动控制的置换机构

    1-液压螺旋开关Ⅰ2-液压螺旋开关Ⅱ3-密封头4-游动卷筒辐板 5-游动卷筒左轮毂6-齿套7-盖8-置换机构9-齿轮 10-切向键

    11-盘形弹簧12-球面轴瓦

    改造后的置换机构

    此类提升机已陆续进行了技术改造,原有由气动控制的制动系统已更换为由液压站控制的新式盘型制动系统,但原有的换置机构如何操控成为一个问题。

    可设计一种新的置换机构,将原置换机构的气压控制改进为液压控制,从而使盘形制动器和置换机构的控制源都统一为液压站,可以彻底甩开原有的气压系统,利用液压站的功能,还可实现自动调绳,使得设备简化、操作简便、省时省力。

    来自液压站的压力油通过液压螺旋开关Ⅰ和液压螺旋开关Ⅱ、密封头,进入主轴中心孔油路,再通过管路接头、分配器,一分为三进入换置油缸,靠油压推力和盘型弹簧变形力,完成置换机构的脱开和合上的动作。

    本机构两个地方进行改进:一是将原有汽缸更换为置换油缸;二是将原机构中供气头更换为密封头。

    油缸的安装方式、外形尺寸、接口尺寸及行程均与原气缸保持一致,保证置换油缸能够准确安装在原气缸位置上。

    由于液压站提供的压力油压力大于原设备气源气压,故需对油缸直径进行重新核算,通过计算后确定置换油缸的合理内径。另外还需选择合理的密封。

    密封头为既有相对转动,又能起到密封的部件。

    通过进行以上所述的技术改造后,提升机调绳机构和制动器统一由液压站集中控制,使设备大为简化,整个系统结构紧凑。另外改造周期短,只需加工三个置换油缸、一套密封头、若干连接油管即可完成,适合煤矿高效率的生产进度。

    在油路中装设液压螺旋开关可随时切断油源,便于简修,并且可利用液压站功能实现自动调绳,操作简便。

    ⑥.牌坊式深度指示器行程调整

    由于井筒向下延伸使得提升高度或提升斜长加大,深度指示器牌坊行程不能满足现有的提升高度。此时需要对牌坊式深度指示器更换齿轮对进行调整,以达到牌坊式深度指示器能够正常工作的要求。

    此类改造相对来说比较简单,当提升机要改变提升高度时,只需更换牌坊式深度指示器中的更换齿轮对,即上图中的Z5、Z6两对齿轮,按牌坊式深度指示器更换件表中对应的提升高度进行选取即可。同时应调整信号拉杆上的销子,重新设定减速极限开关和过卷极限开关的上下位置,使深度指示器在新的行程下能够保持正常工作。

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    牌坊式深度指示器传动原理图

    ⑦.加装编码器

    根据电控改造的要求,可对老设备做少量改动,加装编码器。方法有很多,仅举例如下:

    1.可以更换轴承端盖,在新轴承端盖上加装编码器。利用原设备主轴的中心孔,安装带动编码器旋转的法兰轴。

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    2.可以利用牌坊式深度指示器传动装置,加装编码器。

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    3.可以利用牌坊式深度指示器,加装编码器。

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    ⑧.带制动轮的卷筒配盘形制动器

    本种改造适用于苏制、仿苏KJ型、仿苏改进JKA型矿井提升机,共同之处是,卷筒都带制动轮。

    由于原设备结构中没有制动盘,故改造的首要任务是在原设备上加装制动盘,俗称“戴草帽”结构,具体实施方式是利用原设备的制动轮作为安装制动盘的基面,制动盘焊接成特殊的“L”形结构装到原制动轮上,通过调整垫进行调整保证制动盘与主轴轴线相垂直,然后先将制动盘与卷筒进行点焊,现场利用钻床在制动盘与原制动轮配合处钻连接螺栓孔,孔的数量由提升机的规格大小决定,一般为一半数量的精制螺栓孔,一半数量的普通螺栓孔,精制螺栓孔还需要进行配铰。制动盘工作面粗糙度在厂内加工到12.5μm,并留有一定的加工余量,现场安装好后需要对制动盘进行精车。盘形制动器的基础可以重新制作,也可以利用原设备的地脚螺栓通过过渡支架进行连接。

    需要说明的是,这种改造适用的机型苏制、仿苏KJ型、仿苏改进JKA型,已有规定将其列入淘汰之列,因此本改造采用的可能性已比较小。

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    1-制动盘2-连接螺栓3-原设备制动轮

    制动盘安装示意图

    ⑨.带制动轮的卷筒配液压径向推力平移式制动器

    本种改造适用于苏制、仿苏KJ型、仿苏改进JKA型矿井提升机,共同之处是,卷筒都带制动轮。

    开发一种液压径向推力式制动器。这种制动器有盘形制动器的显著优点,实际上是盘型制动器的一种派生产品,制动副的运动仍是直线运动,但是制动副的形状不是平面,而是圆弧面。

    这种改造不需要配套制动盘,仍利用原设备制动轮进行制动,原设备基础也可以不变,利用原地脚螺栓通过过渡支架与新制动器连接。布置较简单,并且利用液压站实现调压、二级制动等功能。

    缺点是制动器内部结构环节多,制动效率低,安装调整工作量大。

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    1-制动器装置2-闸瓦3-拉杆4-原设备制动轮5-过渡支架

    液压径向推力平移式制动器

    与前述相同,这种改造适用于苏制、仿苏KJ型、仿苏改进JKA型,因此本改造采用的可能性已比较小。

    E.缠绕式非防爆型提升机改造为防爆提升机

    以往要求不严,许多井下采用非防爆型提升机,而现在要求,井下提升机必须为防爆型。可以少量投资,充分利用原设备,改造成防爆提升机。

    非防爆型提升机改为防爆型提升机,改造的重点在于电控、电机,必须采用防爆型电控和电机。在机械部分也要采用如下措施:

    ⑴.更换电机后,采用过渡底座,将电机和原基础合理连接;

    ⑵.采用防爆型液压站(电机、电磁阀都为隔爆型),并与电控正确衔接。由于液压站结构的限制,只能整体更换液压站;

    ⑶.采用防爆型润滑站(电机、电磁阀都为隔爆型),并与电控正确衔接。润滑站的结构有两种,带油箱和不带油箱。对于新型的润滑站,带有油箱,因为是整体结构,不好单独更换电机和电磁阀,可以整体更换为防爆润滑站。对于JK系列提升机配的润滑站没有油箱,电机和泵都是管路安装,可以单独更换润滑站电机,实现局部改造,另外增设防爆温度、流量、压力控制器;

    ⑷.更换深度指示器上的开关(减速、停车、过卷开关),各种行程开关采取防爆措施,并增加防爆型深度指示器失效保护装置;

    ⑸.盘形制动器,其上的闸瓦间隙指示开关和碟簧疲劳指示开关更换为防爆型;

    ⑹.对于双筒提升机,要更换调绳离合器的限位开关,换为防爆型;

    ⑺.按照电控的需求,增设高、低速级编码器装置;

    老系列多绳摩擦式提升机改造多集中在127C,128C,130C及133C系列,均为70年代末到80年生产的提升机。由于当时提升机设计水平及制造水平的限制,有部分提升机在结构上存在不合理之处,普遍存在的现象是摩擦轮开裂、制动盘偏摆较大、摩擦衬垫摩擦系数较小、固定块,压块老化、减速器齿面点蚀严重,日常维护量较大等缺陷。近些年逐步进行了设备改造升级。

    F.老系列Ⅰ型多绳摩擦式提升机改造

    以JKM-2.25×4Ⅰ多绳摩擦式提升机(127C)、JKM-2.8×4Ⅰ多绳摩擦式提升机(128C)为例

    结构特点:主轴装置与减速器之间是刚性连接,见图,即减速器输出轴侧加工成法兰状,减速器与主轴通过精制螺栓联接,来传递扭矩。摩擦轮左右轮毂与主轴采用的是热装轮毂结构,固定块及压块采用的是铸铝材料,制动盘厚度较小,摩擦衬垫摩擦系数较小,在0.2左右。

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    1-轴承梁2-锁紧器3-轴承座4-轴承5-主轴6-摩擦轮7-摩擦衬垫8-铸铝压块9-铸铝固定块10-精制螺栓

    主轴装置

    该系列提升机在进行技术改造时,推荐将弹簧基础减速器与主轴装置同时改造,主轴装置采用最新的E系列结构,同时提高制动盘厚度。配套高性能摩擦衬垫,摩擦系数在0.25以上。减速器选用行星齿轮减速器,减速器与主轴装置之间采用齿轮联轴器联接,减小了设备运行时的维修量,见图a、图b。

    1-轴承梁2-轴承座3-轴承4-主轴5-摩擦轮6-摩擦衬垫

    7-酚醛固定块8-酚醛压块9-切向键

    图a主轴装置

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    1-主轴装置2-齿轮联轴器3-行星齿轮减速器4-弹性棒销联轴器5-电动机6-电机底座7-电动机制动器8-减速器底座9-编码器装置

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    图b总装配图

    G.老系列Ⅱ型多绳摩擦式提升机改造

    以JKM-3.25×4Ⅱ多绳摩擦式提升机(130C)、JKM-2.8×4Ⅱ多绳摩擦式提升机(133C)为例:

    结构特点:主轴装置与减速器之间通过齿轮联轴器联接,减速器为双入轴平行轴减速器,配套2台电机同时驱动,见下页图。摩擦轮左右轮毂与主轴采用的是热装轮毂结构,固定块及压块采用的是铸铝材料,制动盘厚度较小,摩擦衬垫摩擦系数较小,在0.2左右。

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    1-电动机2-弹簧联轴器3-测速发电机4-平行轴减速器5-斜面操纵台6-盘型制动器装置7-摩擦轮护板8-主轴装置9-深度指示器系统10-万向联轴节11-精针发送装置12-液压站13-司机椅子14-车槽架15-车槽装置16-导向轮

    老系列井塔式Ⅱ型提升机布置图

    该系列提升机在进行技术改造时,推荐将双入轴平行轴减速器改造为行星齿轮减速器。原双电机取消,改为一台大功率电机替代。电机制作过度底座,可以利用原电机的两排螺栓。

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    1-主轴装置2-弹性棒销联轴器3-齿轮联轴器4-齿轮联轴器护罩5-行星齿轮减速器6-减速器过渡底座7-测速传动装置8-弹性棒销联轴器9-电动机制动器10-电机底座11-电动机12-液压站13-深度指示器14-编码器装置15-摩擦轮护罩16-车槽架17-车槽装置18-导向轮

    井塔式提升机Ⅱ型改Ⅰ型后布置图

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    H.老系列Ⅲ型多绳摩擦式提升机改造

    以JKM-4×4Ⅲ多绳摩擦式提升机为例

    上世纪90年代初,中信重工引进ABB样机JKM-4×4Ⅲ,其结构特点为:主轴与电机转子采用低速直联电机拖动,电机转子与提升机主轴共轴,即电机转子悬挂在提升机主轴上,采用锥面过盈联接,摩擦轮与主轴非传动侧采用过盈联接,传动侧主轴锻造出一个法兰轴,采用单法兰、单面平面摩擦联接,配套摩擦衬垫摩擦系数较小,为0.23。

    该样机应用在安徽安庆铜矿。由于长期满负荷运行,提升机闸盘偏摆量超过规定标准值,先后于2002年和2004年两次更换闸盘,但是效果都不理想。期间采用车削、火焰校正及垫片调整等多种方法进行校正,仍然不能满足安全要求。该提升机主轴装置卷筒结构较为特殊,长期满负荷运行,摩擦轮与闸盘装配止口变形,闸盘偏摆值非传动侧为2.1mm,传动侧为2.5mm。为确保主井提升机安全运行,2011年矿方决定委托中信重工对提升机整体改造

    改造方案:保持原提升机基础不变,更换主轴装置(用进口轴承),电动机不变。具体方案如下:

    ①利用原主轴装置轴承座、轴承上盖及地脚螺栓;制动器及制动器底座仍用原有的,原提升机基础不变,尽可能缩短改造周期。

    ②主轴与电动机锥面配合部位的尺寸经校核计算,完全满足安全使用要求,改造后的锥面尺寸保持不变,以便安装电动机。

    ③摩擦轮采用低合金钢全焊接整体结构,内部焊有支撑环以增强整体刚度。

    ④采用高性能摩擦衬垫,许用摩擦系数大于0.25,固定块和压块由铝合金改为酚醛树脂,降低系统的转动惯量。

    ⑤制动盘与摩擦轮采用可拆式结构对称双制动盘,制动盘为两半结构,装配时通过键进行轴向定位,制动盘与摩擦轮通过双排高强度螺栓联接,同样采用大平面摩擦副来传递扭矩,同时制动盘与摩擦轮之间有配合止口作径向定位,闸盘厚度由原样机的25mm增加到42mm,改造前后制动盘中心线到摩擦轮中心线距离不变,以便保证盘形制动器及制动器底座的安装。

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    安庆引进样机改造后主轴装置

    I.老系列多绳摩擦式提升机液压制动系统改造

    ①.原配套径向块闸制动器

    在进行技术改造时,提升设备应全套改造。制动系统应更换为盘形制动器。

    由于没有合适的地脚螺栓可利用,井塔式结构又无法重新布置新螺栓。这种改造的方案是设计一个整体大机架,将主轴装置主轴承座和盘型制动器支架通过T型头螺栓安装固定在整体大机架上,机架利用原主轴装置轴承座基础螺栓孔位置,并在固定制动器装置处新增加基础螺栓进行固定。

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    1-整体机架2-原基础螺栓3-新增加基础螺栓4-主轴装置5-盘型制动器装置

    整体机架安装布置图

    ②.原配套油缸前置盘形制动器

    改造技术方案相对较为简单,利用原前置式制动器基础螺栓位置,重新设计新的制动器支架,支架螺栓孔一般设计为长形的螺栓孔甚至是贯通的孔,以方便现场安装调整。

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    盘型制动器装置装配图

    ③.改造为新型智能闸控系统

    新型智能闸控是中信重工研发的替代进口产品的高端制动系统。目前已接受大量的改造。

    制动器采用进口密封件、进口碟形弹簧;

    配套智能闸检测系统,实现对闸盘间隙、闸瓦磨损及弹簧疲劳在线检测;

    设置闸盘偏摆无接触监测元件,提高了闸盘偏摆检测的精确度;

    所有管路采用进口卡套式管接头及精密油管,减少了现场安装时间;

    制动器体采用真空造型铸造技术、数控加工技术、镜面磨削技术等,提高了制动器的密封性能,

    对轴端编码器装置进行改造,增加霍普纳测速机接口,实现制动系统对实际提升速度的实时监控;

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    焦作古汉山改造仅用24小时。

    1-制动器装置一2-制动器装置二3-恒减速液压站4-卡套式接头及管路5-恒减速电控柜

    新型智能闸控布置图


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