1.本發(fā)明涉及一種超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

背景技術(shù)：

2.礦山行業(yè)內(nèi)以深度超過(guò)1500m的礦井屬于超深礦井。在超深礦井提升中大多都是通過(guò)卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)鋼絲繩纏繞實(shí)現(xiàn)提升，多層纏繞提升鋼絲繩在纏繞靠近卷筒兩邊的擋繩板時(shí)需要借助層間過(guò)渡裝置實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的爬升和換向。如果在卷筒兩側(cè)靠近法蘭盤(pán)的位置不安裝結(jié)構(gòu)合理的層間過(guò)渡裝置引導(dǎo)過(guò)渡，鋼絲繩在過(guò)渡時(shí)會(huì)受到由高速、重載帶來(lái)的嚴(yán)重沖擊、振動(dòng)從而引起鋼絲繩的磨損和卡繩，在此過(guò)程中還會(huì)影響鋼絲繩排繩的平穩(wěn)性，甚至?xí)绊懻麄€(gè)提升系統(tǒng)的壽命，因此，設(shè)計(jì)研究結(jié)構(gòu)合理的層間過(guò)渡裝置是很有必要的。

3.過(guò)去國(guó)內(nèi)外對(duì)超深礦井層間過(guò)渡裝置做了大量的探索和研究，但到目前為止，還未看到從理論到實(shí)踐較為理想的層間過(guò)渡裝置的詳細(xì)資料。wieschel申請(qǐng)了專利“帶階梯法蘭盤(pán)的纏繞卷筒”，并提出了低速輕載運(yùn)行狀態(tài)下鋼絲繩層間過(guò)渡裝置的布置形式甚至稱鋼絲繩在卷筒上可以纏繞6層以上甚至更多，但并未給出具體的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程。н.н.фидровская介紹了在平行折線繩槽卷筒兩側(cè)添加過(guò)渡塊來(lái)輔助鋼絲繩過(guò)渡，但并未給出過(guò)渡塊的具體尺寸和詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程。lebus繩槽是1種適合鋼絲繩多層卷繞的繩槽型式,該公司提出采用這種平行折線繩槽可以纏繞到50層,但并未見(jiàn)其詳細(xì)繩槽及過(guò)渡裝置的數(shù)據(jù)資料。

4.國(guó)內(nèi)也對(duì)層間過(guò)渡裝置做了較多的研究，彭霞在lebus繩槽基礎(chǔ)上改進(jìn)、設(shè)計(jì)出新的適合超深井提升的層間過(guò)渡裝置，分析鋼絲繩層間導(dǎo)向爬升時(shí)在平行段和折線段以及在卷筒兩側(cè)不同層的層間過(guò)渡位置的幾何關(guān)系,并給出理論計(jì)算公式。龔憲生分別對(duì)螺旋繩槽和單、雙過(guò)渡平行折線繩槽三種不同的繩槽和層間過(guò)渡裝置的截面幾何形狀進(jìn)行研究，并得到了截面的計(jì)算公式。牛巖軍設(shè)計(jì)了1種基于高階貝塞爾曲線的1～2層層間過(guò)渡裝置,并分析計(jì)算了該層間過(guò)渡裝置確保鋼絲繩平穩(wěn)層間過(guò)渡的有效性。胡水根、利歌等對(duì)2層和3層過(guò)渡裝置進(jìn)行了較為詳細(xì)的幾何推導(dǎo)，但是其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程未考慮繩槽深度，而且2～3層爬升結(jié)束后仍然會(huì)在擋繩板與第2層最后1圈鋼絲繩的間隙中爬行，極易形成卡繩。但是其認(rèn)為圈間過(guò)渡時(shí)的運(yùn)動(dòng)曲線與層間過(guò)渡相同，且并未詳細(xì)分析鋼絲繩在層間過(guò)渡時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

5.綜上可以看出，盡管超深礦井多層纏繞層間過(guò)渡裝置國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究，但存在層間過(guò)渡裝置纏繞層數(shù)不多且層間過(guò)渡裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)不足等問(wèn)題。本文將在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種可纏繞5層的超深礦井提升層間過(guò)渡裝置，并分析提升鋼絲繩在層間過(guò)渡裝置上纏繞時(shí)各個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并給出確定其理論計(jì)算公式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.為了解決上述在超深礦井提升過(guò)程中鋼絲繩纏繞層數(shù)不足及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)不足

等缺點(diǎn)，本發(fā)明涉及一種超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明首先設(shè)計(jì)新的可纏繞5層的凹面的層間過(guò)渡裝置，在過(guò)渡過(guò)程中與其鋼絲繩的接觸都為面接觸，減小過(guò)渡過(guò)程中局部壓力，從而減小了鋼絲繩的磨損延長(zhǎng)鋼絲繩壽命。其次，層間過(guò)渡裝置中在3～4層和4～5層層間過(guò)渡裝置同處于一個(gè)圓周的另一部分其它區(qū)域新增平衡塊如圖1所示，這樣使得整個(gè)層間過(guò)渡裝置質(zhì)量分布均勻即使在高速、重載的情況下旋轉(zhuǎn)也不會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。并且將以圖的形式詳細(xì)給出層間過(guò)渡過(guò)程的各個(gè)階段。最后，以卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)應(yīng)圓心角θ的變化為變量來(lái)計(jì)算3～4層和4～5層層間過(guò)渡裝置隨卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鋼絲繩在層間過(guò)渡段、支撐段和圈間過(guò)渡段的橫向位移、徑向位移及縱向位移的變化，來(lái)進(jìn)一步描述鋼絲繩在層間過(guò)渡塊上的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

7.本發(fā)明介紹的超深礦井提升設(shè)備適用于井深超過(guò)1500m的超深礦井提升領(lǐng)域，由1圖可知，新的多層纏繞層間過(guò)渡裝置主要由層間過(guò)渡塊、出繩口、平衡塊、法蘭盤(pán)組成，采用雙過(guò)渡平行折線繩槽，包含兩個(gè)折線區(qū)和兩個(gè)直線區(qū)，如圖2所示，a～b、d～e、f～g、k～l為折線區(qū)，b～d、e～a、g～k、l～f為直線區(qū)，出繩口位于法蘭盤(pán)左側(cè)，1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置位于法蘭盤(pán)右側(cè)，2～3層和4～5層層間過(guò)渡裝置位于法蘭盤(pán)左側(cè)，整體呈倒梯形。1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置的徑向半徑之差與3～4層和4～5層層間過(guò)渡裝置的徑向半徑之差相同，都為兩層鋼絲繩繩圈的厚度。其中a～b段為1～2層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，b～d段為1～2層層間過(guò)渡裝置的支撐段，d～e段為1～2層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段，f～g段為2～3層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，k～f段為2～3層層間過(guò)渡裝置的支撐段，g～k段為2～3層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段，同時(shí)a～b段也是3～4層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，b～c段為3～4層層間過(guò)渡裝置的支撐段，c～e段為為3～4層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段，同時(shí)f～g段也是4～5層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，g～i段為4～5層層間過(guò)渡裝置的支撐段，i～k段為4～5層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段。

8.1～2層和3～4層層間過(guò)渡過(guò)程描述

9.為了更清楚的描述提升鋼絲繩在層間過(guò)渡裝置上的動(dòng)態(tài)過(guò)程，用數(shù)字代表各個(gè)截面，如下圖3所示，當(dāng)鋼絲繩隨著卷筒運(yùn)動(dòng)到圖3截面1位置時(shí)，第1層最后一圈鋼絲繩在卷筒繩槽中將繼續(xù)隨著卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)沿著繩槽運(yùn)動(dòng)，在此位置第3層最后一圈鋼絲繩也沒(méi)有開(kāi)始3～4層層間過(guò)渡。當(dāng)鋼絲繩隨著卷筒運(yùn)動(dòng)到截面2位置時(shí)，第1層最后一圈鋼絲繩在引導(dǎo)裝置的作用下上升到繩槽的頂部為后面1～2層層間過(guò)渡做準(zhǔn)備，此位置第3層最后一圈鋼絲繩與截面1位置時(shí)狀態(tài)相同。當(dāng)鋼絲繩隨著卷筒運(yùn)動(dòng)到截面3位置時(shí)，第1層最后一圈鋼絲繩在1～2層層間過(guò)渡塊的支撐下隨著卷筒運(yùn)動(dòng)逐漸上升且層間過(guò)渡塊的寬度減小為上升高度為鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為在此位置第3層最后一圈鋼絲繩在3～4層層間過(guò)渡塊的支撐下隨著卷筒運(yùn)動(dòng)也逐漸上升且層間過(guò)渡塊寬度增加上升高度為鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為當(dāng)鋼絲繩隨著卷筒運(yùn)動(dòng)到截面4位置時(shí)，第1層最后一圈鋼絲繩在1～2層層間過(guò)渡塊的支撐下隨著卷筒運(yùn)動(dòng)繼續(xù)上升，直到鋼絲繩上升到與第2層鋼絲繩同一高度，此時(shí)過(guò)渡塊的寬度減小為上升高度為鋼絲繩的

總高度為對(duì)應(yīng)的圓心角弧度為此位置第3層最后一圈鋼絲繩在3～4層層間過(guò)渡塊的支撐下隨著卷筒的運(yùn)動(dòng)也逐漸上升，直到上升到與第4層鋼絲繩同一高度并且此時(shí)層間過(guò)渡塊的寬度增加到上升高度為鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為

10.2～3層和4～5層層間過(guò)渡過(guò)程的描述

11.當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)到截面1’位置時(shí)，第2層最后一圈鋼絲繩到達(dá)與第2層鋼絲繩高度相同的支撐塊處，在此位置第4層最后一圈鋼絲繩還未開(kāi)始進(jìn)行4～5層層間過(guò)渡。當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)到截面2’、3’、4’位置時(shí)，其第2層最后一圈鋼絲繩的高度始終和保持不變，但支撐塊的寬度由原來(lái)的0變?yōu)樵谏鲜?個(gè)位置處第4層最后一圈鋼絲繩和位置1’時(shí)相同，都未開(kāi)始進(jìn)行4～5層層間過(guò)渡。當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)到截面5’位置時(shí)，第2層最后一圈鋼絲繩在2～3層層間過(guò)渡塊的支撐下隨著卷筒旋轉(zhuǎn)逐漸上升，上升高度為此時(shí)鋼絲繩總的高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為在此位置第4層最后一圈鋼絲繩在4～5層層間過(guò)渡塊的支撐下隨著卷筒運(yùn)動(dòng)也逐漸上升且鋼絲繩向2～3層層間過(guò)渡裝置方向偏轉(zhuǎn)上升高度為此時(shí)鋼絲繩總的高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)到截面6’位置時(shí)，第2層最后一圈鋼絲繩在2～3層層間過(guò)渡塊的支撐下繼續(xù)上升到與第3層鋼絲繩高度相同，上升高度為此時(shí)鋼絲繩總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為在此位置第4層最后一圈鋼絲繩在4～5層層間過(guò)渡塊的支撐下逐漸上升到與第5層鋼絲繩高度相同且鋼絲繩向2～3層層間過(guò)渡裝置方向偏轉(zhuǎn)上升高度為此時(shí)鋼絲繩總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)到截面7’位置時(shí)，第2層最后一圈鋼絲繩在2～3層層間過(guò)渡塊的支撐下緩慢上升，上升高度為此時(shí)鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為在此位置第4層最后一層鋼絲繩隨著卷筒旋轉(zhuǎn)進(jìn)入到直線區(qū)，在直線區(qū)域內(nèi)鋼絲繩高度和第5層鋼絲繩高度相同，其高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)到截面8’位置時(shí)，第2層最后一圈鋼絲繩在2～3層圈間過(guò)渡塊的支撐下開(kāi)始緩慢上升，上升高度為此時(shí)鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為在此位置第4層最后一圈鋼絲繩在4～5層圈間過(guò)渡塊的支撐下開(kāi)始緩慢上升，上升高度為此時(shí)鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為當(dāng)鋼絲繩隨著卷筒運(yùn)動(dòng)到截面9’位置時(shí)，第2層最后一圈鋼絲繩在2～3層圈間過(guò)渡塊的支撐下緩慢爬升到第2層倒數(shù)第2圈鋼絲繩頂部，上升高度為此時(shí)鋼絲繩的總高度為

對(duì)應(yīng)圓心角弧度為在此位置第4層最后一圈鋼絲繩在4～5層圈間過(guò)渡塊的支撐下緩慢上升到第4層倒數(shù)第2圈鋼絲繩頂部，上升高度為此時(shí)鋼絲繩的總高度為對(duì)應(yīng)圓心角弧度為當(dāng)鋼絲繩隨卷筒運(yùn)動(dòng)再次到截面1’位置時(shí)，第2～3層和4～5層層間過(guò)渡都已完成，鋼絲繩將按一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律向1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置一側(cè)按一定規(guī)律纏繞。

附圖說(shuō)明

12.圖1為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的層間過(guò)渡裝置總體布局平面展開(kāi)圖；

13.圖2為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的繩槽平面展開(kāi)圖；

14.圖3為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的1～2層和3～4層層間過(guò)渡過(guò)程截面圖；

15.圖4為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的3～4層層間過(guò)渡截面圖；

16.圖5為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的2～3層和4～5層層間過(guò)渡過(guò)程截面圖；

17.圖6為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的4～5層層間過(guò)渡截面圖；

18.圖7為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置層間過(guò)渡塊和部分支撐塊立體圖；

19.圖8為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置部分支撐塊和圈間過(guò)渡塊立體圖；

20.圖9為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的2～3層層間過(guò)渡裝置層間過(guò)渡塊和部分支撐塊及4～5層整個(gè)層間過(guò)渡裝置立體圖；

21.圖10為本文發(fā)明設(shè)計(jì)的2～3層層間過(guò)渡裝置部分支撐塊和圈間過(guò)渡塊及4～5層平衡塊立體圖。技術(shù)特征：

1.一種超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)包括層間過(guò)渡塊、出繩口、平衡塊、法蘭盤(pán)組成，采用雙過(guò)渡平行折線繩槽，包含兩個(gè)折線區(qū)和兩個(gè)直線區(qū)，a～b、d～e、f～g、k～l為折線區(qū)，b～d、e～a、g～k、l～f為直線區(qū)，出繩口位于法蘭盤(pán)左側(cè)，1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置位于法蘭盤(pán)右側(cè)，2～3層和4～5層層間過(guò)渡裝置位于法蘭盤(pán)左側(cè)，整體呈倒梯形。1～2層和3～4層層間過(guò)渡裝置的徑向半徑之差與3～4層和4～5層層間過(guò)渡裝置的徑向半徑之差相同，都為兩層鋼絲繩繩圈的厚度。其中a～b段為1～2層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，b～d段為1～2層層間過(guò)渡裝置的支撐段，d～e段為1～2層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段，f～g段為2～3層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，k～f段為2～3層層間過(guò)渡裝置的支撐段，g～k段為2～3層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段，同時(shí)a～b段也是3～4層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，b～c段為3～4層層間過(guò)渡裝置的支撐段，c～e段為為3～4層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段，同時(shí)f～g段也是4～5層層間過(guò)渡裝置的層間過(guò)渡段，g～i段為4～5層層間過(guò)渡裝置的支撐段，i～k段為4～5層層間過(guò)渡裝置的圈間過(guò)渡段。2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述3～4層層間過(guò)渡裝置和4～5層層間過(guò)渡裝置均為新增層間過(guò)渡裝置且鋼絲繩與過(guò)渡塊的接觸都為面接觸。3.根據(jù)權(quán)利2要求所述的超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于與3～4層和4～5層層間過(guò)渡裝置同處于一個(gè)圓周的其它區(qū)域新增平衡塊。4.根據(jù)權(quán)利3要求所述一種超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：為了便于理解，現(xiàn)將本文計(jì)算所用參量符號(hào)列表如表1所示。表1本文公式符號(hào)表1本文公式符號(hào)一、3～4層層間過(guò)渡裝置的設(shè)計(jì)(1)將3～4層層間過(guò)渡裝置分為層間過(guò)渡塊、支撐塊和圈間過(guò)渡塊，其中：層間過(guò)渡塊對(duì)應(yīng)a～b位置,支撐塊對(duì)應(yīng)b～c位置,圈間過(guò)渡塊對(duì)應(yīng)c～e位置。(2)第3層最后一圈鋼絲繩在a～b段沿著層間過(guò)渡塊上升完成層間過(guò)渡，上升過(guò)程中卷

筒轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為γ，卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度范圍為：0≤θ≤γ；相應(yīng)的在層間過(guò)渡過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度δθ為：δθ＝γ；第3層最后一圈鋼絲繩完成層間過(guò)渡，其在卷筒軸向發(fā)生了位移，則橫向位移為：其中，d—過(guò)渡塊上鋼絲繩直徑在層間過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩不僅在卷筒軸向發(fā)生位移而且在卷筒徑向也發(fā)生位移，所以鋼絲繩也存在徑向位移，由于此處設(shè)計(jì)的是3～4層層間過(guò)渡，因此鋼絲繩總的徑向位移為：s

r

＝3h1；由幾何關(guān)系得：即則在層間過(guò)渡段也存在縱向位移s

f

(θ)，卷筒的等效纏繞半徑為：(θ)，卷筒的等效纏繞半徑為：其中，r—卷筒直徑在a～b層間過(guò)渡段第3層最后一圈鋼絲繩在過(guò)渡塊上纏繞的長(zhǎng)度δs1(θ)為：在3～4層層間過(guò)渡過(guò)程中第3層最后一圈鋼絲繩纏繞的總長(zhǎng)度s(θ)為：(3)當(dāng)?shù)?層最后一圈鋼絲繩在a～b段完成層間過(guò)渡的上升階段后進(jìn)入到支撐段b～c完成直線過(guò)渡，在此過(guò)程中卷筒上鋼絲繩在卷筒軸向、徑向及鋼絲繩軸向方向上都沒(méi)有發(fā)生位移，因此，直線過(guò)渡區(qū)過(guò)渡塊上鋼絲繩的橫向、徑向及縱向位移都為0，直線過(guò)渡區(qū)卷筒角度行程區(qū)間為：在此過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度δθ為：蔫＝θ

?

？；在直線過(guò)渡區(qū)過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩纏繞長(zhǎng)度δs2為：則第3層最后一圈鋼絲繩在過(guò)渡塊上的總行程s(θ)為：

(4)當(dāng)?shù)?層最后一圈鋼絲繩在b～c段完成直線過(guò)渡后進(jìn)入到圈間過(guò)渡段c～e完成圈間過(guò)渡，在圈間過(guò)渡段過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩由原來(lái)直線過(guò)渡區(qū)與第4層高度相同逐漸上升到第3層倒數(shù)第2圈鋼絲繩最頂部，其上升高度為h2，在圈間過(guò)渡段卷筒的角度行程區(qū)間為：在圈間過(guò)渡過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度δθ為：由于圈間過(guò)渡過(guò)程中過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩又反向沿著卷筒軸向運(yùn)動(dòng)了因此，在此過(guò)程中鋼絲繩的橫向位移為：但在3～4層層間過(guò)渡的過(guò)程中整體來(lái)看過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩沒(méi)有發(fā)生橫向位移。第3層最后一圈鋼絲繩由位置c運(yùn)動(dòng)到位置e的過(guò)程中由于在卷筒徑向發(fā)生了位移，則過(guò)渡塊上鋼絲繩的徑向位移s

r

(θ)為：其中，由幾何關(guān)系得：在此過(guò)程中過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩沿著鋼絲繩軸向方向也發(fā)生了位移，鋼絲繩的縱向位移s

f

(θ)為：在圈間過(guò)渡的過(guò)程中過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩纏繞長(zhǎng)度δs3(θ)為：因此，在3～4層層間過(guò)渡過(guò)程中整個(gè)過(guò)渡塊上第3層最后一圈鋼絲繩纏繞的總長(zhǎng)度s(θ)為：

二、4～5層層間過(guò)渡裝置的設(shè)計(jì)(1)將4～5層層間過(guò)渡裝置分為層間過(guò)渡塊、支撐塊和圈間過(guò)渡塊，其中：層間過(guò)渡塊對(duì)應(yīng)f～g位置,支撐塊對(duì)應(yīng)g～i位置,圈間過(guò)渡塊對(duì)應(yīng)i～k位置。(2)第4層最后一圈鋼絲繩在f～g段沿著層間過(guò)渡塊上升完成層間過(guò)渡，上升過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為γ，卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度范圍為：0≤θ≤γ；相應(yīng)的在層間過(guò)渡過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度δθ為：δθ＝θ；第4層最后一圈鋼絲繩完成層間過(guò)渡，其在卷筒軸向發(fā)生了位移，則橫向位移為：在層間過(guò)渡段過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩不僅在卷筒軸向發(fā)生位移而且在卷筒徑向也發(fā)生位移，所以鋼絲繩也存在徑向位移，由于此處設(shè)計(jì)的是4～5層層間過(guò)渡，因此鋼絲繩總的徑向位移為：s

r

＝4h1；由幾何關(guān)系得：即在層間過(guò)渡段也存在縱向位移s

f

(θ)，卷筒的等效纏繞半徑為(θ)，卷筒的等效纏繞半徑為在f～g層間過(guò)渡段第4層最后一圈鋼絲繩在過(guò)渡塊上纏繞的長(zhǎng)度δs1(θ)為:在4～5層層間過(guò)渡過(guò)程中第4層最后一圈鋼絲繩纏繞的總長(zhǎng)度s(θ)為：(3)當(dāng)?shù)?層最后一圈鋼絲繩在f～g段完成層間過(guò)渡的上升階段后進(jìn)入到支撐段g～i完成直線過(guò)渡，在此過(guò)程中卷筒上鋼絲繩在卷筒軸向、徑向及鋼絲繩軸向方向上都沒(méi)有發(fā)生位移，因此，直線過(guò)渡區(qū)過(guò)渡塊上鋼絲繩的橫向、徑向及縱向位移都為0，直線過(guò)渡區(qū)卷筒角度行程區(qū)間為：

在此過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度δθ為：δθ＝θ

?

γ；在直線過(guò)渡區(qū)過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩纏繞長(zhǎng)度δs2為：則第4層最后一圈鋼絲繩在過(guò)渡塊上的總行程s(θ)為：(4)當(dāng)?shù)?層最后一圈鋼絲繩在g～i段完成直線過(guò)渡后進(jìn)入到圈間過(guò)渡段i～k完成圈間過(guò)渡，在圈間過(guò)渡段過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩由原來(lái)直線過(guò)渡區(qū)與第5層高度相同逐漸上升到第4層倒數(shù)第2圈鋼絲繩最頂部，其上升高度為h2，在圈間過(guò)渡段卷筒的角度行程區(qū)間為：在圈間過(guò)渡過(guò)程中卷筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度δθ為：由于圈間過(guò)渡過(guò)程中過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩又反向沿著卷筒軸向運(yùn)動(dòng)了因此，在此過(guò)程中鋼絲繩的橫向位移為：但在4～5層層間過(guò)渡的過(guò)程中整體來(lái)看過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩沒(méi)有發(fā)生橫向位移。第4層最后一圈鋼絲繩由位置i運(yùn)動(dòng)到位置k的過(guò)程中在卷筒徑向發(fā)生了位移，則過(guò)渡塊上鋼絲繩的徑向位移s

r

(θ)為：其中，由幾何關(guān)系得：在此過(guò)程中過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩沿著鋼絲繩軸向方向也發(fā)生了位移，鋼絲繩的縱向位移s

f

(θ)為：

在圈間過(guò)渡的過(guò)程中過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩纏繞長(zhǎng)度δs3(θ)為：因此，在4～5層層間過(guò)渡過(guò)程中整個(gè)過(guò)渡塊上第4層最后一圈鋼絲繩纏繞的總長(zhǎng)度s(θ)為：。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種超深礦井提升機(jī)層間過(guò)渡裝置可纏5層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，所述方法首先將原來(lái)最多能纏繞3層的層間過(guò)渡裝置改為能纏繞5層的凹狀面層間過(guò)渡裝置，進(jìn)而增加纏繞層數(shù)增大提升深度。其次，與3～4層和4～5層層間過(guò)渡裝置同處于一個(gè)圓周的其它區(qū)域新增平衡塊，這樣可以避免超深礦井提升機(jī)因質(zhì)量分布不均勻在慣性的作用下使得整個(gè)提升系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)，得到一套鋼絲繩在層間過(guò)渡裝置上各個(gè)階段的橫向、徑向及縱向位移公式。本發(fā)明設(shè)計(jì)的層間過(guò)渡裝置可以使纏繞式超深礦井提升機(jī)在高速、重載和超深的運(yùn)行條件下，保證提升系統(tǒng)能順利纏繞到5層，鋼絲繩磨損小且過(guò)渡平穩(wěn)。鋼絲繩磨損小且過(guò)渡平穩(wěn)。鋼絲繩磨損小且過(guò)渡平穩(wěn)。

技術(shù)研發(fā)人員：彭霞 馮迎洲 張立新

受保護(hù)的技術(shù)使用者：石河子大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.10.12

技術(shù)公布日：2021/12/7