摩擦式提升机是我国煤炭生产中重要的矿山机械。我国是一个矿业采掘大国,同时也是一个能源消耗大国,其中近80%的能源直接或间接来源于煤炭。随着我国经济的快速发展,矿业生产越来越需要提升重量大、提升速度快的矿井提升机。近年来,为了满足我国煤炭重点工程建设的需要,我国花巨资从瑞典、德国等国家引进了十余套大型矿井提升机及其电控成套设备或部分设备。我国在“十一五”期间把设计制造年生产能力400万~600万吨的大型矿井提升机列入了“国家高技术研究发展计划”(863计划),以提升我国矿井提升机设计制造的水平。
我国的矿井提升机最早由苏联引入仿制,矿井提升设备的发展已经有近五十年的历史,其总体技术水平有了长足的进步。但和德国、瑞典这些矿井提升机主要的生产国相比仍有很大的差距,主要表现在电动机拖动技术、恒扭矩恒减速制动技术、高比压高摩擦系数摩擦衬垫技术、主轴装置设计技术及矿井提升机系统动力学等多个方面。
国际上矿井提升机正朝着安全可靠、高效益、高自动化的大型、特大型方向发展,出现了适用于年产750万~1000万吨的特大型矿井提升机,开采深度已达1900余米,单次提升量达50余吨,最大提升速度超过25m/s。目前,多数国产矿井提升机的年生产能力只有200万吨,当前矿业生产的发展要求我国矿井提升机的年产量达到400万~600万吨。为此,必须解决两方面的问题:一是提高主提升系统的提升速度,二是加大提升机箕斗的容量。对矿井提升机的动力学特性进行充分研究,对于达到上述目标具有重要的工程和理论意义。
矿井提升机的关键部件为主轴装置,主轴装置的性能决定了矿井提升机的整体性能。主轴装置的结构强度分析技术、设计理论,以及与主轴装置相联系的钢丝绳的传动动力学特性成为制约我国矿井提升机设计水平的瓶颈。
通过对现有装备进行理论和试验分析,提出矿井提升机动力学特性设计理论和试验验证方法,解决矿井提升机设计动力学的关键技术问题,成为当前我国矿井提升装备设计制造业亟须解决的一个问题。