豎井多繩摩擦式提升機平衡尾繩選型探討

黃鑫 王培華

(浙江省遂昌金礦有限公司,浙江遂昌 323304)

豎井多繩摩擦式提升機平衡尾繩選型探討

黃鑫 王培華

(浙江省遂昌金礦有限公司,浙江遂昌 323304)

根據(jù)已知提升機和提升鋼絲繩型號,對平衡尾繩進行選型。包括鋼絲繩結構選擇、抗拉強度選擇、等重尾繩的選擇。本文還針對在選取不到等重尾繩的情況下,對輕尾繩和重尾繩的選取進行比較和分析。

多繩摩擦式提升機 平衡尾繩 選型

多繩摩擦式提升機是現(xiàn)在礦山主要的提升設備，其關系到整個礦山的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。而平衡尾繩在多繩摩擦式提升系統(tǒng)中屬于重要的一個部件，關系到整個提升系統(tǒng)能否正常運行。平衡尾繩選取適當，使用合理，是保證鋼絲繩使用壽命的前提。選擇正確，則安全、耐用；反之使用壽命縮短，增加生產(chǎn)成本，甚至會造成重大事故?，F(xiàn)根據(jù)我礦一個新建豎井的多繩摩擦式提升機選型設計，對平衡尾繩選型進行詳細分析和探討。

我礦新建豎井提升機選擇的型號是JKMD-1.85×4，提升鋼絲繩選擇的型號是6V×21+7FC，直徑為d=18mm，單位重量為p=1.21kg/m。

1 平衡尾繩的結構選擇

根據(jù)《GB 8918-2006重要用途鋼絲繩》附錄D“鋼絲繩主要用途推薦表”中推薦的鋼絲繩類型可知，平衡尾繩一般采用不旋轉圓股鋼絲繩、三角股鋼絲繩或扁鋼絲繩，各自優(yōu)缺點如下：

(1)圓股鋼絲繩。圓股鋼絲繩是機械編捻，性能較好，一般都能滿足使用要求，且價格低廉、貨源多、供貨容易。缺點是圓股鋼絲繩在尾繩環(huán)處易打結，需在平衡尾繩懸掛裝置裝有旋轉裝置，以消除由軸向拉力引起的旋轉力，防止平衡尾繩絞結。

(2)三角股鋼絲繩。三角股鋼絲繩結構穩(wěn)定，使用時不易斷絲，接觸面積大，耐磨性能好；因股與股之間接觸點多，所以抗壓性能好；總破斷拉力大，安全性能高。其缺點是價格較高、增加了生產(chǎn)成本。

(3)扁鋼絲繩。扁鋼絲繩抗橫向振動性強，不旋轉，運行平穩(wěn)。其缺點是在井筒中易受墜落物料沖擊或粘結，且扁鋼絲繩一般是以手工編織為主，輔以簡單的收繩機械，生產(chǎn)效率低、供應困難、價格偏高。

目前絕大多數(shù)使用多繩摩擦式提升機的礦井，都由原來選用扁鋼絲繩作平衡尾繩而改為使用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。新建的礦井，設計中也已全部選用圓股鋼絲繩作平衡尾繩。若選用圓股鋼絲繩作平衡尾繩時，以多層股不旋轉圓股鋼絲繩中的18×7和34×7兩種結構較為合適。如果這兩種鋼絲繩選取不到適合的等重尾繩或供應困難時，也可選用普通圓股鋼絲繩，如選用6×19和6×37等。應注意的是選用普通圓股鋼絲繩需選擇捻向為交互捻且應力較低品種的鋼絲繩，并要求與提升容器連接處采用旋轉器，且鋼絲繩股中的鋼絲不可過細，還需盡可能選用鍍鋅鋼絲繩，以提高使用壽命。當采用兩條平衡尾繩時，可以選用左向交互捻和右向交互捻的鋼絲繩各一條。現(xiàn)在規(guī)定平衡尾繩達到使用年限便強制更換，因此從經(jīng)濟性方面考慮，選擇圓股鋼絲繩比三角股鋼絲繩更合算。

平衡尾繩的數(shù)量設置一般為提升鋼絲繩根數(shù)的一半。落地式多繩摩擦式提升機大多數(shù)為4根提升鋼絲繩，則平衡尾繩設置2根；而井塔式多繩摩擦式提升機主要的有4根和6根兩種提升鋼絲繩，則平衡尾繩設置2根和3根。

綜上所述，我礦平衡尾繩主要選取型號是18×7或6×37不旋轉鍍鋅圓股鋼絲繩作為平衡尾繩，根數(shù)為2根。

2 平衡尾繩抗拉強度的選擇

平衡尾繩主要作用是平衡提升鋼絲繩的重力，獲取等力矩。使用過程中一般認為平衡尾繩只承受自重，所以不需要考慮其他負荷。因此從1570MPa至1960MPa五個抗拉強度等級中選擇1570MPa或1670MPa的抗拉強度便能滿足使用要求。

3 等重平衡尾繩的選擇

根據(jù)提升鋼絲繩和平衡尾繩的單位重量差別可分為三種類型，即：等重尾繩、輕尾繩和重尾繩。提升鋼絲繩和平衡尾繩的單位重量差值越小，則鋼絲繩作用在主導輪上的最大靜拉力差越小，提升能力越大，因此盡量選擇等重尾繩。而判定等重尾繩的條件是：

式中：：n 為提升鋼絲繩根數(shù)；；p為提升鋼絲繩單位重量；；n′為平衡尾繩根數(shù)；；q 為平衡尾繩。當滿足此條件時，都作為等重尾繩。

對于平衡尾繩根數(shù)出現(xiàn)奇數(shù)時，例如六根提升鋼絲繩摩擦式提升機，需設置三根平衡尾繩時，為了使其單位重量盡量和提升鋼絲繩單位重量相接近，可以采用不同的單位重量鋼絲繩做平衡尾繩。如三根平衡尾繩由一重(中間的一根較重)兩輕(兩端的兩根較輕)或一輕兩重組成，即或者我礦根據(jù)選定的提升鋼絲繩計算所需平衡尾繩單位重量為：

查《GB 8918-2006重要用途鋼絲繩》表中鋼絲繩單位重量最接近2.42kg/m的有：①18×7+FC，d=24mm，q=2.25mm；②18×7+FC，d=26mm，q=2.64mm；③18×7+IWS，d=24mm，q=2.48mm；④6×37S+FC，d=26mm，q=2.57mm；⑤6×37S+IWS，d=24mm，q=2.41mm。從以上結構鋼絲繩中選取又涉及到本文的另一個探討問題，即繩芯的選取問題。

(1)繩芯是鋼芯的鋼絲繩。鋼芯鋼絲繩直徑尺寸均勻，穩(wěn)定性好，抗擠壓能力強，破斷拉力大，適用于載荷較大、深度較深的礦井，或高溫等惡劣環(huán)境、再或者其它特殊要求的情況，實際中使用鋼芯鋼絲繩一般為大直徑鋼絲繩，其直徑基本都在30mm以上，主要適用于吊機或者卷揚機上。其缺點是彎曲性能較弱，更換時比較麻煩，且鋼芯鋼絲繩需訂做，導致供貨周期長，價格方面比纖維芯鋼絲繩相對高一些。

(2)繩芯是纖維芯的鋼絲繩。纖維芯鋼絲繩的抗震、吸震能力較好，受到震動或者碰撞時，能夠很好起到緩沖作用。另外纖維芯鋼絲繩能夠較好的儲存油脂，因此具有良好的防腐性，延長鋼絲繩的使用壽命。纖維芯鋼絲繩的破斷拉力比鋼芯鋼絲繩小，但作為平衡尾繩不需要承載較大載荷，所以纖維芯鋼絲繩已經(jīng)能大大滿足使用要求。且根據(jù)鋼絲繩廠家的建議，礦山機械中大多數(shù)都采用纖維芯鋼絲繩。

選擇好繩芯后，若選取不到等重尾繩，再根據(jù)滿足安全防滑的條件下優(yōu)先選擇重尾繩的原則，選取適合的平衡尾繩。

綜上所述，第②和第④種鋼絲繩都適合作我礦的平衡尾繩。

4 結語

考慮到18×7+FC和6×37S+FC的經(jīng)濟性和供貨周期，我礦最終選擇18×7+FC作為平衡尾繩，直徑為d=26mm，單位重量為q=2.64mm，抗拉強度為1670MPa。本文的平衡尾繩選型方案適合新建礦井多繩摩擦式提升機選型對平衡尾繩的選取，也適合正在使用中的多繩摩擦式提升機需更換提升鋼絲繩型號，或豎井延伸后需對提升鋼絲繩重新選擇，都需要平衡尾繩同步更換的情況，因此本文便給平衡尾繩的選型提供了參考價值。

[1]采礦設計手冊編寫委員會.采礦設計手冊,礦山機械卷[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1988：450-451.

[2]李玉瑾.多繩摩擦提升系統(tǒng)動力學研究與工程設計[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2008：78-79.

[3]王守軍.煤礦立井多繩摩擦式提升機平衡尾繩選型、損壞原因簡析[J].科技與企業(yè),2013(3)：273.

According to the known hoist and hoist rope type, selection of balance tail rope. Including the selection, structure of steel wire rope tensile strength of selection, and other heavy tail rope selection. This paper also aimed at the selected not to heavy tail rope, to select the light tail rope and heavy tail rope is compared and analyzed.

Multi rope friction hoist Balance tail rope Selection

黃鑫,男,1988年生,助理工程師,本科,主要從事礦山機械設備的選型設計和維護檢修工作。