多繩摩擦式提升機鋼絲繩張力的平衡分析及調(diào)整

文/高樹明

多繩摩擦式提升機鋼絲繩張力的平衡分析及調(diào)整

文/高樹明

提升設(shè)備是沿井筒升降人員,提升煤炭、礦石、物料的機械設(shè)備,是礦井安全生產(chǎn)的咽喉。多繩摩擦提升機以電動機為動力源，通過減速器、主導(dǎo)輪裝置等傳動系統(tǒng)和工作系統(tǒng)，利用鋼絲繩與襯墊之間的摩擦力來傳遞動力，從而實現(xiàn)提升機容器在井筒中的升降，廣泛應(yīng)用于我國的豎井礦山。張力平衡是多繩摩擦提升機使用與維護的關(guān)鍵，受力不均極易造成襯墊磨損嚴重，鋼絲繩使用壽命縮短，甚至造成提升容器傾斜、卡罐等重大事故。因此，在礦井提升設(shè)備日常維護中，鋼絲繩的平衡測定及調(diào)整已成為提升技術(shù)管理工作中的一項重要內(nèi)容。

一、影響多繩張力不均的因素

1．繩槽的直徑偏差

由于摩擦輪各繩槽的直徑不等，使運行中每根提升鋼絲繩行程不一，因而使各提升鋼絲繩的實際負荷產(chǎn)生差異，是導(dǎo)致張力不平衡的主要因素之一。繩槽直徑偏大將會對張力平衡產(chǎn)生嚴重影響。若一條繩槽直徑大于其他幾條繩槽直徑，當提升容器從井底上提時，鋼絲繩張力將逐漸增大，從而造成嚴重過載，并加速鋼絲繩疲勞損壞。只有各繩槽的有效直徑相同，才能使各鋼絲繩具有相等載荷。

2．鋼絲繩的鋼度偏差

因材料、捻制過程中存在的差異性，造成各鋼絲繩在載荷作用下，其直徑、彈性模數(shù)和截面積也不相同，各繩之間不可避免地存在張力差。

3.鋼絲繩的長度偏差

鋼絲繩在與提升容器連接固定后，若各鋼絲繩存在安裝誤差，會使各繩有緊有弛，從而造成張力不同。一般而言，長度偏小的鋼絲繩張力較大。

4.鋼絲繩在摩擦輪上的滑動

提升過程中，提升裝置的啟動或停止，特別是特殊情況下的緊急制動，都有可能使鋼絲繩在摩擦輪上產(chǎn)生滑動。如果各鋼絲繩之間滑動程度不相同，就會影響總載荷在各繩上的分配比例。為此，摩擦系數(shù)應(yīng)有一個適當數(shù)值，以符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。

5.鋼絲繩蠕動量的偏差

鋼絲繩和襯墊受力變形，在摩擦弧上發(fā)生相對滑動即為蠕動。蠕動量的大小與運行距離及張力差成正比，而與彈性模量成反比。當各繩拉力分配相差懸殊時，承受拉力大的鋼絲繩蠕動量將大于其他鋼絲繩。

二、鋼絲繩張力不平衡產(chǎn)生的危害

研究實踐表明，各鋼絲繩間張力不平衡情況嚴重時，將導(dǎo)致個別摩擦襯墊急驟磨損。必須按照《煤礦安全規(guī)程》第399條要求，即“任一根提升鋼絲繩的張力同平均張力之差不得超過±10%”，應(yīng)對直徑大的繩槽進行車削找齊，由此降低襯墊的摩損率。同時，長期處于大張力的鋼絲繩會過早磨損和報廢，甚至造成斷繩。各鋼絲繩的張力不平衡，還會導(dǎo)致運轉(zhuǎn)中的鋼絲繩出現(xiàn)振動，造成罐籠、箕斗運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，發(fā)生抖動，易引發(fā)安全事故。

三、實現(xiàn)張力平衡的調(diào)整方法

要想實現(xiàn)多繩張力平衡，就應(yīng)綜合考慮繩槽直徑，采用張力測定法觀察各繩的位移量并采取相應(yīng)的方法，減小各繩之間的張力差，以延長鋼絲繩壽命，減輕襯墊磨損，保證提升設(shè)備安全運行和生產(chǎn)安全。

1.保證選用鋼絲繩各參數(shù)一致

提升鋼絲繩的參數(shù)包括幾何尺寸（公稱直徑、單重等）、機械性能（抗拉強度、抗彎強度、疲勞強度、彈性模量等）。在多繩摩擦提升裝置中，要求盡可能使用同一爐鋼的盤條拉拔、捻制的鋼絲繩。一根鋼絲繩損壞時，必須同時更換全部提升鋼絲繩，并同時更換摩擦襯墊且要求材質(zhì)相同、性能一致、外形尺寸相同，從而保證全部鋼絲繩具有相同的彈性模數(shù)和伸長性能，以減小張力的不平衡。

2.通過車繩槽定期調(diào)整鋼絲繩

在保證選用提升鋼絲繩參數(shù)一致的基礎(chǔ)上，還要確保摩擦輪繩槽直徑的相對一致。目前，我國多數(shù)礦井對多繩張力平衡的調(diào)整方法是：車制繩槽，其繩槽直徑采用“直接參與測量法”。該方法的弊端是：只能保證容器下放至井下后的靜張力一致，并不能完全保證車制的繩槽有效直徑一致，因車制的繩槽間會存在滑動的累積，從而出現(xiàn)張力不平衡現(xiàn)象。

為了克服上述方法的缺點，新疆邢美礦業(yè)有限公司采用下述方法：粗車繩槽→調(diào)繩→精車繩槽→調(diào)繩。粗車繩槽是利用直接測量摩擦輪繩槽直徑的方法車制繩槽；調(diào)繩是確定精車進刀量的大小，同時調(diào)整鋼絲繩靜長度。將提升容器置于卸載位置，打壓后松開螺母，使絞車下放到一定高度，使各缸的壓力相等。

將提升容器上的鋼絲繩平衡裝置的平衡桿調(diào)至近似水平位置，然后將兩提升容器置于井筒中部位置附近，在每根鋼絲繩的同一水平上作出標記，如圖（a）所示。開動提升機，將記有符號的一側(cè)鋼繩下放，轉(zhuǎn)過數(shù)圈后（圈數(shù)任意）停車，測量出各記號的高低差值△i，如圖（b）所示。說明最高的那根鋼絲繩的繩槽直徑最小，不宜再車削。相應(yīng)地調(diào)整其他幾根繩槽的進刀量。

△s=△i/（2πn）式中，n為摩擦輪在測量時轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。

精車繩槽，按確定的精車量削繩槽。最后選用XSZ系列鋼絲繩自動平衡懸掛裝置進行調(diào)整。

3．自動平衡裝置調(diào)整

同時，針對人工調(diào)繩費時費力等諸多弊端，邢美礦業(yè)公司還將XSZ系列多繩摩擦提升機鋼絲繩張力自動平衡懸掛裝置應(yīng)用于礦井生產(chǎn)實際，并取得了較為滿意的效果。該懸掛裝置采用閉環(huán)無源液壓連通自動調(diào)整平衡系統(tǒng)，高精度地實現(xiàn)鋼絲繩在動、靜狀態(tài)下的張力自動平衡，有效減少或消除鋼絲繩本身剛度誤差引起的鋼絲繩張力變化，縮小因滾筒繩槽直徑誤差而引起的鋼絲繩張力差，減輕了車削襯墊、測試張力、調(diào)整平衡等提升系統(tǒng)維護工作量，增加了鋼絲繩、摩擦襯墊的使用壽命，提升了礦井的生產(chǎn)效率，具有顯著社會和經(jīng)濟效益。

（作者系新疆邢美礦業(yè)有限公司總經(jīng)理）

（責任編輯：周瓊）