淺談纏繞式提升機滾筒開裂原因及預(yù)防

殷傳林

摘 要：提升機是一種大型的電機帶動機械設(shè)備，以鋼絲繩帶動容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)，對于提升礦井作業(yè)效率有極大幫助。目前來說，國內(nèi)礦井企業(yè)常用的提升機主要分為三類，分別是纏繞式提升機、內(nèi)裝式提升機和摩擦式提升機。文章以纏繞式提升機為例，首先對其工作原理進行了簡單概述，隨后對其工作過程中滾筒開裂的常見原因進行了分析，最后結(jié)合實際工作經(jīng)驗，提出了有針對性的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：纏繞式提升機；滾筒；開裂原因；預(yù)防措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.174

0 引言

近年來，國內(nèi)許多礦井隨著開采時間的增加，礦井深度同步提升。在礦井開采作業(yè)中，需要利用提升機實現(xiàn)人員、設(shè)備、礦物的升降和輸送，選用何種類型的提升機直接決定了礦井工作效率。纏繞式提升機主要應(yīng)用于年產(chǎn)量在100萬噸以上、井深400米以下的礦井中，隨著使用時間的增加，不可避免的會出現(xiàn)磨損、銹蝕等問題，容易造成滾筒開裂。因此，開展纏繞式提升機滾筒開裂的原因分析，探究開裂預(yù)防措施，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 纏繞式提升機的工作原理

礦井提升機的主要結(jié)構(gòu)包括電動機、滾筒、制動系統(tǒng)以及操作系統(tǒng)等幾大部分，其中，為了適應(yīng)不同的工作環(huán)境或是滿足特殊的井下作業(yè)需求，在主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之外還增加了一些輔助系統(tǒng)，以配合完成相應(yīng)的作業(yè)功能。纏繞式提升機根據(jù)滾筒數(shù)目的不同，又可細分為單滾筒和雙滾筒兩種。

單滾筒纏繞式提升機只能完成單鉤提升作業(yè)，雖然單次提升量有限，但是作業(yè)效率高。滾筒與提升機之間用鋼絲繩相連接，當(dāng)滾筒開始轉(zhuǎn)動時，會帶動鋼絲繩在滾筒上纏繞（放出），從而借助于鋼絲繩的拉力，實現(xiàn)載物臺的升降。雙滾筒纏繞式提升機能夠?qū)崿F(xiàn)雙鉤提升，提高了單次提升重量，但是操作較為繁瑣，因此工作效率要低于單滾筒升降機。將兩條鋼絲繩分別從卷筒的上方、下放引出，這樣一來，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動時，就會帶動一個載物臺上升，另一個載物臺下降，從而提高了工作效率。

2 纏繞式提升機滾筒開裂的原因分析

雖然實際工作中滾筒開裂的位置不盡相同，但是總結(jié)來說，可以將開裂原因分為內(nèi)因和外因兩方面。其中，內(nèi)因主要是在滾筒設(shè)計過程中，理論計算誤差過大，導(dǎo)致滾筒筒壁厚度沒有達到標(biāo)準要求，以至于筒壁荷載能力低于鋼絲繩的外部壓力，引起滾筒內(nèi)凹變形并出現(xiàn)開裂問題。而外力方面的原因則多種多樣，包括受力不均勻、筒殼位移以及焊接裂縫等。下面主要對其外力引起的開裂原因進行分析。

外因則主要來自負載的鋼絲繩，包括已經(jīng)纏到卷筒上的鋼絲繩圈對筒殼所施加的徑向壓力和未纏到卷筒上的鋼絲繩的靜拉力對筒殼所施加的彎矩和扭矩。由于提升機滾筒轉(zhuǎn)動時，筒體上每一部位的荷載值都應(yīng)鋼絲繩的拉力變化而出現(xiàn)相應(yīng)的變化，因此筒體外部的內(nèi)向壓力很有可能超過筒體材料的最大值，進而引起滾筒結(jié)構(gòu)變形，出現(xiàn)開裂。

除了上述原因外，較為常見的滾筒開裂原因還有：第一，焊接強度不足出現(xiàn)開焊現(xiàn)象引起滾筒開裂。滾筒支撐軸與支輪固定連接，因此主要受力部位集中在支撐軸和支輪的接觸點部位。當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動時，接觸點同時受到彎矩、扭矩以及徑向壓力。由于三力疊加之和遠遠超過滾筒額定支撐力，因此就會在支撐軸處出現(xiàn)裂紋；第二，筒殼與襯木連接處出現(xiàn)孔間裂紋。由于在筒殼上鉆螺栓連接孔時未滿足連接孔的孔徑及安裝規(guī)范要求，對筒殼強度造成很大影響，從而產(chǎn)生孔間裂紋。

3 纏繞式提升機滾筒開裂的預(yù)防對策

結(jié)合上文分析，當(dāng)滾筒出現(xiàn)開裂問題時，我們可以根據(jù)詳細的分析判斷導(dǎo)致開裂的根本原因，從而結(jié)合實際工作經(jīng)驗，制定相應(yīng)的預(yù)防對策，避免在今后的礦井工作中出現(xiàn)類似的問題，從而提升礦井開采效率。

（1）使用厚度相對較大的筒殼將原來的替換。筒殼厚度設(shè)計過程中，在確定其許用應(yīng)力時，需要根據(jù)抗疲勞強度進行確定，不要根據(jù)疲勞安全系數(shù)為 1.15 倍進行確定。此外，還可以沿圓周方向在筒殼內(nèi)部配置上相應(yīng)的加強支環(huán)，也就是在其內(nèi)部焊接縱向肋或一圈薄鋼板，通過這樣的方式來提高筒殼的強度。

（2）對那些發(fā)生松動的鉚釘，應(yīng)當(dāng)及時加以鉚固或通過剛度相對偏高的角鋼來加以連接。

（3）對那些發(fā)生開裂的部位實施補焊，并且在裂紋的終端位置設(shè)置相應(yīng)的止裂孔。

（4）為防止設(shè)備過負荷工作，需要科學(xué)使用，并且切實加強設(shè)備日常的管理和維護。尤其是在當(dāng)天作業(yè)工作結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)安排專人對纏繞式提升機進行清潔和維護，一方面能夠保證作業(yè)環(huán)境的整潔，另一方面也能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障問題或滾筒裂縫，避免了問題的擴大化。

上述措施是在纏繞式提升機滾筒出現(xiàn)開裂后的應(yīng)對措施，屬于一種典型的事后處理辦法。除此之外，還需要采取事前預(yù)防措施，從根本上避免滾筒開裂問題的出現(xiàn)，降低維修成本。首先，在滾筒設(shè)計過程最后，要嚴格按照相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準，減少計算誤差，提高滾筒疲勞強度和最大荷載力。由于筒體強度上限提升，因此出現(xiàn)開裂的概率更??；其次，嚴格選材，確保筒體局部應(yīng)力相同。在纏繞式提升機工作過程最后，滾筒整體受力，如果滾筒各個部位應(yīng)力不同，很容易引起滾筒的塑性變形，嚴重情況下出現(xiàn)開裂問題。因此，還應(yīng)當(dāng)對滾筒材料和整體質(zhì)量進行嚴格檢驗。

4 結(jié)語

纏繞式提升機的應(yīng)用，極大的提升了煤礦生產(chǎn)作業(yè)效率，纏繞式提升機的運行穩(wěn)定和安全，對于促進煤礦企業(yè)經(jīng)營效益和保障工作人員安全都起到了積極作用。因此，設(shè)備管理人員除了定期做好提升機的養(yǎng)護工作外，還應(yīng)當(dāng)詳細分析導(dǎo)致滾筒開裂的原因，并從以往工作經(jīng)驗出發(fā)，制定滾筒開裂的預(yù)防和應(yīng)急處理措施，一來盡量避免滾筒開裂問題的發(fā)生，二來即便是出現(xiàn)滾筒開裂，也能將損失降到最低，確保煤礦企業(yè)生產(chǎn)工作安全。

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