多繩摩擦式提升機鋼絲繩張力的平衡分析及調整

文/高樹明

多繩摩擦式提升機鋼絲繩張力的平衡分析及調整

文/高樹明

提升設備是沿井筒升降人員,提升煤炭、礦石、物料的機械設備,是礦井安全生產的咽喉。多繩摩擦提升機以電動機為動力源，通過減速器、主導輪裝置等傳動系統和工作系統，利用鋼絲繩與襯墊之間的摩擦力來傳遞動力，從而實現提升機容器在井筒中的升降，廣泛應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，在礦井提升設備日常維護中，鋼絲繩的平衡測定及調整已成為提升技術管理工作中的一項重要內容。

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生差異，是導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，摩擦系數應有一個適當數值，以符合《煤礦安全規程》規定。

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，將導致個別摩擦襯墊急驟磨損。必須按照《煤礦安全規程》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，還會導致運轉中的鋼絲繩出現振動，造成罐籠、箕斗運轉不穩定，發生抖動，易引發安全事故。

三、實現張力平衡的調整方法

要想實現多繩張力平衡，就應綜合考慮繩槽直徑，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，保證提升設備安全運行和生產安全。

1.保證選用鋼絲繩各參數一致

提升鋼絲繩的參數包括幾何尺寸（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和伸長性能，以減小張力的不平衡。

2.通過車繩槽定期調整鋼絲繩

在保證選用提升鋼絲繩參數一致的基礎上，還要確保摩擦輪繩槽直徑的相對一致。目前，我國多數礦井對多繩張力平衡的調整方法是：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，從而出現張力不平衡現象。

為了克服上述方法的缺點，新疆邢美礦業有限公司采用下述方法：粗車繩槽→調繩→精車繩槽→調繩。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；調繩是確定精車進刀量的大小，同時調整鋼絲繩靜長度。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，將記有符號的一側鋼繩下放，轉過數圈后（圈數任意）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。相應地調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動的圈數。

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整。

3．自動平衡裝置調整

同時，針對人工調繩費時費力等諸多弊端，邢美礦業公司還將XSZ系列多繩摩擦提升機鋼絲繩張力自動平衡懸掛裝置應用于礦井生產實際，并取得了較為滿意的效果。該懸掛裝置采用閉環無源液壓連通自動調整平衡系統，高精度地實現鋼絲繩在動、靜狀態下的張力自動平衡，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、調整平衡等提升系統維護工作量，增加了鋼絲繩、摩擦襯墊的使用壽命，提升了礦井的生產效率，具有顯著社會和經濟效益。

（作者系新疆邢美礦業有限公司總經理）

（責任編輯：周瓊）