淺談纏繞式提升機滾筒開裂原因及預防

殷傳林

摘 要：提升機是一種大型的電機帶動機械設備，以鋼絲繩帶動容器在井筒中升降，完成輸送任務，對于提升礦井作業效率有極大幫助。目前來說，國內礦井企業常用的提升機主要分為三類，分別是纏繞式提升機、內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，最后結合實際工作經驗，提出了有針對性的預防措施。

關鍵詞：纏繞式提升機；滾筒；開裂原因；預防措施

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

0 引言

近年來，國內許多礦井隨著開采時間的增加，礦井深度同步提升。在礦井開采作業中，需要利用提升機實現人員、設備、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用于年產量在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，探究開裂預防措施，具有重要的現實意義。

1 纏繞式提升機的工作原理

礦井提升機的主要結構包括電動機、滾筒、制動系統以及操作系統等幾大部分，其中，為了適應不同的工作環境或是滿足特殊的井下作業需求，在主要系統結構之外還增加了一些輔助系統，以配合完成相應的作業功能。纏繞式提升機根據滾筒數目的不同，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，雖然單次提升量有限，但是作業效率高。滾筒與提升機之間用鋼絲繩相連接，當滾筒開始轉動時，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，實現載物臺的升降。雙滾筒纏繞式提升機能夠實現雙鉤提升，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，當滾筒轉動時，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，但是總結來說，可以將開裂原因分為內因和外因兩方面。其中，內因主要是在滾筒設計過程中，理論計算誤差過大，導致滾筒筒壁厚度沒有達到標準要求，以至于筒壁荷載能力低于鋼絲繩的外部壓力，引起滾筒內凹變形并出現開裂問題。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。由于提升機滾筒轉動時，筒體上每一部位的荷載值都應鋼絲繩的拉力變化而出現相應的變化，因此筒體外部的內向壓力很有可能超過筒體材料的最大值，進而引起滾筒結構變形，出現開裂。

除了上述原因外，較為常見的滾筒開裂原因還有：第一，焊接強度不足出現開焊現象引起滾筒開裂。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。當滾筒轉動時，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裂紋；第二，筒殼與襯木連接處出現孔間裂紋。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范要求，對筒殼強度造成很大影響，從而產生孔間裂紋。

3 纏繞式提升機滾筒開裂的預防對策

結合上文分析，當滾筒出現開裂問題時，我們可以根據詳細的分析判斷導致開裂的根本原因，從而結合實際工作經驗，制定相應的預防對策，避免在今后的礦井工作中出現類似的問題，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。筒殼厚度設計過程中，在確定其許用應力時，需要根據抗疲勞強度進行確定，不要根據疲勞安全系數為 1.15 倍進行確定。此外，還可以沿圓周方向在筒殼內部配置上相應的加強支環，也就是在其內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）對那些發生松動的鉚釘，應當及時加以鉚固或通過剛度相對偏高的角鋼來加以連接。

（3）對那些發生開裂的部位實施補焊，并且在裂紋的終端位置設置相應的止裂孔。

（4）為防止設備過負荷工作，需要科學使用，并且切實加強設備日常的管理和維護。尤其是在當天作業工作結束后，應當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環境的整潔，另一方面也能夠及時發現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開裂后的應對措施，屬于一種典型的事后處理辦法。除此之外，還需要采取事前預防措施，從根本上避免滾筒開裂問題的出現，降低維修成本。首先，在滾筒設計過程最后，要嚴格按照相關的設計標準，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，因此出現開裂的概率更小；其次，嚴格選材，確保筒體局部應力相同。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力不同，很容易引起滾筒的塑性變形，嚴重情況下出現開裂問題。因此，還應當對滾筒材料和整體質量進行嚴格檢驗。

4 結語

纏繞式提升機的應用，極大的提升了煤礦生產作業效率，纏繞式提升機的運行穩定和安全，對于促進煤礦企業經營效益和保障工作人員安全都起到了積極作用。因此，設備管理人員除了定期做好提升機的養護工作外，還應當詳細分析導致滾筒開裂的原因，并從以往工作經驗出發，制定滾筒開裂的預防和應急處理措施，一來盡量避免滾筒開裂問題的發生，二來即便是出現滾筒開裂，也能將損失降到最低，確保煤礦企業生產工作安全。

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