架空乘人裝置牽引鋼絲繩斷絲的分析及預(yù)防

郭紹坤 牛飛 紀(jì)永剛

摘 要： 根據(jù)架空乘人裝置已更換牽引鋼絲繩斷絲情況，分析問(wèn)題存在原因。通過(guò)分析，為檢查維護(hù)牽引鋼絲繩采取相應(yīng)的措施，預(yù)防牽引鋼絲繩斷絲、斷股。

關(guān)鍵詞： 架空乘人裝置；牽引鋼絲繩；繩徑和疲勞；斷絲、斷股；驅(qū)動(dòng)繩輪；直徑；分析原因；預(yù)防

架空乘人裝置，指的主要用于礦井斜巷、平巷運(yùn)送人員的礦用索道。它通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)上的摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，采用架空的無(wú)極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環(huán)運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送人員的目的。

我礦先后在W2—4#材料上山、E1材料上山和N2材料上山安裝了3套架空乘人裝置。我們?cè)趯?duì)架空乘人裝置由陌生到熟悉，逐漸掌握這種設(shè)備特性，為正確使用、維護(hù)架空乘人裝置積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

架空乘人裝置主要由驅(qū)動(dòng)裝置、尾輪及張緊裝置、乘人部分、鋼絲繩、托（壓）輪部分、電控部分及綜合保護(hù)裝置組成。其中，牽引鋼絲繩一條閉合、往復(fù)運(yùn)動(dòng)承載體，其狀態(tài)好壞直接關(guān)系乘人安全。因此，分析鋼絲繩斷絲產(chǎn)生原因、積累檢查維護(hù)知識(shí)，對(duì)架空乘人裝置安全運(yùn)行有十分重要的作用。

現(xiàn)在，我們對(duì)架空乘人裝置使用過(guò)程中發(fā)生的兩起鋼絲繩斷絲事例進(jìn)行描述。

事例一、E1材料上山2009年安裝了機(jī)械制造公司生產(chǎn)的RJY（Z）55-20/600架空乘人裝置（因回采結(jié)束，正拆除中），該裝置采用直徑2200mm驅(qū)動(dòng)輪和繩徑26mm牽引鋼絲繩。2016年11月，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩插接處，一股鋼絲繩鋼絲插接后受力不均、凸出，外層凸出處鋼絲繩磨斷9根。

事例二、N2材料上山2012年安裝了石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的RJY55-30/1600（A）型架空乘人裝置，該裝置采用直徑1600mm驅(qū)動(dòng)輪和繩徑26mm牽引鋼絲繩。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用，在28#乘人器抱索器附近，有5根斷絲；2017年4月，在23#乘人器抱索器上端15mm處（插接繩段）發(fā)現(xiàn)一股鋼絲齊斷11根。于是，按《規(guī)程》規(guī)定更換了牽引鋼絲繩。

通過(guò)上述事例，我們對(duì)架空乘人裝置牽引鋼絲繩發(fā)生斷絲的原因進(jìn)行綜合分析。

1、牽引鋼絲繩插接處結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，插接后不均勻。由于插接時(shí)，需要將兩個(gè)互補(bǔ)、疊壓的繩股塞到繩芯處，并將原繩芯剁去一定長(zhǎng)度，所以造成牽引鋼絲繩插接處結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；由于鋼絲繩各股間扭結(jié)力量較大，在摳繩芯和塞繩股頭操作過(guò)程中，繩股或陷入、或凸出一些，失去原有機(jī)械扭結(jié)的平衡、均勻。凸出一些的鋼絲，在與驅(qū)動(dòng)輪、托繩輪接觸過(guò)程中，磨損大于正常鋼絲繩外層鋼絲的磨損，因此，插接處易有斷絲。

2、插接后，各繩股頭與各繩芯頭間，都或多或少地有一定長(zhǎng)度的空隙。這些位置過(guò)驅(qū)動(dòng)輪、上下變坡點(diǎn)托（壓）繩輪時(shí)，各繩股外形變化大，繩股間受力不均、摩擦增大，極易造成外層鋼絲繩應(yīng)力過(guò)大而斷絲。

3、抱索器在通過(guò)頭尾驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，抱索器兩端鋼絲繩受應(yīng)力大、增加斷絲可能。由于固定抱索器下顎有～90 mm長(zhǎng)和≥5mm的厚度，抱索器兩端鋼絲繩在80mm范圍內(nèi)不能與驅(qū)動(dòng)輪襯緊密接觸，在距離抱索器～10 mm處N-N面形成一個(gè)很小的硬彎，N-N面外層鋼絲繩承受應(yīng)力過(guò)大，容易產(chǎn)生斷絲。

4、抱索器進(jìn)出驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，兩端鋼絲繩N-N面受反復(fù)彎曲、抻直，長(zhǎng)時(shí)間使用，里、外層鋼絲易發(fā)生疲勞折斷。

為此，為避免架空乘人裝置牽引鋼絲繩斷絲斷股等事故的發(fā)生，應(yīng)采取以下預(yù)防措施和應(yīng)對(duì)辦法：

1、改進(jìn)插接牽引鋼絲繩的工藝、流程，降低插接后鋼絲繩結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。由于插接過(guò)程中，兩個(gè)互補(bǔ)、疊壓的繩股塞到繩芯處，要采用帶槽改錐、少去掉或不去掉繩芯，減少插接處繩股陷入或凸出引起結(jié)構(gòu)的變化，使外層鋼絲處于正常磨損，降低牽引鋼絲繩插接處斷絲可能。

2、進(jìn)行插接Φ26mm鋼絲繩實(shí)際操作練習(xí)，提高插接接牽引鋼絲繩操作技能和插接質(zhì)量，避免繩股間受力不均、外層鋼絲繩斷絲。進(jìn)行插接Φ26mm鋼絲繩實(shí)際操作練習(xí)，掌握和適應(yīng)粗鋼絲繩各繩股扭結(jié)力量變化，使各繩股插接后更均勻、均衡；掌握好各繩股頭與芯頭間距離，盡可能保留繩芯，避免在過(guò)驅(qū)動(dòng)輪、上下變坡點(diǎn)托（壓）繩輪時(shí)，鋼絲繩外層鋼絲應(yīng)力集中、斷絲情況發(fā)生。

3、在滿足架空乘人裝置牽引能力、安全系數(shù)的條件下，選擇鋼絲直徑更細(xì)、韌性更加柔軟的鋼絲繩作為牽引鋼絲繩，或適當(dāng)提速、減少同時(shí)乘人器個(gè)數(shù)以降低最大靜張力，從而降低N-N面外層鋼絲繩承受應(yīng)力，避免應(yīng)力過(guò)大造成斷絲。

架空乘人裝置上升側(cè)最大靜張力

S3=S2+W3—2= S2+[q0 L1 +（Q1+Q2）·L1/λ]（sinθ+ωcosθ）g

式中：Q1—人體重量100kg；

Q2—乘人器自重15kg；

θ—上山坡度12°；

ω—鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù)，0.02；

L1—上山斜坡長(zhǎng)度542m；

λ—乘人器間距9m；

q0—6×19S+NF-26-1670鋼絲繩自重，q0=2.735 kg/m

所以，在其它條件確定的情況下，增大乘人器間距λ值、減少乘人數(shù)量，可以降低上升側(cè)最大靜張力和N-N面外層鋼絲繩承受應(yīng)力。

4、通過(guò)抱索器進(jìn)出驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，兩端鋼絲繩N-N面受反復(fù)彎曲、抻直的分析，根據(jù)架空乘人裝置牽引能力、運(yùn)行時(shí)間和檢測(cè)報(bào)告測(cè)試彎曲性能試驗(yàn)，確定鋼絲繩使用壽命。在鋼絲繩接近疲勞折斷前，加強(qiáng)檢查、提前更換牽引鋼絲繩，防止整股鋼絲疲勞折斷。