立井摩擦式提升機鋼絲繩護繩裝置改造設計

許 峰

（晉能控股煤業集團趙莊二號井， 山西 長治 046608）

引言

礦井提升機[1-2]是礦井中重要的運輸設備，擔負全礦井的人員、材料、設備以及煤炭的運輸工作，其運行的穩定性和可靠性對于礦井高效生產、降低事故發生率、減輕工作人員勞動強度等都有重要意義，提升系統一旦出現故障不僅影響礦井的正常生產，而且嚴重影響作業人員的生命安全。立井摩擦式提升機鋼絲繩[3-5]是礦井提升系統中的主要承載部件，鋼絲繩的使用、維護不僅涉及到提升機成本的投入，更關系到設備的安全運行，在鋼絲繩的日常使用過程中做好保護工作可以有效延長鋼絲繩的使用壽命。

1 主立井提升系統簡介

晉煤集團趙莊二號井采用立井開拓，主立井提升系統擔負全礦煤炭提升任務，提升高度為462.5 m，最大提升速度為7.49 m/s，最大提升載荷為9 t，電控采用SIMENS S7-300PLC 控制，提升機選用上海冶金礦山機械廠的JKMD-3.25×4（Z）落地多繩摩擦式提升機，井架選用山東煤礦泰安機械廠多繩提升鋼結構箱型井架，總高度為54 m，井筒內提升容器為一對9 t 上開式扇形門自動卸載四繩提煤箕斗，選用寧夏恒力的首繩和扁尾繩，主立井摩擦式提升機鋼絲繩的直徑為32 mm，鋼絲繩全長為610 mm。副立井提升系統擔負全礦人員、材料、設備和矸石等輔助提升任務，提升高度為482.5 m，最大提升速度為7.15 m/s，最大提升載荷為16 t，電控采用SIMENS S7-300PLC 控制，提升機選用上海冶金礦山機械廠的JKMD-3.25×4（Z）落地多繩摩擦式提升機，井架選用山東煤礦泰安機械廠多繩提升鋼結構箱型井架，總高度為38 m，井筒內提升容器為一對（一寬一窄）1 t 兩層四車鋼罐道罐籠，選用寧夏恒力的首繩和扁尾繩，副立井摩擦式提升機鋼絲繩的直徑為36 mm，鋼絲繩全長為612 m。

2 立井摩擦式提升機鋼絲繩護繩裝置改進

2.1 現鋼絲繩護繩裝置存在問題

主副井絞車房是趙莊二號井擔負主要提升任務的絞車房，立井摩擦式提升機鋼絲繩由絞車房延伸出來連接到井架天輪。絞車房鋼絲繩出口為一個窗式開口，為防止鋼絲繩擺動時與混泥土式窗口摩擦造成鋼絲繩受損，影響鋼絲繩使用壽命，且帶來嚴重的安全隱患，在絞車房出口處安裝膠帶護繩屁。見圖1 所示。

圖1 原膠帶式護繩皮

在礦井提升機實際運行過程中，在提升機提升物料、鋼絲繩出現松動以及提升機停車時，鋼絲繩均會出現擺動現象，原有的硬膠帶式護繩皮具有一定的緩沖作用，可以在一定程度上減少鋼絲繩的磨損。但是，由于鋼絲繩與硬膠帶式護繩皮的接觸為一個點式接觸，在鋼絲繩快速擺動時還是會與硬膠帶式護繩皮產生剛性接觸，會對鋼絲繩造成大的沖擊，并在此后與硬膠帶式護繩皮產生靜摩擦。由于礦井提升系統每天運輸量大，運行頻繁，長此以往，硬膠帶式護繩皮就會被鋼絲繩摩擦出印痕，同時也會對鋼絲繩造成嚴重磨損，導致鋼絲繩直徑減小，縮短了鋼絲繩的使用壽命，而且會造成嚴重的安全隱患。

2.2 鋼絲繩護繩裝置改進設計

2.2.1 改進思路

根據硬膠帶式護繩裝置在礦井提升系統正常運行中存在問題分析可知，硬膠帶式護繩皮在鋼絲繩快速擺動與其解除的瞬間仍然具有一定的剛性，其接觸瞬間為點的剛性接觸，會對鋼絲繩造成很大的沖擊，因此，首先需改變護繩裝置與鋼絲繩的接觸方式，由點接觸改變為面接觸，由剛性接觸改變為柔性接觸。原硬性膠帶式護繩皮與鋼絲繩之間的摩擦為靜摩擦，對鋼絲繩磨損較大，為了僅能可減小護繩裝置與鋼絲繩的摩擦損耗，需改變其兩者之間的摩擦方式，由靜摩擦改變為動摩擦，間隙摩擦損耗。

2.2.2 護繩裝置改進

1）為了改變鋼絲繩擺動時與護繩裝置的剛性接觸改為柔性接觸，需改變護繩裝置的材質，由硬性膠帶改為尼龍材質，其硬度較小，柔性大，在鋼絲繩與其接觸的瞬間可以起到緩沖作用。

2）改變鋼絲繩與護繩裝置的接觸方式，由原先的電接觸改變為面接觸，需改變護繩裝置的結構，原位護繩皮，先改變為護繩棒，鋼絲繩擺動接觸時尼龍棒材質軟可以起到緩沖作用，其兩者之間的接觸方式即可有點接觸變為面接觸。

3）由于原護繩皮固定在絞車房窗后位置，其與鋼絲繩之間的摩擦為靜摩擦，為減小摩擦對鋼絲繩的損耗，改變鋼絲繩護繩裝置結構為滾動棒式結構，在鋼絲繩擺動與其接觸時，隨著鋼絲繩的拉動，護繩尼龍棒隨之滾動，其兩者之間為滑動摩擦，減小其對鋼絲繩的磨損。

4）采用1 根長為1 200 mm 直徑為130 mm 中間空心為50 mm 的尼龍棒，在用1 根40 mm 的長軸，將尼龍棒穿過，在窗口兩端各安裝一固定架，通過長軸將尼龍棒固定在加工好的固定架上，使尼龍棒達到滾動的效果。當鋼絲繩擺動時下落會掛在滾動的尼龍棒上，從而尼龍棒隨著鋼絲繩的下落滾動，起到了防止鋼絲繩磨損情況的發生。見圖2 所示。

圖2 改進后的鋼絲繩護繩裝置

3 創新點及經濟效益分析

3.1 創新點

1）護繩裝置為尼龍棒，尼龍材料耐摩擦不易磨損。

2）改變護繩裝置與鋼絲繩之間的接觸方式和摩擦形式，由點接觸變為面接觸，由瞬間剛性接觸變為柔性接觸，由靜摩擦變為滾動摩擦。

3）新型鋼絲繩護繩裝置結構簡單，安裝維護方便，使用壽命長。

3.2 經濟效益分析

新型鋼絲繩護繩裝置采用耐摩擦的尼龍棒，其價格低廉，方面耐用，無需經常更換，減少鋼絲繩與護繩裝置之間摩擦損耗，使用壽命延長。

在實際使用中此裝置可以起到明顯的安全保護效果，避免了由于鋼絲繩的擺動對鋼絲繩及窗口的摩擦損傷，外觀簡單，安裝使用方便，后期維護費用低，且效果顯著。

4 結語

通過對原絞車房鋼絲繩護繩裝置存在的問題，分析了原護繩裝置導致鋼絲繩磨損的原因，從而提出鋼絲繩護繩裝置改進思路，采用尼龍棒鋼絲繩護繩裝置，可以起到明顯的安全保護效果，避免了由于鋼絲繩的擺動對鋼絲繩及窗口的摩擦損傷，外觀簡單，安裝使用方便，后期維護費用低。