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產(chǎn)品中心提升機(jī)配件：摩擦襯墊、天輪導(dǎo)向輪襯墊,、猴車襯墊,、天輪襯墊、滾筒襯板,、過渡塊,、無(wú)石棉閘瓦、壓塊,、固定塊,、超高分聚乙烯板、電纜掛鉤,、導(dǎo)繩板,、滾筒襯塊等。
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技術(shù)實(shí)力是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)礦山機(jī)械摩擦材料科研基地,、教學(xué)實(shí)習(xí)基地,，是河南科技大學(xué)產(chǎn)學(xué)研基地，是中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員單位,，是摩擦襯墊,、塑料襯板等五項(xiàng)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定者。
斜井提升機(jī)鋼絲繩防松問題分析
發(fā)布時(shí)間：
2024-02-20
來(lái)源：
介紹了斜井提升機(jī)的工作原理,，從設(shè)備運(yùn)行,、制造兩方面分析了引起鋼絲繩松繩的原因，從制動(dòng)減速度的控制,、鋼絲繩排繩,、鋼絲繩防松預(yù)警,、鋼絲繩脫槽防護(hù)等角度，探討鋼絲繩松繩防護(hù)措施,，提出主動(dòng)預(yù)警與主動(dòng)防護(hù)的方案,，給同類斜面式鋼絲繩牽引裝置的鋼絲繩防松設(shè)計(jì)提供了多種思路。
在礦山斜井提升中,，提升容器在斜坡軌道重載上行運(yùn)行,，在緊急制動(dòng)或者在軌道變坡點(diǎn)前后，提升容器受慣性影響,，繼續(xù)沿斜面軌道上行,，這極易引起系統(tǒng)中提升鋼絲繩松繩；提升容器在斜坡軌道下行運(yùn)行,，受到卡阻或者在變坡點(diǎn)前后,，也易引起提升鋼絲繩松繩，提升容器處于無(wú)牽引狀態(tài),，給系統(tǒng)造成危害,。筆者結(jié)合提升容器運(yùn)行工況以及設(shè)備自身狀況，探討提升鋼絲繩松繩原因,，提出預(yù)警及預(yù)防措施,，防止事故發(fā)生。
1 斜井提升機(jī)工作原理
斜井提升機(jī)系統(tǒng)主要由提升主機(jī),、提升鋼絲繩,、天輪裝置、提升容器,、制動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成,，其工作原理如圖1所示。鋼絲繩一端固定在卷筒上,，另一端經(jīng)過天輪裝置與提升容器相連,。電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，經(jīng)過減速器傳動(dòng),，帶動(dòng)卷筒運(yùn)轉(zhuǎn),，從而纏繞鋼絲繩。鋼絲繩帶動(dòng)提升容器在斜坡軌道上運(yùn)行,，制動(dòng)系統(tǒng)控制提升機(jī)在井底或井口停車位置的制動(dòng),，達(dá)到提升物料目的。
1.提升容器 2.斜坡軌道 3.提升鋼絲繩 4.天輪裝置 5.提升主機(jī) 6.制動(dòng)裝置 7.控制系統(tǒng)
2 鋼絲繩松繩原因分析
設(shè)備在運(yùn)行過程中,，引起鋼絲繩松繩的因素比較多,，筆者從提升設(shè)備運(yùn)行使用及制造兩方面進(jìn)行逐一分析。
2.1 從設(shè)備運(yùn)行使用方面分析
（1）《煤礦安全規(guī)程》第427 條（一）中規(guī)定，各類提升機(jī)的制動(dòng)裝置發(fā)生作用時(shí),，提升系統(tǒng)的安全制動(dòng)減速度必須符合表1 的要求,。
表1 提升系統(tǒng)安全制動(dòng)減速度規(guī)定值
表1 中，自然減速度:Ac＝g（sinθ＋fcosθ）,，式中：g 為重力加速度,，m/s2；θ 為井巷傾角,，（°）,；f為繩端載荷的運(yùn)行阻力系數(shù)，一般取 0.010～0.015,。重載提升物料時(shí),，鋼絲繩在卷筒上纏繞，帶動(dòng)提升容器上行,，減速時(shí),，由于制動(dòng)力過大，導(dǎo)致制動(dòng)減速度過大,，超出了安全規(guī)程的要求值,，造成卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)速度降幅較快，從而影響鋼絲繩的纏繞線速度,。在高速慣性的作用下,，提升容器的運(yùn)行速度大于鋼絲繩的纏繞速度，使得鋼絲繩發(fā)生松繩,。
（2）在斜井長(zhǎng)距離提升時(shí),，安全規(guī)程規(guī)定斜井提升鋼絲繩可以纏繞3 層。鋼絲繩在卷筒上進(jìn)行多層纏繞,，當(dāng)纏繩混亂時(shí),，易出現(xiàn)鋼絲繩線速度與容器運(yùn)行速度不匹配的情況，引起鋼絲繩松動(dòng),。
（3）斜坡軌道不平整或存在障礙時(shí),，提升容器下放受阻，造成鋼絲繩線速度與容器運(yùn)行速度不匹配,，引起鋼絲繩松動(dòng)。
2.2 從設(shè)備制造方面分析
（1）卷筒圓度超標(biāo),。當(dāng)其超標(biāo)時(shí),，鋼絲繩在卷筒上高速纏繞時(shí)，鋼絲繩上下跳動(dòng)過大,，影響鋼絲繩在卷筒繩槽的纏繞以及容器在軌道上的運(yùn)行,，極易引起鋼絲繩從天輪輪槽中跳出，造成鋼絲繩松動(dòng)，引起事故,。
（2）通過天輪的鋼絲繩與天輪輪緣的高差不滿足安全規(guī)程的要求,。規(guī)程要求高差不得小于鋼絲繩直徑的1.5 倍，否則鋼絲繩易從天輪輪槽中跳出,，造成鋼絲繩松動(dòng),，引起事故。
3 鋼絲繩松繩防護(hù)措施
根據(jù)上述分析,，結(jié)合實(shí)際使用情況,，筆者主要從制動(dòng)減速度的控制、鋼絲繩排繩,、鋼絲繩防松預(yù)警監(jiān)測(cè),、鋼絲繩脫槽防護(hù)等角度，探討分析鋼絲繩松繩防護(hù)措施,。
3.1 控制制動(dòng)減速度
《煤礦安全規(guī)程》第 426 條（三）中規(guī)定：對(duì)質(zhì)量模數(shù)較小的提升機(jī),，上提重載保險(xiǎn)閘的制動(dòng)減速度超過本規(guī)程規(guī)定值時(shí)，K 值可以適當(dāng)降低,，但不得小于 2,。
K 值為制動(dòng)裝置產(chǎn)生的制動(dòng)力矩與實(shí)際提升最大載荷旋轉(zhuǎn)力矩之比，簡(jiǎn)稱制動(dòng)力矩倍數(shù),。制動(dòng)減速度a 與制動(dòng)力矩倍數(shù) K 的關(guān)系如下,。
重物上提工況時(shí)，
重物下放工況時(shí),，
式中：ΣM 為旋轉(zhuǎn)部分的變位質(zhì)量,，kg；m 為系統(tǒng)直線運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量,，kg,。
對(duì)于選型已經(jīng)確定了的礦井或已建成的礦井，提升機(jī)規(guī)格,、提升容器,、鋼絲繩、載荷量,、巷道傾角等參數(shù)已經(jīng)確定了,，具體到式（1）、（2）來(lái)說,，A,、θ、f為已知值,，可根據(jù)上述公式調(diào)整 K 值,，使制動(dòng)減速度滿足規(guī)程要求。具體可以按照以下兩種方法實(shí)施：
（1）調(diào)整實(shí)際提升載荷以改變 K 值，從而獲得合適的制動(dòng)減速度,；
（2）采用可變力矩液壓站,，根據(jù)上提、下放不同工況,，分別設(shè)定不同的制動(dòng)油壓,，以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力矩的控制調(diào)整，從而獲得與上提,、下放工況相匹配的制動(dòng)減速度,。
3.2 鋼絲繩排繩
為防止鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)出現(xiàn)混亂，可以從主動(dòng)引導(dǎo)鋼絲繩有序排列,、進(jìn)行事前預(yù)防的角度考慮,，也可以對(duì)排繩混亂進(jìn)行監(jiān)測(cè)并施行相關(guān)干預(yù)，采取適當(dāng)?shù)拇胧╊A(yù)防事故發(fā)生,。
（1）設(shè)計(jì)一種排繩裝置,，引導(dǎo)鋼絲繩進(jìn)行有序纏繞。排繩裝置的工作原理如圖2 所示,。排繩器安裝在排繩裝置的絲杠和導(dǎo)桿上,，引導(dǎo)鋼絲繩在卷筒上有序排列，并沿導(dǎo)桿進(jìn)行軸向移動(dòng),。絲杠的上螺距與卷筒繩槽的節(jié)距一致,，在導(dǎo)輪 a、b 的帶動(dòng)下,，絲杠的轉(zhuǎn)速與卷筒的轉(zhuǎn)速保持一致,，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周，排繩器在絲杠上移動(dòng)一個(gè)螺距,。在排繩器的引導(dǎo)下,，鋼絲繩將順利且有序地纏繞，防止鋼絲繩脫槽,，避免發(fā)生事故,。
圖2 排繩器的工作原理 1.導(dǎo)輪 a 2.導(dǎo)輪 b 3.排繩器 4.鋼絲繩 5.導(dǎo)桿 6.絲杠 7.卷筒
（2）設(shè)計(jì)鋼絲繩排繩監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)排繩混亂時(shí),，提前預(yù)警,。如圖3 所示，排繩監(jiān)測(cè)裝置位于鋼絲繩下方,，當(dāng)排繩混亂時(shí),，會(huì)觸碰監(jiān)測(cè)裝置的傳感器并發(fā)出信號(hào)，控制系統(tǒng)接收到信號(hào)后,，可及時(shí)進(jìn)行安全制動(dòng)，避免發(fā)生事故。
圖3 鋼絲繩排繩監(jiān)測(cè)裝置1.卷筒 2.鋼絲繩 3.排繩監(jiān)測(cè)裝置
3.3 鋼絲繩松繩預(yù)防
鋼絲繩松繩極易造成排繩混亂,，引發(fā)事故,。對(duì)于鋼絲繩松繩的預(yù)防，可以從鋼絲繩受力狀態(tài)的變化和位置狀態(tài)的變化兩方面考慮,。當(dāng)上述狀態(tài)發(fā)生變化并達(dá)到預(yù)警值時(shí),，控制系統(tǒng)得到信號(hào)并及時(shí)采取安全措施，預(yù)防事故發(fā)生,。
（1）設(shè)置鋼絲繩拉力監(jiān)測(cè)裝置,，如圖4 所示。當(dāng)提升鋼絲繩拉力小于預(yù)設(shè)值時(shí),，拉力監(jiān)測(cè)裝置提前預(yù)警,。在天輪軸上設(shè)置測(cè)力銷，當(dāng)發(fā)生松繩時(shí),，滑輪軸受力減小,，測(cè)力銷中的傳感器輸出值發(fā)生變化，并將信號(hào)傳送到控制系統(tǒng),，當(dāng)超出系統(tǒng)設(shè)定的范圍后,，控制系統(tǒng)發(fā)出制動(dòng)指令，系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)安全制動(dòng),，防止事故發(fā)生,。
圖4 鋼絲繩拉力監(jiān)測(cè)裝置1.卷筒 2.鋼絲繩 3.天輪 4.測(cè)力銷
（2）設(shè)置鋼絲繩防松保護(hù)裝置，如圖5 所示,。當(dāng)鋼絲繩發(fā)生松弛時(shí),，觸壓防松裝置中的張緊繩，使防松裝置中的觸碰裝置與行程開關(guān)分離,，觸發(fā)行程開關(guān)發(fā)出信號(hào),，信號(hào)并入 PLC 控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)采取安全措施,，進(jìn)而避免事故發(fā)生,。
圖5 鋼絲繩防松保護(hù)裝置1.鋼絲繩 2.防松裝置 3.行程開關(guān)
4 結(jié)語(yǔ)
分析了斜井提升機(jī)鋼絲繩松繩原因，提出了被動(dòng)監(jiān)測(cè)到主動(dòng)防護(hù)的措施,，給同類斜坡式鋼絲繩牽引裝置的鋼絲繩防松設(shè)計(jì)提供了多種思路,，為今后鋼絲繩牽引斜面提升系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供指導(dǎo)。
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