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礦井提升機鋼絲繩使用與維護研究
發(fā)布時間：2019-12-12 11:08 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
千萬噸礦井中較多采用主立井提升方式，大載荷箕斗運輸尚未成熟，礦井提升機鋼絲繩在實際使用過程中屬于損耗性材料，其安全性在整個提升系統(tǒng)中十分重要，目前針對多繩摩擦式提
千萬噸礦井中較多采用主立井提升方式，大載荷箕斗運輸尚未成熟，礦井提升機鋼絲繩在實際使用過程中屬于損耗性材料，其安全性在整個提升系統(tǒng)中十分重要，目前針對多繩摩擦式提升機鋼絲繩的各種載荷情況已有學者對其進行受力模擬分析以及疲勞壽命研究，為了能夠細化鋼絲繩保養(yǎng)內(nèi)容，減小鋼絲繩磨損，文章以JKM①5×6多繩摩擦式提升機為例，對鋼絲繩加速段受力情況進行分析計算，并提出具體的安全使用措施。
1礦用提升機鋼絲繩分類
1.1鋼絲繩的組成
提升鋼絲繩是若干細鋼絲捻成股，再由6個繩股用繞繩芯捻成繩而成。鋼絲繩繩芯分為：纖維芯（FC）、天然纖維芯（NF）、合成纖維芯（SF）、金屬芯鋼絲繩（IWR）。纖維芯鋼絲繩柔軟，彎曲性能良好，鋼絲繩在受到撞擊或者沖擊時，纖維芯可以起到緩沖作用，而且纖維芯儲油性能良好，內(nèi)部有足夠潤滑，減少鋼絲的腐蝕。金屬繩芯破斷拉力大，抗擠壓、耐高溫，但柔軟度較低，結(jié)合成本等原因礦用提升機一般選用纖維芯鋼絲繩。
1.2鋼絲繩的分類、特點及應用（1）鋼絲繩捻向分類。鋼絲繩根據(jù)捻向分類可分為同向捻、交互捻、混合捻，根據(jù)捻制方向用兩個字母（Z或S身）表示。第一個字母表示鋼絲在股中服的捻制方式，第二個字母表示股在鋼絲中的捻制方式，即SZ表示右旋交互捻、Zs表示左旋交互捻ZZ表示右旋同向捻、SS表示左旋同向捻。
在礦用摩擦式提升機鋼絲繩的使用過程中的使用數(shù)量多都為4繩或6繩，鋼絲繩將以左旋捻向、右旋捻向交替布置，這種布置方法會使鋼絲繩相互受力均勻，如采用相同類型鋼絲繩，那么鋼絲繩在使用過程中極易受力松散。
同向捻鋼絲繩優(yōu)點：鋼絲成股和股成繩時繞制方向相同，鋼絲繩的撓性好，較交互捻鋼絲繩相比鋼絲繩與滾筒繩槽接觸面積大，摩擦力較強。缺點：若不采用預變形處理，易松散和扭轉(zhuǎn)。交互捻鋼絲繩優(yōu)點：鋼絲成股和股成繩時繞制方向相反，不容易松散，相比較同向捻鋼絲繩來講不容易松散就不容易產(chǎn)生斷絲，在大功率摩擦式提升機使用的過程中松繩必然會導致斷絲增加。缺點：撓性稍差，鋼絲繩與滾筒接觸面積較同向捻鋼絲繩比較相對較小，摩擦力較小，提升機在運行過程中會出現(xiàn)輕微滑繩現(xiàn)象，在這種運行條件下，對提升機鋼絲繩首繩油缸的調(diào)節(jié)就變得十分重要。
（2）按鋼絲在股中互相接觸情況分。按照鋼絲繩之間的接觸狀態(tài)分為點、線、面三種接觸形式，故分為點、線、面接觸鋼絲繩。①點接觸鋼絲繩。各層鋼絲之間呈點接觸。這種鋼絲繩的繩股均用同一規(guī)格型號鋼絲捻制而成，但鋼絲間接觸應力大，特別是鋼絲繩在繞過滾筒和導向輪時，鋼絲受到二次彎曲、拉伸和橫向擠壓，受力情況復雜，鋼絲易產(chǎn)生滑移。鋼絲繩耐疲勞行較差，安全性較低，目前提升機鋼絲繩已不選用此類型鋼絲繩。②線接觸鋼絲繩。線接觸鋼絲繩的繩股內(nèi)相鄰鋼絲是等捻距熱成，呈線狀態(tài)接觸，股內(nèi)各盡鋼絲互相平行也叫平行挖鋼絲繩。這種鋼絲繩耐疲勞性能好，股內(nèi)相對滑動較小，結(jié)構(gòu)緊密，無二次彎曲現(xiàn)象，使用壽命相對較長。③面接觸鋼絲繩。面接觸鋼絲繩是由線接觸鋼絲繩發(fā)展來的，它是將線接觸鋼絲繩般進行鍛打、軋制或模拔加工，使鋼絲產(chǎn)生塑性變形而呈面接觸狀態(tài)。面接觸鍋然繩具有結(jié)構(gòu)緊密，表面光滑，不易變形，鋼絲間接觸面積大、剛性強和耐磨損等優(yōu)點，除無二次彎曲，三次彎曲應力也同樣較小，破斷拉力高，但是相比較線性鋼絲繩其柔韌性較差。
2礦用提升機鋼絲繩的使用與維護
2.1鋼絲繩使用的影因素
（1）提升機加速段受力分析。在礦用提升機正常運行過程當中，站行軌跡分為4段，第1段為加速度段，在提升機開始運行后，主電機通過變頻器來進行調(diào)速，變頻器通過矢量控制將提升機加速度控制在額定數(shù)值，當在加速段主電機力矩將達到峰值，第2段為勻速段，當提升機速度達到給定速度后將保持進行一段時間，提升機勻速運行時主電機力知數(shù)值將保持平穩(wěn)，第3段為減速段，提升機通過變頻器控制進行減速，在此期間制動系統(tǒng)不會產(chǎn)生制動力矩，主電機力矩數(shù)值將降低.第4段為爬行段，提開容器即將到達規(guī)定位置時會以低速進行爬行，減少提開容器進入四角罐道的沖擊。提升機在加速段產(chǎn)生力矩峰值，而提升機產(chǎn)生力矩峰值的點即鋼絲繩在滾筒上受力最大點，以507有效載荷、滾筒及導向真徑5a、加速度0.85a/s3，具體計算如下：
①有效載荷力矩
m=M，一碼，=50T T.一（，一w）xgxd
=50×10'kg×98N/kg×2.5m
=1125kNm從為主箕斗側(cè)總質(zhì)量：m，為主美斗側(cè)總質(zhì)量；工為有效載藥產(chǎn)生的力矩。
②加速度力矩
T-dxax（，+烘：+W號+W和）×1.05
=2.5m×0.85m'9*×（200000N+54000N +14000N）×1.05
-776kNm T乙為加速度產(chǎn)生的力矩：為電機和滾簡的變徑質(zhì)量：
an為導向輪的變徑質(zhì)量。
③加速點力矩
T…=Tv+T，
-1125kNm+776itNm
=190lkNm m為加婆點力矩峰值。
通過計算分析出，加速點力矩為等速段力矩的1.7倍左右，所以日常檢查與雀護時，站行在加速段的鋼絲繩要進行重點檢查。
（2）制動系統(tǒng)對鋼絲繩的影響。目前礦井提升機制動系統(tǒng)多采用雙制動盤、雙液壓站、多制動單元方式，制動單元常閉，液壓松鬧，并且使用多種制動方式，包括恒減速制動、恒力矩制動，提升機通過鬧控系統(tǒng)、液壓站相配合，將安全制動減速度控制在1.5~5a/s*，保證在各種載荷和提升狀態(tài)下不會產(chǎn)生滑繩。如制動系統(tǒng)不能滿足更減速或恒力矩制動要求，減速度大于n/時提升機極易產(chǎn)生滑繩。對于提升機鋼絲繩乃至整個提升系統(tǒng)都會產(chǎn)生較大影響。
（3）摩擦村塊。目前國內(nèi)提升機摩擦村塊大多采用德國進口25摩擦村塊，摩擦系數(shù)能達到0.25，摩擦村塊根據(jù)煤炭安全規(guī)程要求，摩擦襯塊必需滿足以下條件必須更換：①天輪繩棉村墊磨損達到1根鋼絲繩直徑深度，或者沿側(cè)面磨損達到鋼絲繩直徑的1/2.②摩擦繩輪繩端襯墊磨損剩余厚度小于鋼絲繩直徑，繩槽磨損深度超過70m。合理的繩箱尺寸，應使鋼絲繩與槽底緊密貼合并保持必要的間隙，此間隙是考慮到鋼絲繩在工作時有向兩側(cè)分開的傾向。由于副絲繩新繩直徑是通常公稱直徑的1.02~1.05倍，在使用中例絲繩磨損至公稱直徑的90%才需更換。因此，在更換新繩后必須車削繩槽，減小鋼絲繩的擠壓變形。
22鋼繩日常維護
（1）洞滑與防腐。礦用提升機鋼絲繩一般采用A級或AB級敏鋅鋼絲繩，繩芯采用纖維繩芯，繩芯內(nèi)部存有增摩脂（戈培油）。其作用為減少鋼絲繩繩絲之間的磨損，在提升機運行過程中會受到拉伸力、扭轉(zhuǎn)力、彎曲力，鋼絲之間、鋼絲繩與摩擦村塊之間都存在磨損，而油脂的作用就是減少他們之間的磨損，在新鋼絲繩運行一段時間后，鋼絲繩出油量會加大，這時需進行及時清理，而且大多數(shù)提升機安裝在井簡較深的礦井，井簡落水較大，因此，井簡內(nèi)潛水對鋼絲繩也存在腐蝕，為防止鋼絲繩腐蝕，當纖能芯中戈培油流失較多后，應及時對鋼絲繩進行涂油。
（2）防止超載。由于立并提升系統(tǒng)較為復雜，礦井生產(chǎn)過程中，主立并提升機會因二次裝載、定容裝置超載等原因造成提升機超載，在超載運行期間整段鋼絲繩受力均較正常運行偏大，尤其在提升機加速段，提升機鋼絲繩受力更大，所以在運行過程中嚴防提升機超載。
（3）防止鋼絲繩脫槽。受井簡整備質(zhì)量、首繩調(diào)節(jié)油缸、滾輪罐耳、摩擦村塊等影響，提升容器在井筒內(nèi)運行過程中探動量會發(fā)生變化，受上述因素影響鋼絲繩采動量也會發(fā)生變化，所以在日常張護中要加強首繩油缸調(diào)節(jié)，防止出現(xiàn)首繩油缸不受力等情況，而且滾輪罐耳的調(diào)節(jié)也會對鋼絲繩運行產(chǎn)生影響。而且受外部環(huán)境影響，翻絲繩繩芯出油量也會發(fā)生變化，尤其在冬季溫度較低情況下，戈培油容易結(jié)塊，在運行過程中戈培油容易在繩槽內(nèi)堆積，當戈培油堆積極較多時極易引發(fā)鋼絲繩脫礎，鋼絲繩脫檢會對鋼絲繩產(chǎn)生磨損甚至會導效鋼絲繩無法使用，所以在運行過程中要加強系統(tǒng)維護，增加鋼絲繩深動監(jiān)測保護，防止出現(xiàn)鋼絲繩脫增。
3結(jié)語
總之，鋼絲繩在使用過程中受多方面因素影響，要根據(jù)每個影響因素制定相應的維護措施或檢修方案，在檢修期間，一定要做好鋼絲繩的合理使用，消除安全隱患，注重提升過程中的重點環(huán)節(jié)，對于提升機加速段鋼絲繩要加強檢查，防止出現(xiàn)提升運輸事故，延長鋼絲繩使用壽命，提高系統(tǒng)運行可靠性。