全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)研制與應(yīng)用

齊大田　姜海雨　齊沖

摘 要：文章通過廢舊鋼絲繩回收再利用、標(biāo)準(zhǔn)化存放和更換鋼絲繩過程中出現(xiàn)的問題，充分利用礦內(nèi)廢舊設(shè)備上的零件，研制出鋼絲繩纏繞機(jī)。通過理論校核、實(shí)際試驗(yàn)，滿足安全要求。解決了人工手動(dòng)纏繞時(shí)的危險(xiǎn)因素、增大安全系數(shù)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)效率。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩；機(jī)械化纏繞；高效率

1 提出問題

鋼絲繩是煤炭生產(chǎn)的關(guān)鍵材料之一，主要用于礦井的提升系統(tǒng)，包括乘人罐籠的提升繩、平衡尾繩、載貨罐籠的提升繩，以及井下各種絞車提升繩、防撞繩、緩沖鋼絲繩等。每年各個(gè)煤礦都要消耗大量的鋼絲繩，在更換鋼絲繩時(shí)是通過人力推動(dòng)繩盤進(jìn)行纏繞，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、危險(xiǎn)系數(shù)非常高。升井后的廢舊鋼絲繩如何存放也是我礦一個(gè)難題。一種是散放式，有一些可回收的舊鋼絲繩和不可回收再利用的鋼絲繩不容易剝離出來，造成大量物資的浪費(fèi)，并且占地面積大，容易絆倒人員。另一種是重新纏繞回卷筒上，但是鋼絲繩的纏繞主要是依靠人工纏繞的方法，不僅需要大量勞動(dòng)力，勞動(dòng)強(qiáng)度也很大，而且工作效率低，存在較大的安全隱患。為了解決鋼絲繩纏繞費(fèi)工費(fèi)力的情況，同時(shí)節(jié)省大量人力，減少作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率和作業(yè)機(jī)械化程度，該項(xiàng)目根據(jù)現(xiàn)有的材料和廢舊設(shè)備零件，設(shè)計(jì)出鋼絲繩纏繞機(jī)，可以對(duì)鋼絲繩進(jìn)行自動(dòng)纏繞，主要用于礦井建設(shè)吊裝設(shè)備和絞車鋼絲繩的纏繞作業(yè)。

2 全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)的組成及研制過程

（1）全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)主要由礦用隔爆型電磁起動(dòng)器、托架箱、電機(jī)、減速機(jī)1號(hào)、減速機(jī)2號(hào)、托筒盤、壓繩限位裝置等部分組成。

圖中①為卷筒：作用為纏繞鋼絲繩，可直接拆卸。②為鋼絲繩。③為壓繩裝置：通過壓繩，使鋼絲繩受力繃直。④調(diào)高裝置：主要負(fù)責(zé)控制繩子上升下降，使得鋼絲繩能均勻的纏繞在卷筒上。⑤為減速機(jī)2號(hào)：負(fù)責(zé)次級(jí)減速。⑥為減速機(jī)1號(hào)：負(fù)責(zé)首級(jí)減速。⑦為電機(jī)：提供動(dòng)力源。⑧為托架箱：連接各個(gè)部件并且起到支撐作用。

（2）實(shí)施要點(diǎn)及應(yīng)用

a.直接選用礦用隔爆型電磁起動(dòng)器作為啟動(dòng)開關(guān)，因?yàn)榇嗽O(shè)備不僅簡(jiǎn)單實(shí)用，還是正規(guī)廠家生產(chǎn)，其安全系數(shù)比自制開關(guān)安全系數(shù)高，且有各種防漏電、隔爆等安全裝置。b.托架箱的作用為連接所有裝置，支撐減速機(jī)和電機(jī)等。其長(zhǎng)×寬×高=1750×1750×800mm。骨架為12#工字鋼構(gòu)成、外皮為3mm厚鐵板構(gòu)成、底板為12mm厚鋼板且鋼板下方同樣鋪設(shè)了兩根12#工字鋼，起到加固支撐作用，防止設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)震動(dòng)過大照成設(shè)備損壞。c.電機(jī)為礦用4級(jí)的三相異步電動(dòng)機(jī)，功率為11kw、380V/66V。電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)1號(hào)，其減速比為1：8，減速機(jī)1號(hào)帶動(dòng)減速機(jī)2號(hào)，2號(hào)減速比為1：16.可得總減速比為1：128.減速機(jī)2號(hào)另一端對(duì)輪直接與托筒盤相連。此4級(jí)減速機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，可求出托筒盤的轉(zhuǎn)速為11.25r/min。通過試驗(yàn)，此轉(zhuǎn)速下纏繞鋼絲繩既效率又安全且無隱患。d.托筒盤上有四道卡筒裝置，使得卷筒安全可靠的固定在托筒盤上方。

鋼絲繩繩頭引入方向有壓繩裝置和調(diào)高裝置。為了使鋼絲繩能緊密的纏繞在卷筒上，防止在纏繞后鋼絲繩脫落堆放在卷筒下方，專門安置了壓繩裝置，能使鋼絲繩伸直緊繃。并且有調(diào)高裝置的控制，能夠更好的使鋼絲繩緊密且有序的排列在卷筒上。

3 全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)應(yīng)用效果分析

以曉明礦為例，每年更換主井主箕斗提升繩2次，副箕斗提升繩2次，每2年更換副井大小罐籠提升繩各1次。每2年更換井下架空乘人車1次。各種型號(hào)的絞車均用到鋼絲繩。經(jīng)預(yù)算平均每年換下來的鋼絲繩可達(dá)到1萬多米。而這些鋼絲繩或完全報(bào)廢或還能回收再利用。無論怎么安置都需要纏繞好后統(tǒng)一規(guī)劃。

在未制作全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)之前，使用人工纏繩方法纏繩，每次需要8到10人才能完成一車的纏裝，每一車至少需要2小時(shí)，且纏完一車后員工們都精疲力盡，無力再纏第二車。而通過使用全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)，只用2人（一人負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)高裝置和急停按鈕，一人負(fù)責(zé)監(jiān)督繩車?yán)p繞情況）15分鐘就可完成以前的工作量，并且人員不需要休息。

3.1 全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）以更換副井主罐尾繩為例，前期需要將廠家打包過來的760m長(zhǎng)尾繩分成兩段，這就要將760m長(zhǎng)的尾繩分別纏繞到2個(gè)卷筒上，到井下后，在上新繩時(shí)還需將舊的尾繩纏繞到卷筒上。一次檢修需要進(jìn)行4次纏繞動(dòng)作。在使用人工纏繩時(shí)，需要12人作業(yè)兩天的情況下才能完成。但在使用此設(shè)備后，僅僅需要4人半天時(shí)間就可完成，使檢修效率提高了12倍。節(jié)假日檢修節(jié)省的人工費(fèi)：300×（12×2-4×0.5）=6600元。每年六次換繩共節(jié)省人工費(fèi)約為：3.96萬元。

（2）廢舊鋼絲繩在整理篩選時(shí)，使用老式繩車進(jìn)行人工纏繩，平均每10個(gè)人每天只能纏繞2車。曉明礦機(jī)電廠工人的平均收入為1700元，每月工作22天，平均每天實(shí)際收入為：1700÷22≈77元，而應(yīng)得收入為實(shí)際收入的1.7倍，可得每人每天的收入約為130元。10個(gè)人一天纏兩車的實(shí)際人工費(fèi)為：130×10=1300元。在使用新式纏繞機(jī)后，2個(gè)人每天至少可以纏繞20車，其工作效率提高了50倍。裝兩車的人工費(fèi)用為1300÷50=26元，節(jié)省了1274元。工人每天纏繞完這輛車后可以去做其他工作。職工每年上班天數(shù)約為252天，使用新式纏繞機(jī)后節(jié)省的費(fèi)用為：1274×252=321048元。

3.2 安全效益分析

安全經(jīng)濟(jì)效益中減損收益：在使用全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)后，可以完全避免在人工裝鋼絲繩時(shí)由于多人作業(yè)照成的人員直接誤傷，解決了在使用木板卡繩輪時(shí)，可能把木板折斷照成傷亡等。

安全經(jīng)濟(jì)效益中的增值收益：完善了作業(yè)時(shí)環(huán)境的安全性，增加產(chǎn)量及效益。

3.3 安全的社會(huì)效益分析

在使用全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)后，職工同志在纏繞鋼絲繩時(shí)完全沒有安全隱患，減少了職工在作業(yè)時(shí)的心里負(fù)擔(dān)。增強(qiáng)職工及其家屬熱愛企業(yè)、樂于工作的積極性。對(duì)社會(huì)的發(fā)展、企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定、家庭幸福起到促進(jìn)作用。

4 結(jié)束語

在煤礦安全生產(chǎn)中鋼絲繩都是必不可少的物資。更換鋼絲繩和廢舊鋼絲繩存放是每個(gè)煤礦都存在的問題。在使用全自動(dòng)鋼絲繩纏繞機(jī)后，既可杜絕人身傷害事故的發(fā)生，又提高了勞動(dòng)效率，具有顯著的安全與經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介：齊大田（1988-），男，2010年畢業(yè)于沈陽航空航天大學(xué)，助理工程師，現(xiàn)任鐵煤集團(tuán)曉明礦技術(shù)員。