單繩纏繞式提升機(jī)繩槽旋向與鋼絲繩選型的設(shè)計(jì)規(guī)則

中信重工機(jī)械股份有限公司 河南洛陽 471039

單繩纏繞式提升機(jī)是中小型礦山應(yīng)用最為廣泛的提升機(jī)。其原理是：鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端連接提升容器，通過鋼絲繩在卷筒上的纏繞或釋放，實(shí)現(xiàn)提升容器的提升或下降。

單繩纏繞式提升機(jī)與繩槽和鋼絲繩有關(guān)的結(jié)構(gòu)因素比較多，包括鋼絲繩本身的捻向 (左捻還是右捻)、鋼絲繩在卷筒上的纏繞方向 (左旋還是右旋) 和出繩方向 (上出繩還是下出繩)、鋼絲繩繩頭在卷筒上的固定位置 (卷筒的哪一側(cè))、纏繞層數(shù) (1 層、2 層、3 層)等。要保證鋼絲繩最佳使用效果，需要了解提升機(jī)廠家關(guān)于繩槽旋向與鋼絲繩選型的設(shè)計(jì)規(guī)則。

1 鋼絲繩的捻向

鋼絲繩是由鋼絲按照一定規(guī)則捻制而成，捻向有左捻和右捻之分。為便于理解，介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的捻向判別規(guī)則：將鋼絲繩沿軸線豎起來，如果繩股左側(cè)高則為左捻，如圖 1(a) 所示；如果繩股右側(cè)高則為右捻，如圖 1(b) 所示。

2 卷筒上鋼絲繩纏繞方向 (繩槽旋向)

圖1 鋼絲繩的捻向Fig.1 Twisting direction of wire rope

單繩纏繞式提升機(jī)的鋼絲繩在卷筒上按照一定的纏繞方向進(jìn)行纏繞 (具體纏繞形式有螺旋纏繞和平行折線纏繞)，其方向有左旋和右旋之分。同樣為便于理解，假定將卷筒軸線豎立起立，如果鋼絲繩左側(cè)高則為左旋，如圖 2(a) 所示；如果鋼絲繩右側(cè)高則為右旋，如圖 2(b) 所示。

圖2 鋼絲繩的纏繞方向 (繩槽旋向)Fig.2 Winding direction of wire rope (turning direction of rope groove)

3 鋼絲繩在卷筒上的出繩方向

鋼絲繩在卷筒上的出繩方向有上出繩和下出繩。從司機(jī)位置看，鋼絲繩從卷筒上方出繩則為上出繩，如圖 3(a) 所示；從卷筒下方出繩則為下出繩，如圖3(b) 所示。

對(duì)于單筒提升機(jī)，如果采用單鉤提升，鋼絲繩在卷筒上的出繩方向一般都設(shè)定為上出繩，如圖 4(a)所示；如果采用雙鉤提升 (目前情況較少)，從司機(jī)方向看，左側(cè)鋼繩為下出繩，右側(cè)鋼繩為上出繩，如圖4(b) 所示。

對(duì)于雙筒提升機(jī)，在游動(dòng)卷筒和固定卷筒上設(shè)置鋼絲繩的出繩方向互為相反。一般情況下，雙筒提升機(jī)左邊卷筒上的鋼繩為下出繩，右邊卷筒上的鋼繩為上出繩，如圖 4(c) 所示。鋼絲繩的出繩方向與固定卷筒和游動(dòng)卷筒的相對(duì)位置無關(guān)。

圖3 鋼絲繩的出繩方向Fig.3 Extending direction of wire rope

圖4 鋼絲繩出繩方向的規(guī)則Fig.4 Rules for extending direction of wire rope

不同系列的單繩纏繞式礦井提升機(jī)，其游動(dòng)卷筒和固定卷筒的相對(duì)位置是不同的。采用常規(guī)的右裝方式 (從司機(jī)位置看電動(dòng)機(jī)在右側(cè))，對(duì)于 XKT、XKTB、JK/A、JK/E 等系列的雙筒單繩纏繞式提升機(jī)，其游動(dòng)卷筒在非傳動(dòng)側(cè) (遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)側(cè))，固定卷筒在傳動(dòng)側(cè) (靠近電動(dòng)機(jī)側(cè))。鋼絲繩出繩為左側(cè)卷筒下出繩，右側(cè)卷筒上出繩，如圖 5 所示。

圖5 XKT、XKTB、JK/A、JK/E 系列提升機(jī)鋼絲繩出繩方向Fig.5 Extending direction of wire rope of XKT,XKTB,JK/A,JK/E series hoist

右裝方式對(duì)于仿蘇、KJ、JKA 系列提升機(jī)，其游動(dòng)卷筒在傳動(dòng)側(cè) (靠近電動(dòng)機(jī)側(cè))，固定卷筒在非傳動(dòng)側(cè) (遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)側(cè))。鋼絲繩出繩仍為左側(cè)下出繩，右側(cè)上出繩，如圖 6 所示。

圖6 仿蘇、KJ、JKA 系列提升機(jī)鋼絲繩出繩方向Fig.6 Extending direction of wire rope of former USSR alike,KJ,JKA series hoist

仿蘇、KJ、JKA 系列提升機(jī)目前雖還有應(yīng)用，但數(shù)量極少，因此下面敘述只針對(duì)于新設(shè)計(jì)的提升機(jī)。如果采用左裝布置 (從司機(jī)位置看電動(dòng)機(jī)在左側(cè))，則固定卷筒在左側(cè)，游動(dòng)卷筒在右側(cè)。鋼絲繩出繩仍為左側(cè)下出繩，右側(cè)上出繩，如圖 7 所示。

圖7 左裝雙筒提升機(jī)鋼絲繩出繩方向Fig.7 Extending direction of wire rope of left-layout dualdrum hoist

4 鋼絲繩繩頭的固定位置

鋼絲繩繩頭用夾持器固定在卷筒輻板上，鋼絲繩穿過筒殼上的出繩孔后在卷筒上纏繞。為了避免鋼絲繩折彎，夾持器固定的鋼絲繩幾乎沿著筒殼的切線方向行走，因此鋼絲繩穿過筒殼后的走向是唯一的，如圖 8 所示。

圖8 鋼絲繩繩頭固定及出繩方向Fig.8 Fixing of head of wire rope and extending direction of wire rope

4.1 單筒纏繞式提升機(jī)

單筒纏繞式提升機(jī)在卷筒兩側(cè)都設(shè)置有繩頭固定位置，以適應(yīng)左裝布置時(shí)鋼絲繩仍為上出繩的要求。根據(jù)實(shí)際情況，只選用其中一個(gè)繩頭固定位置即可，如圖 9 所示。圖 9 中箭頭表示鋼絲繩穿過筒殼出繩孔后的行走方向。

圖9 單筒提升機(jī)繩頭固定位置Fig.9 Fixing location of head of wire rope of single-drum hoist

4.2 雙筒纏繞式提升機(jī)

為便于理解，圖 10 給出雙筒提升機(jī)各部位的示意性標(biāo)注。

圖10 雙筒提升機(jī)結(jié)構(gòu)示意Fig.10 Structural sketch of dual-drum hoist

雙筒纏繞式提升機(jī)非傳動(dòng)端卷筒在靠近制動(dòng)盤處設(shè)置固定繩頭位置。傳動(dòng)端卷筒在靠近制動(dòng)盤以及靠近中間擋繩板處都應(yīng)設(shè)置固定繩頭位置，以適應(yīng)在不同纏繞層數(shù)、安裝形式的情況下，始終保證左側(cè)卷筒下出繩、右側(cè)卷筒上出繩。根據(jù)實(shí)際情況，每個(gè)卷筒只選用其中一個(gè)繩頭固定位置即可，如圖11 所示。

圖11 雙筒提升機(jī)繩頭固定位置Fig.11 Fixing location of head of wire rope of dual-drum hoist

5 鋼絲繩繩頭的固定位置與纏繞層數(shù)的關(guān)系

5.1 單筒提升機(jī)

單筒提升機(jī)為右裝時(shí)，繩頭固定在右側(cè)，鋼絲繩為右旋纏繞，上出繩，如圖 12 所示；為左裝時(shí)，繩頭固定在左側(cè)，鋼絲繩為左旋纏繞，仍為上出繩，如圖 13 所示。

圖12 右裝時(shí)單筒提升機(jī)繩頭固定位置Fig.12 Fixing location of head of wire rope of right-layout single-drum hoist

圖13 左裝時(shí)單筒提升機(jī)繩頭固定位置Fig.13 Fixing location of head of wire rope of left-layout single-drum hoist

5.2 雙筒提升機(jī)

雙筒纏繞式提升機(jī)之所以在傳動(dòng)側(cè)卷筒上設(shè)置 2處固定繩頭位置，是因?yàn)橐m應(yīng)鋼絲繩纏繞層數(shù)及安裝方式的不同?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定最大纏繞層數(shù)為 3 層，提升機(jī)安裝方式分為左裝和右裝。選擇鋼絲繩繩頭的固定位置時(shí)，應(yīng)遵循游動(dòng)、固定卷筒 2 根鋼絲繩“平行等距排繩”的原則，避免“相向排繩”，以免兩繩匯聚在一起，從而造成對(duì)主軸受力最為不利的影響。因此，鋼絲繩繩頭固定位置與鋼絲繩纏繞層數(shù)及安裝方式關(guān)聯(lián)緊密，筆者以右裝方式為例進(jìn)行說明。

5.2.1 1 層纏繞

纏繞層數(shù)為 1 層時(shí)，游動(dòng)卷筒繩頭位置及固定卷筒繩頭位置均為靠近制動(dòng)盤處；左側(cè)卷筒 (游動(dòng)卷筒)鋼絲繩為右旋下出繩，右側(cè)卷筒 (固定卷筒) 鋼絲繩為右旋上出繩。如圖 14 所示。

圖14 1 層纏繞時(shí)雙筒提升機(jī)繩頭位置Fig.14 Location of head of wire rope of dual-drum hoist with one winding layer

5.2.2 2 層纏繞

纏繞層數(shù)為 2 層時(shí)，游動(dòng)卷筒繩頭位置為靠近制動(dòng)盤處，固定卷筒繩頭位置為靠近中間擋繩板處；左側(cè)卷筒 (游動(dòng)卷筒) 鋼絲繩為右旋下出繩，右側(cè)卷筒(固定卷筒) 鋼絲繩為左旋上出繩。如圖 15 所示。

圖15 2 層纏繞時(shí)雙筒提升機(jī)繩頭位置Fig.15 Location of head of wire rope of dual-drum hoist with two winding layers

5.2.3 3 層纏繞

纏繞層數(shù)為 3 層時(shí)，游動(dòng)卷筒繩頭及固定卷筒繩頭位置均為靠近制動(dòng)盤處；左側(cè)卷筒 (游動(dòng)卷筒) 鋼絲繩為右旋下出繩，右側(cè)卷筒 (固定卷筒) 鋼絲繩為右旋上出繩。如圖 16 所示。

圖16 3 層纏繞時(shí)雙筒提升機(jī)繩頭位置Fig.16 Location of head of wire rope of dual-drum hoist with three winding layers

5.2.4 其他纏繞層數(shù)

如果鋼絲繩纏繞層數(shù)為非整數(shù)，廠家還是按照前述的“避免兩繩匯聚”的原則，經(jīng)過核算后確定合理的繩頭位置，此處不再贅述。

如果雙筒提升機(jī)改為左裝方式，則固定卷筒在左側(cè)，游動(dòng)卷筒在右側(cè)。1 層纏繞時(shí)，游動(dòng)卷筒和固定卷筒繩頭位置都在靠近制動(dòng)盤處，固定卷筒為右旋下出繩，游動(dòng)卷筒為右旋上出繩；2 層纏繞時(shí)，固定卷筒繩頭位置為靠近中間擋繩板處、游動(dòng)卷筒繩頭位置為靠近制動(dòng)盤處，固定卷筒為左旋下出繩，游動(dòng)卷筒為右旋上出繩；3 層纏繞時(shí)，游動(dòng)卷筒和固定卷筒繩頭位置都在靠近制動(dòng)盤處，固定卷筒為右旋下出繩，游動(dòng)卷筒為右旋上出繩。此處不再圖解，讀者可自行分析。

6 鋼絲繩在卷筒上纏繞旋向與本身捻向的關(guān)系

為避免鋼絲繩松捻，必須使鋼絲繩沿著緊捻而不是松捻的方向纏繞。如果鋼絲繩的緊捻方向?yàn)閺淖笙蛴?，則鋼絲繩應(yīng)從左向右排繩纏繞，此時(shí)纏繞旋向?yàn)樽笮?，鋼絲繩為右捻，如圖 17(a) 所示。如果鋼絲繩的緊捻方向?yàn)閺挠蚁蜃?，則鋼絲繩應(yīng)從右向左排繩纏繞，此時(shí)纏繞旋向?yàn)橛倚摻z繩為左捻，如圖17(b) 所示。因此，遵循“鋼絲繩纏繞旋向與本身捻向相反”的原則[1]。用戶應(yīng)根據(jù)鋼絲繩在卷筒上的纏繞方向 (旋向)，選取相對(duì)應(yīng)的鋼絲繩。

圖17 鋼絲繩纏繩方向與本身捻向的關(guān)系Fig.17 Relationship between winding direction of wire rope and its twisting direction

7 結(jié)論

上述規(guī)則不僅適用于螺旋繩槽，也適用于平行折線繩槽，為一般規(guī)則，可以涵蓋大部分情況。遇到特殊要求或者個(gè)別案例，生產(chǎn)廠家會(huì)考慮進(jìn)行調(diào)整。

提升機(jī)選型設(shè)計(jì)或者訂貨時(shí)，應(yīng)注明鋼絲繩纏繞層數(shù) (或者提升高度)、提升機(jī)安裝形式 (左裝、右裝)、提升系統(tǒng)布置圖 (反映天輪與卷筒的位置關(guān)系)。如果出繩方向有特殊要求，應(yīng)明確提出。生產(chǎn)廠家根據(jù)這些參數(shù)，確定 2 個(gè)卷筒上的鋼絲繩的纏繞方向和繩頭固定位置，并在設(shè)備總圖上予以標(biāo)明，用戶可遵照上述規(guī)則正確選購鋼絲繩。