礦用多繩摩擦提升機(jī)常見(jiàn)故障分析

張紹飛

摘 要：為保證礦用提升機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)礦用多繩摩擦提升機(jī)在生產(chǎn)使用中主軸異響、天輪異響、鋼絲繩擺（竄）動(dòng)及制動(dòng)器失效等常見(jiàn)故障進(jìn)行分析。加強(qiáng)對(duì)故障的檢修，定期維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，提高提升機(jī)的系統(tǒng)可靠性，確保礦山安全生產(chǎn)，對(duì)順利開(kāi)展故障分析具有重要意義。

關(guān)鍵詞：提升機(jī);主軸;天輪;鋼絲繩;懸掛裝置;盤(pán)型制動(dòng)器

中圖分類號(hào)：TD534.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2021）34-00-03

Analysis of Common Faults of Mine Multi Rope Friction Hoist

ZHANG Shaofei

（Zhaoyuan Dongxing Gold Mining Co.， Ltd.， Zhaoyuan Shandong 265400）

Abstract： In order to ensure the safe and stable operation of the mine hoist， the common faults such as abnormal sound of the main shaft， abnormal sound of the sky wheel， wire rope swing （swing）， brake failure and other defects of the mine multi-rope friction hoist in production and use are analyzed， and the failure is targeted. ， It is necessary to strengthen overhaul and regular maintenance to ensure the smooth operation of the hoist. In order to ensure the improvement of the reliability of the hoist system and ensure the safe production of the mine， the development of fault analysis is of great significance.

Keywords： hoist;spindle;crown wheel;wire rope;suspension device;disc brake

在礦山生產(chǎn)中，礦井提升機(jī)是必不可少的設(shè)備，是地面和井下聯(lián)系的紐帶。提升機(jī)出現(xiàn)故障，不但會(huì)影響井下生產(chǎn)，而且會(huì)嚴(yán)重威脅井下作業(yè)人員的生命安全。所以，分析提升機(jī)常見(jiàn)故障，及時(shí)查明故障原因，根據(jù)具體情況制定針對(duì)性的解決方案，對(duì)提高礦山安全生產(chǎn)水平具有重要意義。

1 多繩摩擦提升機(jī)簡(jiǎn)述

1.1 工作原理

礦井提升機(jī)可根據(jù)工作原理的不同劃分為兩類，一是多繩摩擦提升機(jī)，二是單繩纏繞提升機(jī)。單繩纏繞提升機(jī)一般適合鑿井提升應(yīng)用，或是用于淺井。對(duì)于提高強(qiáng)度較高的礦井或是深井，通常會(huì)將多繩摩擦提升機(jī)作為首選。兩者的不同在于鋼絲繩與主導(dǎo)輪的纏繞固定方式。

多繩摩擦提升機(jī)電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器（或直接）驅(qū)動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩搭放在摩擦輪上，兩端分別帶容器（或平衡錘），利用鋼絲繩與摩擦輪襯墊之間的摩擦力，實(shí)現(xiàn)容器的提升或下放。

1.2 結(jié)構(gòu)類型

多繩摩擦提升機(jī)有井塔式和落地式兩種，主要結(jié)構(gòu)類型有單電機(jī)帶減速器多繩摩擦提升機(jī)、雙電機(jī)帶減速器多繩摩擦提升機(jī)、單電機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu)多繩摩擦提升機(jī)和雙電機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu)多繩摩擦提升機(jī)。以上4種類型分別應(yīng)用于不同卷筒直徑規(guī)格的提升機(jī)。

招遠(yuǎn)市東興黃金礦業(yè)有限公司礦主豎井目前采用的是JKMD1.85×4I型單電機(jī)帶減速器的多繩摩擦提升機(jī)。該提升機(jī)的主要構(gòu)件有主軸裝置、盤(pán)型制動(dòng)器裝置、液壓站、電動(dòng)機(jī)、行星齒輪減速機(jī)、潤(rùn)滑站、齒輪聯(lián)軸器及彈性棒銷聯(lián)軸器等，見(jiàn)圖1。

1.3 優(yōu)缺點(diǎn)

與單繩纏繞式相比，多繩摩擦提升機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

2 提升機(jī)常見(jiàn)故障

2.1 分析主軸異響

提升機(jī)主軸裝置是不可缺少的工作機(jī)構(gòu)，也是提升機(jī)的主要承載部件。它不但承擔(dān)了下放、提升載荷的全部扭矩，而且承受了搭在摩擦輪兩側(cè)的鋼絲繩的拉力。它主要包括摩擦輪和壓塊、主軸和摩擦襯墊、滾動(dòng)軸承和軸承蓋、軸承座和軸承梁。

2.2 天輪異響分析

提升機(jī)天輪每套需要數(shù)個(gè)單獨(dú)輪子，其中一個(gè)輪子的連接需用軸和平鍵，即固定輪。固定輪在鋼繩運(yùn)動(dòng)時(shí)被帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而天輪軸又被固定輪帶動(dòng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。天輪軸和其余輪子是游動(dòng)的，被視為游動(dòng)輪。當(dāng)各鋼繩的線速度不完全相同時(shí)，游動(dòng)輪與軸之間可自由地相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。輪緣槽內(nèi)裝有高分子材料襯墊，以保護(hù)鋼絲繩，以免鋼繩與鑄鋼輪緣相摩擦，從而提高鋼繩的使用壽命。天輪裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

提升機(jī)天輪出現(xiàn)異響的主要原因分析如下。

①天輪裝置制造完成后停滯時(shí)間較短。安裝使用時(shí)，運(yùn)行中的天輪裝置可能會(huì)出現(xiàn)異響，主要原因是應(yīng)力釋放。隨著使用，異響會(huì)自動(dòng)消除。

②游動(dòng)輪軸瓦潤(rùn)滑不好，造成軸瓦磨損嚴(yán)重或連接螺栓剪斷而產(chǎn)生異響。在天輪裝置的維護(hù)中，一定要按照說(shuō)明書(shū)的要求加注潤(rùn)滑油和定期清洗。

③天輪軸承的損壞。軸承潤(rùn)滑不好或加注潤(rùn)滑油時(shí)帶入雜質(zhì)，都有可能造成軸承滾動(dòng)體和保持架的損壞，導(dǎo)致其運(yùn)行受力不均衡而產(chǎn)生異響。

④輪體開(kāi)焊。在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，輪體的全部焊縫很難做到強(qiáng)度絕對(duì)相同，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)造成最薄弱的環(huán)節(jié)首先疲勞，焊縫開(kāi)裂，出現(xiàn)異響。這種情況可以通過(guò)磁粉或著色探傷進(jìn)行檢查，確定位置后進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。

2.3 鋼絲繩首繩擺（竄）動(dòng)故障分析

多繩摩擦提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于鋼絲繩受內(nèi)因或外因的作用出現(xiàn)受力不均勻的情況，極易導(dǎo)致鋼絲繩在運(yùn)行期間出現(xiàn)竄動(dòng)或擺動(dòng)，直接影響提升過(guò)程的安全。出現(xiàn)該故障的原因主要涉及3個(gè)方面：受換繩工藝（單根逐根更換）及鋼絲繩本身性能的影響，可能存在新繩長(zhǎng)度不完全相同的情況，導(dǎo)致繩長(zhǎng)的提升繩出現(xiàn)竄動(dòng);摩擦襯墊繩槽底徑超差或者鋼絲繩增摩脂涂抹厚度不均勻，引起提升繩的纏繞半徑不同，提升高度越大，竄動(dòng)越厲害;鋼絲繩的調(diào)繩油缸油槍位置不完全相同或某根鋼絲繩調(diào)整油缸油槍已無(wú)余量，導(dǎo)致相應(yīng)的鋼絲繩出現(xiàn)竄動(dòng)。

2.4 提升機(jī)首繩滑動(dòng)原因分析

繩摩擦提升機(jī)的運(yùn)作需要依靠摩擦襯墊和鋼絲繩間的摩擦力。對(duì)于多繩摩擦式提升機(jī)而言，摩擦力能直接影響其正?？煽窟\(yùn)行。當(dāng)滑動(dòng)速度偏大、鋼絲繩滑動(dòng)距離相對(duì)偏長(zhǎng)時(shí)，主滾筒、天輪襯墊磨損嚴(yán)重甚至摩擦襯墊出現(xiàn)熔化，導(dǎo)致摔箕斗或箕斗過(guò)卷，易出現(xiàn)嚴(yán)重互惡性停產(chǎn)事故，如井筒裝備受損。這一情況發(fā)生的原因主要有：①制動(dòng)力過(guò)大，導(dǎo)致極限加速度小于減速度而出現(xiàn)滑繩;②提升容器超載嚴(yán)重，導(dǎo)致摩擦輪常數(shù)小于鋼絲繩動(dòng)張力比而出現(xiàn)滑繩;③摩擦襯墊質(zhì)量不佳，摩擦系數(shù)相對(duì)偏低，無(wú)較好耐熱性和耐壓性，或是鋼絲繩表面涂抹的增摩脂性能不佳，大大降低了摩擦系數(shù);④違規(guī)操作，如重箕斗過(guò)速下放，而后緊急制動(dòng);⑤落地式設(shè)備在冬季造成鋼絲繩和天輪繩槽結(jié)冰等;⑥鋼絲繩選型與摩擦襯墊不匹配，造成摩擦系數(shù)降低;⑦調(diào)繩裝置問(wèn)題，如當(dāng)油壓過(guò)低、油缸有泄露或油缸活塞桿行程無(wú)調(diào)整間隙時(shí)，起不到調(diào)繩作用，造成鋼絲繩長(zhǎng)度不一，鋼絲繩受力存有差異，或當(dāng)鋼絲繩受力過(guò)大時(shí)容易與襯墊出現(xiàn)輕微滑動(dòng)，導(dǎo)致罐籠停止或剛起步。

2.5 盤(pán)型制動(dòng)器抱閘失效

盤(pán)形制動(dòng)器是多用于礦井機(jī)剎車系統(tǒng)提升的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即常閉式后置油缸盤(pán)形制動(dòng)器，當(dāng)前以后置式油缸的應(yīng)用最多。在啟動(dòng)提升機(jī)時(shí)，液壓站輸出壓力油將制動(dòng)器打開(kāi)，提升機(jī)工作。工作制動(dòng)時(shí)，結(jié)合工況液壓站降低或升高壓力，制動(dòng)器會(huì)提供與其相反的制動(dòng)力。在事故狀態(tài)下，液壓站壓力回到殘壓，使得制動(dòng)器可在最短時(shí)間內(nèi)以最大制動(dòng)力實(shí)現(xiàn)提升機(jī)停車。

提升機(jī)盤(pán)型制動(dòng)器抱閘失效的原因主要涉及3個(gè)方面。第一，盤(pán)型制動(dòng)器摩擦系數(shù)下降，主要是油污染閘盤(pán)表面與接觸面改變?cè)颉Ｔ诰唧w生產(chǎn)中，常發(fā)生制動(dòng)盤(pán)被漏油污染（油管、油缸漏油）而導(dǎo)致摩擦系數(shù)嚴(yán)重降低的問(wèn)題。第二，閘瓦間隙能對(duì)制動(dòng)盤(pán)上正壓力的大小起到直接決定作用?！督饘俜墙饘俚V山安全規(guī)程》（GB? 16423—2020）規(guī)定，閘瓦間隙不得大于2 mm，正常為1 mm。運(yùn)行制動(dòng)器一段時(shí)間后，閘瓦磨損間隙變大，蝶形彈簧預(yù)壓量將隨著閘瓦間隙的增大而減少，正壓力也隨之減少。第三，工作腔殘壓大，因油質(zhì)差造成油路不暢，液壓閥件堵塞，從而使制動(dòng)器工作腔內(nèi)的殘壓較大，降低制動(dòng)力矩。

2.6 尾繩損壞分析

在多繩提升系統(tǒng)中，為減少提升側(cè)與下放側(cè)鋼絲繩的張力差，采用平衡尾繩措施十分必要。平衡尾繩懸掛裝置分為扁尾繩懸掛裝置和圓尾繩懸掛裝置。扁尾繩懸掛裝置和圓尾繩懸掛裝置作用相同，均是根據(jù)尾繩的質(zhì)量變化，減少下放側(cè)和提升側(cè)鋼絲繩張力差，從而提高系統(tǒng)的整體平衡水平。

造成尾繩損壞的原因有很多。①機(jī)械傷害。超載提升、工作失誤等造成井筒墜物，砸傷尾繩。②漂浮打結(jié)。井底水窩積水抽排不及時(shí)，造成尾繩在運(yùn)行中打漂、打扭。③銹蝕破壞。井筒淋水使鋼絲繩受腐蝕。④急停掙斷。由于尾繩環(huán)距離過(guò)短，在提升機(jī)緊急停車時(shí)，分繩梁阻擋了尾繩環(huán)的運(yùn)行慣性，出現(xiàn)尾繩掙斷或拉壞分繩梁等事故。⑤圓尾繩與罐籠/平衡錘連接不合理，尾繩卸力裝置轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活甚至卡死不能旋轉(zhuǎn)，致使鋼絲繩的旋轉(zhuǎn)力不能完全釋放而發(fā)生斷繩事故。

3 結(jié)語(yǔ)

保證礦井提升機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定及安全，對(duì)礦山安全生產(chǎn)具有重要意義。通過(guò)對(duì)礦用多繩摩擦提升機(jī)常見(jiàn)故障的分析，及時(shí)查明原因并對(duì)其修繕，有利于保證礦山的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙韶亭，張新春，張哲.關(guān)于礦用多繩摩擦式提升機(jī)常見(jiàn)故障研究[J].裝備維修技術(shù)，2019（4）：94-95.

[2]寇紅杰，贠二偉，熊健，等.摩擦式提升機(jī)鋼絲繩抖動(dòng)故障診斷與分析[J].礦山機(jī)械，2020（9）：34-38.

[3]朱軍科.礦用提升機(jī)減速器的常見(jiàn)故障分析及技術(shù)改進(jìn)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2020（4）：270-271.

[4]王博.對(duì)礦用提升機(jī)減速器的故障分析與優(yōu)化[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2019（6）：283-284.

[5]唐波，趙延博，徐曉曉.多繩摩擦式提升機(jī)鋼絲繩更換工藝改進(jìn)[J].煤礦現(xiàn)代化，2019（1）：148-149.