立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩護(hù)繩裝置改造設(shè)計(jì)

許 峰

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)趙莊二號(hào)井， 山西 長(zhǎng)治 046608）

引言

礦井提升機(jī)[1-2]是礦井中重要的運(yùn)輸設(shè)備，擔(dān)負(fù)全礦井的人員、材料、設(shè)備以及煤炭的運(yùn)輸工作，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)于礦井高效生產(chǎn)、降低事故發(fā)生率、減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度等都有重要意義，提升系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障不僅影響礦井的正常生產(chǎn)，而且嚴(yán)重影響作業(yè)人員的生命安全。立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩[3-5]是礦井提升系統(tǒng)中的主要承載部件，鋼絲繩的使用、維護(hù)不僅涉及到提升機(jī)成本的投入，更關(guān)系到設(shè)備的安全運(yùn)行，在鋼絲繩的日常使用過(guò)程中做好保護(hù)工作可以有效延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。

1 主立井提升系統(tǒng)簡(jiǎn)介

晉煤集團(tuán)趙莊二號(hào)井采用立井開(kāi)拓，主立井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全礦煤炭提升任務(wù)，提升高度為462.5 m，最大提升速度為7.49 m/s，最大提升載荷為9 t，電控采用SIMENS S7-300PLC 控制，提升機(jī)選用上海冶金礦山機(jī)械廠的JKMD-3.25×4（Z）落地多繩摩擦式提升機(jī)，井架選用山東煤礦泰安機(jī)械廠多繩提升鋼結(jié)構(gòu)箱型井架，總高度為54 m，井筒內(nèi)提升容器為一對(duì)9 t 上開(kāi)式扇形門自動(dòng)卸載四繩提煤箕斗，選用寧夏恒力的首繩和扁尾繩，主立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的直徑為32 mm，鋼絲繩全長(zhǎng)為610 mm。副立井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)全礦人員、材料、設(shè)備和矸石等輔助提升任務(wù)，提升高度為482.5 m，最大提升速度為7.15 m/s，最大提升載荷為16 t，電控采用SIMENS S7-300PLC 控制，提升機(jī)選用上海冶金礦山機(jī)械廠的JKMD-3.25×4（Z）落地多繩摩擦式提升機(jī)，井架選用山東煤礦泰安機(jī)械廠多繩提升鋼結(jié)構(gòu)箱型井架，總高度為38 m，井筒內(nèi)提升容器為一對(duì)（一寬一窄）1 t 兩層四車鋼罐道罐籠，選用寧夏恒力的首繩和扁尾繩，副立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩的直徑為36 mm，鋼絲繩全長(zhǎng)為612 m。

2 立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩護(hù)繩裝置改進(jìn)

2.1 現(xiàn)鋼絲繩護(hù)繩裝置存在問(wèn)題

主副井絞車房是趙莊二號(hào)井擔(dān)負(fù)主要提升任務(wù)的絞車房，立井摩擦式提升機(jī)鋼絲繩由絞車房延伸出來(lái)連接到井架天輪。絞車房鋼絲繩出口為一個(gè)窗式開(kāi)口，為防止鋼絲繩擺動(dòng)時(shí)與混泥土式窗口摩擦造成鋼絲繩受損，影響鋼絲繩使用壽命，且?guī)?lái)嚴(yán)重的安全隱患，在絞車房出口處安裝膠帶護(hù)繩屁。見(jiàn)圖1 所示。

圖1 原膠帶式護(hù)繩皮

在礦井提升機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，在提升機(jī)提升物料、鋼絲繩出現(xiàn)松動(dòng)以及提升機(jī)停車時(shí)，鋼絲繩均會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象，原有的硬膠帶式護(hù)繩皮具有一定的緩沖作用，可以在一定程度上減少鋼絲繩的磨損。但是，由于鋼絲繩與硬膠帶式護(hù)繩皮的接觸為一個(gè)點(diǎn)式接觸，在鋼絲繩快速擺動(dòng)時(shí)還是會(huì)與硬膠帶式護(hù)繩皮產(chǎn)生剛性接觸，會(huì)對(duì)鋼絲繩造成大的沖擊，并在此后與硬膠帶式護(hù)繩皮產(chǎn)生靜摩擦。由于礦井提升系統(tǒng)每天運(yùn)輸量大，運(yùn)行頻繁，長(zhǎng)此以往，硬膠帶式護(hù)繩皮就會(huì)被鋼絲繩摩擦出印痕，同時(shí)也會(huì)對(duì)鋼絲繩造成嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致鋼絲繩直徑減小，縮短了鋼絲繩的使用壽命，而且會(huì)造成嚴(yán)重的安全隱患。

2.2 鋼絲繩護(hù)繩裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.2.1 改進(jìn)思路

根據(jù)硬膠帶式護(hù)繩裝置在礦井提升系統(tǒng)正常運(yùn)行中存在問(wèn)題分析可知，硬膠帶式護(hù)繩皮在鋼絲繩快速擺動(dòng)與其解除的瞬間仍然具有一定的剛性，其接觸瞬間為點(diǎn)的剛性接觸，會(huì)對(duì)鋼絲繩造成很大的沖擊，因此，首先需改變護(hù)繩裝置與鋼絲繩的接觸方式，由點(diǎn)接觸改變?yōu)槊娼佑|，由剛性接觸改變?yōu)槿嵝越佑|。原硬性膠帶式護(hù)繩皮與鋼絲繩之間的摩擦為靜摩擦，對(duì)鋼絲繩磨損較大，為了僅能可減小護(hù)繩裝置與鋼絲繩的摩擦損耗，需改變其兩者之間的摩擦方式，由靜摩擦改變?yōu)閯?dòng)摩擦，間隙摩擦損耗。

2.2.2 護(hù)繩裝置改進(jìn)

1）為了改變鋼絲繩擺動(dòng)時(shí)與護(hù)繩裝置的剛性接觸改為柔性接觸，需改變護(hù)繩裝置的材質(zhì)，由硬性膠帶改為尼龍材質(zhì)，其硬度較小，柔性大，在鋼絲繩與其接觸的瞬間可以起到緩沖作用。

2）改變鋼絲繩與護(hù)繩裝置的接觸方式，由原先的電接觸改變?yōu)槊娼佑|，需改變護(hù)繩裝置的結(jié)構(gòu)，原位護(hù)繩皮，先改變?yōu)樽o(hù)繩棒，鋼絲繩擺動(dòng)接觸時(shí)尼龍棒材質(zhì)軟可以起到緩沖作用，其兩者之間的接觸方式即可有點(diǎn)接觸變?yōu)槊娼佑|。

3）由于原護(hù)繩皮固定在絞車房窗后位置，其與鋼絲繩之間的摩擦為靜摩擦，為減小摩擦對(duì)鋼絲繩的損耗，改變鋼絲繩護(hù)繩裝置結(jié)構(gòu)為滾動(dòng)棒式結(jié)構(gòu)，在鋼絲繩擺動(dòng)與其接觸時(shí)，隨著鋼絲繩的拉動(dòng)，護(hù)繩尼龍棒隨之滾動(dòng)，其兩者之間為滑動(dòng)摩擦，減小其對(duì)鋼絲繩的磨損。

4）采用1 根長(zhǎng)為1 200 mm 直徑為130 mm 中間空心為50 mm 的尼龍棒，在用1 根40 mm 的長(zhǎng)軸，將尼龍棒穿過(guò)，在窗口兩端各安裝一固定架，通過(guò)長(zhǎng)軸將尼龍棒固定在加工好的固定架上，使尼龍棒達(dá)到滾動(dòng)的效果。當(dāng)鋼絲繩擺動(dòng)時(shí)下落會(huì)掛在滾動(dòng)的尼龍棒上，從而尼龍棒隨著鋼絲繩的下落滾動(dòng)，起到了防止鋼絲繩磨損情況的發(fā)生。見(jiàn)圖2 所示。

圖2 改進(jìn)后的鋼絲繩護(hù)繩裝置

3 創(chuàng)新點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 創(chuàng)新點(diǎn)

1）護(hù)繩裝置為尼龍棒，尼龍材料耐摩擦不易磨損。

2）改變護(hù)繩裝置與鋼絲繩之間的接觸方式和摩擦形式，由點(diǎn)接觸變?yōu)槊娼佑|，由瞬間剛性接觸變?yōu)槿嵝越佑|，由靜摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。

3）新型鋼絲繩護(hù)繩裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

新型鋼絲繩護(hù)繩裝置采用耐摩擦的尼龍棒，其價(jià)格低廉，方面耐用，無(wú)需經(jīng)常更換，減少鋼絲繩與護(hù)繩裝置之間摩擦損耗，使用壽命延長(zhǎng)。

在實(shí)際使用中此裝置可以起到明顯的安全保護(hù)效果，避免了由于鋼絲繩的擺動(dòng)對(duì)鋼絲繩及窗口的摩擦損傷，外觀簡(jiǎn)單，安裝使用方便，后期維護(hù)費(fèi)用低，且效果顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)原絞車房鋼絲繩護(hù)繩裝置存在的問(wèn)題，分析了原護(hù)繩裝置導(dǎo)致鋼絲繩磨損的原因，從而提出鋼絲繩護(hù)繩裝置改進(jìn)思路，采用尼龍棒鋼絲繩護(hù)繩裝置，可以起到明顯的安全保護(hù)效果，避免了由于鋼絲繩的擺動(dòng)對(duì)鋼絲繩及窗口的摩擦損傷，外觀簡(jiǎn)單，安裝使用方便，后期維護(hù)費(fèi)用低。