煤矿在用缠绕式提升机（绞车）的机械安全性能验算

2014-04-17张晓梅

科技视界 2014年13期

张晓梅

（西安科技大学高新学院，陕西西安 710109）

0 引言

矿井提升机是矿山大型固定设备之一，它在当今矿山的生产过程中占有极其重要的地位。矿井提升机的主要任务是提升煤炭、矸石、运送材料和升降人员物料等，也是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接的枢纽。因此矿井提升机的安全性及可靠性是保证整个矿山安全生产的前提，《煤矿安全规程》对矿井提升机的安全性提出了极其严格的要求。

因此，为保证矿井提升机能够可靠地连续地长期地安全运转，保证其机械性能的安全性成为重中之重。本文以缠绕式双滚筒提升机为例对矿井提升机的机械性能进行验算。

1 缠绕式双滚筒提升机（绞车）机械安全指标

缠绕式双滚筒提升机的工作原理是将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并固定在提升机的两个卷筒上；另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连接。这样，通过电动机改变卷筒的转动方向，可将提升钢丝绳分别在两个卷筒上缠绕和松放，以达到提升或下放容器，完成提升任务的目的（图1）。

图1 立井双钩罐笼提升系统图

其主要机械安全指标有：滚筒天轮与钢丝绳径的比值、钢丝绳安全系数、提升机机械强度（最大静张力和最大静张力差）、制动力矩的测试与验算。

2 提升机机械安全指标验算

某矿采用立井双钩罐笼提升系统，采用型号为6×7+FC的钢丝绳，钢丝绳的最大破断力为515KN，每米重量为2.47Kg。罐笼自重3t，提料最大载重为3t，井深为543m，天轮中心至滚筒中心距离为32m。

2.1 滚筒天轮与钢丝绳径的比值

《煤矿安全规程》规定，对于安装在地面的提升机，其直径与钢丝绳直径的关系：D≥80d；D≥80δ

式中：D为提升机卷筒直径；d为提升钢丝绳直径；δ为提升钢丝绳中最粗钢丝绳直径。

2.2 钢丝绳安全系数

式中：Qd——钢丝绳最大破断力；

Q——自重；

Qz——罐笼最大载重；

P——钢丝绳每米重量；

Ls——立井深度；

Lj——天轮中心至滚筒中心距离；

5——国家规定立井提升钢丝绳安全系数最小值。

2.3 最大静张力与最大静张力差

双钩提升时，其拉力主要是由提升容器、钢丝绳、提升载荷的重力构成。拉力最大值在天轮的切点处，其之和为最大静张力，是提升机强度所允许的滚筒上最大的拉力值。提升机滚筒上有两条钢丝绳，重载钢丝绳的拉力大，轻载钢丝绳的拉力小，两根钢丝绳拉力的差值就是静张力差。最大静张力差就是静张力差的最大值，是提升机强度所允许的两根钢丝绳拉力差的最大值。

最大静张力Fjmax：

Fjmax=g[（Q+QZ）+PLs]=72.02kN＜[83kN]；83 为提升机强度所允许最大静张力。

最大静张力差Fjc：

Fjc=g （QZ+PLs）=42.59kN＜[65kN]；65 为提升机强度所允许的最大静张力差。