多绳摩擦式提升机钢丝绳张力的平衡分析及调整

文/高树明

多绳摩擦式提升机钢丝绳张力的平衡分析及调整

文/高树明

提升设备是沿井筒升降人员,提升煤炭、矿石、物料的机械设备,是矿井安全生产的咽喉。多绳摩擦提升机以电动机为动力源，通过减速器、主导轮装置等传动系统和工作系统，利用钢丝绳与衬垫之间的摩擦力来传递动力，从而实现提升机容器在井筒中的升降，广泛应用于我国的竖井矿山。张力平衡是多绳摩擦提升机使用与维护的关键，受力不均极易造成衬垫磨损严重，钢丝绳使用寿命缩短，甚至造成提升容器倾斜、卡罐等重大事故。因此，在矿井提升设备日常维护中，钢丝绳的平衡测定及调整已成为提升技术管理工作中的一项重要内容。

一、影响多绳张力不均的因素

1．绳槽的直径偏差

由于摩擦轮各绳槽的直径不等，使运行中每根提升钢丝绳行程不一，因而使各提升钢丝绳的实际负荷产生差异，是导致张力不平衡的主要因素之一。绳槽直径偏大将会对张力平衡产生严重影响。若一条绳槽直径大于其他几条绳槽直径，当提升容器从井底上提时，钢丝绳张力将逐渐增大，从而造成严重过载，并加速钢丝绳疲劳损坏。只有各绳槽的有效直径相同，才能使各钢丝绳具有相等载荷。

2．钢丝绳的钢度偏差

因材料、捻制过程中存在的差异性，造成各钢丝绳在载荷作用下，其直径、弹性模数和截面积也不相同，各绳之间不可避免地存在张力差。

3.钢丝绳的长度偏差

钢丝绳在与提升容器连接固定后，若各钢丝绳存在安装误差，会使各绳有紧有弛，从而造成张力不同。一般而言，长度偏小的钢丝绳张力较大。

4.钢丝绳在摩擦轮上的滑动

提升过程中，提升装置的启动或停止，特别是特殊情况下的紧急制动，都有可能使钢丝绳在摩擦轮上产生滑动。如果各钢丝绳之间滑动程度不相同，就会影响总载荷在各绳上的分配比例。为此，摩擦系数应有一个适当数值，以符合《煤矿安全规程》规定。

5.钢丝绳蠕动量的偏差

钢丝绳和衬垫受力变形，在摩擦弧上发生相对滑动即为蠕动。蠕动量的大小与运行距离及张力差成正比，而与弹性模量成反比。当各绳拉力分配相差悬殊时，承受拉力大的钢丝绳蠕动量将大于其他钢丝绳。

二、钢丝绳张力不平衡产生的危害

研究实践表明，各钢丝绳间张力不平衡情况严重时，将导致个别摩擦衬垫急骤磨损。必须按照《煤矿安全规程》第399条要求，即“任一根提升钢丝绳的张力同平均张力之差不得超过±10%”，应对直径大的绳槽进行车削找齐，由此降低衬垫的摩损率。同时，长期处于大张力的钢丝绳会过早磨损和报废，甚至造成断绳。各钢丝绳的张力不平衡，还会导致运转中的钢丝绳出现振动，造成罐笼、箕斗运转不稳定，发生抖动，易引发安全事故。

三、实现张力平衡的调整方法

要想实现多绳张力平衡，就应综合考虑绳槽直径，采用张力测定法观察各绳的位移量并采取相应的方法，减小各绳之间的张力差，以延长钢丝绳寿命，减轻衬垫磨损，保证提升设备安全运行和生产安全。

1.保证选用钢丝绳各参数一致

提升钢丝绳的参数包括几何尺寸（公称直径、单重等）、机械性能（抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度、弹性模量等）。在多绳摩擦提升装置中，要求尽可能使用同一炉钢的盘条拉拔、捻制的钢丝绳。一根钢丝绳损坏时，必须同时更换全部提升钢丝绳，并同时更换摩擦衬垫且要求材质相同、性能一致、外形尺寸相同，从而保证全部钢丝绳具有相同的弹性模数和伸长性能，以减小张力的不平衡。

2.通过车绳槽定期调整钢丝绳

在保证选用提升钢丝绳参数一致的基础上，还要确保摩擦轮绳槽直径的相对一致。目前，我国多数矿井对多绳张力平衡的调整方法是：车制绳槽，其绳槽直径采用“直接参与测量法”。该方法的弊端是：只能保证容器下放至井下后的静张力一致，并不能完全保证车制的绳槽有效直径一致，因车制的绳槽间会存在滑动的累积，从而出现张力不平衡现象。

为了克服上述方法的缺点，新疆邢美矿业有限公司采用下述方法：粗车绳槽→调绳→精车绳槽→调绳。粗车绳槽是利用直接测量摩擦轮绳槽直径的方法车制绳槽；调绳是确定精车进刀量的大小，同时调整钢丝绳静长度。将提升容器置于卸载位置，打压后松开螺母，使绞车下放到一定高度，使各缸的压力相等。

将提升容器上的钢丝绳平衡装置的平衡杆调至近似水平位置，然后将两提升容器置于井筒中部位置附近，在每根钢丝绳的同一水平上作出标记，如图（a）所示。开动提升机，将记有符号的一侧钢绳下放，转过数圈后（圈数任意）停车，测量出各记号的高低差值△i，如图（b）所示。说明最高的那根钢丝绳的绳槽直径最小，不宜再车削。相应地调整其他几根绳槽的进刀量。

△s=△i/（2πn）式中，n为摩擦轮在测量时转动的圈数。

精车绳槽，按确定的精车量削绳槽。最后选用XSZ系列钢丝绳自动平衡悬挂装置进行调整。

3．自动平衡装置调整

同时，针对人工调绳费时费力等诸多弊端，邢美矿业公司还将XSZ系列多绳摩擦提升机钢丝绳张力自动平衡悬挂装置应用于矿井生产实际，并取得了较为满意的效果。该悬挂装置采用闭环无源液压连通自动调整平衡系统，高精度地实现钢丝绳在动、静状态下的张力自动平衡，有效减少或消除钢丝绳本身刚度误差引起的钢丝绳张力变化，缩小因滚筒绳槽直径误差而引起的钢丝绳张力差，减轻了车削衬垫、测试张力、调整平衡等提升系统维护工作量，增加了钢丝绳、摩擦衬垫的使用寿命，提升了矿井的生产效率，具有显著社会和经济效益。

（作者系新疆邢美矿业有限公司总经理）

（责任编辑：周琼）