缠绕式提升机滚筒开裂原因及预防

2015-02-11谭爱兵

同煤科技 2015年2期

谭爱兵

（晋城市煤炭规划设计院，山西晋城 048000）

缠绕式提升机作为煤矿企业重要的提升设备，担负着提升矿物和升降人员、设备及材料等重任[1]，而作为提升系统的主要承载部件——卷筒，在提升的过程中起着至关重要的作用。但在其使用过程中，由于工艺、材料、外在环境以及人为因素的影响，会逐渐磨损、变形，甚至会出现断裂、蚀损等现象。随着磨损程度的不断增大，设备的技术状态将会产生不同程度的劣化，使得设备不可避免地发生各种各样的故障，给煤矿安全生产、正常运行埋下了很大隐患[2]，严重影响企业的安全生产，甚至导致人员伤亡，因此需要引起高度重视。

本文在对筒壳开裂位置以及形式做出简单介绍的基础上，对其开裂原因进行了详细分析，并有针对性地提出相应的预防措施，从而保证提升机安全、可靠和高效运行。

1 筒壳开裂位置及形式

通过对现场一些矿井缠绕式提升机的调查，发现筒壳容易发生开裂的位置主要为以下两种：

（1）筒壳自身的开裂，包括沿筒壳圆周方向局部开裂、沿筒壳轴承方向开裂。一般裂纹首先出现在两半筒壳合口处；筒壳与支轮连接处，并沿圆周方向逐渐扩展[3]。

（2）筒壳与外部设备连接处沿焊缝开焊或开裂，包括筒壳与支轮连接处、滚筒与支环连接处、筒壳上铆钉孔周围开裂等。这些开裂部位对筒壳失去支撑作用，甚至脱落。

2 筒壳开裂原因分析

根据筒壳发生开裂的位置，对其开裂原因从以下两方面进行分析。

筒壳自身的开裂主要由内因和外因两方面构成。内因是在进行结构设计时，由于理论计算误差过大导致筒壳过薄以及钢板材质有缺陷使筒壳强度无法满足来自载荷的各种应力。外因则主要来自负载的钢丝绳，包括已经缠到卷筒上的钢丝绳圈对筒壳所施加的径向压力和未缠到卷筒上的钢丝绳的静拉力对筒壳所施加的弯矩和扭矩，使得壳上每一点的载荷值因钢丝绳不断地缠绕和放松而不断变化，导致外部载荷产生的各种应力超过材料的允许值，在这种变应力的作用下筒壳产生开裂[4]。以及在筒壳与轮辐进行连接时，由于滚筒的受力不均匀引起的铆钉震动，使得筒壳容易产生位移，从而造成筒壳崩裂。

外因还包括沿焊缝开焊或开裂的现象，这可以从以下几方面进行考虑。

（1）筒壳与支轮固定连接时，其连接处主要承受的载荷包括作用在滚筒壳而产生的弯矩、扭矩以及径向压力。同时由于周向压缩力和纵向弯曲应力的共同作用，使得在筒壳与支轮的连接处产生较大的弯曲应力，从而容易产生裂纹。如果焊接应力过大或者焊接强度不够，则会出现开焊或开裂的情况。

（2）筒壳与支环连接焊接处，由于存在径向压力，支环上承受反力，使得弯矩最大，易产生弯曲应力和剪切应力，当其大于筒壳所能承受的强度时，容易在支环处引起滚筒壳裂纹。因此，为了防止裂纹的产生，需要采取加厚滚筒壳的措施。

（3）筒壳和衬木连接处的裂纹，是由于在筒壳上钻螺栓连接孔时未满足连接孔的孔径及安装规范要求，对筒壳强度造成很大影响，从而产生孔间裂纹。

无论是内因还是外因，实质都是筒壳强度无法满足外部载荷的要求，因此造成筒壳开裂的主要原因是在进行选材以及结构设计时的某些不合理，以及使用不合理等外在因素导致筒壳强度满足不了外部载荷的要求。