架空乘人装置牵引钢丝绳断丝的分析及预防

郭绍坤 牛飞 纪永刚

摘 要： 根据架空乘人装置已更换牵引钢丝绳断丝情况，分析问题存在原因。通过分析，为检查维护牵引钢丝绳采取相应的措施，预防牵引钢丝绳断丝、断股。

关键词： 架空乘人装置；牵引钢丝绳；绳径和疲劳；断丝、断股；驱动绳轮；直径；分析原因；预防

架空乘人装置，指的主要用于矿井斜巷、平巷运送人员的矿用索道。它通过电动机带动减速机上的摩擦轮作为驱动装置，采用架空的无极循环的钢丝绳作为牵引承载。抱索器将乘人吊椅与钢丝绳连接并随之作循环运行从而实现运送人员的目的。

我矿先后在W2—4#材料上山、E1材料上山和N2材料上山安装了3套架空乘人装置。我们在对架空乘人装置由陌生到熟悉，逐渐掌握这种设备特性，为正确使用、维护架空乘人装置积累了一定的经验。

架空乘人装置主要由驱动装置、尾轮及张紧装置、乘人部分、钢丝绳、托（压）轮部分、电控部分及综合保护装置组成。其中，牵引钢丝绳一条闭合、往复运动承载体，其状态好坏直接关系乘人安全。因此，分析钢丝绳断丝产生原因、积累检查维护知识，对架空乘人装置安全运行有十分重要的作用。

现在，我们对架空乘人装置使用过程中发生的两起钢丝绳断丝事例进行描述。

事例一、E1材料上山2009年安装了机械制造公司生产的RJY（Z）55-20/600架空乘人装置（因回采结束，正拆除中），该装置采用直径2200mm驱动轮和绳径26mm牵引钢丝绳。2016年11月，发现钢丝绳插接处，一股钢丝绳钢丝插接后受力不均、凸出，外层凸出处钢丝绳磨断9根。

事例二、N2材料上山2012年安装了石家庄煤矿机械有限责任公司生产的RJY55-30/1600（A）型架空乘人装置，该装置采用直径1600mm驱动轮和绳径26mm牵引钢丝绳。经过长时间使用，在28#乘人器抱索器附近，有5根断丝；2017年4月，在23#乘人器抱索器上端15mm处（插接绳段）发现一股钢丝齐断11根。于是，按《规程》规定更换了牵引钢丝绳。

通过上述事例，我們对架空乘人装置牵引钢丝绳发生断丝的原因进行综合分析。

1、牵引钢丝绳插接处结构发生变化，插接后不均匀。由于插接时，需要将两个互补、叠压的绳股塞到绳芯处，并将原绳芯剁去一定长度，所以造成牵引钢丝绳插接处结构发生变化；由于钢丝绳各股间扭结力量较大，在抠绳芯和塞绳股头操作过程中，绳股或陷入、或凸出一些，失去原有机械扭结的平衡、均匀。凸出一些的钢丝，在与驱动轮、托绳轮接触过程中，磨损大于正常钢丝绳外层钢丝的磨损，因此，插接处易有断丝。

2、插接后，各绳股头与各绳芯头间，都或多或少地有一定长度的空隙。这些位置过驱动轮、上下变坡点托（压）绳轮时，各绳股外形变化大，绳股间受力不均、摩擦增大，极易造成外层钢丝绳应力过大而断丝。

3、抱索器在通过头尾驱动轮时，抱索器两端钢丝绳受应力大、增加断丝可能。由于固定抱索器下颚有～90 mm长和≥5mm的厚度，抱索器两端钢丝绳在80mm范围内不能与驱动轮衬紧密接触，在距离抱索器～10 mm处N-N面形成一个很小的硬弯，N-N面外层钢丝绳承受应力过大，容易产生断丝。

4、抱索器进出驱动轮时，两端钢丝绳N-N面受反复弯曲、抻直，长时间使用，里、外层钢丝易发生疲劳折断。

为此，为避免架空乘人装置牵引钢丝绳断丝断股等事故的发生，应采取以下预防措施和应对办法：

1、改进插接牵引钢丝绳的工艺、流程，降低插接后钢丝绳结构发生的变化。由于插接过程中，两个互补、叠压的绳股塞到绳芯处，要采用带槽改锥、少去掉或不去掉绳芯，减少插接处绳股陷入或凸出引起结构的变化，使外层钢丝处于正常磨损，降低牵引钢丝绳插接处断丝可能。

2、进行插接Φ26mm钢丝绳实际操作练习，提高插接接牵引钢丝绳操作技能和插接质量，避免绳股间受力不均、外层钢丝绳断丝。进行插接Φ26mm钢丝绳实际操作练习，掌握和适应粗钢丝绳各绳股扭结力量变化，使各绳股插接后更均匀、均衡；掌握好各绳股头与芯头间距离，尽可能保留绳芯，避免在过驱动轮、上下变坡点托（压）绳轮时，钢丝绳外层钢丝应力集中、断丝情况发生。

3、在满足架空乘人装置牵引能力、安全系数的条件下，选择钢丝直径更细、韧性更加柔软的钢丝绳作为牵引钢丝绳，或适当提速、减少同时乘人器个数以降低最大静张力，从而降低N-N面外层钢丝绳承受应力，避免应力过大造成断丝。

架空乘人装置上升侧最大静张力

S3=S2+W3—2= S2+[q0 L1 +（Q1+Q2）·L1/λ]（sinθ+ωcosθ）g

式中：Q1—人体重量100kg；

Q2—乘人器自重15kg；

θ—上山坡度12°；

ω—钢丝绳运行阻力系数，0.02；

L1—上山斜坡长度542m；

λ—乘人器间距9m；

q0—6×19S+NF-26-1670钢丝绳自重，q0=2.735 kg/m

所以，在其它条件确定的情况下，增大乘人器间距λ值、减少乘人数量，可以降低上升侧最大静张力和N-N面外层钢丝绳承受应力。

4、通过抱索器进出驱动轮时，两端钢丝绳N-N面受反复弯曲、抻直的分析，根据架空乘人装置牵引能力、运行时间和检测报告测试弯曲性能试验，确定钢丝绳使用寿命。在钢丝绳接近疲劳折断前，加强检查、提前更换牵引钢丝绳，防止整股钢丝疲劳折断。