立井摩擦式提升机钢丝绳护绳装置改造设计

2022-03-24许峰

机械管理开发 2022年1期

许峰

（晋能控股煤业集团赵庄二号井，山西长治 046608）

引言

矿井提升机[1-2]是矿井中重要的运输设备，担负全矿井的人员、材料、设备以及煤炭的运输工作，其运行的稳定性和可靠性对于矿井高效生产、降低事故发生率、减轻工作人员劳动强度等都有重要意义，提升系统一旦出现故障不仅影响矿井的正常生产，而且严重影响作业人员的生命安全。立井摩擦式提升机钢丝绳[3-5]是矿井提升系统中的主要承载部件，钢丝绳的使用、维护不仅涉及到提升机成本的投入，更关系到设备的安全运行，在钢丝绳的日常使用过程中做好保护工作可以有效延长钢丝绳的使用寿命。

1 主立井提升系统简介

晋煤集团赵庄二号井采用立井开拓，主立井提升系统担负全矿煤炭提升任务，提升高度为462.5 m，最大提升速度为7.49 m/s，最大提升载荷为9 t，电控采用SIMENS S7-300PLC 控制，提升机选用上海冶金矿山机械厂的JKMD-3.25×4（Z）落地多绳摩擦式提升机，井架选用山东煤矿泰安机械厂多绳提升钢结构箱型井架，总高度为54 m，井筒内提升容器为一对9 t 上开式扇形门自动卸载四绳提煤箕斗，选用宁夏恒力的首绳和扁尾绳，主立井摩擦式提升机钢丝绳的直径为32 mm，钢丝绳全长为610 mm。副立井提升系统担负全矿人员、材料、设备和矸石等辅助提升任务，提升高度为482.5 m，最大提升速度为7.15 m/s，最大提升载荷为16 t，电控采用SIMENS S7-300PLC 控制，提升机选用上海冶金矿山机械厂的JKMD-3.25×4（Z）落地多绳摩擦式提升机，井架选用山东煤矿泰安机械厂多绳提升钢结构箱型井架，总高度为38 m，井筒内提升容器为一对（一宽一窄）1 t 两层四车钢罐道罐笼，选用宁夏恒力的首绳和扁尾绳，副立井摩擦式提升机钢丝绳的直径为36 mm，钢丝绳全长为612 m。

2 立井摩擦式提升机钢丝绳护绳装置改进

2.1 现钢丝绳护绳装置存在问题

主副井绞车房是赵庄二号井担负主要提升任务的绞车房，立井摩擦式提升机钢丝绳由绞车房延伸出来连接到井架天轮。绞车房钢丝绳出口为一个窗式开口，为防止钢丝绳摆动时与混泥土式窗口摩擦造成钢丝绳受损，影响钢丝绳使用寿命，且带来严重的安全隐患，在绞车房出口处安装胶带护绳屁。见图1 所示。

图1 原胶带式护绳皮

在矿井提升机实际运行过程中，在提升机提升物料、钢丝绳出现松动以及提升机停车时，钢丝绳均会出现摆动现象，原有的硬胶带式护绳皮具有一定的缓冲作用，可以在一定程度上减少钢丝绳的磨损。但是，由于钢丝绳与硬胶带式护绳皮的接触为一个点式接触，在钢丝绳快速摆动时还是会与硬胶带式护绳皮产生刚性接触，会对钢丝绳造成大的冲击，并在此后与硬胶带式护绳皮产生静摩擦。由于矿井提升系统每天运输量大，运行频繁，长此以往，硬胶带式护绳皮就会被钢丝绳摩擦出印痕，同时也会对钢丝绳造成严重磨损，导致钢丝绳直径减小，缩短了钢丝绳的使用寿命，而且会造成严重的安全隐患。

2.2 钢丝绳护绳装置改进设计

2.2.1 改进思路

根据硬胶带式护绳装置在矿井提升系统正常运行中存在问题分析可知，硬胶带式护绳皮在钢丝绳快速摆动与其解除的瞬间仍然具有一定的刚性，其接触瞬间为点的刚性接触，会对钢丝绳造成很大的冲击，因此，首先需改变护绳装置与钢丝绳的接触方式，由点接触改变为面接触，由刚性接触改变为柔性接触。原硬性胶带式护绳皮与钢丝绳之间的摩擦为静摩擦，对钢丝绳磨损较大，为了仅能可减小护绳装置与钢丝绳的摩擦损耗，需改变其两者之间的摩擦方式，由静摩擦改变为动摩擦，间隙摩擦损耗。

2.2.2 护绳装置改进

1）为了改变钢丝绳摆动时与护绳装置的刚性接触改为柔性接触，需改变护绳装置的材质，由硬性胶带改为尼龙材质，其硬度较小，柔性大，在钢丝绳与其接触的瞬间可以起到缓冲作用。

2）改变钢丝绳与护绳装置的接触方式，由原先的电接触改变为面接触，需改变护绳装置的结构，原位护绳皮，先改变为护绳棒，钢丝绳摆动接触时尼龙棒材质软可以起到缓冲作用，其两者之间的接触方式即可有点接触变为面接触。

3）由于原护绳皮固定在绞车房窗后位置，其与钢丝绳之间的摩擦为静摩擦，为减小摩擦对钢丝绳的损耗，改变钢丝绳护绳装置结构为滚动棒式结构，在钢丝绳摆动与其接触时，随着钢丝绳的拉动，护绳尼龙棒随之滚动，其两者之间为滑动摩擦，减小其对钢丝绳的磨损。

4）采用1 根长为1 200 mm 直径为130 mm 中间空心为50 mm 的尼龙棒，在用1 根40 mm 的长轴，将尼龙棒穿过，在窗口两端各安装一固定架，通过长轴将尼龙棒固定在加工好的固定架上，使尼龙棒达到滚动的效果。当钢丝绳摆动时下落会挂在滚动的尼龙棒上，从而尼龙棒随着钢丝绳的下落滚动，起到了防止钢丝绳磨损情况的发生。见图2 所示。