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    平行折線(xiàn)繩槽塑襯的設計、應用與維護

        
    
        
    
        
    
        
    發(fā)布時(shí)間：

        
    
        2023-11-23
        

        
    
        
    
        
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              纏繞式提升機的繩槽結構對提升鋼絲繩的平穩纏繞具有重要影響。闡述了國內螺旋塑襯和國外平行折線(xiàn)繩槽套的應用情況；針對超深井提升機，介紹了一種新型平行折線(xiàn)繩槽塑襯的設計、安裝、維護以及在國內煤礦的應用情況。平行折線(xiàn)繩槽塑襯結合了螺旋塑襯和平行折線(xiàn)繩槽套的優(yōu)點(diǎn)，安裝方便、過(guò)渡平穩，能夠滿(mǎn)足我國提升鋼絲繩 2～4 層平穩纏繞過(guò)渡的要求。
        


              礦井提升機是礦山的咽喉設備，單繩纏繞式礦井提升機是一種應用廣泛的提升機。其工作原理為: 鋼絲繩一端固定并纏繞在提升機的卷筒上，另一端繞過(guò)井架天輪懸掛提升容器；利用卷筒轉動(dòng)方向的不同，將鋼絲繩纏繞或放松，以完成提升或下放容器的工作。鋼絲繩在卷筒上纏繞情況的好壞，不但影響鋼絲繩的壽命，還影響提升系統的安全性和穩定性。
        


              目前，我國纏繞式提升機大多采用螺旋塑襯結構來(lái)輔助鋼絲繩纏繞和過(guò)渡。螺旋塑襯安裝方便，經(jīng)濟實(shí)用，其繩槽呈螺旋排列，最適用于 1 層纏繞。在 2 層及 2 層以上纏繞時(shí)，第二層纏繞鋼絲繩的旋向與第一層相反，會(huì )出現鋼絲繩層間過(guò)渡的過(guò)渡點(diǎn)不確定、過(guò)渡效果不好，纏繞不平穩、易亂繩，鋼絲繩磨損嚴重等現象。國外的纏繞式提升機通常采用平行折線(xiàn)繩槽套。這種繩槽套在大部分圓周是平行的，一般包含 2 個(gè)折線(xiàn)段，每個(gè)折線(xiàn)段過(guò)渡半個(gè)節距，目前可以實(shí)現綱絲繩 4 層及以上的纏繞。
        


              針對這種情況，我國學(xué)者對超深礦井提升裝備中至關(guān)重要的部件——多層纏繞卷筒的繩槽及層間過(guò)渡裝置，展開(kāi)了深入的理論和試驗研究，并取得了一定的研究成果。結合我國豐富的塑襯設計和應用經(jīng)驗及相關(guān)研究成果，我公司研發(fā)了一種具有螺旋塑襯和平行折線(xiàn)繩槽套優(yōu)點(diǎn)的平行折線(xiàn)繩槽塑襯。
        


        1 平行折線(xiàn)繩槽塑襯
        


        1.1 設計結構
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯的結構如圖 1、2 所示，包含 2 個(gè)折線(xiàn)段塑襯和 2 個(gè)平行段塑襯，每個(gè)折線(xiàn)段過(guò)渡半個(gè)節距。在一個(gè)纏繞周期內，平行折線(xiàn)繩槽塑襯有2 個(gè)直線(xiàn)區纏繞繩槽和 2 個(gè)折線(xiàn)區繩槽。在多層纏繞時(shí)，鋼絲繩大部分時(shí)間在已纏繞到卷筒上的鋼絲繩形成的直線(xiàn)區繩槽中纏繞，能夠保證鋼絲繩纏繞的穩定性；鋼絲繩僅在折線(xiàn)區發(fā)生交叉，大大減小了鋼絲繩的摩擦磨損，提高了其使用壽命。平行折線(xiàn)繩槽塑襯的過(guò)渡塊用以給鋼絲繩在層間、圈間過(guò)渡纏繞時(shí)，提供不間斷的支撐。
        


        


        圖1 平行折線(xiàn)繩槽塑襯的結構
        


        折線(xiàn)段塑襯Ⅰ 2.平行段塑襯Ⅰ 3.折線(xiàn)段塑襯Ⅱ4.平行段塑襯Ⅱ 5.過(guò)渡塊Ⅰ 6.過(guò)渡塊Ⅱ
        


        


        圖2 平行折線(xiàn)繩槽塑襯的展開(kāi)圖
        


         
        


         
        


        1.2 設計參數
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯的基礎設計參數可部分參考相關(guān)標準，主要參數有塑襯長(cháng)度 L、繩槽節距 T、繩槽深度 f 等，如圖 3 所示。圖中，H 為塑襯厚度，φ 為綱絲繩直徑，R 為卷筒名義直徑。
        


        


        圖3 平行折線(xiàn)繩槽塑襯的截面及各項參數
        


              JB/T 10994—2010《纏繞式礦井提升設備用塑料襯板》中對于塑襯的長(cháng)度 L 規定如下：為便于安裝，塑料襯板長(cháng)度 L 應以提升設備卷筒寬度尺寸減 5～ 10 mm 為宜。
        


              需要注意的是，上述標準的規定主要是為了便于安裝。當卷筒采用工程塑料時(shí)，線(xiàn)膨脹系數 α塑=(10.8～ 11.2)×10-5/C°；當卷筒采用 Q345A 時(shí)，線(xiàn)膨脹系數 α鋼=(10.6～ 12.2)×10-6/C°。二者的線(xiàn)膨脹系數差別較大，在溫度變化時(shí)，塑襯和卷筒之間會(huì )發(fā)生相對變形。溫度變化時(shí)，兩種材料的相對變形量
        


         
        


        


        式中：L 為塑襯長(cháng)度，mm；Δt 為溫度變化量，C°。
        


              假設塑襯安裝時(shí)的環(huán)境溫度為 5 C°，使用環(huán)境溫度為 40 C°，則溫度變化量為 35 ℃，根據式 (1) 計算得到塑襯相對變形量如表 1 所列。
        


         
        


        表1 塑襯的相對變形量
        


        


              由表 1 可知，在使用環(huán)境比安裝環(huán)境溫度升高35 C°的條件下，當卷筒寬度大于 1.5 m 時(shí)，塑襯的相對變形量會(huì )大于 5 mm；當卷筒寬度大于 3 m 時(shí)，塑襯相對變形量會(huì )大于 10 mm。因此，在較低溫度下安裝塑襯時(shí)，建議塑襯生產(chǎn)和使用單位將該公差適當加大。塑襯的推薦節距 T 如表 2 所列。
        


         
        


        塑襯的繩槽深度 f (推薦值)
        


         
        


        


              式中：f 為塑料襯板的繩槽深度，mm；φ 為鋼絲繩直徑，mm。
        


        1.3 繩槽過(guò)渡區長(cháng)度及其夾角設計
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯包含 2 個(gè)過(guò)渡區，每個(gè)過(guò)渡區過(guò)渡半個(gè)節距。過(guò)渡區的長(cháng)度與兩過(guò)渡區之間的夾角如圖 4 所示。
        


         
        


        


              圖4 繩槽過(guò)渡區及夾角
        


              根據相關(guān)研究成果，過(guò)渡區長(cháng)度 γ (推薦值)
        


        


              兩過(guò)渡區的夾角由非對稱(chēng)系數 K 決定，K=0.8(推薦值)。
        


        1.4 過(guò)渡塊的設計及安裝
        


              過(guò)渡塊的作用是給在提升機卷筒上纏繞的鋼絲繩提供不間斷的支撐，并對其層間過(guò)渡和圈間過(guò)渡進(jìn)行引導。過(guò)渡塊形狀設計較為復雜，可參考文獻[5-6]，在此不再贅述。本研究主要探討平行折線(xiàn)繩槽塑襯過(guò)渡塊的安裝問(wèn)題及其解決方案。
        


              對于平行折線(xiàn)繩槽塑襯而言，過(guò)渡塊如果采用鋼材質(zhì)，則安裝比較困難；如果采用尼龍材質(zhì)制成相同形狀，則過(guò)渡塊橫截面積較小，在鋼絲繩纏繞時(shí)的重壓和沖擊下，過(guò)渡塊容易發(fā)生脆性斷裂。因此考慮，與平行折線(xiàn)繩槽套相比，平行折線(xiàn)繩槽塑襯少纏繞 1～2 圈鋼絲繩，從而使過(guò)渡塊增加一定的寬度，使其能用螺栓固定在擋繩板上。
        


              由圖 5 可見(jiàn)，平行折線(xiàn)繩槽套的長(cháng)度
        


        


        圖5 平行折線(xiàn)繩槽套的長(cháng)度
        


        

              對應的平行折線(xiàn)繩槽塑襯的長(cháng)度 (見(jiàn)圖 6)
        


         
        


        


              式中：n 為鋼絲繩纏繞圈數；T 為塑襯節距，mm；h為過(guò)渡塊側面厚度，mm。
        


        


              圖6 過(guò)渡塊的截面形狀及平行折線(xiàn)繩槽塑襯長(cháng)度
        


        2 安裝及維護
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯的安裝與螺旋塑襯類(lèi)似，先確定出繩孔位置，再從該位置順序安裝，完成后按照設計圖紙安裝過(guò)渡塊。各過(guò)渡塊的位置固定，不會(huì )出現螺旋塑襯安裝時(shí)需要反復調整位置的情況。
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯及過(guò)渡塊安裝在旋轉的卷筒上，受到提升鋼絲繩反復的擠壓和摩擦，存在松脫或被甩出的危險。在日常使用過(guò)程中，應對其進(jìn)行包括以下內容的檢查及維護。
        


              (1) 塑襯及過(guò)渡塊安裝完畢后，在鋼絲繩開(kāi)始纏繞前，應該注意檢查過(guò)渡塊是否存在凸出于鋼絲繩纏繞路徑的高點(diǎn)。
        


              (2) 過(guò)渡塊尤其是層間過(guò)渡所用過(guò)渡塊，應該每周檢查其牢固性，保證其緊固安裝在卷筒或者擋繩板上。
        


              (3) 應每周檢查固定塑襯和過(guò)渡塊的螺栓、螺母和螺釘。
        


              (4) 每次進(jìn)行切繩頭操作或者重新安裝鋼絲繩時(shí)，應進(jìn)行以下檢查流程：①檢查螺栓；② 檢查繩槽與鋼絲繩的匹配程度；③針對過(guò)渡塊抬起部分及填充部分的末端，應視覺(jué)檢查其磨損、突出和完整性；④ 檢查夾持器的磨損、牢固性以及完全性。
        


        3 應用情況
        


              2017 年，我國第一套平行折線(xiàn)繩槽塑襯在陳四樓煤礦投入應用，使用該塑襯的提升機應用于該礦井下作業(yè)。目前，平行折線(xiàn)繩槽塑襯已經(jīng)在 25 臺纏繞式礦井提升機上得到應用，一些項目應用的情況如表 3 所列。根據陳四樓煤礦、龍門(mén)煤礦(見(jiàn)圖 7) 等項目現場(chǎng)應用的效果來(lái)看，采用平行折線(xiàn)繩槽塑襯后，鋼絲繩纏繞過(guò)渡平穩，過(guò)渡響聲小，能有效減少過(guò)渡區鋼絲繩的擠壓斷絲現象，其多層纏繞效果與國外的平行折線(xiàn)繩槽套相當，優(yōu)于我國目前普遍采用的螺旋塑襯。
        


         
        


        


        圖7 龍門(mén)煤礦用提升機
        


        表3 平行折線(xiàn)繩槽塑襯的應用
        


         
        


        


        4 結語(yǔ)
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯是一種結合了螺旋繩槽塑襯和平行折線(xiàn)繩槽套優(yōu)點(diǎn)的塑襯。從現場(chǎng)應用的效果來(lái)看，平行折線(xiàn)繩槽塑襯在多層纏繞提升中的纏繞性能與國外的平行折線(xiàn)繩槽套相當，優(yōu)于我國目前普遍采用的螺旋塑襯。在安裝方面，平行折線(xiàn)繩槽塑襯比平行折線(xiàn)繩槽套方便，與螺旋塑襯的安裝難易程度相當；但因過(guò)渡塊的安裝不用反復調整，故較螺旋塑襯簡(jiǎn)便。
        


              平行折線(xiàn)繩槽塑襯的應用，對纏繞式提升機在深井提升鋼絲繩多層纏繞時(shí)，促進(jìn)鋼絲繩平穩運行及壽命提升具有重要意義。
        

        

        

        

        
    

        
 
        

        
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