導(dǎo)讀

礦井提升機(jī)是礦山的咽喉設(shè)備，單繩纏繞式礦井提升機(jī)是一種應(yīng)用廣泛的提升機(jī)。其工作原理為: 鋼絲繩一端固定并纏繞在提升機(jī)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(zhuǎn)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(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

目前，我國(guó)纏繞式提升機(jī)大多采用螺旋塑襯結(jié)構(gòu)來(lái)輔助鋼絲繩纏繞和過(guò)渡。螺旋塑襯安裝方便，經(jīng)濟(jì)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(xiàn)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(wěn)、易亂繩，鋼絲繩磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象。國(guó)外的纏繞式提升機(jī)通常采用平行折線繩槽套。這種繩槽套在大部分圓周是平行的，一般包含 2 個(gè)折線段，每個(gè)折線段過(guò)渡半個(gè)節(jié)距，目前可以實(shí)現(xiàn)綱絲繩 4 層及以上的纏繞。

針對(duì)這種情況，我國(guó)學(xué)者對(duì)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，展開了深入的理論和試驗(yàn)研究，并取得了一定的研究成果。結(jié)合我國(guó)豐富的塑襯設(shè)計(jì)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)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繩槽套優(yōu)點(diǎn)的平行折線繩槽塑襯。

1 平行折線繩槽塑襯

1.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

平行折線繩槽塑襯的結(jié)構(gòu)如圖 1、2 所示，包含 2 個(gè)折線段塑襯和 2 個(gè)平行段塑襯，每個(gè)折線段過(guò)渡半個(gè)節(jié)距。在一個(gè)纏繞周期內(nèi)，平行折線繩槽塑襯有2 個(gè)直線區(qū)纏繞繩槽和 2 個(gè)折線區(qū)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區(qū)繩槽中纏繞，能夠保證鋼絲繩纏繞的穩(wěn)定性；鋼絲繩僅在折線區(qū)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 平行折線繩槽塑襯的結(jié)構(gòu)

1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

平行折線繩槽塑襯的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)可部分參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要參數(shù)有塑襯長(zhǎng)度 L、繩槽節(jié)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。

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

需要注意的是，上述標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定主要是為了便于安裝。當(dāng)卷筒采用工程塑料時(shí)，線膨脹系數(shù) α塑=(10.8～ 11.2)×10-5/C°；當(dāng)卷筒采用 Q345A 時(shí)，線膨脹系數(shù) α鋼=(10.6～ 12.2)×10-6/C°。二者的線膨脹系數(shù)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(duì)變形。溫度變化時(shí)，兩種材料的相對(duì)變形量

假設(shè)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(jù)式 (1) 計(jì)算得到塑襯相對(duì)變形量如表 1 所列。

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(dāng)卷筒寬度大于 1.5 m 時(shí)，塑襯的相對(duì)變形量會(huì)大于 5 mm；當(dāng)卷筒寬度大于 3 m 時(shí)，塑襯相對(duì)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(dāng)加大。塑襯的推薦節(jié)距 T 如表 2 所列。

1.3 繩槽過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度及其夾角設(shè)計(jì)

平行折線繩槽塑襯包含 2 個(gè)過(guò)渡區(qū)，每個(gè)過(guò)渡區(qū)過(guò)渡半個(gè)節(jié)距。過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度與兩過(guò)渡區(qū)之間的夾角如圖 4 所示。

1.4 過(guò)渡塊的設(shè)計(jì)及安裝

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

對(duì)于平行折線繩槽塑襯而言，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，與平行折線繩槽套相比，平行折線繩槽塑襯少纏繞 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。

2 安裝及維護(hù)

平行折線繩槽塑襯的安裝與螺旋塑襯類似，先確定出繩孔位置，再?gòu)脑撐恢庙樞虬惭b，完成后按照設(shè)計(jì)圖紙安裝過(guò)渡塊。各過(guò)渡塊的位置固定，不會(huì)出現(xiàn)螺旋塑襯安裝時(shí)需要反復(fù)調(diào)整位置的情況。

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

(1) 塑襯及過(guò)渡塊安裝完畢后，在鋼絲繩開始纏繞前，應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(duì)過(guò)渡塊抬起部分及填充部分的末端，應(yīng)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(yīng)用情況

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

4 結(jié)語(yǔ)

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

平行折線繩槽塑襯的應(yīng)用，對(duì)纏繞式提升機(jī)在深井提升鋼絲繩多層纏繞時(shí)，促進(jìn)鋼絲繩平穩(wěn)運(yùn)行及壽命提升具有重要意義。