纏繞式提升機(jī)滾筒開裂原因及預(yù)防

譚愛兵

（晉城市煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 晉城 048000）

纏繞式提升機(jī)作為煤礦企業(yè)重要的提升設(shè)備，擔(dān)負(fù)著提升礦物和升降人員、設(shè)備及材料等重任[1]，而作為提升系統(tǒng)的主要承載部件——卷筒，在提升的過程中起著至關(guān)重要的作用。但在其使用過程中，由于工藝、材料、外在環(huán)境以及人為因素的影響，會(huì)逐漸磨損、變形，甚至?xí)霈F(xiàn)斷裂、蝕損等現(xiàn)象。隨著磨損程度的不斷增大，設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)將會(huì)產(chǎn)生不同程度的劣化，使得設(shè)備不可避免地發(fā)生各種各樣的故障，給煤礦安全生產(chǎn)、正常運(yùn)行埋下了很大隱患[2]，嚴(yán)重影響企業(yè)的安全生產(chǎn)，甚至導(dǎo)致人員傷亡，因此需要引起高度重視。

本文在對(duì)筒殼開裂位置以及形式做出簡(jiǎn)單介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)其開裂原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并有針對(duì)性地提出相應(yīng)的預(yù)防措施，從而保證提升機(jī)安全、可靠和高效運(yùn)行。

1 筒殼開裂位置及形式

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些礦井纏繞式提升機(jī)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)筒殼容易發(fā)生開裂的位置主要為以下兩種：

（1）筒殼自身的開裂，包括沿筒殼圓周方向局部開裂、沿筒殼軸承方向開裂。一般裂紋首先出現(xiàn)在兩半筒殼合口處；筒殼與支輪連接處，并沿圓周方向逐漸擴(kuò)展[3]。

（2）筒殼與外部設(shè)備連接處沿焊縫開焊或開裂，包括筒殼與支輪連接處、滾筒與支環(huán)連接處、筒殼上鉚釘孔周圍開裂等。這些開裂部位對(duì)筒殼失去支撐作用，甚至脫落。

2 筒殼開裂原因分析

根據(jù)筒殼發(fā)生開裂的位置，對(duì)其開裂原因從以下兩方面進(jìn)行分析。

筒殼自身的開裂主要由內(nèi)因和外因兩方面構(gòu)成。內(nèi)因是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于理論計(jì)算誤差過大導(dǎo)致筒殼過薄以及鋼板材質(zhì)有缺陷使筒殼強(qiáng)度無法滿足來自載荷的各種應(yīng)力。外因則主要來自負(fù)載的鋼絲繩，包括已經(jīng)纏到卷筒上的鋼絲繩圈對(duì)筒殼所施加的徑向壓力和未纏到卷筒上的鋼絲繩的靜拉力對(duì)筒殼所施加的彎矩和扭矩，使得殼上每一點(diǎn)的載荷值因鋼絲繩不斷地纏繞和放松而不斷變化，導(dǎo)致外部載荷產(chǎn)生的各種應(yīng)力超過材料的允許值，在這種變應(yīng)力的作用下筒殼產(chǎn)生開裂[4]。以及在筒殼與輪輻進(jìn)行連接時(shí)，由于滾筒的受力不均勻引起的鉚釘震動(dòng)，使得筒殼容易產(chǎn)生位移，從而造成筒殼崩裂。

外因還包括沿焊縫開焊或開裂的現(xiàn)象，這可以從以下幾方面進(jìn)行考慮。

（1）筒殼與支輪固定連接時(shí)，其連接處主要承受的載荷包括作用在滾筒殼而產(chǎn)生的彎矩、扭矩以及徑向壓力。同時(shí)由于周向壓縮力和縱向彎曲應(yīng)力的共同作用，使得在筒殼與支輪的連接處產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，從而容易產(chǎn)生裂紋。如果焊接應(yīng)力過大或者焊接強(qiáng)度不夠，則會(huì)出現(xiàn)開焊或開裂的情況。

（2）筒殼與支環(huán)連接焊接處，由于存在徑向壓力，支環(huán)上承受反力，使得彎矩最大，易產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力，當(dāng)其大于筒殼所能承受的強(qiáng)度時(shí)，容易在支環(huán)處引起滾筒殼裂紋。因此，為了防止裂紋的產(chǎn)生，需要采取加厚滾筒殼的措施。

（3）筒殼和襯木連接處的裂紋，是由于在筒殼上鉆螺栓連接孔時(shí)未滿足連接孔的孔徑及安裝規(guī)范要求，對(duì)筒殼強(qiáng)度造成很大影響，從而產(chǎn)生孔間裂紋。

無論是內(nèi)因還是外因，實(shí)質(zhì)都是筒殼強(qiáng)度無法滿足外部載荷的要求，因此造成筒殼開裂的主要原因是在進(jìn)行選材以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的某些不合理，以及使用不合理等外在因素導(dǎo)致筒殼強(qiáng)度滿足不了外部載荷的要求。

3 筒殼開裂的處理及預(yù)防措施

當(dāng)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象時(shí)，在對(duì)筒殼開裂原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，可以針對(duì)不同的情況采取不同的處理方法。

（1）更換較厚的滾筒。在設(shè)計(jì)卷筒厚度時(shí)，其許用應(yīng)力應(yīng)按抗疲勞強(qiáng)度確定，而不應(yīng)按疲勞安全系數(shù)為115 倍來確定；或者在筒殼內(nèi)部沿圓周方向增設(shè)加強(qiáng)支環(huán)，即在內(nèi)部焊接一圈薄鋼板或縱向肋以補(bǔ)強(qiáng)筒殼。

（2）對(duì)于已松動(dòng)的鉚釘需進(jìn)行重新鉚固或者使用剛度較大的角鋼進(jìn)行連接。

（3）對(duì)于已開裂處進(jìn)行補(bǔ)焊，并在裂紋的終端處鉆止裂孔。

（4）為避免過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)合理使用、維護(hù)。

上述方法是指在提升機(jī)出現(xiàn)開裂現(xiàn)象后采取的方法，是造成停機(jī)之后進(jìn)行的維修，屬于一種被動(dòng)的檢修方式。在實(shí)際的運(yùn)行過程中，為了將事故消滅在萌芽狀態(tài)，避免較大事故的發(fā)生，需要采取一定的預(yù)防措施。

（1）在對(duì)筒殼厚度進(jìn)行理論計(jì)算時(shí)應(yīng)全面合理，表現(xiàn)為兩方面：計(jì)算最大動(dòng)拉力而非最大靜拉力；計(jì)算疲勞強(qiáng)度而非靜強(qiáng)度。

（2）選擇材料時(shí)，應(yīng)選擇材質(zhì)均勻，滿足強(qiáng)度指標(biāo)要求的原材料，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

（3）避免在工作中產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力，防止聯(lián)接螺栓的預(yù)緊力不同，導(dǎo)致局部擠壓過重。

（4）在進(jìn)行焊接的過程中，應(yīng)根據(jù)不同的材質(zhì)選用不同的焊條，并清洗干凈焊接處；同時(shí)，焊接后應(yīng)采用整體退火，消除在筒殼彎制過程中產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力。

（5）為減少開裂的隱患，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量減少筒殼上的開孔量。

（6）使用過程中應(yīng)避免出現(xiàn)沖擊、過載等嚴(yán)重導(dǎo)致筒殼開裂發(fā)生的因素，同時(shí)對(duì)于這種核心設(shè)備需要按一定的周期進(jìn)行檢修，及時(shí)處理螺栓松動(dòng)、襯墊磨損不均等情況，對(duì)于磨損到指定范圍的器件需進(jìn)行及時(shí)更換，避免出現(xiàn)更嚴(yán)重的損害。

4 結(jié)語

提升機(jī)作為煤礦生產(chǎn)的重要工具，在其使用過程中由于自身和外在原因不可避免會(huì)出現(xiàn)一些故障。面對(duì)出現(xiàn)的滾筒筒殼開裂問題，首先需要根據(jù)現(xiàn)象分析原因，從而對(duì)癥下藥提出合理解決方案。同時(shí)，為了避免類似事故的發(fā)生，需采取一定的預(yù)防措施保證提升機(jī)的運(yùn)行效率以及使用壽命，使現(xiàn)代煤礦企業(yè)的生產(chǎn)工作達(dá)到最優(yōu)。

[1]閆建設(shè).礦井纏繞式提升機(jī)滾筒裂紋原因分析與防范措施[J].礦山機(jī)械，2005（9）：123-124.

[2]李長(zhǎng)軍，朱春學(xué)，范戰(zhàn)峰.纏繞式提升機(jī)筒殼崩裂的原因分析及對(duì)策[J].煤礦機(jī)械，2004（5）：125-126.

[3]徐梯云，劉碧玉，汪旭東.舊式提升機(jī)卷筒的使用維修與改造[J].煤礦機(jī)械，2003（7）：80-81.

[4]袁登振.K J 型礦井提升機(jī)筒殼損壞原因及處理方法[J].礦山機(jī)械，1994（1）：39-40.