全自動鋼絲繩纏繞機研制與應用

齊大田　姜海雨　齊沖

摘 要：文章通過廢舊鋼絲繩回收再利用、標準化存放和更換鋼絲繩過程中出現的問題，充分利用礦內廢舊設備上的零件，研制出鋼絲繩纏繞機。通過理論校核、實際試驗，滿足安全要求。解決了人工手動纏繞時的危險因素、增大安全系數、降低勞動強度、提高勞動效率。

關鍵詞：鋼絲繩；機械化纏繞；高效率

1 提出問題

鋼絲繩是煤炭生產的關鍵材料之一，主要用于礦井的提升系統，包括乘人罐籠的提升繩、平衡尾繩、載貨罐籠的提升繩，以及井下各種絞車提升繩、防撞繩、緩沖鋼絲繩等。每年各個煤礦都要消耗大量的鋼絲繩，在更換鋼絲繩時是通過人力推動繩盤進行纏繞，費時費力、危險系數非常高。升井后的廢舊鋼絲繩如何存放也是我礦一個難題。一種是散放式，有一些可回收的舊鋼絲繩和不可回收再利用的鋼絲繩不容易剝離出來，造成大量物資的浪費，并且占地面積大，容易絆倒人員。另一種是重新纏繞回卷筒上，但是鋼絲繩的纏繞主要是依靠人工纏繞的方法，不僅需要大量勞動力，勞動強度也很大，而且工作效率低，存在較大的安全隱患。為了解決鋼絲繩纏繞費工費力的情況，同時節省大量人力，減少作業人員的勞動強度，提高工作效率和作業機械化程度，該項目根據現有的材料和廢舊設備零件，設計出鋼絲繩纏繞機，可以對鋼絲繩進行自動纏繞，主要用于礦井建設吊裝設備和絞車鋼絲繩的纏繞作業。

2 全自動鋼絲繩纏繞機的組成及研制過程

（1）全自動鋼絲繩纏繞機主要由礦用隔爆型電磁起動器、托架箱、電機、減速機1號、減速機2號、托筒盤、壓繩限位裝置等部分組成。

圖中①為卷筒：作用為纏繞鋼絲繩，可直接拆卸。②為鋼絲繩。③為壓繩裝置：通過壓繩，使鋼絲繩受力繃直。④調高裝置：主要負責控制繩子上升下降，使得鋼絲繩能均勻的纏繞在卷筒上。⑤為減速機2號：負責次級減速。⑥為減速機1號：負責首級減速。⑦為電機：提供動力源。⑧為托架箱：連接各個部件并且起到支撐作用。

（2）實施要點及應用

a.直接選用礦用隔爆型電磁起動器作為啟動開關，因為此設備不僅簡單實用，還是正規廠家生產，其安全系數比自制開關安全系數高，且有各種防漏電、隔爆等安全裝置。b.托架箱的作用為連接所有裝置，支撐減速機和電機等。其長×寬×高=1750×1750×800mm。骨架為12#工字鋼構成、外皮為3mm厚鐵板構成、底板為12mm厚鋼板且鋼板下方同樣鋪設了兩根12#工字鋼，起到加固支撐作用，防止設備在運轉時震動過大照成設備損壞。c.電機為礦用4級的三相異步電動機，功率為11kw、380V/66V。電機帶動減速機1號，其減速比為1：8，減速機1號帶動減速機2號，2號減速比為1：16.可得總減速比為1：128.減速機2號另一端對輪直接與托筒盤相連。此4級減速機轉速為1440r/min，可求出托筒盤的轉速為11.25r/min。通過試驗，此轉速下纏繞鋼絲繩既效率又安全且無隱患。d.托筒盤上有四道卡筒裝置，使得卷筒安全可靠的固定在托筒盤上方。

鋼絲繩繩頭引入方向有壓繩裝置和調高裝置。為了使鋼絲繩能緊密的纏繞在卷筒上，防止在纏繞后鋼絲繩脫落堆放在卷筒下方，專門安置了壓繩裝置，能使鋼絲繩伸直緊繃。并且有調高裝置的控制，能夠更好的使鋼絲繩緊密且有序的排列在卷筒上。

3 全自動鋼絲繩纏繞機應用效果分析

以曉明礦為例，每年更換主井主箕斗提升繩2次，副箕斗提升繩2次，每2年更換副井大小罐籠提升繩各1次。每2年更換井下架空乘人車1次。各種型號的絞車均用到鋼絲繩。經預算平均每年換下來的鋼絲繩可達到1萬多米。而這些鋼絲繩或完全報廢或還能回收再利用。無論怎么安置都需要纏繞好后統一規劃。

在未制作全自動鋼絲繩纏繞機之前，使用人工纏繩方法纏繩，每次需要8到10人才能完成一車的纏裝，每一車至少需要2小時，且纏完一車后員工們都精疲力盡，無力再纏第二車。而通過使用全自動鋼絲繩纏繞機，只用2人（一人負責轉動調高裝置和急停按鈕，一人負責監督繩車纏繞情況）15分鐘就可完成以前的工作量，并且人員不需要休息。

3.1 全自動鋼絲繩纏繞機所創造的經濟效益分析

（1）以更換副井主罐尾繩為例，前期需要將廠家打包過來的760m長尾繩分成兩段，這就要將760m長的尾繩分別纏繞到2個卷筒上，到井下后，在上新繩時還需將舊的尾繩纏繞到卷筒上。一次檢修需要進行4次纏繞動作。在使用人工纏繩時，需要12人作業兩天的情況下才能完成。但在使用此設備后，僅僅需要4人半天時間就可完成，使檢修效率提高了12倍。節假日檢修節省的人工費：300×（12×2-4×0.5）=6600元。每年六次換繩共節省人工費約為：3.96萬元。

（2）廢舊鋼絲繩在整理篩選時，使用老式繩車進行人工纏繩，平均每10個人每天只能纏繞2車。曉明礦機電廠工人的平均收入為1700元，每月工作22天，平均每天實際收入為：1700÷22≈77元，而應得收入為實際收入的1.7倍，可得每人每天的收入約為130元。10個人一天纏兩車的實際人工費為：130×10=1300元。在使用新式纏繞機后，2個人每天至少可以纏繞20車，其工作效率提高了50倍。裝兩車的人工費用為1300÷50=26元，節省了1274元。工人每天纏繞完這輛車后可以去做其他工作。職工每年上班天數約為252天，使用新式纏繞機后節省的費用為：1274×252=321048元。

3.2 安全效益分析

安全經濟效益中減損收益：在使用全自動鋼絲繩纏繞機后，可以完全避免在人工裝鋼絲繩時由于多人作業照成的人員直接誤傷，解決了在使用木板卡繩輪時，可能把木板折斷照成傷亡等。

安全經濟效益中的增值收益：完善了作業時環境的安全性，增加產量及效益。

3.3 安全的社會效益分析

在使用全自動鋼絲繩纏繞機后，職工同志在纏繞鋼絲繩時完全沒有安全隱患，減少了職工在作業時的心里負擔。增強職工及其家屬熱愛企業、樂于工作的積極性。對社會的發展、企業生產的穩定、家庭幸福起到促進作用。

4 結束語

在煤礦安全生產中鋼絲繩都是必不可少的物資。更換鋼絲繩和廢舊鋼絲繩存放是每個煤礦都存在的問題。在使用全自動鋼絲繩纏繞機后，既可杜絕人身傷害事故的發生，又提高了勞動效率，具有顯著的安全與經濟效益。

作者簡介：齊大田（1988-），男，2010年畢業于沈陽航空航天大學，助理工程師，現任鐵煤集團曉明礦技術員。