多繩摩擦式提升機鋼絲繩張力測量與調整

高宏

摘 要：多繩摩擦式提升機的提升容器和載荷由幾根鋼絲繩共同承擔，如何盡可能使每根繩受力均勻，通過對鋼絲繩長度和驅動滾筒襯墊的調整，可以最大限度延長鋼絲繩的使用壽命。

關鍵詞：鋼絲繩長度；繩槽直徑

中圖分類號： TD821 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）22-180-2

0 引言

多繩摩擦提升機以其提升能力大，提升高度大，鋼絲繩安全系數大，電動機消耗功率低，機器整體尺寸小，造價便宜等顯著優點，被越來越多應用于礦井提升中。由于提升容器及提升載荷的重量由幾根鋼絲繩（首繩）共同承擔，如何使幾根鋼絲繩受力均勻，減少鋼絲繩張力差，對延長鋼絲繩及驅動滾筒襯墊的使用壽命尤為重要。《煤礦安全規程》規定各鋼絲繩張力與平均張力之差不得超過±10%。通過對現場使用鋼絲繩的長期細致觀察發現，多繩摩擦式提升機受力越小的鋼絲繩，抖動越嚴重，繩槽磨損越嚴重（嚴重時出現鋸繩槽現象，即驅動滾筒周圍出現驅動滾筒襯墊粉末），斷絲現象越多，而張力較大的鋼絲繩情況要好得多；如果不能及時解決鋼絲繩受力不均問題，甚至可能出現個別鋼絲繩受力過大發生斷裂。所以為了使多繩提升機安全平穩地運轉，首要的問題是要使提升荷載盡可能均勻地分配在提升裝置中的各條鋼絲繩上。

如果一臺多繩提升裝置有“n”條鋼絲，在所有鋼絲繩上下述“影響因素”都相同的話，荷載即均勻分配到各鋼絲繩上：

A 鋼絲繩彈性 B 鋼絲繩長度

C 驅動滾筒繩槽直徑 D 均一的摩擦襯墊

影響因素“A”可從已知的鋼絲繩結構中查到，由于新繩、舊繩的彈性模數不同，所以多繩摩擦式提升機幾根首繩必須同時更換，所更換的新繩必須選用同一生產廠家、同一批次生產的鋼絲繩，盡量減少彈性模數的變化。如果由于外部的原因，諸如鋼絲繩遭遇猛烈拉力、意外損壞，使鋼絲繩彈性發生變化，此時建議由廠家對鋼絲繩進行無損探傷檢測。

影響因素“B”由于現在普遍采用自動液壓張力平衡裝置，只需保證張力平衡油缸伸出量介于1/3到2/3之間，使每根張力平衡油缸有足夠的伸出量或縮進量，就可以降低由于鋼絲繩伸長量的不均而引起的張力差的變化。如超出張力平衡油缸的調節范圍，要及時進行調繩作業，截短張力平衡油缸伸出較多的鋼絲繩。

影響因素“C”由隨驅動滾筒配套的襯墊車削裝置進行，安裝規范要求多繩摩擦式提升機驅動滾筒繩槽襯墊的直徑差不得超過0.5mm，目前襯墊車削裝置有多種形式，其中德國西馬格、瑞士ABB公司生產的車削裝置普遍采用單車刀，帶燕尾槽的滑軌橫梁，車刀可以沿燕尾槽移動到對應繩槽，鎖緊后進行車削作業，車削精度主要取決于車刀橫梁與驅動滾筒軸線的安裝精度，只要安裝精度保證就可以實現要求精度；但國產設備采用多車刀，單橫梁結構，每把車刀對應一個繩槽，車刀頭與驅動桿采用螺栓連接，誤差較大，需要先測量繩槽直徑差，通過計算來確定車刀進給量，加之車刀頭不鋒利，車削繩槽用時較長，對生產影響時間長。

影響因素“D”驅動滾筒各個繩槽的摩擦襯墊材質應相同、徑向、切向彈性相同，且彈性好，摩擦系數在任何使用情況下不低于0.25，目前多采用德國貝克特生產的K25襯墊材料。

“A”、“D”在設備投運后，已經確定，我們一般不予考慮。平時對鋼絲繩張力調整，主要是調整鋼絲繩長度、驅動滾筒繩槽直徑，以期達到鋼絲繩張力平衡的目的。下面介紹幾種鋼絲繩張力測量及調整方法：

1 張力測定方法

1.1 使用測力計測定

此種方法是用專門的工具和設備（測力計）進行。由于影響鋼絲繩張力平衡的因素較復雜，經間接測定而計算出的張力誤差較大，因此，在提升容器連接裝置或鋼絲繩上裝上測力計，可直接測出各鋼絲繩的張力，并求出張力差。為了得到可靠的測量數據，建議絞車在最大提升速度和最大提升荷載下至少提升5次，使裝置處于一種“穩恒狀態”。所有鋼絲繩拉力的測量，都應在最大提升荷載的條件下運行。荷載越大，測量結果越可靠。當提升裝置呈現穩恒狀態后，提升裝置將有效荷載提起，將已裝載的提升容器停在裝載點，用千分尺測量測力環的開口距離，即可判斷鋼絲繩長度的差異，將已裝載的提升容器停在卸載點，用千分尺測量測力環的開口距離，即可判斷驅動滾筒繩槽直徑的差異，按照設備提供的手冊對照進行調整。

1.2 采用“振波”計時法測定

該方法是先將有載荷的提升容器下放到井筒最低水平，不受外力保持自然懸垂狀態。測量人員站在井塔或井架上用手突然推動鋼絲繩同時按下秒表，這時彈性波即沿鋼絲繩向下傳播。到了下邊的提升容器后就反射回來。當傳到原來推動鋼絲繩的位置時，即可明顯看到鋼絲繩突然抖動，此時按動秒表，得到回波傳遞的時間，鋼絲繩張力越大，則時間越短。依次對各鋼絲繩進行測量，若各繩的時間差超過10%時應進行處理。用振波法測定時，提升容器在井底位置，因此測得的鋼絲繩張力差，主要是由于鋼絲繩懸掛長度不一致而產生的。

1.3 用標記法測定

標記法主要用于驅動滾筒繩槽直徑差的測量，將提升容器放在井筒中間對罐位置，在無導向輪側鋼絲繩上靠近驅動滾筒同一水平位置做好標記，將有標記側提升容器提升至井口，同時記錄驅動滾筒旋轉圈數，測出鋼絲繩上標記線最高與最低的高差值，標記線最低的為繩槽直徑最大，標記線最高的為繩槽直徑最小，以最小繩槽直徑為標準，通過計算得出其他幾根鋼絲繩繩槽直徑差，進行繩槽車削作業，車削完成后，要對繩槽直徑進行核實，直至鋼絲繩上標記線變化量接近為0為止。

1.4 利用自動液壓張力平衡裝置測定

自動液壓張力平衡裝置既可以對鋼絲繩的長度進行測量，也可以對繩槽直徑差進行測量，測量前先對測量側提升容器進行檢查，確保張力平衡油缸有足夠的伸縮行程，關閉非測量側提升容器張力平衡油缸聯通油管上的截止閥，人員將站在測量側提升容器上，以不大于2m/s的速度開至對罐位置，在每一張力平衡裝置框架上做一標記，上提提升容器依照1.3的方法，就可以測出鋼絲繩的繩槽直徑差；下放提升容器至井筒最低水平，就可以測出鋼絲繩的懸掛長度差，如果接近張力平衡油缸的極限位置，需要進行調繩作業。

2 鋼絲繩張力差的調整方法

2.1 鋼絲繩長度調整

多繩摩擦式提升機鋼絲繩的張力平衡裝置位于首繩連接裝置處，大型提升機多采用墊塊或液壓張力平衡油缸等，特別是最近幾年，液壓張力平衡裝置普遍使用。下面介紹調整方法如下：

①墊塊式結構簡單可靠，采用專用調節油缸和手壓泵對調節裝置進行支撐，隨后插入調節墊塊，墊塊厚度取決于對鋼絲繩長度或張力測量。調整精度受墊塊厚度及規格的影響，不夠精確，但后期維護量小一些。

②液壓張力平衡裝置操作方便，需要專用打壓泵，通過油管與張力平衡油缸的油管進行連接，通過開啟相應油缸截止閥進行打壓或泄壓操作。同時調繩的最大長度不能超過液壓油缸中的活塞行程，否則就必須進行調繩作業。采用半自動平衡方式，油缸中油液以充滿油缸行程的1/3至2/3為好，否則可能超過油缸行程達不到自動平衡的目的。此外液壓油缸行程要與井筒深度一致，油缸承載能力要大于鋼絲繩最大靜張力。同時建議采用半自動調繩方式，即一側平衡油缸聯通，一側關閉；否則由于鋼絲繩的捻向不同，會出現在一側提升容器左捻鋼絲繩張力平衡油缸伸到極限位置，而另一側容器右捻鋼絲繩張力平衡油缸伸到極限位置現象，從而失去對鋼絲繩張力的自動調節作用。另外，要加強對張力平衡油缸、油管、截止閥的檢查，防止出現液壓油泄漏引起的個別鋼絲繩不受力現象。

由于可能對一根或幾根繩進行調節，要保證提升容器的操平找正，防止提升容器傾斜出現滾動罐耳受力過大，加劇對罐道等的磨損，嚴重時可能出現卡罐現象。

2.2 車削滾筒襯墊進行調整

在實際應用中鋼絲繩動態張力不平衡在某種程度上是由于各繩槽的直徑不同所造成的。這時就需要根據測定結果對滾筒襯墊進行車削。車削襯墊前要對所有的襯墊進行隨圓，隨后按照測量和計算尺寸進行車削作業。

多繩摩擦式提升機目前正得到越來越廣泛的應用，與單繩纏繞式提升機相比，具有很大的優越性。鋼絲繩張力不平衡問題是多繩摩擦式提升機的特殊問題，在使用過程中如不加以解決不僅會加速鋼絲繩和襯墊的磨損，造成材料上的浪費，而且還會造成很大的安全隱患。因此，多繩摩擦式提升機鋼絲繩張力平衡問題必須制度化地定期加以解決。