郭紹坤 牛飛 紀(jì)永剛
摘 要: 根據(jù)架空乘人裝置已更換牽引鋼絲繩斷絲情況,分析問(wèn)題存在原因。通過(guò)分析,為檢查維護(hù)牽引鋼絲繩采取相應(yīng)的措施,預(yù)防牽引鋼絲繩斷絲、斷股。
關(guān)鍵詞: 架空乘人裝置;牽引鋼絲繩;繩徑和疲勞;斷絲、斷股;驅(qū)動(dòng)繩輪;直徑;分析原因;預(yù)防
架空乘人裝置,指的主要用于礦井斜巷、平巷運(yùn)送人員的礦用索道。它通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)上的摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置,采用架空的無(wú)極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載。抱索器將乘人吊椅與鋼絲繩連接并隨之作循環(huán)運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送人員的目的。
我礦先后在W2—4#材料上山、E1材料上山和N2材料上山安裝了3套架空乘人裝置。我們?cè)趯?duì)架空乘人裝置由陌生到熟悉,逐漸掌握這種設(shè)備特性,為正確使用、維護(hù)架空乘人裝置積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
架空乘人裝置主要由驅(qū)動(dòng)裝置、尾輪及張緊裝置、乘人部分、鋼絲繩、托(壓)輪部分、電控部分及綜合保護(hù)裝置組成。其中,牽引鋼絲繩一條閉合、往復(fù)運(yùn)動(dòng)承載體,其狀態(tài)好壞直接關(guān)系乘人安全。因此,分析鋼絲繩斷絲產(chǎn)生原因、積累檢查維護(hù)知識(shí),對(duì)架空乘人裝置安全運(yùn)行有十分重要的作用。
現(xiàn)在,我們對(duì)架空乘人裝置使用過(guò)程中發(fā)生的兩起鋼絲繩斷絲事例進(jìn)行描述。
事例一、E1材料上山2009年安裝了機(jī)械制造公司生產(chǎn)的RJY(Z)55-20/600架空乘人裝置(因回采結(jié)束,正拆除中),該裝置采用直徑2200mm驅(qū)動(dòng)輪和繩徑26mm牽引鋼絲繩。2016年11月,發(fā)現(xiàn)鋼絲繩插接處,一股鋼絲繩鋼絲插接后受力不均、凸出,外層凸出處鋼絲繩磨斷9根。
事例二、N2材料上山2012年安裝了石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司生產(chǎn)的RJY55-30/1600(A)型架空乘人裝置,該裝置采用直徑1600mm驅(qū)動(dòng)輪和繩徑26mm牽引鋼絲繩。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用,在28#乘人器抱索器附近,有5根斷絲;2017年4月,在23#乘人器抱索器上端15mm處(插接繩段)發(fā)現(xiàn)一股鋼絲齊斷11根。于是,按《規(guī)程》規(guī)定更換了牽引鋼絲繩。
通過(guò)上述事例,我們對(duì)架空乘人裝置牽引鋼絲繩發(fā)生斷絲的原因進(jìn)行綜合分析。
1、牽引鋼絲繩插接處結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,插接后不均勻。由于插接時(shí),需要將兩個(gè)互補(bǔ)、疊壓的繩股塞到繩芯處,并將原繩芯剁去一定長(zhǎng)度,所以造成牽引鋼絲繩插接處結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;由于鋼絲繩各股間扭結(jié)力量較大,在摳繩芯和塞繩股頭操作過(guò)程中,繩股或陷入、或凸出一些,失去原有機(jī)械扭結(jié)的平衡、均勻。凸出一些的鋼絲,在與驅(qū)動(dòng)輪、托繩輪接觸過(guò)程中,磨損大于正常鋼絲繩外層鋼絲的磨損,因此,插接處易有斷絲。
2、插接后,各繩股頭與各繩芯頭間,都或多或少地有一定長(zhǎng)度的空隙。這些位置過(guò)驅(qū)動(dòng)輪、上下變坡點(diǎn)托(壓)繩輪時(shí),各繩股外形變化大,繩股間受力不均、摩擦增大,極易造成外層鋼絲繩應(yīng)力過(guò)大而斷絲。
3、抱索器在通過(guò)頭尾驅(qū)動(dòng)輪時(shí),抱索器兩端鋼絲繩受應(yīng)力大、增加斷絲可能。由于固定抱索器下顎有~90 mm長(zhǎng)和≥5mm的厚度,抱索器兩端鋼絲繩在80mm范圍內(nèi)不能與驅(qū)動(dòng)輪襯緊密接觸,在距離抱索器~10 mm處N-N面形成一個(gè)很小的硬彎,N-N面外層鋼絲繩承受應(yīng)力過(guò)大,容易產(chǎn)生斷絲。
4、抱索器進(jìn)出驅(qū)動(dòng)輪時(shí),兩端鋼絲繩N-N面受反復(fù)彎曲、抻直,長(zhǎng)時(shí)間使用,里、外層鋼絲易發(fā)生疲勞折斷。
為此,為避免架空乘人裝置牽引鋼絲繩斷絲斷股等事故的發(fā)生,應(yīng)采取以下預(yù)防措施和應(yīng)對(duì)辦法:
1、改進(jìn)插接牽引鋼絲繩的工藝、流程,降低插接后鋼絲繩結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化。由于插接過(guò)程中,兩個(gè)互補(bǔ)、疊壓的繩股塞到繩芯處,要采用帶槽改錐、少去掉或不去掉繩芯,減少插接處繩股陷入或凸出引起結(jié)構(gòu)的變化,使外層鋼絲處于正常磨損,降低牽引鋼絲繩插接處斷絲可能。
2、進(jìn)行插接Φ26mm鋼絲繩實(shí)際操作練習(xí),提高插接接牽引鋼絲繩操作技能和插接質(zhì)量,避免繩股間受力不均、外層鋼絲繩斷絲。進(jìn)行插接Φ26mm鋼絲繩實(shí)際操作練習(xí),掌握和適應(yīng)粗鋼絲繩各繩股扭結(jié)力量變化,使各繩股插接后更均勻、均衡;掌握好各繩股頭與芯頭間距離,盡可能保留繩芯,避免在過(guò)驅(qū)動(dòng)輪、上下變坡點(diǎn)托(壓)繩輪時(shí),鋼絲繩外層鋼絲應(yīng)力集中、斷絲情況發(fā)生。
3、在滿足架空乘人裝置牽引能力、安全系數(shù)的條件下,選擇鋼絲直徑更細(xì)、韌性更加柔軟的鋼絲繩作為牽引鋼絲繩,或適當(dāng)提速、減少同時(shí)乘人器個(gè)數(shù)以降低最大靜張力,從而降低N-N面外層鋼絲繩承受應(yīng)力,避免應(yīng)力過(guò)大造成斷絲。
架空乘人裝置上升側(cè)最大靜張力
S3=S2+W3—2= S2+[q0 L1 +(Q1+Q2)·L1/λ](sinθ+ωcosθ)g
式中:Q1—人體重量100kg;
Q2—乘人器自重15kg;
θ—上山坡度12°;
ω—鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù),0.02;
L1—上山斜坡長(zhǎng)度542m;
λ—乘人器間距9m;
q0—6×19S+NF-26-1670鋼絲繩自重,q0=2.735 kg/m
所以,在其它條件確定的情況下,增大乘人器間距λ值、減少乘人數(shù)量,可以降低上升側(cè)最大靜張力和N-N面外層鋼絲繩承受應(yīng)力。
4、通過(guò)抱索器進(jìn)出驅(qū)動(dòng)輪時(shí),兩端鋼絲繩N-N面受反復(fù)彎曲、抻直的分析,根據(jù)架空乘人裝置牽引能力、運(yùn)行時(shí)間和檢測(cè)報(bào)告測(cè)試彎曲性能試驗(yàn),確定鋼絲繩使用壽命。在鋼絲繩接近疲勞折斷前,加強(qiáng)檢查、提前更換牽引鋼絲繩,防止整股鋼絲疲勞折斷。