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行業新聞

摩擦襯墊廠家揭秘:影響提升鋼絲繩使用壽命的因素

2023-12-19 閱讀次數:745

 摩擦襯墊廠家揭秘:影響提升鋼絲繩使用壽命的因素

1.1 礦井提升高度
結合國內外大量摩擦式提升機的使用情況來看,深井提升鋼絲繩的使用壽命普遍比淺井的壽命要短,究其原因有:① 隨著井深的增加,提升鋼絲繩的扭轉應力越大,扭轉疲勞增加了鋼絲繩的斷絲概率;②隨著井深的增加,提升鋼絲繩終端負載變化率(應力幅)逐漸增大,促使鋼絲繩的疲勞破壞加速。張小樓煤礦、冬瓜山銅礦主井的提升高度分別為 1 039.6、1 094.0 m,應力幅分別達到了 10.02%、11.08%,接近于文獻[1]中提出的極限值 11.5%,是導致這兩座礦山的主井提升鋼絲繩使用壽命較短的原因之一,只有6 個月左右。

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1.2 D/d比
D/d 比即摩擦輪與鋼絲繩的直徑比。《煤礦安全規程》第四百一十九條規定:落地式摩擦提升裝置的摩擦輪及天輪,圍抱角大于 180°的摩擦式提升裝置的摩擦輪,其最小直徑與提升鋼絲繩直徑之比,井上安裝時不小于 90,井下安裝時不小于 80;摩擦式提升裝置的導向輪的最小直徑與鋼絲繩直徑之比,不小于 80。《金屬非金屬礦山安全規程》6.3.5.1 條款也做了類似規定。同等情況下,D/d 比值越大,提升鋼絲繩產生的彎曲應力越小,對提升鋼絲繩越有利;但繩徑比越大,提升機規格越大,設備造價越高,因此需要綜合分析,合理確定。

1.3 摩擦輪和導向輪中心高
提升鋼絲繩經過摩擦輪和導向輪(天輪)時,要不斷地承受正向和反向彎曲應力的作用。尤其是井塔上安裝有導向輪的摩擦式提升機,如果摩擦輪與導向輪間的中心高相差較小而提升速度偏大時,提升鋼絲繩的彎曲應力來不及釋放,容易造成提升鋼絲繩的疲勞斷絲。冬瓜山銅礦摩擦輪和導向輪之間的中心高差為 6 m,提升速度為 12 m/s,提升鋼絲繩使用壽命僅有 6 個月左右。張小樓煤礦摩擦輪和導向輪之間的中心高差為 5 m,當提升速度為 10 m/s 時,提升鋼絲繩的使用壽命為半年;當提升速度為 12 m/s 時,鋼絲繩壽命縮短為 3 個月。唐口煤礦提升高度為 1 050 m,提升速度為 12.36 m/s,與張小樓煤礦和冬瓜山銅礦采用相同的三角股鋼絲繩,但因其采用落地式摩擦提升機,摩擦輪和天輪之間距離較大,提升鋼絲繩承受的正向和反向彎曲應力得到了較充分的釋放,提升鋼絲繩使用壽命接近 2年。

1.4 提升鋼絲繩選型
提升鋼絲繩的選型是否合理,對其使用壽命有著直接的影響。提升鋼絲繩的選型主要包括以下內容。

(1)鋼絲繩表面狀態 如是否涂增摩脂、鍍鋅等。

(2)鋼絲繩結構形式 如股數、繩股中鋼絲間接觸形式、外層鋼絲直徑,是否為密封繩或壓實股繩等。對于提升鋼絲繩磨損比較嚴重的礦井,若選用提升鋼絲繩繩股外層鋼絲直徑較細時,則容易因磨損引發斷絲,使鋼絲繩過早受損;當選用點接觸鋼絲繩時,會由于繩股中鋼絲間、股間較大的接觸應力引起鋼絲繩斷絲。

(3)鋼絲繩捻向 深井提升時,若采用同向捻鋼絲繩,會因鋼絲繩在井筒中比較劇烈的旋轉引起繩股中鋼絲疲勞斷絲。

(4)鋼絲繩強度等級 鋼絲繩抗拉強度等級越高,其鋼絲韌性就越差,抗彎曲疲勞的能力相應有所降低,會直接影響提升鋼絲繩的使用壽命。

1.5 運行時的沖擊載荷及彈性振動
提升鋼絲繩在運行過程中,要承受啟動加速、制動減速、裝卸載以及發生過卷、卡罐、托罐、操作失誤等情況時產生的沖擊載荷及彈性振動。提升機啟動加速時,如果啟動加速度從零突然上升到最大,啟動沖擊值(啟動加速度變化率)就會很大,在提升鋼絲繩中造成很大的動張力。尤其是采用恒力矩制動的提升系統,在重載提升、空載運行、重載下放等不同的工況下,制動減速度的變化范圍較大,提升系統相應會產生較大的沖擊載荷,加劇提升鋼絲繩的疲勞損傷。

1.6 鋼絲繩的制造質量
鋼絲繩制造使用的原材料的質量等級,拉絲、表面處理、捻股、合股等制造設備以及制造工藝均會影響提升鋼絲繩的質量。若提升鋼絲繩制造質量較差,就會過早地產生斷絲損傷,直接影響其使用壽命。

1.7 安裝及使用維護方面的影響
提升鋼絲繩在安裝或更換時,新繩與尖銳物體相碰或新舊鋼絲繩打卡子固定過程中,會對新繩繩股外層鋼絲產生一定程度的損傷,成為鋼絲繩投入運行之后的薄弱環節。此外,摩擦輪上襯墊繩槽直徑不同、各繩提升速度不同,或提升鋼絲繩張力自動平衡懸掛裝置失效等,都會造成某根提升鋼絲繩受力偏大,可能會提前破壞。摩擦輪、導向輪繩槽的斷面形狀不合適或粘有附著物,也會使提升鋼絲繩受到額外擠壓,產生額外的接觸應力,進而對提升鋼絲繩造成損壞。

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