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煤矿井下提升钢丝绳的机械损伤与防护
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1问题的提出
济宁运河煤矿是一座年设计生产能力为150万t的大型矿井,分两个水平开采,一、二水平之间装备了一套jk-2.5/20e单绳串车提升绞车,提升钢丝绳型号为6δ(34)-28-1670-光面。但由于对钢丝绳的认识不够,在绞车运行不久曾发生了一次断丝绳跑车事故;新换同型号钢丝中也存在类似的问题。针对以下事故与现象,我们对钢丝绳的损伤进行了认真地分析、研究,得到了一些规律性的认识,并对此作了对策性研究,有力的指导了提升运输管理,确保了安全。
2钢丝绳机械损伤种类
机械损伤是钢丝绳的主要损伤之一,机械损伤包括:磨损、疲劳、外伤等。
3机械损伤的分析与防护
3.1 磨损
根据磨损机理又可分为以下几种:钢丝绳在使用过程中其外周与绳道、底板、挡绳器等物体表面接触而引起的磨损为外部磨损,钢丝绳截面将减少,外周表面钢丝将磨平,钢丝绳破断载荷随之降低,在实际现象中,又有单周磨损、全周磨损,单周磨损较全周磨损更恶劣,在全长范围内,尽可能地做到均匀磨损,即全周磨损。
由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损,为变形磨损,这是一种局部磨损现象。如卷筒表面的钢丝绳受到其它物体的撞击,钢丝绳相互打缠、打结,或者由于咬绳,都会使钢丝绳产生变形磨损。这种变形磨损因局部挤压而变形,其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。从外表看,钢丝宽度扩展,虽然钢丝绳截面积减少不多,但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了,极易断丝。时间一久,变形突出位往往磨损严重,处层钢丝也极易断丝。
再者,内部磨损的因素也不可忽视:钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧,各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时,由于钢丝绳的弯曲,钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移,这时股与股之间接触应力增大,使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹。当反复循环拉伸变曲时,在深凹处则产生应力集中而被折断。
怎样才能减少各种磨损损伤呢?针对以上分板,我们采取了以下措施:
(1)为避免单周磨损,我们定期倒换绞车钢丝绳绳头,如大绞车每季度一次使之磨损均匀。
(2)把斜井拖绳轮由铸铁的换成了聚氨酯拖绳轮,尽可能减少对钢丝磨损。
(3)尽可能避免钢丝绳在卷筒上打缠,遭受其他撞击。
(4)根据具体工况,正确选择钢丝绳的结构型号。为防内部磨损,我矿大部分提升钢丝绳换成了线接触钢丝绳,摒弃了点接触类型,对特殊地方,正准备考虑上面接触钢丝绳。
3.2 疲劳
钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲、拉伸、扭曲、振动疲劳,以及过载引起的弹性形等损伤。
钢丝绳重复通过滑轮或卷筒中绕上绕下,无数次的弯曲,容易使钢丝产生疲劳,韧性下降,最终导致断丝。而疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。通常情况下,疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。试验表明,钢丝绳的弯曲疲劳寿命与d/d比值(即卷筒直径d与钢丝绳直径d的比值)、安全系数和钢丝绳结构均有密切的关系。钢丝绳在起动和制动的始末,变化的拉伸应力以及经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。
过载:钢丝绳在工作时除了要承受负载、自重等静载荷外,还要受到因加速度和冲击引起的动载荷,当钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过强度极限时,钢丝绳就可能断裂。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故,安全系数也会大幅度下降,随之而来大大地缩短使用寿命。
针对疲劳的分析,我们采取了以下措施;
(1)条件许可的情况下,尽可能使卷筒和滑轮直径增大。在主提升斜巷,卷筒直径无法增大,于是增加了挡绳器、拖绳器的滚轮直径;其他场合,合理选取钢丝绳直径、卷筒直径。
(2)在安排滑轮布局时,应尽量避免钢丝绳反向弯曲。经验证明,反向变曲的破坏约为同向弯曲的2倍,尤其不能用斜巷主提升绳经滑轮调车用。
(3)尽可能选择结构好的钢丝绳,如ws、tx等线接触钢丝绳。
3.3 外伤
钢丝绳外伤不外乎其在滑轮里滑槽,在卷筒上跳出挡板,被矿车碾轧,结果常常使钢丝绳因局部轧坏而报废。再者,钢丝绳扭结也是一个重要的损伤因素。普通钢丝绳都带有自转性,尤其是新钢丝绳,挂设好后,不经破劲便施加张力,往往造成扭结。扭结的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结,反之称负扭结。钢丝绳在扭结后,经过多次受载,也只有局部绳芯外露,一般没有断丝现象。但试验表明,钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低。正扭结的强度只有原强度的60%~80%,负扭结的强度还不到原强度的50%。严重时强度将降低到只有原来的10%~20%。
为了防止钢丝绳出现外伤,我们采取了以下措施;
(1) 严格操作规程,强化操作人员岗位责任,坚持事故追究制度。
(2) 完善设备设施的防护能力,如加高护绳板,设置排绳器。
(3) 新挂设的钢丝绳在其自由端设置旋转装置,以达到破劲的效果。
(4) 特殊的场合,研究采用不旋转钢丝绳。
另外,运河矿还针对井下钢丝绳的化学腐蚀采取了一些措施,延缓钢丝绳的使用寿命。
通过对钢丝绳损伤原因的探究、验证,又在此基础上逐一作了简单易行的对策性措施,制定和丰富了相关的规章制度,自全面实施以来,有效地遏制了提升运输事故的发生,较好地提高了经济效益。仍以运何矿暗斜井为例,主提升绳自更换镀锌钢丝绳并采取以上其他措施以来,每根钢丝绳寿命在一年半以上,是不采取措施前的8倍还要多,极大地提高了安全系数;经济效益方面,据估算,同期内(按一年半计算)直接给矿节约资金60万元,若包括其他提升钢丝绳,数目更为可观。再者,通过以上事实,极大地增强了工程技术人员认知规律和改造客体的热情。
作者:未知 点击:608次 [打印] [关闭] [返回顶部]
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