多绳摩擦式提升机钢丝绳张力测量与调整

高宏

摘 要：多绳摩擦式提升机的提升容器和载荷由几根钢丝绳共同承担，如何尽可能使每根绳受力均匀，通过对钢丝绳长度和驱动滚筒衬垫的调整，可以最大限度延长钢丝绳的使用寿命。

关键词：钢丝绳长度；绳槽直径

中图分类号： TD821 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）22-180-2

0 引言

多绳摩擦提升机以其提升能力大，提升高度大，钢丝绳安全系数大，电动机消耗功率低，机器整体尺寸小，造价便宜等显著优点，被越来越多应用于矿井提升中。由于提升容器及提升载荷的重量由几根钢丝绳（首绳）共同承担，如何使几根钢丝绳受力均匀，减少钢丝绳张力差，对延长钢丝绳及驱动滚筒衬垫的使用寿命尤为重要。《煤矿安全规程》规定各钢丝绳张力与平均张力之差不得超过±10%。通过对现场使用钢丝绳的长期细致观察发现，多绳摩擦式提升机受力越小的钢丝绳，抖动越严重，绳槽磨损越严重（严重时出现锯绳槽现象，即驱动滚筒周围出现驱动滚筒衬垫粉末），断丝现象越多，而张力较大的钢丝绳情况要好得多；如果不能及时解决钢丝绳受力不均问题，甚至可能出现个别钢丝绳受力过大发生断裂。所以为了使多绳提升机安全平稳地运转，首要的问题是要使提升荷载尽可能均匀地分配在提升装置中的各条钢丝绳上。

如果一台多绳提升装置有“n”条钢丝，在所有钢丝绳上下述“影响因素”都相同的话，荷载即均匀分配到各钢丝绳上：

A 钢丝绳弹性 B 钢丝绳长度

C 驱动滚筒绳槽直径 D 均一的摩擦衬垫

影响因素“A”可从已知的钢丝绳结构中查到，由于新绳、旧绳的弹性模数不同，所以多绳摩擦式提升机几根首绳必须同时更换，所更换的新绳必须选用同一生产厂家、同一批次生产的钢丝绳，尽量减少弹性模数的变化。如果由于外部的原因，诸如钢丝绳遭遇猛烈拉力、意外损坏，使钢丝绳弹性发生变化，此时建议由厂家对钢丝绳进行无损探伤检测。

影响因素“B”由于现在普遍采用自动液压张力平衡装置，只需保证张力平衡油缸伸出量介于1/3到2/3之间，使每根张力平衡油缸有足够的伸出量或缩进量，就可以降低由于钢丝绳伸长量的不均而引起的张力差的变化。如超出张力平衡油缸的调节范围，要及时进行调绳作业，截短张力平衡油缸伸出较多的钢丝绳。

影响因素“C”由随驱动滚筒配套的衬垫车削装置进行，安装规范要求多绳摩擦式提升机驱动滚筒绳槽衬垫的直径差不得超过0.5mm，目前衬垫车削装置有多种形式，其中德国西马格、瑞士ABB公司生产的车削装置普遍采用单车刀，带燕尾槽的滑轨横梁，车刀可以沿燕尾槽移动到对应绳槽，锁紧后进行车削作业，车削精度主要取决于车刀横梁与驱动滚筒轴线的安装精度，只要安装精度保证就可以实现要求精度；但国产设备采用多车刀，单横梁结构，每把车刀对应一个绳槽，车刀头与驱动杆采用螺栓连接，误差较大，需要先测量绳槽直径差，通过计算来确定车刀进给量，加之车刀头不锋利，车削绳槽用时较长，对生产影响时间长。

影响因素“D”驱动滚筒各个绳槽的摩擦衬垫材质应相同、径向、切向弹性相同，且弹性好，摩擦系数在任何使用情况下不低于0.25，目前多采用德国贝克特生产的K25衬垫材料。

“A”、“D”在设备投运后，已经确定，我们一般不予考虑。平时对钢丝绳张力调整，主要是调整钢丝绳长度、驱动滚筒绳槽直径，以期达到钢丝绳张力平衡的目的。下面介绍几种钢丝绳张力测量及调整方法：

1 张力测定方法

1.1 使用测力计测定

此种方法是用专门的工具和设备（测力计）进行。由于影响钢丝绳张力平衡的因素较复杂，经间接测定而计算出的张力误差较大，因此，在提升容器连接装置或钢丝绳上装上测力计，可直接测出各钢丝绳的张力，并求出张力差。为了得到可靠的测量数据，建议绞车在最大提升速度和最大提升荷载下至少提升5次，使装置处于一种“稳恒状态”。所有钢丝绳拉力的测量，都应在最大提升荷载的条件下运行。荷载越大，测量结果越可靠。当提升装置呈现稳恒状态后，提升装置将有效荷载提起，将已装载的提升容器停在装载点，用千分尺测量测力环的开口距离，即可判断钢丝绳长度的差异，将已装载的提升容器停在卸载点，用千分尺测量测力环的开口距离，即可判断驱动滚筒绳槽直径的差异，按照设备提供的手册对照进行调整。

1.2 采用“振波”计时法测定

该方法是先将有载荷的提升容器下放到井筒最低水平，不受外力保持自然悬垂状态。测量人员站在井塔或井架上用手突然推动钢丝绳同时按下秒表，这时弹性波即沿钢丝绳向下传播。到了下边的提升容器后就反射回来。当传到原来推动钢丝绳的位置时，即可明显看到钢丝绳突然抖动，此时按动秒表，得到回波传递的时间，钢丝绳张力越大，则时间越短。依次对各钢丝绳进行测量，若各绳的时间差超过10%时应进行处理。用振波法测定时，提升容器在井底位置，因此测得的钢丝绳张力差，主要是由于钢丝绳悬挂长度不一致而产生的。

1.3 用标记法测定

标记法主要用于驱动滚筒绳槽直径差的测量，将提升容器放在井筒中间对罐位置，在无导向轮侧钢丝绳上靠近驱动滚筒同一水平位置做好标记，将有标记侧提升容器提升至井口，同时记录驱动滚筒旋转圈数，测出钢丝绳上标记线最高与最低的高差值，标记线最低的为绳槽直径最大，标记线最高的为绳槽直径最小，以最小绳槽直径为标准，通过计算得出其他几根钢丝绳绳槽直径差，进行绳槽车削作业，车削完成后，要对绳槽直径进行核实，直至钢丝绳上标记线变化量接近为0为止。

1.4 利用自动液压张力平衡装置测定

自动液压张力平衡装置既可以对钢丝绳的长度进行测量，也可以对绳槽直径差进行测量，测量前先对测量侧提升容器进行检查，确保张力平衡油缸有足够的伸缩行程，关闭非测量侧提升容器张力平衡油缸联通油管上的截止阀，人员将站在测量侧提升容器上，以不大于2m/s的速度开至对罐位置，在每一张力平衡装置框架上做一标记，上提提升容器依照1.3的方法，就可以测出钢丝绳的绳槽直径差；下放提升容器至井筒最低水平，就可以测出钢丝绳的悬挂长度差，如果接近张力平衡油缸的极限位置，需要进行调绳作业。

2 钢丝绳张力差的调整方法

2.1 钢丝绳长度调整

多绳摩擦式提升机钢丝绳的张力平衡装置位于首绳连接装置处，大型提升机多采用垫块或液压张力平衡油缸等，特别是最近几年，液压张力平衡装置普遍使用。下面介绍调整方法如下：

①垫块式结构简单可靠，采用专用调节油缸和手压泵对调节装置进行支撑，随后插入调节垫块，垫块厚度取决于对钢丝绳长度或张力测量。调整精度受垫块厚度及规格的影响，不够精确，但后期维护量小一些。

②液压张力平衡装置操作方便，需要专用打压泵，通过油管与张力平衡油缸的油管进行连接，通过开启相应油缸截止阀进行打压或泄压操作。同时调绳的最大长度不能超过液压油缸中的活塞行程，否则就必须进行调绳作业。采用半自动平衡方式，油缸中油液以充满油缸行程的1/3至2/3为好，否则可能超过油缸行程达不到自动平衡的目的。此外液压油缸行程要与井筒深度一致，油缸承载能力要大于钢丝绳最大静张力。同时建议采用半自动调绳方式，即一侧平衡油缸联通，一侧关闭；否则由于钢丝绳的捻向不同，会出现在一侧提升容器左捻钢丝绳张力平衡油缸伸到极限位置，而另一侧容器右捻钢丝绳张力平衡油缸伸到极限位置现象，从而失去对钢丝绳张力的自动调节作用。另外，要加强对张力平衡油缸、油管、截止阀的检查，防止出现液压油泄漏引起的个别钢丝绳不受力现象。

由于可能对一根或几根绳进行调节，要保证提升容器的操平找正，防止提升容器倾斜出现滚动罐耳受力过大，加剧对罐道等的磨损，严重时可能出现卡罐现象。

2.2 车削滚筒衬垫进行调整

在实际应用中钢丝绳动态张力不平衡在某种程度上是由于各绳槽的直径不同所造成的。这时就需要根据测定结果对滚筒衬垫进行车削。车削衬垫前要对所有的衬垫进行随圆，随后按照测量和计算尺寸进行车削作业。

多绳摩擦式提升机目前正得到越来越广泛的应用，与单绳缠绕式提升机相比，具有很大的优越性。钢丝绳张力不平衡问题是多绳摩擦式提升机的特殊问题，在使用过程中如不加以解决不仅会加速钢丝绳和衬垫的磨损，造成材料上的浪费，而且还会造成很大的安全隐患。因此，多绳摩擦式提升机钢丝绳张力平衡问题必须制度化地定期加以解决。