浅谈缠绕式提升机滚筒开裂原因及预防

殷传林

摘 要：提升机是一种大型的电机带动机械设备，以钢丝绳带动容器在井筒中升降，完成输送任务，对于提升矿井作业效率有极大帮助。目前来说，国内矿井企业常用的提升机主要分为三类，分别是缠绕式提升机、内装式提升机和摩擦式提升机。文章以缠绕式提升机为例，首先对其工作原理进行了简单概述，随后对其工作过程中滚筒开裂的常见原因进行了分析，最后结合实际工作经验，提出了有针对性的预防措施。

关键词：缠绕式提升机；滚筒；开裂原因；预防措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.174

0 引言

近年来，国内许多矿井随着开采时间的增加，矿井深度同步提升。在矿井开采作业中，需要利用提升机实现人员、设备、矿物的升降和输送，选用何种类型的提升机直接决定了矿井工作效率。缠绕式提升机主要应用于年产量在100万吨以上、井深400米以下的矿井中，随着使用时间的增加，不可避免的会出现磨损、锈蚀等问题，容易造成滚筒开裂。因此，开展缠绕式提升机滚筒开裂的原因分析，探究开裂预防措施，具有重要的现实意义。

1 缠绕式提升机的工作原理

矿井提升机的主要结构包括电动机、滚筒、制动系统以及操作系统等几大部分，其中，为了适应不同的工作环境或是满足特殊的井下作业需求，在主要系统结构之外还增加了一些辅助系统，以配合完成相应的作业功能。缠绕式提升机根据滚筒数目的不同，又可细分为单滚筒和双滚筒两种。

单滚筒缠绕式提升机只能完成单钩提升作业，虽然单次提升量有限，但是作业效率高。滚筒与提升机之间用钢丝绳相连接，当滚筒开始转动时，会带动钢丝绳在滚筒上缠绕（放出），从而借助于钢丝绳的拉力，实现载物台的升降。双滚筒缠绕式提升机能够实现双钩提升，提高了单次提升重量，但是操作较为繁琐，因此工作效率要低于单滚筒升降机。将两条钢丝绳分别从卷筒的上方、下放引出，这样一来，当滚筒转动时，就会带动一个载物台上升，另一个载物台下降，从而提高了工作效率。

2 缠绕式提升机滚筒开裂的原因分析

虽然实际工作中滚筒开裂的位置不尽相同，但是总结来说，可以将开裂原因分为内因和外因两方面。其中，内因主要是在滚筒设计过程中，理论计算误差过大，导致滚筒筒壁厚度没有达到标准要求，以至于筒壁荷载能力低于钢丝绳的外部压力，引起滚筒内凹变形并出现开裂问题。而外力方面的原因则多种多样，包括受力不均匀、筒壳位移以及焊接裂缝等。下面主要对其外力引起的开裂原因进行分析。

外因则主要来自负载的钢丝绳，包括已经缠到卷筒上的钢丝绳圈对筒壳所施加的径向压力和未缠到卷筒上的钢丝绳的静拉力对筒壳所施加的弯矩和扭矩。由于提升机滚筒转动时，筒体上每一部位的荷载值都应钢丝绳的拉力变化而出现相应的变化，因此筒体外部的内向压力很有可能超过筒体材料的最大值，进而引起滚筒结构变形，出现开裂。

除了上述原因外，较为常见的滚筒开裂原因还有：第一，焊接强度不足出现开焊现象引起滚筒开裂。滚筒支撑轴与支轮固定连接，因此主要受力部位集中在支撑轴和支轮的接触点部位。当滚筒转动时，接触点同时受到弯矩、扭矩以及径向压力。由于三力叠加之和远远超过滚筒额定支撑力，因此就会在支撑轴处出现裂纹；第二，筒壳与衬木连接处出现孔间裂纹。由于在筒壳上钻螺栓连接孔时未满足连接孔的孔径及安装规范要求，对筒壳强度造成很大影响，从而产生孔间裂纹。

3 缠绕式提升机滚筒开裂的预防对策

结合上文分析，当滚筒出现开裂问题时，我们可以根据详细的分析判断导致开裂的根本原因，从而结合实际工作经验，制定相应的预防对策，避免在今后的矿井工作中出现类似的问题，从而提升矿井开采效率。

（1）使用厚度相對较大的筒壳将原来的替换。筒壳厚度设计过程中，在确定其许用应力时，需要根据抗疲劳强度进行确定，不要根据疲劳安全系数为 1.15 倍进行确定。此外，还可以沿圆周方向在筒壳内部配置上相应的加强支环，也就是在其内部焊接纵向肋或一圈薄钢板，通过这样的方式来提高筒壳的强度。

（2）对那些发生松动的铆钉，应当及时加以铆固或通过刚度相对偏高的角钢来加以连接。

（3）对那些发生开裂的部位实施补焊，并且在裂纹的终端位置设置相应的止裂孔。

（4）为防止设备过负荷工作，需要科学使用，并且切实加强设备日常的管理和维护。尤其是在当天作业工作结束后，应当安排专人对缠绕式提升机进行清洁和维护，一方面能够保证作业环境的整洁，另一方面也能够及时发现潜在的故障问题或滚筒裂缝，避免了问题的扩大化。

上述措施是在缠绕式提升机滚筒出现开裂后的应对措施，属于一种典型的事后处理办法。除此之外，还需要采取事前预防措施，从根本上避免滚筒开裂问题的出现，降低维修成本。首先，在滚筒设计过程最后，要严格按照相关的设计标准，减少计算误差，提高滚筒疲劳强度和最大荷载力。由于筒体强度上限提升，因此出现开裂的概率更小；其次，严格选材，确保筒体局部应力相同。在缠绕式提升机工作过程最后，滚筒整体受力，如果滚筒各个部位应力不同，很容易引起滚筒的塑性变形，严重情况下出现开裂问题。因此，还应当对滚筒材料和整体质量进行严格检验。

4 结语

缠绕式提升机的应用，极大的提升了煤矿生产作业效率，缠绕式提升机的运行稳定和安全，对于促进煤矿企业经营效益和保障工作人员安全都起到了积极作用。因此，设备管理人员除了定期做好提升机的养护工作外，还应当详细分析导致滚筒开裂的原因，并从以往工作经验出发，制定滚筒开裂的预防和应急处理措施，一来尽量避免滚筒开裂问题的发生，二来即便是出现滚筒开裂，也能将损失降到最低，确保煤矿企业生产工作安全。

参考文献：

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