单绳缠绕式提升机绳槽旋向与钢丝绳选型的设计规则

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单绳缠绕式提升机是中小型矿山应用最为广泛的提升机。其原理是：钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端连接提升容器，通过钢丝绳在卷筒上的缠绕或释放，实现提升容器的提升或下降。

单绳缠绕式提升机与绳槽和钢丝绳有关的结构因素比较多，包括钢丝绳本身的捻向 (左捻还是右捻)、钢丝绳在卷筒上的缠绕方向 (左旋还是右旋) 和出绳方向 (上出绳还是下出绳)、钢丝绳绳头在卷筒上的固定位置 (卷筒的哪一侧)、缠绕层数 (1 层、2 层、3 层)等。要保证钢丝绳最佳使用效果，需要了解提升机厂家关于绳槽旋向与钢丝绳选型的设计规则。

1 钢丝绳的捻向

钢丝绳是由钢丝按照一定规则捻制而成，捻向有左捻和右捻之分。为便于理解，介绍一个简单的捻向判别规则：将钢丝绳沿轴线竖起来，如果绳股左侧高则为左捻，如图 1(a) 所示；如果绳股右侧高则为右捻，如图 1(b) 所示。

2 卷筒上钢丝绳缠绕方向 (绳槽旋向)

图1 钢丝绳的捻向Fig.1 Twisting direction of wire rope

单绳缠绕式提升机的钢丝绳在卷筒上按照一定的缠绕方向进行缠绕 (具体缠绕形式有螺旋缠绕和平行折线缠绕)，其方向有左旋和右旋之分。同样为便于理解，假定将卷筒轴线竖立起立，如果钢丝绳左侧高则为左旋，如图 2(a) 所示；如果钢丝绳右侧高则为右旋，如图 2(b) 所示。

图2 钢丝绳的缠绕方向 (绳槽旋向)Fig.2 Winding direction of wire rope (turning direction of rope groove)

3 钢丝绳在卷筒上的出绳方向

钢丝绳在卷筒上的出绳方向有上出绳和下出绳。从司机位置看，钢丝绳从卷筒上方出绳则为上出绳，如图 3(a) 所示；从卷筒下方出绳则为下出绳，如图3(b) 所示。

对于单筒提升机，如果采用单钩提升，钢丝绳在卷筒上的出绳方向一般都设定为上出绳，如图 4(a)所示；如果采用双钩提升 (目前情况较少)，从司机方向看，左侧钢绳为下出绳，右侧钢绳为上出绳，如图4(b) 所示。

对于双筒提升机，在游动卷筒和固定卷筒上设置钢丝绳的出绳方向互为相反。一般情况下，双筒提升机左边卷筒上的钢绳为下出绳，右边卷筒上的钢绳为上出绳，如图 4(c) 所示。钢丝绳的出绳方向与固定卷筒和游动卷筒的相对位置无关。

图3 钢丝绳的出绳方向Fig.3 Extending direction of wire rope

图4 钢丝绳出绳方向的规则Fig.4 Rules for extending direction of wire rope

不同系列的单绳缠绕式矿井提升机，其游动卷筒和固定卷筒的相对位置是不同的。采用常规的右装方式 (从司机位置看电动机在右侧)，对于 XKT、XKTB、JK/A、JK/E 等系列的双筒单绳缠绕式提升机，其游动卷筒在非传动侧 (远离电动机侧)，固定卷筒在传动侧 (靠近电动机侧)。钢丝绳出绳为左侧卷筒下出绳，右侧卷筒上出绳，如图 5 所示。

图5 XKT、XKTB、JK/A、JK/E 系列提升机钢丝绳出绳方向Fig.5 Extending direction of wire rope of XKT,XKTB,JK/A,JK/E series hoist

右装方式对于仿苏、KJ、JKA 系列提升机，其游动卷筒在传动侧 (靠近电动机侧)，固定卷筒在非传动侧 (远离电动机侧)。钢丝绳出绳仍为左侧下出绳，右侧上出绳，如图 6 所示。

图6 仿苏、KJ、JKA 系列提升机钢丝绳出绳方向Fig.6 Extending direction of wire rope of former USSR alike,KJ,JKA series hoist

仿苏、KJ、JKA 系列提升机目前虽还有应用，但数量极少，因此下面叙述只针对于新设计的提升机。如果采用左装布置 (从司机位置看电动机在左侧)，则固定卷筒在左侧，游动卷筒在右侧。钢丝绳出绳仍为左侧下出绳，右侧上出绳，如图 7 所示。

图7 左装双筒提升机钢丝绳出绳方向Fig.7 Extending direction of wire rope of left-layout dualdrum hoist

4 钢丝绳绳头的固定位置

钢丝绳绳头用夹持器固定在卷筒辐板上，钢丝绳穿过筒壳上的出绳孔后在卷筒上缠绕。为了避免钢丝绳折弯，夹持器固定的钢丝绳几乎沿着筒壳的切线方向行走，因此钢丝绳穿过筒壳后的走向是唯一的，如图 8 所示。

图8 钢丝绳绳头固定及出绳方向Fig.8 Fixing of head of wire rope and extending direction of wire rope

4.1 单筒缠绕式提升机

单筒缠绕式提升机在卷筒两侧都设置有绳头固定位置，以适应左装布置时钢丝绳仍为上出绳的要求。根据实际情况，只选用其中一个绳头固定位置即可，如图 9 所示。图 9 中箭头表示钢丝绳穿过筒壳出绳孔后的行走方向。

图9 单筒提升机绳头固定位置Fig.9 Fixing location of head of wire rope of single-drum hoist

4.2 双筒缠绕式提升机

为便于理解，图 10 给出双筒提升机各部位的示意性标注。

图10 双筒提升机结构示意Fig.10 Structural sketch of dual-drum hoist

双筒缠绕式提升机非传动端卷筒在靠近制动盘处设置固定绳头位置。传动端卷筒在靠近制动盘以及靠近中间挡绳板处都应设置固定绳头位置，以适应在不同缠绕层数、安装形式的情况下，始终保证左侧卷筒下出绳、右侧卷筒上出绳。根据实际情况，每个卷筒只选用其中一个绳头固定位置即可，如图11 所示。

图11 双筒提升机绳头固定位置Fig.11 Fixing location of head of wire rope of dual-drum hoist

5 钢丝绳绳头的固定位置与缠绕层数的关系

5.1 单筒提升机

单筒提升机为右装时，绳头固定在右侧，钢丝绳为右旋缠绕，上出绳，如图 12 所示；为左装时，绳头固定在左侧，钢丝绳为左旋缠绕，仍为上出绳，如图 13 所示。

图12 右装时单筒提升机绳头固定位置Fig.12 Fixing location of head of wire rope of right-layout single-drum hoist

图13 左装时单筒提升机绳头固定位置Fig.13 Fixing location of head of wire rope of left-layout single-drum hoist

5.2 双筒提升机

双筒缠绕式提升机之所以在传动侧卷筒上设置 2处固定绳头位置，是因为要适应钢丝绳缠绕层数及安装方式的不同。《煤矿安全规程》规定最大缠绕层数为 3 层，提升机安装方式分为左装和右装。选择钢丝绳绳头的固定位置时，应遵循游动、固定卷筒 2 根钢丝绳“平行等距排绳”的原则，避免“相向排绳”，以免两绳汇聚在一起，从而造成对主轴受力最为不利的影响。因此，钢丝绳绳头固定位置与钢丝绳缠绕层数及安装方式关联紧密，笔者以右装方式为例进行说明。

5.2.1 1 层缠绕

缠绕层数为 1 层时，游动卷筒绳头位置及固定卷筒绳头位置均为靠近制动盘处；左侧卷筒 (游动卷筒)钢丝绳为右旋下出绳，右侧卷筒 (固定卷筒) 钢丝绳为右旋上出绳。如图 14 所示。

图14 1 层缠绕时双筒提升机绳头位置Fig.14 Location of head of wire rope of dual-drum hoist with one winding layer

5.2.2 2 层缠绕

缠绕层数为 2 层时，游动卷筒绳头位置为靠近制动盘处，固定卷筒绳头位置为靠近中间挡绳板处；左侧卷筒 (游动卷筒) 钢丝绳为右旋下出绳，右侧卷筒(固定卷筒) 钢丝绳为左旋上出绳。如图 15 所示。

图15 2 层缠绕时双筒提升机绳头位置Fig.15 Location of head of wire rope of dual-drum hoist with two winding layers

5.2.3 3 层缠绕

缠绕层数为 3 层时，游动卷筒绳头及固定卷筒绳头位置均为靠近制动盘处；左侧卷筒 (游动卷筒) 钢丝绳为右旋下出绳，右侧卷筒 (固定卷筒) 钢丝绳为右旋上出绳。如图 16 所示。

图16 3 层缠绕时双筒提升机绳头位置Fig.16 Location of head of wire rope of dual-drum hoist with three winding layers

5.2.4 其他缠绕层数

如果钢丝绳缠绕层数为非整数，厂家还是按照前述的“避免两绳汇聚”的原则，经过核算后确定合理的绳头位置，此处不再赘述。

如果双筒提升机改为左装方式，则固定卷筒在左侧，游动卷筒在右侧。1 层缠绕时，游动卷筒和固定卷筒绳头位置都在靠近制动盘处，固定卷筒为右旋下出绳，游动卷筒为右旋上出绳；2 层缠绕时，固定卷筒绳头位置为靠近中间挡绳板处、游动卷筒绳头位置为靠近制动盘处，固定卷筒为左旋下出绳，游动卷筒为右旋上出绳；3 层缠绕时，游动卷筒和固定卷筒绳头位置都在靠近制动盘处，固定卷筒为右旋下出绳，游动卷筒为右旋上出绳。此处不再图解，读者可自行分析。

6 钢丝绳在卷筒上缠绕旋向与本身捻向的关系

为避免钢丝绳松捻，必须使钢丝绳沿着紧捻而不是松捻的方向缠绕。如果钢丝绳的紧捻方向为从左向右，则钢丝绳应从左向右排绳缠绕，此时缠绕旋向为左旋，钢丝绳为右捻，如图 17(a) 所示。如果钢丝绳的紧捻方向为从右向左，则钢丝绳应从右向左排绳缠绕，此时缠绕旋向为右旋，钢丝绳为左捻，如图17(b) 所示。因此，遵循“钢丝绳缠绕旋向与本身捻向相反”的原则[1]。用户应根据钢丝绳在卷筒上的缠绕方向 (旋向)，选取相对应的钢丝绳。

图17 钢丝绳缠绳方向与本身捻向的关系Fig.17 Relationship between winding direction of wire rope and its twisting direction

7 结论

上述规则不仅适用于螺旋绳槽，也适用于平行折线绳槽，为一般规则，可以涵盖大部分情况。遇到特殊要求或者个别案例，生产厂家会考虑进行调整。

提升机选型设计或者订货时，应注明钢丝绳缠绕层数 (或者提升高度)、提升机安装形式 (左装、右装)、提升系统布置图 (反映天轮与卷筒的位置关系)。如果出绳方向有特殊要求，应明确提出。生产厂家根据这些参数，确定 2 个卷筒上的钢丝绳的缠绕方向和绳头固定位置，并在设备总图上予以标明，用户可遵照上述规则正确选购钢丝绳。