机械维修论文绞车提升钢丝绳断丝情况安全性分析

　　机械维修论文发表期刊推荐《中国机械工程》杂志的前身是创刊于1979年的《湖北机械》，1983年更名为《机械工程》。经原国家科委批准，1990年主办单位变更为中国机械工程学会，同时成为中国机械工程学会会刊，其主管单位为中国科学技术协会。
　　摘要：根据现场实际使用情况，阐述了落地式摩擦轮绞车提升钢丝绳异常断丝的现象和原因，并针对其原因在绞车设计和钢丝绳使用上，提出一些想法和建议，为设计和使用单位在选型和应用中提供参考。

　　关键词：安全,钢丝绳,油脂

　　前言

　　我国《煤矿安全规程》第403条规定，对于矿井摩擦轮式提升绞车，主提升钢丝绳使用期限应不超过2a。如果钢丝绳的断丝、直径缩小和锈蚀度不超过《规程》第405、406和408条的规定，可继续使用，但不得超过1a。

　　河南某矿中央区朱静提升绞车为JK-MD-507*4(Ⅲ)型多绳落地摩擦轮绞车，设计提升速度14m/s,实际提升速速12m/s，加速度为0.7m/s，终端载荷为40t，提升一次循环时间125s。提升主绳采用英国BRIDON公司生产的6×28TS(3/9BR)+12+15+1FC－左右钢丝绳，主绳采用中国矿业大学研制生产的液压油缸张力自动平衡装置。

　　在矿井生产过程中，第一套钢丝绳使用时间为2075a，累计提煤总量1459万t，钢丝绳断丝及锈蚀状况良好，更换原因仅为钢丝绳使用时间已达到《煤矿安全规程》的要求和规定。

　　第二套钢丝绳自2004年5月15日挂箕斗使用，2005年5月16日换绳，使用时间仅为1a，累计提煤总量605万t。在使用前和使用后，按要求由商检部门对钢丝绳的钢丝进行了拉伸、弯曲和扭转3项指标试验，实验结果均显示合格，符合《规程》相关要求和规定。更换原因为钢丝绳断丝状况严重，且有加快趋势，为确保矿井提升安全和矿井生产的连续性，被迫提前更换。

　　1钢丝绳异常断丝原因分布

　　1.1使用方认为可能引起断丝的原因

　　该矿原井塔式摩擦轮提升绞车钢丝绳，到期更换时极少有断丝现象，更没有发现股接触面上的钢丝有磨损的沟痕。因此分析钢丝绳异常断丝的原因为

　　（1）钢丝绳在使用过程中出现断丝，可能属于疲劳断丝。4号绳最为严重的原因可能为：按设计和实际运行状况要求，托负4号绳的天轮在转动过程中需拖动其支撑轴承带动整个天轮轴一起转动，而托负其余3根钢丝绳的天轮可围绕其支撑轴自由旋转。因此4号绳与天轮之间的相互作用力相对其他的3根钢丝绳来说要大些，去工作状况也相对较差，因此出现断丝最早和最多。

　　（2）钢丝绳股与股之间出现蠕动磨损后，磨损的钢丝断面变小，钢丝的抗拉力变小，造成钢丝断裂。而造成钢丝绳股与股之间磨损的原因可能是由于原浸在钢丝绳芯中的油液不符合要求，钢丝绳使用一段时间后，钢丝绳绳芯缺油，钢丝绳股与股之间润滑不良所致。

　　（3）制造钢丝绳的钢丝材质不良或热处理工艺未达到要求，造成钢丝绳不能满足现有工况要求，出现异常断丝。

　　1.2钢丝绳厂家认为可能引起断丝的原因

　　英国BRIDOU公司的相关技术人员，到现场勘查后认为第二套钢丝绳异常断丝损坏，主要是由于下列任一种原因或综合原因造成的。

　　（1）滚筒、天轮的槽径太小，其在钢丝绳的安装使用维护要求，为确保绳槽能容纳钢丝绳并给予足够的支撑，绳槽的直径应比钢丝绳的直径大7.5%。经现场检查实际的绳槽直径由于磨损后未及时车槽，不能满足其要求。

　　（2）钢丝绳超负荷使用，依据为矿井原设计年产量为400万t/a,而实际年产量为600万t/a。

　　（3）钢丝绳钢丝质量或润滑油脂存在问题，但是这需要BRIDON公司进一步检测确认。

　　1.3结论分析

　　综合以上分析结果和现场实际工作经验认为钢丝绳异常断丝的主要原因时钢丝绳内各个绳股与钢丝绳之间的摩擦引起钢丝材质变化和直径变小。直接原因是因为已使用过的天轮绳槽直径与新钢丝绳的绳径不匹配，以及钢丝绳选用的润滑油脂不符合要求。

　　因为钢丝绳在高速运行中，如钢丝绳内部润滑不良或被挤或被卡时，会产生极大的摩擦力，导致表面形成马氏体。由于马氏体本身是一脆性相，耐疲劳性极差。在钢丝绳使用中，由于疲劳首先在马氏体层处产生裂纹，随着使用的继续，裂纹会不断地扩散、延伸，最终导致断丝。有时会在使用现场见到钢丝绳表面“发蓝”、“变糊”，均是由于剧烈摩擦便面温度升高而致。这一现象与在现场所观察到的以及图片上磨损的钢丝现象时一致的。

　　2结语

　　针对以上分析可能存在的问题，建议在钢丝绳选型和使用过程中应注意一下几个方面：

　　（1）尽量选用线接触或面接触类型的钢丝绳，因为该类型的钢丝绳是减少钢丝绳内部磨损的有效途径。

　　（2）在每次新绳安装前，仔细测量新钢丝绳直径，按绳槽直径比钢丝绳直径大7.5%的要求，车削滚筒及天轮绳槽，以达到钢丝绳正常安全使用要求。

　　（3）在钢丝绳使用前，除对钢丝绳钢丝进行拉伸、弯曲和扭转3项常规指标检验外，还应对钢丝绳涂浸的油脂进行化验，特别是对于摩擦轮提升绞车，因为钢丝绳油脂不仅关系到钢丝绳的防锈保护，还涉及到滚筒衬垫与钢丝绳间的摩擦性能。不符合要求的油脂不仅损坏和老化衬垫，引起钢丝绳异常磨损断丝，而且还可能引起滑绳事故。最近就发生几起因钢丝绳油脂质量问题而引起的起滑绳事故。