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矿用多绳摩擦式提升机常见故障分析


      矿井提升是煤炭生产环节中至关重要的一个生产环节,是联系井下与地面的纽带。主井主要用来提升井下生产的煤炭,一般年产不小于30t的矿井多采用箕斗提升,年产不大于30t的矿井多采用罐笼提升。矿井提升设备特别是矿井提升机发生故障,不仅直接影响井下生产,还对井下作业人员的生命安全造成重大威胁。因此,分析矿用多绳摩擦式提升机常见机械故障,查明原因,进而提出针对性的解决方案,对于提高煤矿安全生产水平具有重要作用。


一、 多绳摩擦式提升机原理

      按工作原理的不同,矿井提升机大体可以分为两大类,即单绳缠绕式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。单绳缠绕式提升机适用于浅、斜井,在埋深大的矿井及提升强度较高的矿井则优先选用多绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式矿井提升机的不同之处在于钢丝绳与主导轮的缠绕固定方式。

      多绳摩擦式提升机的钢丝绳被设置在主导轮摩擦衬垫上,钢丝绳的两端分别吊挂罐笼、箕斗,平衡尾绳挂置于罐笼、箕斗的下部位。当罐笼、箕斗被提升机提升时,钢丝绳一旦受力就会紧紧的压在摩擦衬垫上。电动机通过减速器带动主导轮,会产生较大的摩擦力,作用于钢丝绳和摩擦衬垫之间,使主导轮转动,最终完成矿井提升工作。

多绳摩擦提升机结构见图1

21多绳摩擦式提升机结构示意1一主导轮;2一井架天轮;3一钢丝绳;4一罐笼、箕斗;5一平衡尾绳
二、 提升机常见故障
减速器作用与故障分析

      多绳摩擦式提升机减速器可以在减速的同时提高电机输出扭矩,扭矩输出比为电机输出扭矩乘以减速比,且小于减速器额定扭矩。提升机减速器降低了负载惯量,惯量的减少量为减速比的平方。矿井提升机属于低速重载机械,作业环境复杂,罐笼、箕斗对提升机冲击力较大,齿轮传动有效率高,尺寸小,适应性强。鉴于斜齿轮传动具有冲击、震动、噪声小的优势,提升机齿轮传动方式一般优先选择斜齿轮传动。

 

减速器齿轮损伤

      裂纹是齿轮损伤中较为常见的一种现象,矿井提升机在高强度运行期间,减速机齿轮间摩擦过于频繁。高强度作业和过热温度会降低齿轮强度,齿轮齿会出现断裂的危险。为避免出现齿轮齿断裂,一是要使用铸造质量符合要求的齿轮;二是要避免矿井提升机超长时间作业,日常巡检期间对提升机减速器内的齿轮进行机械检修。

      提升机减速器内齿轮不断摩擦时会出现齿面疲劳,并进一步扩展为齿面裂纹损伤,使得齿轮表面变得凹凸不平。若齿轮齿面裂纹长时间不处理,将给提升机带来严重的安全隐患。巡检发现这类情况时,可以将点齿轮蚀坑边缘打磨圆滑,及时更换极压润滑油。

 

减速器润滑油问题

      提升机运行期间减速机内齿轮不断损耗,尽管加注润滑油能降低损耗强度,但不能杜绝损耗,因此齿轮在损耗过快或者超过使用年限后要及时更换。

      在减速箱内使用质量不合格的高压润滑油在高压力环境下齿轮润滑油膜会破裂,齿轮接触处出现融化粘连,齿轮粘连部分有被撕裂的可能,因此一定要选择质量合格的润滑油。若齿轮粘连部分出现被撕裂的状况,不严重时可以在胶合损伤处将齿轮打磨光滑。减速箱若密封不严格,其中的润滑油会出现泄漏,影响齿轮正常咬合,齿轮摩擦的热量将无法挥发,导致齿轮产生异响,磨损加快。润滑油泄漏后要及时更换密封元件,确保减速器的密封性。

 

减速器轴承损伤

      轴承的损伤会导致齿轮出现不规则运动,导致异常磨损。巡检期间若发现减速器内齿轮出现不寻常振动、噪声时要考虑是否发生轴承损伤。

 

液压盘式制动器作用与故障

      为避免矿井提升系统因减速机的传动件失效酿成煤矿事故,盘式制动器作为煤矿从业人员的最后一道生命防线,常设计为双保险或三保险。当要对箕斗、罐笼采取紧急制动操作时,盘式制动器可以在较短时间内将主起升卷筒上的制动盘以机械摩擦方式抱紧。抱紧制动力主要由碟型弹簧生成,提升机附带的液压站提供松闸力。电磁阀接通电源时,制动器开启;电磁阀断开电源时,随着液压开启卸压,制动器立刻发生制动反应。

 

盘式制动器作用

      当提升机操作人员停运悬挂的箕斗或罐笼时,滚筒能够被液压盘式制动器迅速刹车制动;当提升机悬挂箕斗或罐笼作减速运行或者卸载重物时,为保证箕斗或罐笼的运行稳定性,盘式制动器对提升机的控制发挥了极其关键的作用;当矿井口位置遭遇紧急事故或紧急情况时,液压盘式制动器能够迅速制动提升机卷筒,从而停车。

 

盘式制动器故障

      盘形制动器设有前腔进油结构,安装时对榫有一定难度。一旦盘形制动器出现漏油现象,油污会污染盘形制动器的闸盘,最终盘形制动器的摩擦系数、制动力都达不到设计要求。

      液压站中液压传动装置的电磁换向阀阀芯被卡住时,制动盘上加载的盘形制动器产生的蝶形弹簧力不足以安全制动,严重时还会导致盘形制动器制动失灵,十分危险。原因一是油腔内的油液不能顺利回流进人油箱;二是外部油箱盖若不干净也会把脏物、杂质带人制动系统内部的工作油液。因此在加工安装盘形制动器时必须保证其干净,避免受到油液污染。阀体携带的杂物和脏物会通过油压运动脱离阀体混人制动系统内部的工作油液,密封圈磨损严重产生胶状悬浮物,也会导致阀芯被堵塞,严重降低制动系统的制动可靠性。制动器和液压传动装置出现故障,提升机作业就存在安全隐患。为保证煤矿安全生产,一是要增强对制动器和液压传动装置的监测;二是要减少和预防油污染。

 

制动器的故障模式及可靠性图框

      盘式制动器制动系统中构成部件主要包括功能件、组件和零件。功能件如液压站、盘闸、控制台;组件如电磁阀、电液调压装置;零件主要指那些不能往下分解的符合设计规定的单一零散部件。制动系统的常见的故障有启动故障,运行故障,停车故障,制动故障,其中制动器最严重的故障是闸瓦不能顺利合闸、液压盘形制动器产生的制动力矩达不到设计要求。

      为避免盘式制动器刹不住车引发“放大滑"事故,有条件的矿井可以优先安设盘式制动器的自适应补偿增压装置这套装置具有安全兜底功能,当液压盘式制动器提供的制动力矩达不到制动要求时,自适应补偿增压装置可以额外提供补偿制动力矩,提升制动效果,确保提升机安全停车。盘式制动器制动系统间的功能传输情况,可用可靠性图框表示,见图2

2制动器可靠性图框一弹簧可靠性;酶一摩擦可靠性;R平一维护可靠性;一电磁阀可靠性;一闸盘抗污染可靠性;一液压站整定可靠性;一闸同步可靠性。

三、 结语

      矿用提升机安全稳定运行与否直接关系到矿山安全生产。通过分析矿用多绳摩擦式提升机常见故障,指出提高提升机系统的可靠性、保证煤矿安全生产,必须避免提升机超长时间作业,同时要加强齿轮检修。

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