山西紫金矿业有限公司 山西省忻州市 034302
摘要：摩擦式提升机是依靠主提升钢丝绳与摩擦轮之间的摩擦力进行传动，完成对物体和人员的升降任务。提升钢丝绳搭放在主导轮上，提升容器悬挂在两端。当电机主导轮转动时，主导轮上的摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力便带动钢丝绳随着主导轮一起转动，从而实现容器上升或下降。这要求钢丝绳与衬垫之间不应有相对滑动，但提升过程中可能会出现衬垫摩擦系数降低、超载、制动力矩调整不合理等，这些均可能造成工作时产生滑动，引发一系列重大事故，不仅会影响矿井的正常生产，甚至还会造成财产损失和人员伤亡。依照《金属非金属矿山在用摩擦式提升机安全检测检验规范》AQ2021－2008，对摩擦式提升机开展定期检测，是一种真实反映提升机运行安全状况并能够及时发现钢丝绳滑移等安全隐患，保障摩擦式提升机安全运行的有效手段。
关键词：多绳摩擦式提升机；定期检测；钢丝绳滑移；表面油膜
引言
矿井提升机主要用以运送人员、材料、设备等，在矿井运输系统中起着重要作用。随着矿井生产能力的不断提升，提升机故障率有所增加。为了降低提升机故障发生率，众多学者展开了广泛研究。对提升机钢丝绳换绳工艺进行改进，降低了钢丝绳换绳时间、提高了作业安全性；设计了一种提升机钢丝绳制动机构，降低了提升机拆装工作强度。因此，在前人研究基础上，对提升机钢丝绳制动结构、衬垫结构以及锲盒结构进行分析，以期能解决钢丝绳在使用过程中出现滑动问题，提高提升机运行可靠性。
1钢丝绳滑移情况
检测人员在测试完成制动器液压曲线、正常运行速度曲线，并验算制动力矩满足安全要求后，对提升机进行了空罐状态下的安全制动测试。为测试提升机的制动减速度，将速度传感器滚轮紧贴在制动盘上，尽力保持与摩擦轮外径相同的位置，同时，从司机操作台的紧停按钮电接点回路上，取出同步的220V交流电压，目的是可以在按钮动作时，电压阶跃的脉冲前沿作为安全制动的记时起点，确保制动减速度的测试精度。考虑到配重侧重量大于罐笼侧重量，类似于提升重载的工况，可获得大制动减速度，故安全制动测试采用罐笼由井口按提升物料的速度（6.1m/s）下放运行方式。
当罐笼与配重在井筒内相遇时，按下紧停按钮使安全控制回路动作，对提升机实施安全制动。观察钢丝绳滑移情况，由于罐笼在井口位置时，2个编码器同时清零，且摩擦轮与天轮外径相同，故在钢丝绳与摩擦轮间不出现滑移的情况下，2个编码器反馈高度值是基本一致。
2矿井多绳摩擦提升机结构分析
矿井多绳摩擦提升机主要分为井塔式、落地式两种类型，其中井塔式具有抗震性能好、造价低、井架结构简单、施工周期短等优点，落地式具有钢丝绳不裸露、结构紧凑、占据空间小、载荷垂直向下等优点。具体井塔式、落地式多绳摩擦提升机结构见图1。在提升机设计阶段就对提升机钢丝绳防滑性能进行验算，但是在具体使用过程中提升机仍会出现滑动事故，具体原因主要为：提升机启动或者制动力矩有过大调整；提升机配重不足或者提升超载；提升机摩擦衬垫提供的摩擦系数过低。
3滑移及制动减速度超差原因分析
（1）钢丝绳表面存在油膜：由于提升钢丝绳选用型号为6×19S+FC光面重要用途钢丝绳（表明涂油型），绳芯含油量较多，即使在安装时清洗了钢丝绳表面油膜，但在运行过程中钢丝绳受力挤压，仍会将绳芯内的油自内而外渗出，在表面形成了油膜。企业虽然在钢丝绳表面涂抹了增摩脂，因表面油膜的存在，增摩脂与油膜混合后，反而降低了钢丝绳与摩擦轮间的摩擦系数。
（2）首绳长度不一致导致4根绳的受力不一：钢丝绳运行一段时间后，由于受力及材质的差异，导致4根钢丝绳的伸长率不一致，且超出张紧器的调节长度范围后，使得较长钢丝绳的张力不足，降低了钢丝绳与摩擦轮间的静摩擦力。
造成安全制动减速度超差的原因，经过分析还是因安全制动时钢丝绳发生滑移，在摩擦轮上形成的系统转动惯量发生变化所致：在安全制动时，如钢丝绳与摩擦轮间未发生滑移时，钢丝绳与摩擦轮上形成的系统转动惯量是一致的；但当钢丝绳与摩擦轮间出现滑移时，它们之间的动摩擦力远小于滑移前静摩擦力，致使原有通过静摩擦力而加于摩擦轮上的罐笼、配重及钢丝绳的转动惯量大幅度减少，从而在作用于摩擦轮上的制动力相同情况下，制动时间明显缩短而造成减速度大幅增大。
4提升机防滑设计
在多绳摩擦提升机上安装的防滑卡绳应具备以下功能：可以监控提升机提升位置、运行速度及运行方向等参数；能够实现卡绳、防滑等功能切换，同时不会给正常的维修、换绳等工作带来影响；根据提升机运行工况差异，实现自动调节；当钢丝绳有滑动时，能够及时制动滑动钢丝绳，同时发出声光报警信号。
4.1钢丝绳摩擦衬垫结构形式
只有在多绳摩擦提升机出现危险时防滑卡绳机构才会动作，即钢丝绳出现意外快速下落或者滑而不止时，防滑卡绳机构才会与钢丝绳直接接触从而增加钢丝绳摩擦力，使得钢丝绳停止运行，为了降低衬垫对钢丝绳损伤并增加制动时的摩擦力。在制动过程中若摩擦衬垫选用平面布置方式，摩擦衬垫出现损伤后钢丝绳容易嵌入到摩擦衬垫内，从而导致无法进一步增加摩擦力。为此，提出将摩擦衬垫设计为锯齿形，摩擦衬垫磨损后仍可以给钢丝绳提供足够摩擦力，从而实现高效制动目的。
4.2锲盒设计
锲盒的主要功能是固定锲块及圆形滚子，当需要对钢丝绳进行制动时通过圆形滚子作用将钢丝绳与锲块作用力传输给锲盒。在设计锲盒时，结构应简单，从而提升锲盒可用性。
4.3钢丝绳制动机构设计
在钢丝绳制动机构动作时，可以实现对钢丝绳预紧；当对钢丝绳进行更换或者调绳时，制动结构仍可应可以夹紧钢丝绳，前者是动态对钢丝绳制动，后者则静态对钢丝绳制动。因而设计的钢丝绳制动机构可以通过更换防滑锲块、卡绳来实现上述功能。钢丝绳防滑、卡绳过程切换时仅需更换较轻零部件即可，整个过程简单，可显著降低作业人员劳动强度及作业时间。
结语
在任何运行工况下，确保钢丝绳与摩擦轮间不能出现任何滑移，是多绳摩擦式提升机安全运行的重要保障指标。通过上文中对特定案例中钢丝绳滑移原因分析及问题的解决，可以看出使用企业应该落实专人掌握一定深度的摩擦式提升机运行机理，避免钢丝绳选型错误的类似事项发生，减少损失。同时，由于摩擦式提升机控制系统较为复杂且安全保障措施较为全面，使用企业应该加强对维护保养力量的培养，严格落实日常保养制度，满足提升机处于正常运行状态的能力要求，以充分发挥摩擦式提升机的优势，为企业高效、安全的生产提供有力保障。
参考文献：
［1］潭兴福．提升机防滑装置摩擦试验装置设计［J］．煤矿机械，2010，31（7）：5－7．
［2］叶圣伟．基于PLC的摩擦式提升机的防滑制动［J］．矿山机械，2011，39（1）：53－56．
［3］AQ2021－2008，金属非金属矿山在用摩擦式提升机安全检测检验规范［S］．
［4］邓英华．提高摩擦式提升机防滑能力的方法［J］．煤炭与化工，2014，37（10）：94－95，99．
［5］宋会锋，赤孟博，陈海峰，等.煤矿提升机监测和故障诊断硬件系统设计研究［J］.能源与环保，2019，41（05）：124-127.
［6］田飞云.煤矿提升机子模块MMC电压分析及电路控制设计［J］.山东煤炭科技，2019（05）：145-147.
［7］王大伟.一起典型煤矿提升机坠罐事故原因分析及预防［J］.山东煤炭科技，2017（10）：143+146.