多绳提升机钢丝绳张力定期监测方法与系统的研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文1.2研究目的和意义钢丝绳是多绳提升机的重要部件，多绳摩擦提升机就是依靠钢丝绳与衬垫之间的摩擦力来传递动力的，钢丝绳受力不平衡会导致摩擦衬垫磨损严重，钢丝绳使用寿命缩短，甚至会造成提升容器倾斜，导致卡罐、断绳等重大事故。多绳摩擦提升机上各钢丝绳的张力很难保持一致，导致多绳张力不平衡的原因很多，大致归纳为以下几种原因[2]:（1）绳槽直径的偏差。绳槽浅的（即绳槽直径大的），钢丝绳张力较大。（2）钢丝绳材料、捻制过程的差异导致的物理性质偏差，如钢丝绳的弹性模数、直径不同。虽然《煤矿安全规程》规定必

2、须使用同一种型号、同一批生产的钢丝绳，但钢丝绳弹性模数、直径仍存在一定的误差，几根钢丝绳弹性模数的差异、直径的不完全相同都会导致各绳的张力不平衡。（3）钢丝绳长度的偏差。安装时各提升钢丝绳弹性伸长各不相同，使得钢丝绳长度不同，钢丝绳初始张力也就各不相同。（4）钢丝绳的蠕动。钢丝绳蠕动是由摩擦轮两侧的钢丝绳拉力不等同所引起的，钢丝绳蠕动蠕动量正比于绳的拉力，钢丝绳朝向拉力较大的一侧蠕动，所以各绳拉力分配比例不相等时，钢丝绳蠕动量大于其它钢丝绳是承受拉力大的那根，蠕动的存在，同时也会会改变各绳间的拉力分配关系。（5）钢丝绳在摩

3、擦轮上的滑动。若钢丝绳在摩擦轮上的滑动不相等，总载荷在各绳中分配的比例也就不相等。钢丝绳张力不平衡的危害有以下几个方面：（1）导致钢丝绳的磨损加速，甚至会造成断绳事故。长期处于大张力状况的钢丝绳会严重磨损，过早报废，甚至造成断绳事故。（2）导致摩擦衬垫急骤磨损。若钢丝绳受力不均严重时时，就会急剧磨损个别摩擦衬垫，因此会摩擦衬垫的使用寿命会大大降低。由此人们不得不找重新车削齐所有绳槽，（3）造成钢丝绳振动。各钢丝绳的张力不平衡严重时，将会造成运转中的钢丝绳出现振动，造成提升机运转不稳定，甚至会导致罐笼或箕斗发生抖动，因而极易

4、引发事故。2太原理工大学硕士研究生学位论文因此，《煤矿安全规程》系统、明确的规定了钢丝绳张力不均匀程度的限制，《煤矿安全规程》(2007)[9]第423条规定，任一根钢丝绳的张力与平均张力之差不得超过±10%。钢丝绳张力不平衡的检测与调整已成为提升机技术管理工作的一项重要内容。方便和准确地测量出提升钢丝绳的张力差并及时调整，可以延长滚筒摩擦衬垫和钢丝绳的寿命。1.2国内外研究动态在没有系统的测试仪器以前，国内外一直都采用的是振波法[3]和标记法[4]检测钢丝绳的张力的。这两种方法，在保证钢丝绳提升系统正常运行方面起到了十分

5、重要的作用。振波法就是利用冲击力垂直打击钢丝绳产生的横向振动波的返回周期，从而求得钢丝绳张力。1EL23图1-1振波法示意图Fig.1-1Schematicdiagramofvibrationwavemethod1-摩擦轮;2-提升钢丝绳;3-提升容器;L-摩擦轮与容器间距离;E-振波锤击点振波法的公式为：Qi4Lt2gL2in=+−ρtg2642in(1-1）式中：Qi为第i根钢丝绳所受终端载荷，Kg；L为摩擦轮与容器间距离，m；ρ为钢丝绳线密度（即每米的重量），kg/m；ti为第i根钢丝绳振波振动传播的返回

6、周期，s；3太原理工大学硕士研究生学位论文振波法测钢丝绳张力简单易行，便于操作，但是精度较低，这是因为振波在向上传输的时候，产生的波形有主波峰和次波峰，通常难以分辨，从而造成振波返回时间的计算不准确，影响测量的精度。王勤贤老师曾具体研究过振波法测提升机钢丝绳张力的方法，提出了减少测量误差的几个要点和方法：即应分别在空载和重载状况下用振波法对钢丝绳张力进行测试与调整，使其在两种情况下都能满足《煤矿安全规程》得要求；最好用第二个振波返回周期或第二和第三个振波返回周期的平均值来作为计算钢丝绳张力的依据；将提升容器放到井底位置进行

7、张力测试，以减少振波法测试的误差。标记法是在国内外钢丝绳张力测力计问世以前是测试和调节多绳提升钢丝绳不平衡张力的主要方法。标记法的测试方法是严格遵循《煤矿安全规程》92版执行说明中规定的六步序法的，其步骤如图1-2所示。BA∆hBABABABABA123456图1-2标记法全过程Fig.1-2Thewholeprocessoflabeling标记法的校验公式为∆h=0.3L+0.07Lc（1-2）0式中：h为标记法测出的各绳最低标点位移和最高标点位移之间的差值，mm；Lc为提升容器在井底装载位置时，容器连接装置的上端到驱动

8、轮切点之间的钢丝绳的长度，mm；L0为提升容器在井口卸载位置时，容器连接装置的上端到驱动轮切点之间的钢丝绳的长度，mm。如果标记法第四步的最大高差∆hmax超过∆h值时，则各钢丝绳的张力不平衡超过了规定的±10%的范围，这时就应调节各钢丝绳绳，使其张力达到平衡。∆hmax不大于∆h值，则说明各钢丝绳的张