吳 瑤

（黑龍江煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心，黑龍江 哈爾濱 150000）

煤礦在用纏繞式提升機(jī)與提升絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試

吳 瑤

（黑龍江煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心，黑龍江 哈爾濱 150000）

通過(guò)對(duì)提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試方法的研究，對(duì)煤礦纏繞式提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試工作的流程進(jìn)行總結(jié)，分析存在的問(wèn)題，并根據(jù)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)情況，提出采用千斤頂頂壓測(cè)力方法，使制動(dòng)力檢測(cè)工作更加科學(xué)、合理。

提升機(jī) 提升絞車(chē) 制動(dòng)力測(cè)試 方法

礦井提升機(jī)與提升絞車(chē)在礦井中擔(dān)負(fù)著升降人員、提升礦物、運(yùn)送物料以及升降設(shè)備、工具等任務(wù)，是聯(lián)系礦井地面與井下的運(yùn)輸設(shè)備，是礦井的重要設(shè)備之一。礦井提升機(jī)和提升絞車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)是作為提升系統(tǒng)減速并安全停車(chē)的最后手段，它直接影響著提升設(shè)備能否正常工作和人身設(shè)備的安全，因此定期對(duì)主要提升設(shè)備進(jìn)行制動(dòng)力測(cè)試，掌握制動(dòng)器的工作性能，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，對(duì)礦井安全生產(chǎn)有著重要的意義。國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局于2005年3月發(fā)布了中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：AQ1015-2005《煤礦在用纏繞式提升機(jī)系統(tǒng)安全檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范》和AQ1016-2005《煤礦在用提升絞車(chē)系統(tǒng)安全檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范》，為煤礦在用主要提升設(shè)備的性能測(cè)試提供了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。但由于礦井提升機(jī)和提升絞車(chē)現(xiàn)場(chǎng)情況和檢測(cè)條件的各異，選擇合適的制動(dòng)力測(cè)試方法不僅可以節(jié)省人力物力、保證測(cè)試人員的安全，還能盡量減少檢測(cè)工作對(duì)礦井生產(chǎn)的影響，提高測(cè)試的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

1 提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)力矩的要求與驗(yàn)算

標(biāo)準(zhǔn)AQ1015和AQ1016對(duì)提升機(jī)和提升絞車(chē)對(duì)制動(dòng)力矩均做了規(guī)定，要求：“常用閘和保險(xiǎn)閘制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩與實(shí)際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不應(yīng)小于3；對(duì)于質(zhì)量模數(shù)小的絞車(chē)，上提重載保險(xiǎn)閘的制動(dòng)減速度超過(guò)4.3.7條規(guī)定的限值時(shí)，可將保險(xiǎn)閘的K值適當(dāng)降低，但不得小于2?！?/p>

如不考慮質(zhì)量模數(shù)小的絞車(chē)，只考慮單滾筒纏繞式提升機(jī)和提升絞車(chē)，即要求：

式中：Mzh-實(shí)測(cè)制動(dòng)力矩；

式中：∑Fz-實(shí)測(cè)各組閘的制動(dòng)力之和/N;

n-分組實(shí)驗(yàn)數(shù)；

Fz-各點(diǎn)制動(dòng)力/N；

R′-實(shí)驗(yàn)時(shí)，F(xiàn)z的作用半徑/m。

（1）立井單繩纏繞式無(wú)尾繩提升最大靜阻力矩：

式中：Mjm-提升機(jī)或提升絞車(chē)實(shí)際最大靜阻力矩/N·m；

Fjm-提升機(jī)或提升絞車(chē)最大靜張力/N；

Q-一次提升載荷重量/N；

Qz-提升容器自重/N；

p-提升鋼絲繩每米重量/（N/m）；

H-鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度/m；

R-提升機(jī)或提升絞車(chē)滾筒半徑/m。

（2）斜井單繩纏繞式提升最大靜阻力矩：

式中：Fjm-提升機(jī)或提升絞車(chē)最大靜張力/N；

Q-一次提升載荷重量/N；

Qz-提升容器自重/N；

α-井筒傾角/°；

p-提升鋼絲繩每米重量/（N/m）；

Lc-鋼絲繩最大傾斜長(zhǎng)度/m；

R-提升機(jī)或提升絞車(chē)滾筒半徑/m；

f1-容器運(yùn)行阻力系數(shù)，滾動(dòng)軸承取f1=0.015，滑動(dòng)軸承取f1=0.013~0.03；

f2-鋼絲繩運(yùn)行時(shí)與托輥和底板之間的阻力系數(shù)，f2=0.15~0.2。

由于提升載荷、提升容器和鋼絲繩都是以質(zhì)量千克為單位，這就要求要知道這些物體所受的重力來(lái)對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行驗(yàn)算。在重力場(chǎng)中，地球的引力使物體產(chǎn)生重力加速度，這種力就稱(chēng)為“重力”，單位為牛頓，即

式中：F─物體所受的重力/N；

m-物體的質(zhì)量/kg；

g-物體在地球引力作用下產(chǎn)生的重力加速度/（m/s2）。

地球上各不同地方的重力加速度略有不同，但物體在同一地點(diǎn)的重力加速度是相同的，所以物體所受的重力與物體的質(zhì)量成正比。已知提升載荷、提升容器和鋼絲繩的質(zhì)量，通過(guò)計(jì)算，可以求得它們所受的重力，并帶入公式，對(duì)提升機(jī)和提升絞車(chē)的制動(dòng)力矩進(jìn)行驗(yàn)算，從而判斷其制動(dòng)器的制動(dòng)力是否符合AQ標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 測(cè)力傳感器的選擇

測(cè)力傳感器是將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。在煤礦提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)器制動(dòng)力中，選擇合適的測(cè)力傳感器，對(duì)制動(dòng)力測(cè)試的科學(xué)性和測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有著重要的意義。

由于礦山提升機(jī)和提升絞車(chē)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的條件各不相同，單一的拉力或壓力測(cè)力傳感器不能滿足現(xiàn)場(chǎng)需要，現(xiàn)在市場(chǎng)上有拉壓兩用測(cè)力傳感器可供選擇。如徐州市東方測(cè)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的TC-3A提升機(jī)安全性能檢測(cè)儀，其配套符合GB3836.4-2000中5.4規(guī)定的ZS型拉壓式測(cè)力傳感器。該傳感器采用合金鋼外殼，壓電式探頭，輸出電壓0～24mV，額定載荷20t。該拉壓測(cè)力傳感器能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活選擇拉伸或頂壓的方式進(jìn)行測(cè)力，適用于提升機(jī)和提升絞車(chē)的制動(dòng)力測(cè)試。

3 提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試工作流程和常見(jiàn)的問(wèn)題

3.1 流程

3.1.1 安裝

制動(dòng)力信號(hào)線的接線：一端接檢測(cè)儀，一端接拉壓力探頭。拉壓力探頭安裝：將提升容器卸空，放在井筒交鋒位置即平衡點(diǎn)，如不平衡應(yīng)找到平衡點(diǎn)并抱閘停車(chē)。將拉壓力探頭的一端拉環(huán)與滾筒制動(dòng)輪（盤(pán)）相連，另一端拉環(huán)與行車(chē)或其它工具相連。使拉壓力探頭方向?yàn)闈L筒的切線方向。

3.1.2 測(cè)試

將提升容器卸空，放在井筒交鋒位置。然后將要測(cè)的閘抱死，其余的松開(kāi)。用行車(chē)或其它工具拉動(dòng)與制動(dòng)輪（盤(pán)）相連的拉壓力探頭，此時(shí)儀器顯示的制動(dòng)力不斷增大，當(dāng)制動(dòng)輪（盤(pán)）開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，停止拉動(dòng)，此時(shí)儀器自動(dòng)采集并顯示出制動(dòng)力值，由儀器或人工記錄下測(cè)試數(shù)值。然后按上面的步驟重復(fù)測(cè)試，直到所有的閘全測(cè)完。需要注意的是：

（1）在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，無(wú)論測(cè)試何種絞車(chē),必須讓設(shè)備放在平衡位置或放在讓設(shè)備不受力的地方。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，如所測(cè)的絞車(chē)是平移式或角移式絞車(chē)，所測(cè)的制動(dòng)力不可超過(guò)測(cè)力傳感器的額定載荷，否則會(huì)損壞傳感器。在測(cè)這種絞車(chē)時(shí)，可考慮加配重或減小重錘的重量配合拉壓力探頭進(jìn)行測(cè)試。如果是測(cè)盤(pán)形閘的絞車(chē)，最好是測(cè)單副閘，如多個(gè)閘同時(shí)測(cè)，情況同測(cè)平移式或角移式絞車(chē)相同。

（3）驗(yàn)算與判定。將實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)代入公式中進(jìn)行驗(yàn)算，得出數(shù)值，然后依據(jù)AQ標(biāo)準(zhǔn)對(duì)制動(dòng)力測(cè)試數(shù)據(jù)是否符合要求進(jìn)行判定。如判定不符合要求，需調(diào)試制動(dòng)器后再進(jìn)行測(cè)試。

3.2 制動(dòng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試常見(jiàn)問(wèn)題

提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試可以采用拉伸或頂壓兩種測(cè)力方法，制動(dòng)力現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試經(jīng)常遇見(jiàn)的問(wèn)題是如何尋找測(cè)力支撐點(diǎn)。在絞車(chē)房有行車(chē)或橫梁的情況下，通常是采用拉伸的測(cè)力方式拉動(dòng)測(cè)力傳感器進(jìn)行測(cè)試。如現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有行車(chē)，就需要借助其它工具如葫蘆起吊工具進(jìn)行測(cè)試，這種方法安裝和測(cè)試費(fèi)時(shí)費(fèi)力，連接橫梁部位的鋼絲繩繩卡安裝不牢還存在鋼絲繩脫繩的危險(xiǎn)。絞車(chē)房的橫梁主要用于起吊絞車(chē)設(shè)備，部分橫梁位置偏高，不利于安裝。有些橫梁還存在與機(jī)房連接不牢和梁本身剛度的問(wèn)題，在外加測(cè)試作用力大的情況下，存在安全隱患，不利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的安全。

在現(xiàn)場(chǎng)條件無(wú)行車(chē)或橫梁的情況下，針對(duì)斜井提升方式，還可采用斜井鋼制軌道作為測(cè)力支撐點(diǎn)進(jìn)行拉力測(cè)試的方法。但立井無(wú)行車(chē)或橫梁的情況下，拉伸的測(cè)力方式就顯得無(wú)計(jì)可施了。采用頂壓的測(cè)力方式就能很好的解決拉伸的測(cè)力方式無(wú)法測(cè)試的問(wèn)題。頂壓的測(cè)力方式以地面為測(cè)力支撐點(diǎn)，采用千斤頂這種提升工具，將傳感器安裝于絞車(chē)與千斤頂之間，通過(guò)千斤頂?shù)捻斏?，?duì)制動(dòng)力進(jìn)行測(cè)試。這種頂壓的測(cè)力方式安裝簡(jiǎn)單、操作方便，但需要有合適的夾具固定在絞車(chē)上，延長(zhǎng)測(cè)試力臂至傳感器上方進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于專(zhuān)業(yè)從事煤礦主要設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)的資質(zhì)機(jī)構(gòu)，加工一種通用于各種型式絞車(chē)，簡(jiǎn)單而又易于安裝和攜帶的夾具就顯得尤為重要。

4 采用頂壓測(cè)力方式的通用夾具設(shè)計(jì)思路

頂壓的測(cè)力方式需要將測(cè)試力臂由絞車(chē)引至拉壓傳感器上方，該夾具需要能固定在絞車(chē)上，且能夠承受較大的測(cè)試力。頂壓測(cè)力通用夾具的設(shè)計(jì)思路是適合于專(zhuān)業(yè)從事檢驗(yàn)的機(jī)構(gòu)，能通用于多種型式的絞車(chē)，制作簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)裝卸迅速，便于隨車(chē)攜帶。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)煤礦在用纏繞式提升機(jī)和提升絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試方法的研究探討，對(duì)測(cè)試流程和檢測(cè)設(shè)備的選型進(jìn)行了總結(jié)。在分析測(cè)試流程和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所存在問(wèn)題的過(guò)程中，提出了解決絞車(chē)制動(dòng)力測(cè)試問(wèn)題，提高制動(dòng)力測(cè)試工作的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，在工作實(shí)踐中可以取得一定實(shí)效，有參考推廣使用的價(jià)值。

[1]鮑久圣.提升機(jī)緊急制動(dòng)閘瓦摩擦磨損特性及其突變行為研究.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2009-04-01.

[2]何兆恒.負(fù)載自鎖制動(dòng)式提升機(jī).起重運(yùn)輸機(jī)械，2004-05-20.

[3]武超.盤(pán)形閘工作間隙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng).山東科技大學(xué)，2003-05-01.

TD5

B