矿用多绳摩擦式提升机常见机械故障
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。矿井提升设备特别是矿井提升机发生故障,不仅将直接影响井下生产,更对井下作业人员的生命安全造成重大威胁。主井主要是提升井下生产的煤炭,一般年产≧30万t的矿井多采用箕斗提升,年产≦30万t的矿井多采用罐笼提升。
1.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归纳为两大类,一是单绳缠绕式矿井提升机、二是多绳摩擦式矿井提升机。单绳缠绕式提升机适用于浅、斜井。在埋深大的矿井以及提升强度比较高的矿井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其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,如下图1所示。钢丝绳的两端分别吊挂罐笼、箕斗,平衡尾绳被挂置于罐笼、箕斗的下部位。当罐笼、箕斗被提升机提升时,钢丝绳一旦吃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转动时,会生成一个较大摩擦力的作用于钢丝绳和摩擦衬垫两者之间。较大的摩擦力会带动主导轮转动,最终完成矿井提升工作。
这是世界性难题
2提升机减速器故障分析
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,扭矩输出比例为电机输出扭矩乘减速比,且小于减速器额定扭矩。提升机减速器在减速的同時降低了负载惯量,惯量的减少为减速比的平方。矿井提升机属于低速重载机械,其作业环境复杂,罐笼、箕斗对提升机冲击力较大,齿轮传动有效率高,尺寸小,适应性强等优点,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。
2.1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频繁,高强度作业加上温度过热将会降低齿轮强度,齿轮齿会出现断裂的危险。为了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间在不断的摩擦中会出现齿面疲劳,齿面疲劳会进一步扩展为齿面裂纹损伤,齿面裂纹损伤将会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,同时及时更换极压润滑油。
2.2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,但是不能杜绝损耗。所以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。所以一定要选择质量合格的润滑油,若齿轮粘连出现被撕裂的状况,不严重时可以在胶合损伤处将齿轮打磨光滑[3]。减速箱若密封不严格,当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。
2.3减速器轴承损伤
轴承的损伤会导致齿轮出现严重的不规则运动,齿轮出现异常磨损的状况。巡检期间若发现减速器内齿轮出现不寻常振动、噪声时要考虑是否轴承发生损伤。
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3提升机液压盘式制动器故障
矿井提升系统为了避免发生因减速机的传动件失效造成煤矿事故,液压盘式制动器作为煤矿从业人员的最后一道生命防线,盘式制动器设计有双保险或三保险。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机械摩擦抱紧,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,制动器会开启,电磁阀断开电源时,随着液压开启卸压,制动器发生立刻制动反应。
盘形制动器由于其前腔进油结构存在,会导致盘式制动器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,最终带来的后果是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,制动盘上加载的盘形制动器产生的蝶形弹簧力不足以产生安全制动的效果,严重的话会导致盘形制动器制动失灵,这是十分危险的故障。原因在于油腔内的油液不能够顺利的回流进入油箱。外部油箱盖若不干净将会把脏物杂质带入制动系统内部的工作油液,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入制动系统内部的工作油液。与此同时,密封圈磨损严重而产生的胶状悬浮物,也会导致阀芯被堵塞,使得制动系统的制动可靠性被严重降低。制动器和液压传动装置出现故障,会造成提升机作业安全隐患。为了提高提升机系统的可靠性,保证煤矿安全生产,一是增强对制动器和液压传动装置的监测,二是必须减少和预防油污染。
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[5]。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。为了避免发生盘式制动器刹不住车引发的“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,这套自适应补偿增压装置的优势在于其具有安全兜底功能。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。
4小结
为了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,同时齿轮要加强检修。选择质量合格的润滑油,减速箱若密封不严格,润滑油会泄漏,影响齿轮正常咬合,要及时更换密封元件,确保减速器的密封性。减速器内齿轮出现不寻常振动、噪声时要考虑是否轴承发生损伤。增强对制动器和液压传动装置的监测,二是必须减少和预防制动器和液压传动装置的油污染。
(文章素材来源:同煤集团煤峪口矿李庆汝)
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