缠绕式提升机滚筒开裂的技术研究与改造

1、缠绕式提升机滚筒开裂的技术研究与改造徐从清（平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）摘 要：介绍了缠绕式提升机的作用，分析了提升机滚筒的受力状态。对提升机在实际使用中出现的问题进行了分析，找出提升机滚筒开裂的原因，完成了对提升机滚筒的技术改造。关键词：提升机；滚筒开焊；焊接；改造The winding type elevator drum cracks engineering research and improveXU Cong-qing( Pingdingshan Industrial Vocational Institute of Technology, Pingdingsh

2、an 467001,China）Abstract: Introduced the winding type elevator function，has analyzed the elevator drum stressful condition.The question which appeared in the actual use has carried on the analysis to the elevator,discovers reason which the elevator drum cracks,has completed to the elevator drum tech

3、nological improve Key words: lift; welds-opend of roller; Welding； improve 1、问题的提出提升机滚筒是矿井提升机的主要承载部件，它的作用是缠绕钢丝绳，承担全部提升负荷，完成提升矿物、矸石、升降人员、运送设备和材料等任务。提升滚筒能否正常运行，直接关系到矿井的安全生产和生产任务的完成情况。据调查，国内使用期限10年以上的单绳缠绕式提升机，就已经发现有滚筒开裂的现象，特别是使用期限达几十年的苏制和仿苏制提升机，多数有滚筒开裂、塌陷、开焊或联接螺钉剪断等现象，直接影响到矿井的正常生产和经济效益，威胁到矿山的安全。平煤集团五矿是

4、我国解放后自己设计的一座大型矿井，年设计提升能力120万吨/年，经过技术改造后核定的提升能力为165万吨/年。副井提升绞车是前苏联克拉玛托尔斯克机器制造厂在二十世纪五十年代（1957年）设计制造的HKM-3-2×4×1.8缠绕式提升机，1958年安装，于1959年元月安装投入使用，1981年进行技术改造井筒由一水平向下延伸145米，即井筒由原来的200米延伸到二水平的345米。1990年开始出现滚筒筒壳、肋板以及肋板和轮毂处开裂现象，后经有关单位多次补焊加固处理，长则两三个月，短则不到一个月，又在同样地方出现开裂。由于未能及时地进行处理，以至于滚筒失效严重，已直接影响到正常

5、生产，威胁到了安全生产。2、 问题的研究与改造措施1）原因分析平煤集团五矿自八十年代中期以来，随着矿井的技术改造，使其年产量得到大幅度的提高，而整个矿井的提升设备还采用六十年代的设备。提升机长期处于过负荷运转状态，进而引起提升机产生疲劳，导致了提升机滚筒产生开裂现象。特别是进入九十年代，滚筒产生开裂现象日益严重，开裂的次数也比较频繁。一个滚筒的裂纹主要集中在筒壳内表面焊接的支环上，在另外一个滚筒支轮处有极少的裂纹产生。该提升机的滚筒，也在最近几年处理过滚筒的开裂，通过现场监测发现有的裂纹才处理不久，现在又在原来补焊的部位产生了裂纹。两个滚筒共发现了大约12处裂纹，裂纹尺寸从20120mm不等，

6、其中大部分是补焊过的。根据副井提升机滚筒的开裂情况看，情况并不严重，只要及时的采取修复措施，就能很好的解决开裂问题。平煤五矿副井提升机滚筒内部结构是：滚筒壳体都用厚度比较大的钢板加工而成，筒壳内部焊接了两个沿周向的圆形支环。虽然该提升机在设计时就考虑到了运用支环来加强滚筒受力的薄弱环节。但随着提升机服务年限的延长，提升高度的增加、并且经常过载等现象，造成提升机滚筒产生疲劳应力。这就要求对滚筒的受力状况进行研究，着重考虑如何有效地加强支撑，将提升机滚筒所受的载荷进行分解均化。2）改造措施采取卸载转移应力法。在滚筒裂纹部位采取有效的卸载、转移和分散措施，并对没有出现裂纹的部位进行有效的加强，这样可

7、以达到均匀化分解应力的目的。其具体做法是：先处理外观的裂纹，然后再考虑整体结构的卸载办法。用辅助支撑来加强支环对滚筒的支撑力，同时也起到分散转移载荷的目的。该方案具有投资小，能够有效的处理滚筒开裂问题。多年来通过对平煤集团五矿提升机的运转状态进行现场跟踪观察，在收集了大量运转状况监测资料的基础上。针对以往处理滚筒开焊时存在的问题、处理方案的可行性等都进行了详细的研究论证，请教维护操作人员及现场工程技术人员。在合理假设的理论基础上来建立提升机滚筒受力的数学模型，并结合提升机的运转状况分析得出结论，滚筒开裂的主要原因是长期超负荷运转所致。为了能科学合理的制定提升机滚筒开裂的技术改造方案，进而找到更

8、加合理有效的措施来解决提升机滚筒开裂的问题。针对提升机滚筒开裂问题，我们采用的措施：一方面在滚筒裂纹部位采取有效的卸载措施，而把裂纹部位卸掉的外载转移和分散到附近没有出现裂纹的部位，并对没有出现裂纹的部位进行有目的和有显著效果的加强，这样可以达到均匀化分解应力的目的；另一方面采取正确的焊接工艺，使应力均匀化和焊接融为一体能更好的解决滚筒开裂问题。为了消除应力集中现象的产生，主要从降低影响焊接接头疲劳强度的方面着手。3 、方案实施根据以上诸多分析研究，结合五矿副井提升机滚筒开裂的实际情况，通过应力测试分析结果来看，滚筒在动载荷情况下，在其宽度方向上的1/3、2/3处是应力集中的地方，应考虑对滚筒

9、内部支环进行加固。针对滚筒开裂的技术改造方案设计如下：由于该提升机的开焊是沿径向分布的，而以前采用的焊接方向与其不相适应，应改变措施使其与开焊的方向、应力应变方向相适应。从而达到抵消或减弱因焊接变形而产生的应力集中。为了达到降低应力集中，减小疲劳应力，必须要对滚筒所受载荷进行合理的分解与卸载，采用在滚筒内部焊接一个加固板来支撑滚筒壳体、达到分解载荷的目的，支环在滚筒内部的安装位置，如图所示。图4.1 滚筒改造焊接位置示意图1滚筒辐板；2滚筒壳；3支环；4加固板1）首先应将开焊的部位进行修复，对原提升机滚筒内部辐板间沿径向加强肋板处产生的裂纹进行补焊。2）根据滚筒内部支撑的特点，在不改变原来支撑

10、结构件位置的情况下，利用事先制作的专用加固板作为加固滚筒的支撑板，采取焊接方式。每一个滚筒内部的加固板要均匀布置，从而能达到改善滚筒筒壳的受力状况，实现分解载荷的目的。采用该种形状肋板是使其受力较为合理，能够较好的将钢丝绳对滚筒的作用力进行分解。3）用4个加固板相互成90度，沿轴向焊接在滚筒内部，加固板分别与滚筒内壁的两个支环、滚筒两端的轮辐采用焊接连接。4）每一个滚筒内部要焊接4个加固板，各个加固板相互呈90度，沿圆周方向均匀分布。4、结语利用平煤五矿月底集中检修期间，在一切准备就绪的情况下，组织了相关人员，对副井提升机开焊的滚筒进行焊接处理，修复后的提升机运行至今，目前一切运转状况良好，滚筒的各项性能参数及运转状态均符合要求，达到了用户的满意，顺利地通过了工业性能试验。解决了长期困扰五矿副井提升机运行中的一大难题，消除了影响矿井安全生产中的重大隐患，为企业带来了较好的社会效益和经济效益。作者简介：徐从