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纏繞式提升機卷筒筒殼開裂的原因及預防措施

文檔作者：譚愛兵文檔來源：晉城市煤炭規(guī)劃設(shè)計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月18日
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第1期(總第188期)
2O15年O2月
機械工程與自動化
MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUTOMATION
No．1
Feb．
文章編號：1672—6413(2015)01—0192—02
纏繞式提升機卷筒筒殼開裂的原因及預防措施
譚愛兵
(晉城市煤炭規(guī)劃設(shè)計院， 山西 晉城048000)
摘要： 針對提升機卷筒筒殼開裂的內(nèi)因和外因進行了簡要分析， 同時根據(jù)現(xiàn)場的使用情況，對不同的開裂情
況采用不同的解決方案，并提出相關(guān)的預防措施， 以保證煤礦企業(yè)安全、高效運行， 從而達到降低企業(yè)成本
的目的。
關(guān)鍵詞：提升機； 滾筒筒殼； 預防措施；筒殼開裂
中圖分類號：TD 534 ．2 文獻標識碼：B
0 引言
纏繞式提升機作為煤礦企業(yè)重要的提升設(shè)備，擔
負著提升礦物和升降人員、設(shè)備及材料等重任[1]，而作
為提升系統(tǒng)的主要承載部件—— 卷筒，在提升的過程
中起著至關(guān)重要的作用。但卷筒在其使用過程中由于
工藝、材料、外在環(huán)境以及人為因素的影響，會逐漸地
磨損、變形，甚至會出現(xiàn)筒殼斷裂、蝕損等現(xiàn)象，隨著磨
損程度的不斷增大，設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)將會產(chǎn)生不同程
度的劣化，因此不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的故障，這
給煤礦的安全生產(chǎn)、正常運行埋下了很大的隱患[2]，嚴
重影響企業(yè)的安全生產(chǎn)，甚至導致人員傷亡，因此需要
引起我們的高度重視。
1 卷筒簡殼開裂位置及形式
通過對現(xiàn)場一些礦井纏繞式提升機的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)
卷筒筒殼容易發(fā)生開裂的位置主要在：① 沿筒殼圓周
方向局部開裂、沿筒殼軸承方向開裂，一般裂紋首先出
現(xiàn)在兩半筒殼合口處、筒殼與支輪連接處，并沿圓周方
向逐漸擴展 ；② 筒殼與外部設(shè)備連接時，沿焊縫開焊
或開裂，包括筒殼與支輪連接處、滾筒與支環(huán)連接處、
筒殼上鉚釘孔周圍開裂等，此開裂部位對筒殼失去支
撐作用，甚至脫落。
2 筒殼開裂的原因分析
筒殼自身的開裂主要由內(nèi)因和外因兩方面構(gòu)成。
2．1 內(nèi)因
在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于理論計算誤差過大，造成
筒殼過薄或選用材料不當導致筒殼強度無法滿足來自
載荷的各種應力。
2．2 外因
主要來自負載的鋼絲繩，包括已經(jīng)纏到卷筒上的
鋼絲繩圈對筒殼所施加的徑向壓力和未纏到卷筒上的
鋼絲繩的靜拉力對筒殼所施加的彎矩和扭矩，使得筒
殼上每一點的載荷值因鋼絲繩不斷地纏繞和放松而不
斷地發(fā)生變化，導致外部載荷產(chǎn)生的各種應力超過了
材料的允許值，致使筒殼開裂 ；同時，在筒殼與輪輻
進行連接時，由于滾筒的受力不均勻引起鉚釘震動，使
得筒殼容易產(chǎn)生位移，從而造成筒殼崩裂。外因還包
括沿焊縫開焊或開裂的現(xiàn)象，這可以從以下幾方面進
行考慮：①筒殼與支輪固定連接時，其連接處主要承受
的載荷包括作用在筒殼上的彎矩、扭矩以及徑向壓力，
同時由于周向壓縮力和縱向彎曲應力的共同作用，使
得在筒殼與支輪的連接處產(chǎn)生較大的彎曲應力，從而
容易產(chǎn)生裂紋，如果焊接應力過大或者焊接強度不夠，
則會出現(xiàn)開焊或開裂的情況；② 筒殼與支環(huán)連接焊接
處，由于存在徑向壓力，支環(huán)上承受反力，使得彎矩最
大，易產(chǎn)生彎曲應力和剪切應力，當其大于筒殼所能承
受的強度時，容易在支環(huán)處引起筒殼裂紋，因此為了防
止裂紋的產(chǎn)生，需要采取加厚筒殼的措施；③筒殼和襯
木連接時，由于在筒殼上要鉆螺栓連接孔，如果連接孑L
的孔徑及安裝不能滿足規(guī)范要求，就會對簡殼強度造
成很大影響，從而產(chǎn)生孑L間裂紋。
無論是內(nèi)因還是外因，其實質(zhì)都是筒殼強度無法
滿足外部載荷的要求從而造成筒殼開裂。
3 筒殼開裂的處理及預防措施
通過對筒殼開裂的原因進行分析，當發(fā)生開裂現(xiàn)
象時，可以針對不同的情況采取不同的處理方法。
(1)更換較厚的筒殼。在設(shè)計筒殼厚度時，其許
收稿日期：2014—04—15；修訂日期：2014—11—28
作者簡介：譚愛兵(1980一)，男，山西晉城人，工程師，在讀工程碩士，主要從事礦井機械設(shè)計與研究工作。
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2015年第1期 機械工程與自動化 · 193 ·
用應力應按抗疲勞強度來確定，而不應按疲勞安全系
數(shù)為1．15倍來確定。另外在筒殼內(nèi)部沿圓周方向增
設(shè)加強支環(huán)，即在內(nèi)部焊接一圈薄鋼板或縱向肋以補
強筒殼。
(2)對于已松動的鉚釘需進行重新鉚固或者使用
剛度較大的角鋼進行連接。
(3)對于已開裂處進行補焊，同時在裂紋的終端
處鉆止裂孔。
(4)為避免過負荷運轉(zhuǎn)，應合理使用及維護。
上述方法是指在筒殼發(fā)生開裂現(xiàn)象后采取的措
施，是造成停機之后進行的維修，屬于一種被動的檢修
方式。在實際的運行過程中，為了將事故消滅在萌芽
狀態(tài)，避免較大事故的發(fā)生，需要采取如下的預防措
施。
(1)在對筒殼厚度進行理論計算時應全面合理，
即計算最大動拉力而非最大靜拉力；計算疲勞強度而
非靜強度。
(2)選擇材料時，應選擇材質(zhì)均勻且滿足強度指
標要求的原材料，嚴把質(zhì)量關(guān)。
(3)避免在工作中產(chǎn)生很大的局部應力，使得連
接螺栓的預緊力不同，導致局部擠壓過重。
(4)在進行焊接時應根據(jù)不同的材質(zhì)選用不同的
焊條，并清洗干凈焊接處，同時焊接后應采用整體退火
來消除筒殼彎制過程中產(chǎn)生的預應力。
(5)為減少開裂的隱患，在設(shè)計過程中應盡量減
少筒殼上的開孔量。
(6)使用過程中應注意避免沖擊、過載等嚴重影
響筒殼開裂情況的發(fā)生，同時需要按一定的周期進行
檢修，及時處理螺栓松動、襯墊磨損不均等問題，對于
磨損到極限的零部件應及時更換，避免出現(xiàn)更嚴重的
損害。
4 結(jié)語
提升機作為煤礦生產(chǎn)的重要工具，在其使用過程
中由于自身和外在原因不可避免地會出現(xiàn)一些故障，
需要根據(jù)現(xiàn)象分析其原因，從而對癥下藥提出合理的
解決方案。同時，為了避免類似事故的發(fā)生，需采取一
定的預防措施來保證提升機的運行效率和使用壽命。
參考文獻：
Ell 閏建設(shè)．礦井纏繞式提升機滾筒裂紋原因分析與防范措
施[J]．礦山機械，2005(9)：123—124．
[2] 李長軍，朱春學，范戰(zhàn)峰．纏繞式提升機筒殼崩裂的原因
分析及對策[J]．煤礦機械，2004(5)：125—126．
[3] 徐梯云，劉碧玉，汪旭東．舊式提升機卷筒的使用維修與
改造[J]．煤礦機械，2003(7)：80-81．
E4] 衰登振．KJ型礦井提升機筒殼損壞原因及處理方法EJ]．
礦山機械，1994(1)：39-40．
Reasons and Preventive M easures of W inding Hoist
M achine Drum Cracking
TAN Ai-bing
(Jincheng Coal Planning and Design Institute，Jincheng 048000，China)
Abstract：The reason for winding hoist machine’S drum shell cracking were briefly analyzed．Based on the site usage condition，some
solutions for different cracking were put forward，and the appropriate preventive measures were recommended，in order to ensure the
safe and efficient operation of coal mining enterprises．
Key words：hoist；drum shell；preventive measures；drum shell cracking
(上接第191頁)
參考文獻：
[1] 中國齒輪專業(yè)協(xié)會．重型汽車變速器[M]．北京：北京理
工大學出版社，2010．
[2] 武正河．變速箱電、氣控換檔控制系：中國，ZL 2006
2 0127931．9[P]．2007—11-14．
[3] 原果田．DC16J200T汽車變速器設(shè)計特點剖析[J]．機械
傳動，2011，35(11)：48—51．
Analysis of Shift Failure M odes of Heavy Vehicle Transm ission
YUAN Xin
(China National Heavy Duty Truck Datong Gear Co．，Ltd．。Datong 037305，China)
Abstract：The modern DFEMA analysis technique is applied tO shift failure mode analysis of heavv vehic1e transmission，and some
optimization measures tO improve the shift performance of the modular，multi-gear，high torque heavy vehicle transmission shift
system are put forward，including the design of the error-proofing structure of shifting fork and pneumatic booster，the optimization
for seal’and optimal control measures for the length of engagement of the shift gear tooth cone
． The technical supports of promoting
the reliability of transmission shift and the safety of driver are also provided
．
Key words：transmission shift；failure mode analysis：contro1

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