鋼絲繩破股機的研制與應用

孫鵬 魏國 朱森

摘要：目前，國內(nèi)在廢舊鋼絲繩回收利用的市場上，最突出的難題就是鋼絲繩破股問題，礦井廢舊直徑大于30mm的廢舊鋼絲繩回收利用率較低，主要是因為大直徑鋼絲繩不破股就沒有很好的復用途徑，很多廠商對回收的廢舊鋼絲繩沒有很好的方法進行破股，若使用人工對鋼絲繩進行破股，不僅勞動強度大、效率低，也存在諸多不安全因素，因此造成很多大直徑廢舊鋼絲繩的浪費。為充分利用廢舊鋼絲繩，通過將回收的廢舊鋼絲繩破股后編制鋼絲網(wǎng)、制作扎絲等產(chǎn)品，再重新投入使用。鋼絲繩破股機的研制正是為了解決鋼絲繩破股難的問題。鋼絲繩破股機的主要原理是利用人工將鋼絲繩破股1.5～2米后，將破股段的每根鋼絲繩繩絲穿過穿繩板、導繩輪、牽移套管固定后，使用回柱絞車進行牽引，鋼絲繩在牽移前進中被自動破股。鋼絲繩破股機具有破股效率高、破股鋼絲繩的長度不受限制、職工勞動強度低、安全系數(shù)高等優(yōu)點。

關鍵詞：鋼絲繩;破股機;穿繩裝置

中圖分類號：TD532? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0205-02

1? 項目背景

目前，煤礦上通常使用提升機多部，每部提升機正常使用兩根（有四根和六根）鋼絲繩運行，鋼絲繩長度不一（根據(jù)礦井深度確定），按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定鋼絲繩正常使用壽命不得超過3年，更換下的鋼絲繩只能當作廢舊料處理，造成巨大的浪費。國內(nèi)在廢舊鋼絲繩回收利用的市場上，最突出的難題就是鋼絲繩破股問題，礦井廢舊直徑大于30mm的廢舊鋼絲繩回收利用率較低，主要是因為大直徑鋼絲繩不破股就沒有很好的復用途徑，很多廠商對回收的廢舊鋼絲繩沒有很好的方法進行破股，若使用人工對鋼絲繩進行破股，不僅勞動強度大、效率低，也存在諸多不安全因素，因此造成很多大直徑廢舊鋼絲繩的浪費。為充分利用各煤礦廢舊鋼絲繩，通過將回收的廢舊鋼絲繩破股后編制鋼絲網(wǎng)、制作扎絲等產(chǎn)品，再重新投入使用，為企業(yè)在修舊利廢方面創(chuàng)造效益。企業(yè)承擔了鋼絲繩回收利用的任務，其中鋼絲繩破股工藝為人工破股時，存在著以下缺點：

①人工破股難度大，勞動強度高。一根鋼絲繩破股需要6、7個人拉直分股，而且鋼絲繩在使用過程中使用了大量油脂，操作環(huán)境臟亂差。

②人工破股占用人員多，6、7個人破股一根繩，多根繩同時操作，受場地制約嚴重，工作效率低。

③人工破股成本高。用人較多，產(chǎn)量不高，效益低，很多廠家不愿意廢舊鋼絲繩再利用。

④人工破股安全風險大，不安全因素多，工具損壞嚴重，斷絲容易扎傷和崩傷工人。

2? 技術(shù)原理與創(chuàng)新點

2.1 技術(shù)原理

2.1.1 鋼絲繩破股機裝置構(gòu)成

①鋼絲繩破股裝置包括：穿繩板、穿繩板固定架、導繩板、繩架和回柱機。

②穿繩板、導繩板、繩架和回柱機順次間隔排列，穿繩板上橫向或縱向均勻排布有至少N個穿繩孔，其下部固定于穿繩板固定架中，穿繩板固定架錨固于地面，導繩板上橫向或縱向均勻排布有至少N個導繩輪，導繩板固定于地面，繩架上橫向或縱向均勻排布有至少N個穿繩套管，繩架為可移動繩架，且通過一牽引繩與所述回柱機相連，N為大于等于6的正整數(shù)。（圖1）

③穿繩板包括大孔穿繩板和小孔穿繩板。如此設計，可根據(jù)需求選擇穿繩板，將鋼絲繩破為粗細不同的繩股。

④繩架下端設有腳輪。如此設計，減小了繩架移動時與地面的摩擦，移動更加方便。

⑤導繩輪一側(cè)還設有導向柱或?qū)蜉?，導向柱或?qū)蜉喓蛯ЮK輪固定在同一個基板上。如此設計，將鋼絲繩中的一股穿入導繩輪與導向柱/導向輪之間，防止股繩偏出導繩輪，使用更加方便。（圖2-圖3）

⑥回柱機最好采用雙速多用絞車，此型號絞車具有快速和慢速兩檔速度，雙速多用絞車組成：包括底架、電動機、聯(lián)軸器、制動閘、減速器、卷筒裝置組成。底架是一個型鋼焊制而成的框架，前后兩側(cè)各有一槽鋼，兩端用鋼板相連，其槽內(nèi)有筋板，下面焊有一鋼板，鋼板下還焊有兩條狀鋼板，底架左側(cè)依次焊有三段小槽鋼，左側(cè)二段槽鋼面上有鋼板，并開有腰形孔;電動機用螺栓組固定其上，另一小槽鋼面上橢鋼板、開有一園孔，三段小槽鋼右側(cè)兩槽鋼間焊有筋板，槽鋼面上開有通園孔;減速鉻和卷筒裝置依次固定在底架的槽鋼面上，槽鋼底面、板上開有若干園孔，側(cè)板兩端開有園孔;卷裝置主等由軸支承、卷筒、大齒圈、上罩子、下罩子、透蓋組成。此類回主機操作簡單、使用方便，并具有可靠的雙閘制動。

2.1.2 準備工作

①鋼絲繩準備工作：將廢舊鋼絲繩按要求截斷，每段長度為12米（可以根據(jù)場地適當增加或縮小），截斷的鋼絲繩先使用人工破股2～3米。

②在穿繩板固定架上安裝大孔穿繩板，將破股段的鋼絲繩各股（6股）分別通過穿繩板圓孔后，每股鋼絲繩穿過圓孔后通過導繩板上的導繩輪穿入穿繩套管，并將每股繩在穿繩套管內(nèi)固定牢固。

2.1.3 破股工作

破股的鋼絲繩被連接完好后，檢查各股鋼絲繩是否有交叉，確認各股鋼絲繩連接完好牢固后，將回柱機鉤頭與裝有穿繩套管的繩架連接，啟動回柱機，牽引繩架向前移動，因穿繩板固定架被錨固固定后不動，鋼絲繩破股后穿過穿繩板發(fā)生位移，進而通過回柱機的牽引將各股鋼絲繩分開。

再將大孔穿繩板更換成小孔穿繩板，被分開的每股鋼絲繩利用同樣的方法步驟繼續(xù)進行破股，最終變成所需要的鋼絲，根據(jù)鋼絲的粗細分類使用。

鋼絲繩破股成多股鋼絲股后，還可以人工進一步破股成單根多鋼絲（破股后再破絲很容易），也可通過鋼絲繩破股裝置進一步破絲，只是這樣的話夾緊錐套和穿繩套管都得進一步縮小，以方便進一步操作。

2.2 創(chuàng)新點

鋼絲繩破股后的鋼絲被用來編織鋼絲繩網(wǎng)，制作扎絲等各類產(chǎn)品，但如何高效破股鋼絲繩，目前沒有很好的辦法。本設備的研制與應用，雖然沒有實現(xiàn)全自動化對鋼絲繩進行破股，但比人工破繩大大提高了效率，而且該設備制造、安裝、使用都比較簡便，可一人操作，也可多人配合操作，利用分股拉伸的方法既達到鋼絲繩破股的目的，又能將彎曲的鋼絲拉直，更好地被使用。

3? 使用情況

目前，已在機修廠使用該設備對鋼絲繩進行破股，由于目前屬于試生產(chǎn)階段，目前在用設備只有1臺。日后若需要大批量回收廢舊鋼絲繩進行批量加工繩網(wǎng)，將根據(jù)實際情況增加設備使用數(shù)量，以保證鋼絲繩破股效率滿足批量編網(wǎng)的需求。使用鋼絲繩破股機進行的破股，可以自由按照所需直徑尺寸有選擇性的進行破股，破股好的鋼絲繩平直，非常適合井下掛網(wǎng)使用，由于鋼絲繩編制的掛網(wǎng)比原來使用的錨網(wǎng)強度大、韌性好，更加耐用。

4? 社會效益和經(jīng)濟效益

4.1 社會效益

目前，直徑大于30mm的廢舊鋼絲繩回收利用率較低，主要是因為大直徑鋼絲繩不破股就沒有很好的復用途徑，若破股使用難度又很大，回收利用的成本較高，因此造成很多大直徑廢舊鋼絲繩的浪費。使用該設備，可以提高鋼絲繩破股效率，降低破股勞動強度和破股成本，為批量回收使用該類廢舊鋼絲繩創(chuàng)造了條件。

4.2 經(jīng)濟效益

①提高效率：每班的生產(chǎn)效率由原來12米/人提高到現(xiàn)在的36米/人，機器破股是人工破股效率的3倍。目前鋼絲繩破股人數(shù)由原來的6人減少為現(xiàn)在的2人，月節(jié)約人工數(shù)量為120個，按照100元/工進行計算的話，每月節(jié)約人工工資12000元，年節(jié)約人工工資144000元。如果擴大規(guī)模生產(chǎn)，效益將更加可觀。

②除節(jié)約人工外，也降低了破股人員的勞動強度，增加了破股的安全系數(shù)，同時將彎曲的鋼絲拉直，進一步提高了鋼絲的使用價值。

5? 推廣前景

因目前在國內(nèi)沒有較好的鋼絲繩破股設備，國外鋼絲繩破股設備成本又太高，很多廠商放棄了該類廢舊鋼絲繩的再加工使用，造成了許多資源上的浪費。因此，目前可以較低成本收購大量廢舊鋼絲繩進行回收利用，而且鋼絲繩破股后的鋼絲強度高，制作的鋼絲網(wǎng)比其他材質(zhì)的鋼絲網(wǎng)強度大、抗拉能力強，在市場上會有更寬的銷售渠道。

參考文獻：

[1]馬輝，朱錦波，李學軍，劉錫貝.利用ANSYS有限元模型進行鋼絲繩結(jié)構(gòu)分析的可行性研究[J].科技通報，2020（2）：50-54.

[2]譚廷帥.礦用鋼絲繩彈性模量試驗分析[J].金屬制品，2020（1）：55-57.

[3]李東亮，李濟順，鄒聲勇，馬喜強.基于單目視覺的鋼絲繩橫向振動測量方法[J].機械設計與制造，2020（2）：207-209，213.

[4]李如波，涂興子，翟新獻，李明遠，肖同強.深部采區(qū)軌道下山巷道鋼絲繩網(wǎng)錨注支護技術(shù)研究[J].煤炭工程，2019（12）：77-81.