低温环境下矿井提升钢丝绳摩擦磨损特性研究

彭玉兴, 王高芳*, 朱真才, 常向东, 卢 昊, 唐 玮, 王大刚

(1.中国矿业大学 机电工程学院, 江苏 徐州 221116;2.江苏省矿山智能采掘装备协同创新中心(省部共建), 江苏 徐州 221116;3.江苏省矿山机电装备重点实验室, 江苏 徐州 221116)

矿井提升机是煤矿开采中煤炭从井底运输到地面的重要咽喉装备，提升钢丝绳是提升机承载的重要部件，对于缠绕式提升机(图1)，钢丝绳在提升机滚筒上缠绕时必然存在摩擦磨损，影响钢丝绳使用寿命.此外，提升机房一般处于开放状态，其内部温度与环境温度相同.然而，我国北方在冬季气温较低(如位于小兴安岭东段与三江平原交汇处的鹤岗煤矿区在一月份日均最低温度为-26 ℃、日均最高气温也低至-14 ℃[1])，迫使钢丝绳在严寒冰冻环境下服役，而低温下绳表面润滑状态、结冰和钢丝力学性能等都将影响提升钢丝绳摩擦磨损性能，进而威胁矿井安全生产.因此，亟需探究低温冰冻环境下钢丝绳的摩擦磨损特性，为低温环境下矿井提升系统的设计提供重要基础数据和理论依据.

Fig.1 Schematic diagram of winding hoisting system图1 缠绕式提升系统示意图

当前，国内外学者对钢丝绳摩擦磨损及接触力学特性从3个方面展开了研究，(1)在钢丝绳摩擦磨损方面：为研究腐蚀作用下钢丝绳的摩擦磨损特性，Wang等[2]利用自制的试验机开展了酸性溶液中钢丝拉伸、扭转以及拉伸-扭转同时出现时的微动摩擦磨损试验，比较分析了酸性介质下钢丝的摩擦磨损特性；常向东等[3-6]分析了钢丝绳在不同接触载荷和接触角度下滑动的摩擦磨损规律，认为磨损区域的分布和磨损深度是影响钢丝绳力学性能的重要因素，并对不同腐蚀介质下的钢丝绳摩擦磨损特性及剩余强度进行探究；……