BF321防坠器产品性能试验验证
李广 郭鑫 王西涛
【摘 要】防坠器是保证缠绕式提升系统安全运行的有效安全装备，而未来超深井大载重高速缠绕式提升系统对其提出了更高要求，论文对BF-321型防坠器进行了试验验证，为工程设计提供依据。
【Abstract】The anti dropping device is to ensure the safe and effective winding hoisting equipment for the safe operation of the system， and in future， the ultra deep heavy load high speed winding hoisting system put forward higher requirements on the anti dropping device， paper tested against the BF-321， to provide a basis for engineering design.
【关键词】防坠器；实验验证；超深井
【Keywords】anti falling device； experimental verification； ultra deep well
【中图分类号】TD528 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0189-02
1 引言
防坠器是保证缠绕式提升系统安全运行的有效安全装备，为了验证国内现有适应最大终端载荷的防坠器（BF-321型）的产品性能是否满足未来超深井的需求，本文以山东省某机械有限公司生产的BF-321型防坠器为例，对其进行了实验室性能验证。
2 BF-321型防坠器的主要参数
BF-321型防坠器主要技术参数如表1所示。
3 验证依据及验证项目
实验室性能验证主要依据MT355-2005《矿用防坠器技术条件》进行。根据上述检验依据的要求，型式检验共需完成料机械性能、抓捕装置静负荷试验、脱钩试验、抓捕可靠性试验、制动减速度以及空行程时间等25个项目的检验。性能验证时，选取与速度、终端载荷、制动力以及安全性能等相关的项目进行了验证。其验证大纲如表2所示。
4 验证现场照片
5 具体计算过程
第一，缓冲器阻力值标定。
缓冲器阻力值的偏差最大为1.6%。
第二，钢丝绳连接器静负荷检验。
实验方法：钢丝绳连接器静负荷实验的实验负荷应达到整台罐笼最大计算制动力的数值，承载时间不应少于30min，检查浇注轴承合金处钢丝绳与连接器之间有无相对位移和各零部件是否变形，然后继续加载直至钢丝绳破断，检查轴承合金处有无钢丝被拉出，连接器是否损坏。
试验过程中试验承载时间为31min。试验后未发现浇注轴承合金处的钢丝绳与连接器之间有相对位移，连接器各零件未产生永久变形。
第三，钢丝绳连接器破断拉力检验。
钢丝绳连接器破断拉力试验后，制动钢绳被拉断时，连接器未损坏；浇注轴承合金处钢丝未被抽出。
第四，脱钩试验。
①罐笼对制动绳的相对降落高度h：空载和重载时分别为27.7mm和36.5mm；②缓冲钢丝绳拉出长度L：空载和重载时分别为10.5mm和19.8mm；③罐笼总降落高度：空载和重载时分别为41.8mm和62.8mm；④空行程距离l：空载时为17.5mm。
第五，抓捕可靠性试验。
动负荷试验时，能牢固抓捕制动钢丝绳。
制动后，防坠器的零、部件未产生损坏或产生永久变形，滚子未出现破裂现象，楔块滚道表面未产生明显的压痕。
第八，制动后复位情况。
制动后恢复提升时，抓捕装置能顺利恢复原位。
6 验证结果
其验证结果如下：
①抓捕装置静负荷试验：在345 kN试验负荷下作用5min，楔块与制动绳之间未产生相对位移，各零件未见永久变形或损坏现象。②缓冲器阻力值标定：缓冲器的阻力值经标定后，其阻力值的偏差最大为1.6%。③钢丝绳连接器静负荷检验：在345 kN试验负荷下作用30min，浇注处钢丝绳与连接器之间无相对位移，连接器各零件未产生永久变形。④钢丝绳连接器破断拉力检验：钢丝绳连接器经破断拉力试验，制动钢丝绳被拉断时，连接器未见损坏，浇注轴承合金处钢丝未被抽出。⑤脱钩试验：罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度在空载和重载时分别为27.7mm和36.5mm；缓冲钢丝绳拉出的长度在空载和重载时分别为10.5mm和19.8mm；罐笼的总降落高度在空载和重载时分别为41.8mm和62.8mm。
7 超载性能
在进行完常规检验之后为了进一步验证BF-321型防坠器的超载性能，我们采用按比例增加其最大终端载荷的方式，进行抓捕装置静负荷试验、脱钩试验等，其试验结果如下：
①抓捕装置静负荷试验：在1.1倍最大终端载荷和1.3倍最大终端载荷作用下，在5min内，楔块与制动绳之间未产生相对位移，各零件未见永久变形或损坏现象。1.5倍最大终端载荷（225kN）作用下，楔块与制动绳之间产生相对位移。②脱钩试验：在1.1倍最大终端载荷时，在罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度为71.0mm，缓冲钢丝绳拉出的长度为44.6mm；在1.3倍最大终端载荷时，罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度为108.0mm，缓冲钢丝绳拉出的长度为88.0mm。③抓捕可靠性试验：在1.1倍最大终端载荷时，动负荷试验时，能牢固抓捕制动钢丝绳；在1.3倍最大终端载荷时，动负荷试验时，能牢固抓捕制动钢丝绳。④1.1倍最大终端载荷时，制动减速度为15. 6m/s2。由上可知，在1.1倍最大终端载荷下（165kN），该防坠器可以满足使用要求；在1.3倍最大终端载荷下（195kN），抓捕装置静负荷试验符合要求，但在进行脱钩试验时，罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度已超标，故不可满足使用要求；1.5倍最大终端载荷下（225kN），抓捕装置静负荷试验时，楔块与制动绳之间产生相对位移，不符合要求。
8 结语
本文主要对现有提升系统出现连接装置断裂情况下防坠安全措施的结构特征及工作原理进行了详细分析，并在此基礎上，对目前最大型号的防坠器进行了性能验证及超载性能验证。通过试验可知，国内最大规格BF-321防坠器仅能满足设计最大终端载荷要求，在1.3倍载荷下已经出现相关性能不合格，无法适用于超深井大载重高速缠绕式提升系统的需求，有必要开展新型防坠安全措施的设计研究工作。
【参考文献】
【1】徐万鑫，丛铭辉.斗轮堆取料机带式输送机液压张紧装置的正确选择及应用[J].起重运输机械，2014（5）：17-19.
【摘 要】防坠器是保证缠绕式提升系统安全运行的有效安全装备，而未来超深井大载重高速缠绕式提升系统对其提出了更高要求，论文对BF-321型防坠器进行了试验验证，为工程设计提供依据。
【Abstract】The anti dropping device is to ensure the safe and effective winding hoisting equipment for the safe operation of the system， and in future， the ultra deep heavy load high speed winding hoisting system put forward higher requirements on the anti dropping device， paper tested against the BF-321， to provide a basis for engineering design.
【关键词】防坠器；实验验证；超深井
【Keywords】anti falling device； experimental verification； ultra deep well
【中图分类号】TD528 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0189-02
1 引言
防坠器是保证缠绕式提升系统安全运行的有效安全装备，为了验证国内现有适应最大终端载荷的防坠器（BF-321型）的产品性能是否满足未来超深井的需求，本文以山东省某机械有限公司生产的BF-321型防坠器为例，对其进行了实验室性能验证。
2 BF-321型防坠器的主要参数
BF-321型防坠器主要技术参数如表1所示。
3 验证依据及验证项目
实验室性能验证主要依据MT355-2005《矿用防坠器技术条件》进行。根据上述检验依据的要求，型式检验共需完成料机械性能、抓捕装置静负荷试验、脱钩试验、抓捕可靠性试验、制动减速度以及空行程时间等25个项目的检验。性能验证时，选取与速度、终端载荷、制动力以及安全性能等相关的项目进行了验证。其验证大纲如表2所示。
4 验证现场照片
5 具体计算过程
第一，缓冲器阻力值标定。
缓冲器阻力值的偏差最大为1.6%。
第二，钢丝绳连接器静负荷检验。
实验方法：钢丝绳连接器静负荷实验的实验负荷应达到整台罐笼最大计算制动力的数值，承载时间不应少于30min，检查浇注轴承合金处钢丝绳与连接器之间有无相对位移和各零部件是否变形，然后继续加载直至钢丝绳破断，检查轴承合金处有无钢丝被拉出，连接器是否损坏。
试验过程中试验承载时间为31min。试验后未发现浇注轴承合金处的钢丝绳与连接器之间有相对位移，连接器各零件未产生永久变形。
第三，钢丝绳连接器破断拉力检验。
钢丝绳连接器破断拉力试验后，制动钢绳被拉断时，连接器未损坏；浇注轴承合金处钢丝未被抽出。
第四，脱钩试验。
①罐笼对制动绳的相对降落高度h：空载和重载时分别为27.7mm和36.5mm；②缓冲钢丝绳拉出长度L：空载和重载时分别为10.5mm和19.8mm；③罐笼总降落高度：空载和重载时分别为41.8mm和62.8mm；④空行程距离l：空载时为17.5mm。
第五，抓捕可靠性试验。
动负荷试验时，能牢固抓捕制动钢丝绳。
制动后，防坠器的零、部件未产生损坏或产生永久变形，滚子未出现破裂现象，楔块滚道表面未产生明显的压痕。
第八，制动后复位情况。
制动后恢复提升时，抓捕装置能顺利恢复原位。
6 验证结果
其验证结果如下：
①抓捕装置静负荷试验：在345 kN试验负荷下作用5min，楔块与制动绳之间未产生相对位移，各零件未见永久变形或损坏现象。②缓冲器阻力值标定：缓冲器的阻力值经标定后，其阻力值的偏差最大为1.6%。③钢丝绳连接器静负荷检验：在345 kN试验负荷下作用30min，浇注处钢丝绳与连接器之间无相对位移，连接器各零件未产生永久变形。④钢丝绳连接器破断拉力检验：钢丝绳连接器经破断拉力试验，制动钢丝绳被拉断时，连接器未见损坏，浇注轴承合金处钢丝未被抽出。⑤脱钩试验：罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度在空载和重载时分别为27.7mm和36.5mm；缓冲钢丝绳拉出的长度在空载和重载时分别为10.5mm和19.8mm；罐笼的总降落高度在空载和重载时分别为41.8mm和62.8mm。
7 超载性能
在进行完常规检验之后为了进一步验证BF-321型防坠器的超载性能，我们采用按比例增加其最大终端载荷的方式，进行抓捕装置静负荷试验、脱钩试验等，其试验结果如下：
①抓捕装置静负荷试验：在1.1倍最大终端载荷和1.3倍最大终端载荷作用下，在5min内，楔块与制动绳之间未产生相对位移，各零件未见永久变形或损坏现象。1.5倍最大终端载荷（225kN）作用下，楔块与制动绳之间产生相对位移。②脱钩试验：在1.1倍最大终端载荷时，在罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度为71.0mm，缓冲钢丝绳拉出的长度为44.6mm；在1.3倍最大终端载荷时，罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度为108.0mm，缓冲钢丝绳拉出的长度为88.0mm。③抓捕可靠性试验：在1.1倍最大终端载荷时，动负荷试验时，能牢固抓捕制动钢丝绳；在1.3倍最大终端载荷时，动负荷试验时，能牢固抓捕制动钢丝绳。④1.1倍最大终端载荷时，制动减速度为15. 6m/s2。由上可知，在1.1倍最大终端载荷下（165kN），该防坠器可以满足使用要求；在1.3倍最大终端载荷下（195kN），抓捕装置静负荷试验符合要求，但在进行脱钩试验时，罐笼对制动钢丝绳的相对降落高度已超标，故不可满足使用要求；1.5倍最大终端载荷下（225kN），抓捕装置静负荷试验时，楔块与制动绳之间产生相对位移，不符合要求。
8 结语
本文主要对现有提升系统出现连接装置断裂情况下防坠安全措施的结构特征及工作原理进行了详细分析，并在此基礎上，对目前最大型号的防坠器进行了性能验证及超载性能验证。通过试验可知，国内最大规格BF-321防坠器仅能满足设计最大终端载荷要求，在1.3倍载荷下已经出现相关性能不合格，无法适用于超深井大载重高速缠绕式提升系统的需求，有必要开展新型防坠安全措施的设计研究工作。
【参考文献】
【1】徐万鑫，丛铭辉.斗轮堆取料机带式输送机液压张紧装置的正确选择及应用[J].起重运输机械，2014（5）：17-19.
