提升钢丝绳及连接装置教材课件

提升钢丝绳及连接装置提升钢丝绳及连接装置 绞车提升钢丝绳及连接装置绞车提升钢丝绳及连接装置提升钢丝绳是提升设备的一个重要组成部分,也是比较薄弱的环节,它不仅直接关系到矿井的正常生产和人员的生命安全,其规格尺寸还将决定绞车的规格。在矿井整个服务年限中,是需要经常更换的易耗品,所以它又关系到设备的经济运转问题。因此,对于提升钢丝绳必须予以足够的重视。第一节第一节 提升钢丝绳的安全使用提升钢丝绳的安全使用一、钢丝绳的结构、类别、特征及常用规格1、钢丝绳的结构钢丝绳是由多根钢丝捻制成股,再由若干股绕绳芯捻制成螺旋形状的钢丝绳。如图所示。1股芯；2内层钢丝；3外层钢丝；4绳芯；5绳股；6钢丝绳 钢丝绳结构图钢丝绳结构图 在由钢丝捻成绳股时,一般有股芯,股芯可以由不同断面形状的钢丝组成；在由绳股捻制成绳时要有绳芯,绳芯分金属绳芯和纤维绳芯两种,金属绳芯由钢丝组成,纤维绳芯最好采用剑麻,剑麻有较大的抗挤压和抗损坏性能。我国剑麻较少,多采用黄麻代替（黄麻性能不如剑麻）。近年来,已开始研究和采用合成纤维绳芯。绳芯的作用是：（1）支持绳股,保持钢丝绳的断面形状,减少钢丝的挤压和变形,还可降低绳股间钢丝的接触应力；（2）由于绳芯富有弹性,在钢丝绳弯曲时,允许绳间和钢丝间有相对移动,以缓和弯曲应力,因而使钢丝绳富有弹性；（3）贮存润滑油,预防钢丝绳内部钢丝锈蚀并减少钢丝间的摩擦。矿用提升钢丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的,一般直径为0.44mm.直径过细的钢丝易于磨损,过粗则难以保证抗弯疲劳性能。钢丝的抗拉强度一般为14002000MPa。倾斜井巷提升绞车一般用14701870MPa几种。钢丝的抗拉强度越大,同样直径的钢丝绳可以承受的载荷越大,但其弯曲疲劳性能就有所降低.为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力,钢丝表面可以镀锌,用镀锌钢丝制造的钢丝绳称为镀锌钢丝绳,未镀锌的钢丝制造的钢丝绳称为光面钢丝绳。此外,还可以用钢丝的韧性来标志,分为特号、I号和II号3种。提升矿物用的钢丝绳可以选用特号或I号韧性的钢丝绳（提升人员用的钢丝绳必须用特号韧性的钢丝绳）。2、钢丝绳的分类及特点、钢丝绳的分类及特点钢丝绳有很多种,根据不同的特点有不同的分类方法,实际上都是从不同的角度来说明钢丝绳的结构特点。了解这些特点,便于认识不同钢丝绳的性能。1）按钢丝在绳中的捻次来分。（1）一次捻：由钢丝直接捻成绳,这种钢丝绳没有绳股,多用于起重。（2）二次捻：先由钢丝围绕一个股芯捻成绳股,再由绳股围绕一个绳芯捻成绳。大部分提升钢丝绳属于二次捻。（3）三次捻：先由钢丝捻成股,再由股捻成绳,最后由细绳捻成粗绳,这种钢丝绳多用于钢索桥梁等,提升一般不用。2）按股在绳中的捻向分。（1）左捻或S捻,股在绳中按左螺旋方向捻绕。（2）右捻或Z捻,股在绳中近右螺旋方向捻绕。3）按丝在股中和股在绳中捻向的关系分。（1）交互捻（逆捻）：丝在股中（一次捻）和股在绳中（二次捻）捻向相反。（2）同向捻（顺捻）：丝在股中（一次捻）和股在绳中（二次捻）捻向相同。相比而言,同向捻的绳比较柔软,表面较光滑,与绳轮接触面积大,弯曲应力小,故寿命较长,有断丝时容易发现.但这种绳有较大的恢复力,稳定性差,易打结。交互捻绳则与上述特点相反。一般把后两种分类方法结合起来,分为右同向捻绳,左同向捻绳,右交互捻绳和左交互捻绳4种,如图 a b c d图图 8 82 2 钢丝绳的捻向钢丝绳的捻向 a a 右交互捻；右交互捻；b b 左交互捻；左交互捻；c c 右同向捻；右同向捻；d d 左同向捻左同向捻4按钢丝在股中接触情况分。(1点接触钢丝绳：股内相邻层间的钢丝成点接触,一般是由直径相同的钢丝捻制而成,通常所说的普通钢丝绳就是点接触钢丝绳,如619、637普通圆钢丝绳即属此类。由于钢丝间接触面积很小,所以接触应力很大,因此使用寿命短。(2线接触钢丝绳：股内相邻层间的钢丝呈平行线接触状态,如6X19、6W19,67普通圆钢丝绳即属此类。这类钢丝绳间接触面积较大,接触应力显著减少,因此寿命增加。3 3 填充式钢丝绳填充式钢丝绳 ：线接触钢丝绳的一种：线接触钢丝绳的一种 ,特点是股内相邻特点是股内相邻 两层间配置小直径钢丝充填空两层间配置小直径钢丝充填空隙隙 ,并保证外层钢丝形成正常排列并保证外层钢丝形成正常排列 ,使钢丝与使钢丝与钢丝间呈线接触状态钢丝间呈线接触状态 ,如如 6T 6T 25 25 光面钢光面钢丝绳。这类钢丝绳。这类钢 丝绳空隙小丝绳空隙小 ,结构紧密结构紧密 ,绳股绳股中的金属断面比重增大中的金属断面比重增大 ,因而受力均匀因而受力均匀 ,既柔既柔软又抗腐软又抗腐 ,使用寿命长使用寿命长 ,各种小绞车以使用填各种小绞车以使用填充式钢丝绳为宜。充式钢丝绳为宜。（4)面接触钢丝绳面接触钢丝绳 ：股中钢丝为异型：股中钢丝为异型 ,异型钢异型钢丝之间成面接触。所示丝之间成面接触。所示 ,这类钢丝绳结构紧密这类钢丝绳结构紧密 ,刚性强刚性强 ,耐磨且不易变形耐磨且不易变形 ,适合斜井大型绞适合斜井大型绞车使用。车使用。5按绳股的断面形状分。1普通圆钢丝绳：绳股断面为圆形。这种绳易制造,价格低,矿井提升应用最多.2异形股钢丝绳：绳股断面为三角形和椭圆形钢丝绳。它具有下列特点：强度比同直径的圆股绳高抗挤压性能好,在多层缠绕时,过渡比较稳定该绳寿命比圆股绳高承压面积比圆股绳大3倍以上,外层钢丝磨损小。此外,还有一些具有特殊结构和用途的特钢丝绳：多层股不旋转钢丝绳、密封和半密封钢丝绳、扁钢丝绳等。提升钢丝绳都是丝一股一绳结构,即先由钢丝捻成绳股,再由若干股绳芯捻制成螺旋形状的钢丝绳由于钢丝绳中的股数和捻向的不同,以及股中钢丝数目、钢丝直径、断面形状和排列方式的不同,提升钢丝绳可以有许多不同的类型,因而性能也不相同,适用条件也不一样。钢丝绳的质量,一方面取决于所用钢丝的材料和绳的结构,另一方面生产工艺对绳的影响也很大。我国新钢丝绳标准要求在制造钢丝绳时对绳股和绳要采用捻后定形工艺。这样制造出的钢丝绳结构紧密不易松散,可以提高钢丝绳的弯曲疲劳强度,称为不松散钢丝绳。3.钢丝绳的选用原则及常用规格钢丝绳的选用原则及常用规格 选择钢丝绳类型时要符合安全技术要求,应考虑使用寿命长、价格便宜、维护方便、供应充足等因素。同时,还要根据使用条件及钢丝绳的结构特点,其选用原则主要有以下几个方面：（1）在井筒淋水大、淋水酸碱度高,以及在回风井中,由于腐蚀严重,应选镀锌钢丝绳。(2)在磨损严重的条件下使用的钢丝绳,如斜井提升等,应选用外层钢丝较粗的三角形绳股钢丝绳。(3)当弯曲疲劳为主要损坏原因时,应选用线接触式顺捻绳和三角股绳。（4 4）提升钢丝绳捻向的选择）提升钢丝绳捻向的选择 多绳摩擦轮提升多绳摩擦轮提升机采用左右捻各半机采用左右捻各半 ,单绳缠绕式提升机的钢丝绳单绳缠绕式提升机的钢丝绳捻向与绳在滚筒上缠绕时的螺旋线方向应一致捻向与绳在滚筒上缠绕时的螺旋线方向应一致 ,目的是防止缠绕时钢丝绳目的是防止缠绕时钢丝绳 松劲松劲 即松捻即松捻 .目目 前单绳缠绕多为右螺旋前单绳缠绕多为右螺旋 ,所以多选用右同向所以多选用右同向捻绳。捻绳。(5)(5)用于温度高或有明火的地方用于温度高或有明火的地方 ,如矸石山等如矸石山等 ,应选用金属绳芯钢丝绳。应选用金属绳芯钢丝绳。矿用钢丝绳型号及技术参数示例见矿用钢丝绳型号及技术参数示例见8-1.8-1.二、钢丝绳的安全系数及规定二、钢丝绳的安全系数及规定钢丝绳的安全系数,等于实测的合格钢丝绳拉断力的总和与其所承受的最大静拉力包括绳端载荷和钢丝绳自重所引起的静拉力之比。钢丝绳的安全系数是衡量提升钢丝绳安全性能和安全状况的重要安全技术指标。为确保钢丝绳的安全使用,在选择和使用钢丝绳时,必须保证其安全系数不小于规程规定的最低值。规程规定:单绳缠绕式提升装置,专为升降物料时,钢丝绳的安全系数最低值为6.5；提升装置,专为升降物料时,钢丝绳的安全系数最低值为7.20.0005H；倾斜无极绳绞车,专为升降物料时,钢丝绳的安全系数最低值为50.001L(但不得小于3.5;拉紧装置用的钢丝绳,其安全系数的最低值为5。其中：H为钢丝绳悬挂长度,m；L为由驱动轮到尾部绳轮的长度，m。规程之所以要规定一个最低安全系数是因为钢丝绳在运行中受多种应力的作用、及冲击载荷、交变负荷作用,为了能足够的安全,特制定一个最小安全系数,以满足实际安全提升的需要。当检验的安全系数小于规定的最低安全系数时,即在不充分安全的条件下运行,这样是不允许的,因此必须更换钢丝绳。因此,规程还规定:专门提升物料的绞车钢丝绳,要做定期检验,其安全系数小于5时必须更换。三、钢丝绳的检验三、钢丝绳的检验1.钢丝绳检验的意义按规定,钢丝绳在使用前之所以必须对每根钢丝做拉断、弯曲、扭转试验,是为了检验新绳的物理、机械性能是否满足使用要求；根据试验结果可以算出安全系数,看其是否能达到规定的安全系数,使用中的钢丝绳,将主要受拉力、弯曲力、扭转力的作用,特别是前两项力的作用,此二项指标对判断钢丝绳是否满足需要具有重要意义。在用的钢丝绳只对每根钢丝做拉断和弯曲试验是因为：在用的钢丝绳主要承受拉力及弯曲力的作用,扭转力一旦在绳悬挂好之后,变化不大。加之悬挂后锈蚀、绳径变化等原因,试验指标很难满足要求,因此钢丝绳检验标准不对此再作具体要求,通过试验前两项指标,基本上可以满足实际安全生产的需要。2.钢丝绳的检验周期钢丝绳的检验应使用符合条件的设备和方法进行,升降物料用的钢丝绳检验周期,自悬挂时起12个月时进行第1次检验,以后每隔6个月检验1次。摩擦轮式绞车用的钢丝绳、平衡钢丝绳以及直径为18mm及其以下的专为升降物料用的钢丝绳立井提升用绳除外,不受此限。四、钢丝绳的检查与维护四、钢丝绳的检查与维护在绞车运输提升过程中,钢丝绳的具体状况如何,对绞车的安全运行有着很大的关系。由于新绳出厂到投入使用,经过运输、储存、安装等许多环节,使用中又受到环境(如淋水浸蚀及故障(如意外卡阻等因素的影响,使钢丝绳不断受到拉伸、弯曲、发生断丝、磨损和锈蚀,给绞车的安全运行带来很大隐患。因此,必须做定期检验,并且加强日常性的检查与维护,才能保证使用安全。绞车提升钢丝绳要求必须每天至少检查1次,检查项目主要是断丝、磨损、锈蚀和变形等。检查方法一般是人工目视加上辅助工具(如棉砂、游标卡尺、钢丝绳探伤仪等。1.对钢丝绳断丝的检查。1）对绞车钢丝绳断丝的有关规定。规程第405条中规定：各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比达到下列数值时,必须更换钢丝绳：(1)专为升降物料用的钢丝绳为10%。(2)无极绳绞车钢丝绳为25%。在检查与计算时要注意以下几点:(1)若钢丝绳各钢丝直径相同,则可用断丝数与总钢丝数之比的百分数来评定。(2)断丝钢丝面积必须按一个捻距内断丝计算,不能把某一段或把整根钢丝绳断面积加起来计算。(3)每一个捻距可在整根钢丝绳的任何部位选取,一般选目测断丝较多部位,各个捻距计算所得百分比取其最大值作为判断钢丝绳能否继续使用的依据。(4)钢丝总断面积应以新绳实测结果为准,也可查阅样本或手册,但必须与实际使用钢丝绳核对。2钢丝绳捻距的测定.钢丝绳捻距就是钢丝绳每股围绕绳芯旋转一周3600相应两点间的纵向距离。测量时,在钢丝绳的表面平行于钢丝绳中心线的直线上,取任意一股作记号1,依次按股作记号2、3、4、5、,如是六股钢丝绳数到7,测量记号17之间的距离即为钢丝绳的捻距。如图8-4所示S即为六股钢丝绳捻距。8-4 六股钢丝强绳捻距示意图六股钢丝强绳捻距示意图3）钢丝绳断丝的检查方法。在长期的工作实践中,人们总结摸索出一套简单实用的检查钢丝绳的方法,那就是用棉纱包住钢丝绳,使绞车慢速运行,钢丝断头很容易勾起棉纱,断丝部位便一目了然。当然,也可用钢丝绳探伤仪检查,检查更准确。如CDT-1型钢丝绳探伤仪,是根据钢丝绳部分磁化后,断丝所产生的磁场变化来确定是否断丝,能准确的查出钢丝绳全长的断丝数量和断丝位置。此外,还有GXT-1型钢丝绳在线无损探伤仪等。2.钢丝绳磨损的检查钢丝绳磨损的检查1）对绞车钢丝绳磨损的有关规定。规程规定：使用中提升钢丝绳以标称直径为准计算的直径减小量达到10%时,必须更换。计算方法：直径磨损百分值=D标D实100%D标式中D标钢丝绳标称直径(产品说明书、样本或标准手册),mm；D实实际测得的钢丝绳外径,mm。2）钢丝绳直径的测量。前面提到,钢丝绳的直径分标称直径和实际直径,标称直径又叫公称直径,可从钢丝绳产品样本或手册中查到。而钢丝绳的实际直径是指正在使用的钢丝绳外接圆的直径。必须经过仪器正确测量才能得到准确数据,一般用游标卡尺进行测量,正确的测量方法如图8一5a所示。图图 8 一一 5 钢丝绳直径的测量钢丝绳直径的测量a a 正确正确 b b 错误错误尤其要注意的是:钢丝绳磨损后实际直径的测定,不应局限在一个或几个部位,对经常磨损的区段应多加测点,不能依照各测点直径磨损的百分值的平均值来判定,而是应取直径最小值来作计算判定。3.对钢丝绳锈蚀的检查对钢丝绳锈蚀的检查1)规程对钢丝绳锈蚀的有关规定。(1)提升钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点蚀麻坑等损伤时,不得用作升降人员。(2)钢丝绳锈蚀严,点蚀麻坑形成沟纹或外层钢丝松动时,不论断丝数或绳径变细多少,都必须立即更换。2)钢丝绳锈蚀的检查方法。对绞车钢丝绳锈蚀的检查,目前主要依靠人工目视的方法,对整条钢丝绳逐段进行检查。绞车钢丝绳在使用中出现上述断丝、磨损和锈蚀情况比较严重时,必须更换新绳。此外,规程第407条中规定：钢丝绳在运行中遭受到卡阻、突然停车等猛烈拉力时,必须立即停车检查,发现下列情况之一者,必须将受力段剁掉或更换全绳：（1）钢丝绳产生严重扭曲或变形。(2)断丝超过规程第405条规定(专为升降物料的绞车钢丝绳为10%、无极绳为25%)。(3)直径减小量超过规程第406条的规定绞车钢丝绳为10%。（4）遭受猛烈拉力的一段的长度伸长0.5%以上。在钢丝绳使用期间,断丝数突然增加或伸长突然加快,必须立即更换。4.绞车钢丝绳的管理与维护绞车钢丝绳的管理与维护(1)加强对钢丝绳的检查,每天至少1次,发现特殊情况,应增加检查次数。绞车操作工发现异常情况应及时汇报。（2)加强井巷维护,发现淋水要积极汇报处理,使水流入排水沟,避免顺轨道淌水腐蚀钢丝绳。（3）轨道要干净整洁,地辊布置合理,间隔适当,保持地辊齐全完好,转动灵活,润滑良好,若有损坏,及时更换,避免钢丝绳直接磨轨道和轨枕。(4)加强钢丝绳涂油,按规定涂防腐油或增磨脂,每月至少应涂油1次。涂油前,应充分做好准备工作,首先清除钢丝绳上的油垢结块,擦净钢丝绳上的淋水,钢丝绳的涂油方法有以下几种：（1）人工刷涂法,用手工刷将钢丝绳泊涂抹或刷在慢速运行的钢丝绳上或由天轮处向绳上浇油。(2)压力喷射，用专用工具产生压缩空气将熔化后的钢丝绳泊喷洒到缠绕在滚筒上的钢丝绳上。（3）煮油法,专门的钢丝绳煮油池,把绳放入,再适当加温至7080进行煮泡几天,使绳芯充分吸油。五、规程对钢丝绳绳头的固定以及使用有接头钢丝绳的规定1.规程对钢丝绳绳头在滚筒上固定的规定(1)必须有特备的容绳或卡绳装置,严禁系在滚筒轴上。(2)绳孔不得有锐利的边缘,钢丝绳的弯曲不得形成锐角。(3)滚筒上应经常缠留3圈绳,用以减轻固定处的张力,还必须留有作定期检验用的补充绳。2.规程对使用有接头钢丝绳的规定(1)有接头的钢丝绳,只可在下列设备中使用：平巷运输设备；30以下倾斜井巷中专为升降物料的绞车；斜巷无极绳绞车；斜巷架空乘人装置；斜巷钢丝绳牵引带式输送机。（2)在倾斜井巷中使用的钢丝绳,其插接长度不得小于钢丝绳直径的1000倍。第二节第二节 保险绳及连接装置的安全使用保险绳及连接装置的安全使用一、保险绳的类别及安全使用倾斜井巷提升时必须加保险绳,其目的是防止钢丝绳与矿车之间以及矿车与矿车之间连接处断链或断销而发生跑车事故。保险绳应和绞车钢丝绳规格相同,其长度必须和规定串车数量吻合,以防轧绳或超挂车。保险绳的形式一般有两种（1）单绳式保险绳单绳式保险绳的一端卡在钩头上,另一端做成绳扣,用插销与矿车尾车相接,此时保险绳必须搭在矿车上部,放置稳定,防止中途滑落。如图8-6所示。图图 8-6 单绳式保险绳单绳式保险绳（2）环绳式保险绳这种保险绳是把保险绳围成圆环状,其两个绳端一并卡在钩头上部位置,使用时绳圈套住矿车,其优点是不易滑脱,但操作不太方便,如图8-7所示。图图8-7 环绳式保险绳环绳式保险绳二、绞车连接装置及安全使用二、绞车连接装置及安全使用斜巷提升钢丝绳与提升容器连接装置简称钩头有三种形式：卡子型、插接型和滑头型,如图88所示。图图 8-8 钢丝绳钩头形式钢丝绳钩头形式 a a 卡子型；卡子型；b b 插接型插接型 卡子型钩头是由U形绳卡、护绳环和单环链或双环链、三环链共同组成图中未画出环链,常用于小绞车提升。其结构简单,制作容易,换件方便,使用较多。但U形卡子螺母易松动脱落,可能发生抽脱跑车事故,必须每班检查紧固1次,并保证每个钩头不少于4副卡子和护绳环完好。插接型钩头是利用插接后各股之间插接摩擦力来承担提升负荷,也是由护绳环、环链和插接绳扣等共同组成。其安全性好,制作方便,使用也多。但必须保证插接质量,插接长度应不小于45个捻距,并保证护绳环完好不脱落,每班应进行断丝、磨损、锈蚀和变形等情况检查。滑头型钩头是将带有弯钩呈散开状的绳头用钨滑头型钩头是将带有弯钩呈散开状的绳头用钨金灌注在滑头体内的一种连接装置金灌注在滑头体内的一种连接装置,常用于主斜井常用于主斜井提升。其安全性好、使用寿命长提升。其安全性好、使用寿命长,但制做工艺较复但制做工艺较复杂杂,故小型绞车较少使用故小型绞车较少使用,多用于主斜井地面井口多用于主斜井地面井口提升。钩头钨金灌注工艺质量必须严格保证。否提升。钩头钨金灌注工艺质量必须严格保证。否则将会发生钢丝绳头抽脱事故。保证质量的关键则将会发生钢丝绳头抽脱事故。保证质量的关键在于必须对滑头体内壁和绳头钢丝严格除油在于必须对滑头体内壁和绳头钢丝严格除油,使其使其表面可靠地涂上锡层表面可靠地涂上锡层,这样才能保证钨金灌注后与这样才能保证钨金灌注后与滑头体内壁和钢丝头密切结合滑头体内壁和钢丝头密切结合,防止抽脱事故发生。防止抽脱事故发生。三、三、规程规程对保险绳及连接装置的规定对保险绳及连接装置的规定(1)倾斜井巷运输时矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接,都必须使用不能自行脱落的连接装置,并加装保险绳。（2)斜巷运输用的钢丝绳连接装置,在每次换钢丝绳时,必须用2倍于其最大静荷重的拉力进行试验,矿车连接装置至少每年进行1次2倍于最大静荷重的拉力试验。（3）斜井使用的专为升降物料的提升容器的连接装置,以破断强度为准的安全系数不得小于10,矿车的车梁、碰头和连接销、无极绳运输的连接装置,其安全系数不得小于6。