钢丝绳使用培训教材

第一章 钢丝绳基础及生产一、概念1、 钢丝绳：是由多根钢丝按照一定的规则捻制而成的绳索。由制绳钢丝、绳芯和绳用油脂组成。2、 钢丝：由原料盘条经冷拉或轧制形成具有一定尺寸圆形或异形线材。按表面状态分光面及镀锌；按形状分圆形和异形Z形、T型。3、 股股绳或绳股：是由钢丝按照一定的规则捻制而成的螺旋状结构,是构成钢丝绳基本单元。4、 绳芯：构成钢丝绳中心部分,分金属芯钢丝绳绳芯IWR、股绳芯IWS和纤维芯FC合成纤维SF、天然纤维NF；作用主要是起支撑和减少股间压力,另外纤维绳芯还起润滑、防腐和储油的作用。5、 油脂：对钢丝绳起防腐保护作用,有麻芯脂和表面脂还有起增加摩擦的增摩油脂。6、 钢丝绳最小破断拉力：由理论计算获得的钢丝绳的破断拉力。 计算公式：F=k/*D2* R0/1000 F钢丝绳最小破断拉力kN R0钢丝绳中钢丝公称抗拉强度N/mm2 D钢丝绳公称直径mm k/钢丝绳中最小破断拉力系数7、 实测钢丝绳破断拉力：通过试验实际测得钢丝绳的破断拉力。8、 钢丝绳中最小钢丝破断拉力总和钢丝计算破断拉力：由理论计算获得各钢丝破断拉力之和。计算公式：FN=R0*SN FN钢绳中钢丝破断拉力总和kN R0钢绳中钢丝公称抗拉强度N/mm2 SN钢绳中钢丝总横截面积mm29、 钢丝绳中实测钢丝破断拉力总和钢丝实测破断拉力：通过试验实际测得各钢丝破断拉力之和。10、钢丝绳的重量：由钢丝、纤维绳芯和油脂重量构成。计算公式：M=k*D2 M某一结构钢丝绳百米重量kg/100m D钢丝绳公称直径mm k某一结构钢丝绳重量系数kg/100m.mm2二、钢丝绳的基本结构2.1 钢丝绳的基本结构2.1.1 单股绳：单股钢丝绳由一层或多层圆形或异形钢丝围绕一根主芯或主钢丝螺旋地捻制而成。当钢丝绳需要具有抗旋转性能时,钢丝的各层以相反方向捻制。单股钢丝绳结构有：17、119、137、161、124、130、119S等和煤矿工业中使用的代表性的密封钢丝绳。图113 17 119 137 全密封钢丝绳 半密封钢丝绳 全密封钢丝绳图示12.1.2 钢丝绳：用几股围绕一个钢绳芯或纤维绳芯螺旋地捻制而成。捻制钢丝绳的股绳是多种多样的,可以是圆形的、三角形或异形的,股的结构取决于所要求的抗疲劳或磨损性。钢丝绳结构有：67+FcIWR、IWS、619+FcIWR、IWS、637+FcIWR、IWS、619S+FcIWR、IWS、625Fi+FcIWR、IWS、636SW+FcIWR、IWS、649SWS+FcIWR、IWS、多股钢丝绳187+Fc 、1819+Fc、347+Fc、 367+ Fc、6V21+Fc、6V19+FcIWR、6V30+FcIWR、6V34、6V37+Fc、6V37S+FcIWRIWR等,图示2圆股66+Fc 67+Fc 615S+Fc 619S+Fc 636Fi+IWR 641SW+Fc 619W+Fc625Fi+Fc 626SW+Fc 629Fi+Fc 631SW+Fc 636SW+ Fc 637+ Fc多股钢丝绳177+Fc 187+Fc 347+Fc 367+Fc 三角股 6V34+Fc 6V34+IWR 6V37+Fc 6V37+IWR6V24+Fc 6V21+Fc 6V43+Fc 6V43+IWR四股钢丝绳4V39S+5Fc 4V48S+5Fc图示22.1.3 钢缆绳三捻钢丝绳：是由钢丝绳围绕绳芯螺旋地捻制而成, 代表结构有：667、 6619S、 6649SWS 图示3667 图示32.2 钢丝绳的捻制特性2.2.1 钢丝绳中股的基本结构a 点接触股 b 线接触股 c面接触股 图32.2.1.1 点接触：股中各层钢丝为非平行捻制,层与层之间的钢丝呈点状接触。除中心钢丝外,所有钢丝直径一样。图3a。点接触结构股缺点是钢丝绳承受负荷时,钢丝之间的接触应力大必然影响钢丝绳的使用寿命。2.2.1.2 线接触平行捻：钢丝绳股中所有钢丝具有相同的捻距平行捻制,同一层及层与层之间的钢丝紧密相贴,以线状方式接触。图3b。平行捻钢丝绳在使用中可避免变形、部磨损以及由于点接触钢丝绳中各钢丝接触点产生的二次弯曲应力。线接触钢丝绳承受力时,钢丝之间的接触应力相对于点接触钢丝绳要小得多,因此线接触钢丝绳比点接触钢丝绳使用寿命要长,一般是点接触结构钢丝绳的12倍。线接触股的基本结构有3种：西鲁式S、瓦林吞式W、填充式Fi。由这三种结构互相组合,可形成多种复合型线接触结构。如西鲁瓦林吞式SW、西鲁填充式SFi、西鲁瓦林吞西鲁式SWS等等。2.2.1.3 面接触压实股钢丝绳：钢丝绳在捻股时,股绳经过模具拉制,股的直径变小,股表面变得平滑,钢丝之间的接触线变平。股中每一层钢丝及层与层之间的钢丝都以螺旋面互相接触,它是以线接触结构基础上形成的。与普通股钢丝绳相比,由压实股捻制而成的钢丝绳有较高的破断拉力,柔韧性更好；压实股使钢丝绳与滑轮能更好地接触；而且,由于外层钢丝很大的金属面积,使得压实股更耐磨和耐腐蚀。当在多层卷取卷筒上使用钢丝绳时,压实股平滑的表面确保不会发生相邻的股由于相互摩擦而造成钢丝绳划伤或损坏现象,这个特点使压实股钢丝绳更适合于多层卷取的应用场合。面接触结构钢丝绳在承受力时,由于钢丝之间的接触面积大,其应力相对于线接触钢丝绳还要小得多,因此面接触钢丝绳比点接触钢丝绳使用寿命还要长,一般是点接触结构钢丝绳的23倍。图3c。2.2.2 特殊结构的钢丝绳a 三角股 b 密封钢丝绳 c 涂塑钢丝绳 图42.2.2.1 三角股结构钢丝绳：是由一层或多层钢丝围绕一个组成的三角形股芯结构绕制而成的。图4a。这种形状的性质要求各层钢丝是点接触的,由于钢丝密集的排列,三角股钢丝绳具有很高的抗压断性。与圆股绳相比,三角股钢丝绳表面接触面积增加,抗磨损性也大大提高。2.2.2.2 密封钢丝绳：绳芯外层用一层或几层异形钢丝Z形、T形螺旋地捻制而成。图4b。密封钢丝绳表面光滑,钢丝之间以螺旋面互相扣合,接触应力很小。密封钢丝绳弯曲刚度很大,需采用较大直径的绳轮和卷筒,密封钢丝绳多用于矿井中的钢丝绳罐道及架空承重索道。2.2.2.3 涂塑钢丝绳：为改善钢丝绳的使用性能,在钢丝或者股绳、钢丝绳绳芯或外面包上一层塑料层。以降低钢丝之间和绳股之间的接触应力,提高钢丝绳使用寿命。图4c。2.3 编织扁钢丝绳编织扁钢丝绳常作为煤矿提升系统中尾绳平衡绳使用。扁钢丝绳由几个不同捻向的子绳并排通过纬绳固结编织而成。图5。从编织方式上分： 单纬绳编织 单纬绳编织单纬绳编织是使用几根纬绳从单侧编织,从而保证了钢丝绳的宽度最小。(b) 双纬绳编织钢丝绳双纬绳编织图5钢丝绳两侧各有数条捻制纬绳一般为17结构交错编织而成。 编织扁钢丝绳通常的结构是6条4股绳,每个股绳用7根钢丝或8条4股绳,每个股绳用7根、9根或19根等数量的钢丝捻制而成。三、钢丝绳的捻法见图6 钢丝绳的捻法基本有四种：右交互捻、左交互捻、右同向捻、左同向捻四、 钢丝绳的伸长性质 图6当钢丝绳受到拉伸负载时,都会按不同阶段伸长,在钢丝绳使用前,对钢丝绳进行预拉是十分必要的。4.1 钢丝绳的伸长因素有许多因素会导致钢丝绳在使用中伸长,有些因素导致的伸长极小,通常可以忽略不计。通常导致钢丝绳伸长的主要原因如下,其中前两个是最重要的因素。 由于每股中的钢丝和钢丝绳中各股的位置调整而导致的伸长通常称之为结构伸长。 由于负荷拉力而产生的弹性伸长。 由于温度变化造成的伸长或缩短。 由于钢丝绳一端可自由旋转,造成捻距的增加而造成的伸长。 由于部钢丝磨损导致钢丝绳金属面积减小而造成的进一步的结构性伸长。 由于拉力负载超过材质的屈服点而导致的永久性的、非弹性的伸长。4.2 钢丝绳预拉预拉伸作用于钢丝绳或股时,可以彻底消除初始结构伸长,方法是以钢丝绳最小破断力的l 0到5 0负荷拉伸并在这个围反复拉伸直至钢丝绳的初始伸长消除。从反复拉伸取得的数据可以得到低负载和高负载之间的表观氏弹性模量。注意的地方：钢丝股和绳不具有氏弹性模量的性质,但可以得到两个固定负载之间的表观弹性模量。当对钢丝绳施加的负载完全减掉,钢丝绳卷好后会立即返回未预拉伸的状态；因此,钢丝绳如果在某一负载下记录其准确长度,可以证明钢丝绳被拉伸到记录的长度时,施加的负载会十分接近记录的负载；反之,以记录的负载施加到钢丝绳上时,钢丝绳会很明显地伸长至记录长度,试验及实际经验表明经预拉的钢丝绳在最小破断力的l2.5的负载下可以完全恢复其弹性性质。因此在桥梁钢缆、臂式、桅杆式起重场合及架空索道钢丝绳等调整余地很小的使用场合中,预拉伸钢丝绳的优点显而易见。由于减少了初始使用时的永久结构伸长,对某些尾绳进行预拉伸处理显得十分必要。预拉伸适用于钢丝股或钢芯钢丝绳。当许多负载悬挂时,比较准确的数据可以通过假定负载均匀地加在钢丝绳上,并增加钢丝绳伸长每米的负载重量而实现。4.3 弹性模量弹性模量因绳子结构而变化,但通常随钢丝总截面积的增加而增加,如需要精确的弹性模量数据,建议用实际样品作弹性模量测试,可以获得比较准确的弹性模量。五、钢丝绳按照不同的分类方式可以得到多种用途的钢丝绳品种钢丝绳按使用方面分：1、 一般用途钢丝绳：2、 电梯用钢丝绳：3、 航空钢丝绳：4、 石油用钢丝绳：5、 架空索道及缆车用钢丝绳：6、 起重用钢丝绳：7、 渔业用钢丝绳：8、 矿井提升用钢丝绳：9、 胶带用钢丝绳：10、平衡用钢丝绳：六、钢丝绳的标记6.1 各种标准中钢丝绳标记符号对照区分见表1ISO3578、GB/T8918、原有标准GB1102-74、GB829-88、GB352 表1我国原有关标准所采用的钢丝绳标记符号及其含义国际标准ISO3578及GB/T8918的代号西鲁式 X瓦林吞式 W填充式 T三角股椭圆股 扁平股、扇形股面接触股 M圆形钢丝无代号椭圆形钢丝三角形钢丝扁钢丝或矩形钢丝Z形钢丝 Z梯形钢丝 T一根半封闭丝与一根圆丝搭配光面钢丝A级镀锌钢丝AB级镀锌钢丝B级镀锌钢丝填充钢丝编织放扭钢丝绳编织扁钢丝绳纤维芯天然的或合成的天然纤维芯 有机物芯合成纤维芯 人造纤维芯,矿物绳芯金属丝绳芯 金属绳芯金属丝股芯左向捻右向捻左同向捻左交互捻右同向捻右交互捻SWFiVQRT无代号QVRZTHNATZAAZABZBBFiYPFCNFSFIWRIWSSZSSSZZZZS6.2 国际标准与我国原有关标准的钢丝绳标记写法对比见表2 表2钢丝绳标记的对比项目我国有关标准的钢丝绳标记国际标准ISO3578及我国现行标准GB/T89181996的钢丝绳标记1、 标记符号2、 标记项顺序3、 股中钢丝的层数与数目,及股结构的标记4、 钢丝绳中股的数目及层数标记5、 钢丝绳的全称标记6、 钢丝绳的简化标记见表2按照名称、结构、直径、抗拉强度级别、韧性号、钢丝的表面状态、捻法、标准号的顺序进行标记。例：钢丝绳6X1917.5170特光右交GB110274由中心向最外层标记。各层用+号隔开,股中若有纤维芯,则用0表示。例：（1） 1+6+12+18（2） 0+9+15（3） 1+9+9（4） 1+6+6/6（5） 1+6；6+12（6） 1+7+7/7+14（7） /32+3/+12+15（8） 1+6+12+20T+21Z除异型股钢丝绳外,只标记钢丝绳中股的数目,而对层数不作标记,股的结构可标可不标例：1187或181+62347或341+63633+621标明钢丝绳的股数、股结构和金属绳芯的结构。如果用一股作绳芯,一般不单独标出,此外对于纤维芯也不标出。例：（1） 61+6+12（2） 71+6（3） 6T+7（4） 185 6W6 6标明股的数目和每股的钢丝数目,中间用或相应的代号隔开。金属绳芯需要标出,纤维绳芯一般不予标出。例：1 6192 773 6T25+774 18195 6W6 6见表2按照尺寸、钢丝表面状态、结构、钢丝的抗拉强度、捻向、最小破断垃力、单位长度重量、标准号的顺序进行标记。例：18NAT619S+NF1770ZS190121ISO2408由最外层向中心逐层标记。各层用+号隔开,股中若有纤维芯,则用相应的代号表示。例：（1） 18+12+6+1（2） 15+9+NF（3） 9+9+1（4） 6/6+6+1（5） 12+6F+6+1（6） 14+7/7+7+1（7） 15+12+/32+3/（8） 21Z+20T+12+6+1由钢丝绳的外部向中心标记,逐层标明股数及股的结构例：1126+1+66+12176+1+116+1+66+136Q+6V标明钢丝绳的股数、股的层数、股的结构、绳芯类型、金属股芯用一股作为绳芯和金属绳芯的作用。例：（1） 612+6+1+NF（2） 6+IWS（3） 6+IWR6+IWS（4） 12+6+SF（5） 6+NF（6） 6V+NF标明股数和每股的钢丝数,中间用 隔开。在钢丝数和股的数目后面加上相应代号,此外还需标出金属绳芯类别。例：1 619+NF2 67+IWS3 625Fi+IWR4 1219+SF5 624W+7NF6 6V37+NF七、钢丝绳生产工艺流程线材入厂 原料 检、试验 热处理 酸洗及磷化 拉丝 检、试验试验 镀锌包装入库 检、试验 合绳 捻股原料线材：国以热轧方式获得的钢材盘条,直径围在5.520mm,以盘卷交货,含碳量一般在0.55%0.80%之间。热处理：通过对钢丝进行一定温度的加热,一定温度的保温并以一定速度的冷却,来改变钢部结构组织,以改变钢丝的物理和机械性能的方法。热处理方式主要有：退火、正火、等温淬火、回火、调质处理和形变处理,在钢丝生产中,运用比较多的是铅液介质中钢丝的等温淬火热处理,以获得一种良好的金相显微组织索氏体。酸洗：利用氧化铁与酸之间的化学反应,来去除钢丝表面的氧化铁皮层。因热轧线材或经热处理后的半成品钢丝,表面均有一层硬而脆的氧化铁皮层,氧化铁皮一方面影响后步工序的润滑涂层不能牢固地与钢材基体结合,另一方面在钢丝拉拔时,因氧化铁皮硬度很高,且没有塑性,这样会刮伤模具和钢丝表面,再则氧化铁皮夹在模壁与钢丝之间,增大了摩擦力,严重时引起断丝,因此,钢丝在拉拔前必需去除氧化铁皮层,去除的方法有机械法和化学法,目前多采用化学酸洗法。润滑处理：用来促使钢丝冷加工变形的化学处理过程和物理表面处理过程。通过化学和物理的作用,使钢丝表面涂上或生成一层较厚的、附着力强的、表面较粗糙的润滑层,以便后步拉拔时吸附润滑剂,将其载入模,形成润滑模。拉丝：利用金属塑性在模具作用下的一种金属压力加工方法。镀锌：金属由于和外界介质之间发生化学作用或电化学作用而引起的破坏。为了减缓金属腐蚀,在金属表面镀上一层镀层,形成均匀、致密、结合力良好的金属膜的表面处理,镀锌方法有电镀与热镀区分。捻股捻绳：钢丝或股由捻制设备的机身带动作匀速圆周运动,同时又被牵引轮带动作匀速直线运动,钢丝或股在股或绳中呈圆柱螺旋状态。第二章 矿用钢丝绳一、矿用钢丝绳选择和计算1.1 矿用钢丝绳选择 矿井用提升钢丝绳在使用过程中强度下降的主要因素是磨损、锈蚀和疲劳断丝。在一般情况下,这三种因素是同时出现和起作用的。由于矿井条件不同,起主要作用的因素也不同。因此,各矿应根据矿井的具本条件及使用经验,并结合各种钢丝绳的特点,合理选择不同类型的钢丝绳。选择矿用提升钢丝绳应注意以下几点：1在矿井淋水大、酸碱度高的井筒中使用时,由于锈蚀严重,应选用镀锌钢丝绳。 2在磨损严重的矿井中,选用外层钢丝较粗的线接触圆股和异型股钢丝绳或面接触钢丝绳为好。 3以疲劳断丝为钢丝绳损坏的主要原因时,可选用外层钢丝直径差值小的线接触钢丝绳其中以填充式为好或异型股钢丝绳。 4矿井提升用钢丝绳以同向捻钢丝绳为好。 5开凿井筒提升用钢丝绳,应选用多层股不旋转钢丝绳。 6温度很高或有明火的矸石山等处的提升用钢丝绳,可选用带金属绳芯的钢丝绳。 7钢丝绳罐道用绳最好选用密封型钢丝绳。如选用其它类型的钢丝绳时,以镀锌钢丝绳为宜。实践证明,竖井用钢丝绳的损坏多以疲劳断丝和锈蚀为主要因素,磨损是次要因素。斜井用钢丝绳的损坏则以磨损和锈蚀为主要因素。对锈蚀比较严重的矿井,锈蚀与磨损起互相促进的作用。1.2 矿井用提升钢丝绳选绳参考表1 表1用途矿井条件名称 结构备注立井淋水大,酸碱度高,锈蚀严重,或涂油困难的矿井异 型 股钢 丝 绳6V21,6V306V34,6V376V37S,6V436Q19+6V216Q34+6V21选用镀锌钢丝绳圆 股钢 丝 绳619S, 619W,625FI, 629FI,626SW,631SW636SW,641SW选用镀锌钢丝绳锈蚀与磨损都较轻的矿井异 型 股钢 丝 绳6V21,6V306V34,6V376V37S,6V436Q19+6V216Q34+6V21圆 股钢 丝 绳 619W,625FI, 629FI,636SW,摩擦轮提升 矿井异 型 股钢 丝 绳6V21,6V306V37S,6Q19+6V21选用镀锌钢丝绳开凿立井用 绳异 型 股钢 丝 绳6Q19+6V216Q34+6V21如挤压变形严重,应选用钢芯钢丝绳多 层 股钢 丝 绳177,187,347, 367面 接 触钢 丝 绳6T19W,6T19S6T25FI平衡尾绳多 层 股钢 丝 绳177,187,347, 367选用交互捻罐道用绳密封钢丝绳6V19,67 67+IWS除密封钢丝绳外其余用镀锌钢丝绳用途矿井条件名称结构备注斜锈蚀与磨损都较严重的矿井异 型 股钢 丝 绳6V19选用镀锌钢丝绳圆 股钢 丝 绳67,619S, 69W,面 接 触钢 丝 绳6T19S,6T7锈蚀较轻磨损都较严重的矿井异 型 股钢 丝 绳6V19圆 股钢 丝 绳67619S, 69W,面 接 触钢 丝 绳6T19S,6T7锈蚀与磨损都较轻,断丝发展较快的矿井异 型 股钢 丝 绳6V19, 6V21圆 股钢 丝 绳619S, 625FI面接 触钢 丝 绳6T19S, 6T25FI1.3 钢丝绳的计算1.3.1 计算 对一个矿井来说,根据矿井条件选定了钢丝绳结构以后,就需要通过计算来确定钢丝绳的公称直径。 矿用钢丝绳在工作过程中的受力状态是很复杂的,但是,在计算中并不需要分别考虑那些复杂因素的影响,根据煤矿安全规程的规定：根据钢丝绳在工作中所承受的最大计算静拉力和钢丝绳的最小钢丝破断拉力总和来计算,使它具有一定的安全系数,即 m式中：m钢丝绳的安全系数； F总合钢丝最小破断拉力总和,kN；Q最大计算静拉力,kN。 式中的钢丝绳的安全系数应满足煤矿安全规程的要求,煤矿安全规程规定的安全系数见表2。但是,按 式还不能进行钢丝绳的直径计算,因为最大静拉力Q不仅与绳端的荷重提升容器、人、物及连接装置等的重量有关,而且与钢丝绳自身的重量有关。计算之前钢丝绳的重量还是个未知数,所以必须从别的角度来考虑。图1是竖井提升系统的简化示意图。图中L是钢丝绳的悬垂长度,Q。是绳端荷重,钢丝绳的每米重量pkg/m,这时在钢丝绳上部M处承受的最大静拉力为：矿用钢丝绳安全系数最低值 表2用途分类安全系数*最低值单绳缠绕提升装置专为升降人员9单绳缠绕提升装置升降人员和物料升降人员时混合提升时*升降物料时997.5单绳缠绕提升装置专为升降物料6.5摩擦轮提升专为升降人员9.2-0.0005H*提升装置升降人员和物料升降人员时混合提升时升降物料时9.2-0.0005H9.2-0.0005H8.2-0.0005H提升装置专为升降物料7.2-0.0005H倾斜钢丝绳牵引带式输送机运人6.5-0.001L*但不小于6倾斜钢丝绳牵引带式输送机运物5-0.001L但不小于4倾斜无级绳绞车运人6.5-0.001L但不小于6倾斜无级绳绞车运物5-0.001L但不小于3.5架空乘人装置6悬挂安全梯用绳6罐道绳,防撞绳,起重用绳6悬挂吊盘,水泵,排水管,抓岩机用绳6悬挂风筒,风管,供水管,注浆管,输料管,电缆用绳5拉紧装置用绳5防坠器的制动和缓冲绳3* 钢丝绳的安全系数,等于实测的合格钢丝绳破断拉力的总和与其所承受的最大静拉力之比。* 混合提升指多层罐笼同一次在不同层提升人员和物料。* H为钢丝绳悬挂长度,单位:米。*L为由驱动轮到尾部绳轮的长度,单位:米。QpL+ Q。*g g重加速度m/S2 图1根据安全需要,最大静拉力应小于或等于钢丝绳的允许力,即 QF总和/m由公式推导的不同,可以得到两种计算方法：方法1：由F总和= R0*SR0/m*SpL+ Q。*g.2假定钢丝绳的密度为kg/m3 S=p/.3.对某一结构的钢丝绳,无论直径大小,值都相同。将3式代入2式得 pQ。/ 4各种钢丝绳的值见表3 表3钢丝绳结构密度kg/m3625Fi、631S、637S、635W、636SW9250619S、619W93001879350637940061994506V18、6V1995006795506V37、6V36、6V34、6V43、6V36S、6V37S97006V21、6V2499006V3010600式4是选择计算钢丝绳的一般公式,又称为静力计算公式。方法2：由GB/T 8918中规定的钢丝绳重量系数及最小钢丝破断拉力总和的换算系数,得到：QpL+ Q。*gp=kd2式中：k钢丝绳的重量系数d钢丝绳的公称直径最小钢丝破断拉力总和F总和=Kh*K/*d2*R0式中：Kh最小钢丝破断拉力总和与最小钢丝绳破断拉力换算系数K最小钢丝绳破断拉力换算系数d钢丝绳的公称直径R0钢丝绳的公称抗拉强度由上面公式得：kd2.L+Q0.gKh*K/*d2*R0/m5d6 在计算方法中,方法2比较直观,并且与GB/T 89181996计算相对应,下面计算示例主要以方法2为例来介绍计算方法。然后从钢丝绳标准中选择钢丝绳的公称直径。 选定了钢丝绳的直径之后,还要根据煤矿安全规程校核轮径D与钢丝绳直径d的比值,D/d应不小于规定值。如果校核结果不满足要求,或者按所选的钢丝绳计算绞车的容绳量不足等等,可以改选其它类型,或选用强度较高的钢丝绳,使绳径变小。如果还不满足要求,那就只能采取提升绞车加大型号或降低提升量减少一次装载量的办法来解决。 煤矿安全规程规定轮径D与钢丝绳直径d的比值在416条做了规定：除移动式的或辅助性的绞车外,提升装置的天轮、滚筒、摩擦轮、导向轮和导向滚等的最小直径与钢丝绳直径之比值,应符合下列要求： 落地式及有导向轮的塔式摩擦提升装置的摩擦轮及导向轮,井上不得小于90；井下不得小于80；无导向轮的塔式摩擦提升装置的摩擦轮,井上不得小于80,井下不得小于70。 井上提升装置的滚筒和围抱角大于900的天轮,不得小于80；围抱角小于900的天轮,不得小于60。 井下提升绞车和凿井提升绞车的滚筒、井下架空乘人装置的主导轮和尾导轮、围抱角大于900的天轮,不得小于60；围抱角小于900的天轮不得小于40。 矸石山绞车的滚筒和导向轮,不得小于50。 在以上提升装置中,如使用密封式提升钢丝绳,应将各相应的比值增加20。 悬挂水泵、吊盘、管子用的滚筒和天轮,凿井时运输物料的绞车滚筒和天轮,倾斜井巷提升绞车的游动轮,矸石山绞车的压绳轮以及无极绳运输的导向滚等,不得小于20。 根据提升系统的要求选择钢丝绳的计算方法。有时根据生产的要求要加大提升载荷,或者在换绳时要用另外一种类型或强度的钢丝绳,这时需要对它的安全系数进行校核。这时的最大计算静拉力与钢丝破断拉力总和都是已知的,可以直接用公式1计算。算出的安全系数m值必须符合煤矿安全规程要求。下面分几种情况,运用以上推荐的方法进行钢丝绳的选择计算和校核。1.3.2 竖井缠绕式提升钢丝绳的选择计算 目前我国煤矿竖井缠绕式提升多数是不带尾绳的。如果有尾绳,在尾绳的每米重量等于或小于提升绳的每米重量时,计算方法都与无尾绳的情况相同,即认为满载的容器位于井底装载水平。竖井提升系统的简化示意图,如图2所示。在计算钢丝绳在天轮切点M处的静拉力时,钢丝绳的悬垂长度为 L=Hh.7式中：H提升高度,m；h由井口卸载水平到天轮切点处的高度,m 图2在这个L值中,显然把钢丝绳多算了相当于提升容器高度的一段长度。在设计时可以不将这段长度扣除,因为它与整个提升高度相比是很小的。绳端荷重Q。按满载计算。在箕斗提升中,它等于箕斗自重包括连接装置与煤重之和；在罐笼提升中,它等于罐笼的自重包括防坠器、悬挂装置与最大载荷的重量当提升矸石时,应为矸石及矿车的重量之和。对于升降人员和物料用的罐笼提升设备,在计算钢丝绳时先按升降人员计算,然后用升降物料时的最大载荷校核安全系数；或者按升降物料时的安全系数为7.5计算,然后再以升降人员时的最大载荷校核安全系数,使之不低于9。 例：某矿提升高度H=290m,由井口卸载水平至天轮中心高度 h=14m,绞车滚筒直径 D=2.5m,罐笼自重2200kg,每次提升一个矿车,矿车自重650kg,装矸石的重量1800kg,提人时可乘12人,试选择提升钢丝绳。 解： 先按提矸石情况计算,这时绳端荷重 Q。22001800十650=4650kg钢丝绳悬垂长度 L=Hh=29014=304ma 选用619+Fc,R0=1670N/mm2,K=0.346kg/100m.mm2,K/=0.307,Kh=1.197根据煤矿安全规程规定：m=7.5 d=25.24mm根据钢丝绳标准GB/T89181996要求选用619-26mm,F0=414.16kN。用于升降人员的情况校核安全系数,使m9,每个人按70kg计算,这时绳端荷重Q。220012*70=3040kg钢丝绳重量ML=Kd2*L=0.346*262*3.04=711 kg最大计算静拉力Q。Q。ML*g=3040711*9.8*10-3=36.76kN升降人员时安全系数m=414.16/36.76=11.26大于9校核滚筒直径D与钢丝绳直径d的之比值,要求D/d80D/d=2500/26=96.1580所选钢丝绳符合要求。b 选用625Fi+Fc,R0=1570N/mm2,K=0.380kg/100m.mm2,K/=0.330,Kh=1.226根据煤矿安全规程规定：m=7.5 d=24.92mm根据钢丝绳标准GB/T89181996要求选用625Fi-26mm,F0=429.10kN。用于升降人员的情况校核安全系数,使m9,每个人按70kg计算,这时绳端荷重Q。220012*70=3040kg钢丝绳重量ML=Kd2*L=0.380*262*3.04=781 kg最大计算静拉力Q。Q。ML*g=3040781*9.8*10-3=37.45kN升降人员时安全系数m=429.1/37.45=11.45大于9校核滚筒直径D与钢丝绳直径d的之比值,要求D/d80D/d=2500/26=96.1580所选钢丝绳符合要求。1.3.3 多绳提升钢丝绳的选择计算 多绳提升最大计算静拉力的计算方法与前相同,计算中要按荷重在几根钢丝绳上平均分布来考虑,所以要将4式改写为 d.8式中 d单根钢丝绳的直径,mm； n提升钢丝绳数。 图3在选择计算时,先按等重尾绳系数考虑。在选取了一种钢丝绳确定其单位重量之后,按所选定的nM值来选重量相近的尾绳。如果尾绳的根数为n/,则尾绳的每米重量应为 M/=M 按钢丝绳标准选取适当的钢丝绳。如果全部尾绳的重量大于全部提升绳重量时有时根据提升系统的要求采用较重尾绳, 则要校核提升钢丝绳的安全系数。这时要按容器在井口卸载位置计算其静拉力。 例：某矿多绳提升绞车直径D=1.85m,提升钢丝绳数n=4,无导向轮,双层罐笼自重Qz=6800kg,每次可装两车矸石,矿车与矸石的重量总共为Qm=4400kg,提升系统如图所示。已知 H=512m,h=22.5m,l=15.5m,尾绳数n/=2,试计算提升丝绳。 钢丝绳悬垂长度 L=Hh+l=51222.5+15.5=550m钢丝绳端荷重 Q。Qz+Qm=68004400=11200kg按要求安全系数m8,选用6V30 1670MPa钢丝绳,K=0.405kg/100m.mm2,K/=0.324,Kh=1.177根据煤矿安全规程规定：m=8 d=21.79mm按钢丝绳标准GB/T89181996要求查表选用6v30-22mm,抗拉强度1670Mpa,F0=307.20kN。校核绞车主导轮直径D与钢丝绳直径d的之比值,要求D/d80D/d=1800/22=84.180钢丝绳符合煤矿安全规程规定根据等重条件计算选择尾绳,即M/=4/2196.02 kgm=392.04 kgm查钢丝绳标准GB/T89181996选用187-32mm,M/=399.0 kg100m当罐笼在井口出车台水平时,全部钢丝绳的重量为QSn*M*h+n/*M/*H+l=4*196.02*0.2252*399.0*512+15.5/100=4361.57kg最大计算静拉力：QJQ0QS*g=112004361.57*9.8/1000=152.50kN提升钢丝绳的安全系数：m=4*307.20/152.50=8.05大于8如国钢丝绳符合要求但安全系数略低,可以改用强度较高的钢丝绳或适当降低提升重量。1.2.4 斜井提升钢丝绳的选择计算 斜井提升钢丝绳的计算静拉力的计算原则与竖井相同,计算中其静拉力要考虑倾角及阻力的影响,所以钢丝绳的最大静拉力为 图4QJ= g*Q。*sin+f1cos+ g*M*L*sin+f2cos8式中L 钢丝绳的倾斜长度,等于S+S/100M S装载点与卸载点的距离 100M。S/卸载点与钢丝绳天轮切点的距离。100M倾斜角f1提升容器阻力系数,f10.010.015f2钢丝绳与底版和托辊间的摩擦系数,钢丝绳全部支撑在托辊时,取f20.150.2,钢丝绳部分支撑在托辊时,取f20.250.4。则斜井提升钢丝绳的计算公式d 例：某矿倾斜角=350,S=970m, S/=30m,箕斗自重Qz=4422kg,有效荷重为QZ=5000kg,提升系统如图所示,试计算选择提升钢丝绳。 钢丝绳端荷重 Q。Qz+Q=44225000=9422kg钢丝绳斜长 L=SS/=97030=10*102m取f10.015 ,f20.15按要求安全系数m=6.5,钢丝绳结构选用6v19-1670MPa钢丝绳,K=0.412kg/100m.mm2,K/=0.375,Kh=1.156d=25.49mm按钢丝绳标准GB/T89181996选用6v19-26mm,抗拉强度1670Mpa。 对于斜井提升,由于钢丝绳磨损较严重,应尽可能将直径选得偏大一些,以提高使用寿命。对于倾斜角小于150的斜井,按前述方法计算时,仅视为最小值,实际选择的钢丝绳直径要比计算值相对应的直径大一级,然后再按增大了的钢丝绳直径验算绳轮直径与绳径之比和绞车的容绳量。实践证明,适当地增大钢丝绳直径可延长使用寿命,因此并不降低钢丝绳的经济效果。二、 钢丝绳的订货、验收和保管钢丝绳是矿井提升运输系统的重要组成部分,它直接关系到矿井正常生产和人员的生命安全,因此,必须加强钢丝绳的使用管理工作。2.1 订货现行钢丝绳标准执行GB/T89181996钢丝绳,面接触钢丝绳标准执行GB/T162691997面接触钢丝绳,密封钢丝绳标准执行GB/T3522002密封钢丝绳按钢丝绳的弯曲和扭转,GB/T89181996钢丝绳及GB/T162691997面接触钢丝绳分为一般用途和重要用途,GB/T3522002密封钢丝绳分为特号和普号。现钢丝绳标准只列出钢丝绳直径国际标准系列绳径,未列出钢丝直径；对特殊的钢丝绳公称直径指标准中未列出钢丝绳直径,由供需双方在合同中注明钢丝绳公称直径,并按标准规定的方法进行考核和验收。订货合同中应写明标准号、钢丝绳结构、公称直径、公称抗拉强度、用途、表面状态镀锌或光面、镀层级别、捻法、长度、重量、验收方法及订货单位,通讯地址、交货期、到站、开户行、联系人等。钢丝绳的使用寿命与使用、维护和选型有很大关系,本公司竭诚为用户服务,根据用途,协助选择钢丝绳类型、结构,介绍钢丝绳的正确使用方法。2.2 钢丝绳的运输运输过程中,使用固定装置对钢丝绳轮进行固定,应利用为方便搬运而做的孔,或者在钢丝绳轮中间插入一根钢管,使用提升装置搬运钢丝绳轮。必须使用适宜的设备卸钢丝绳轮,以确保：钢丝绳轮上的外层钢丝绳与吊具不直接接触。钢丝绳轮不跌落下来或不发生有可能损坏钢丝绳或钢丝绳轮结构的任何摆动,否则将有可能影响钢丝绳开捆操作和制动操作。钢丝绳轮不能滚动,如果不可避免,应确保钢丝绳轮沿不被损坏,并且钢丝绳外层不能与地面接触。2.3 钢丝绳的验收 钢丝绳到货入库及新绳悬挂前,必须按照煤矿安全规程第398条要求,认真进行验收检验,这是保证安全运行的重要环节。检查过程中应注意如下主要问题： 1检查外观质量,如是否有断丝、麻芯严重外露、绳径粗细变化超标、绳股严重松动、跳丝、表面锈蚀、绳芯无油、外表涂油不良和碰撞挤压外伤等。2检查试验报告是否超期或试验是否合格。超期是指按煤矿安全规程第398条要求,保管期超过一年的钢丝绳,悬挂前必须再进行一次试验。2.4 钢丝绳的保管任何钢丝绳轮的防护仅在运输期间提供防护,如果钢丝绳必须在钢丝绳轮上长期保存,则必须在防潮、防尘等环境条件下贮存,并且包装材料本身必须适宜长期贮存。应注意,在良好的贮存条件下,钢丝绳轮可无限期长期贮存。在任何情况下,钢丝绳轮都应水平放置。 在炎热的气候条件下,对于涂油的钢丝绳,钢丝绳轮必须每两个月滚动半圈,以防止油脂滴落,也应特别注意完整地保护制造商提供的产品防护。在贮存期开始或结束时,必须对钢丝绳轮的状态进行检查,并将检查结果做好标记。保管好钢丝绳轮上的标牌及质量证明书,以识别钢丝绳,标牌及质量证明书由供方提供,应注明钢丝绳制造的各项容。 注：在钢丝绳贮存期间,必须使钢丝绳和地面之间保留适当的空间,并避免钢丝绳与地面直接接触。三、 钢丝绳的放绳、重卷及分轮 放绳是钢丝绳在投入使用之前的一个重要环节,掌握正确的放绳方法对于钢丝绳的保护显得尤为重要。3.1 钢丝绳的放绳方法a 图5 ba 对于带有绳轮的钢丝绳,在放绳时应将绳轮放在可使绳轮转动的支架上,然后拽引钢丝绳的端部,使其平直伸展。如果不这样做,便会导致钢丝绳产生打结现象,极易造成钢丝绳的损坏。b 对于没有绳轮的钢丝绳卷,在放绳时应将绳卷立起,沿绳端部的反方向直线滚动,达到放绳目的,切忌直接拽拉绳端,造成钢丝绳打结而导致钢丝绳的损坏。3.2 钢丝绳的重卷及分轮方法a 图6 b 当钢丝绳需要重卷或者分轮时,应当遵循正确的重卷、分轮方法,既应使重卷轮、分绳轮和原绳轮向同一方向转动,而不是使其向相反方向转动。严格地讲,转移于重卷轮和分绳轮上的钢丝绳,其缠绕方向及排列方式应依照钢丝绳在滚筒上的缠绕方向进行。四、 矿用钢丝绳的使用管理钢丝绳是矿井提升运输系统的重要组成部分,它直接关系到矿井正常生产和人员的生命安全,因此,必须加强钢丝绳的使用管理工作。4.1 钢丝绳的安装钢丝绳在滚筒上的缠绕方向左右捻向的钢丝绳在滚筒上缠绕的方向,必须根据使钢丝绳捻紧而不是捻松的方向缠绕。a 右捻Z捻的钢丝绳 图7 b 左捻S捻的钢丝绳右捻Z捻的钢丝绳,如滚筒自上向下旋转,则钢丝绳应自左向右排列,如滚筒自下向上旋转则钢丝绳应由右向左排列图7a。左捻S捻的钢丝绳,如滚筒自上向下旋转,则钢丝绳应自右向左排列,如滚筒自下向上旋转则钢丝绳应由左向右排列如7b。4.2 绳轮和卷筒的绳槽 绳轮,绳槽正确地以 绳轮,绳槽过窄 绳轮,绳槽过宽 33%圆周支撑钢丝绳 图81 使用具有合适绳槽的滑轮、绳轮和卷筒是很重要的,在安装新绳前必须彻底检查。绳槽的半径应当比钢丝绳公称半径大7.5左右,而且绝不能小于钢丝绳半径的105。如果绳槽过小,钢丝绳使用早期就可能出现问题。2 绳槽与钢丝绳必须有空隙,且对钢丝绳具有足够的环形支撑。以保证股的正常运行并允许弯曲。当绳磨损后,钢丝绳被卡紧,股和丝的运动受阻,钢丝绳弯曲能力降低。 3 当新绳换上的、与旧绳直径由很明显的稍小差异,新绳可能无法适合旧绳的磨痕,因而产生出不必要的磨损。如果认为新绳换上后磨损过大的,可以采用机加工绳槽的方法来校正。4.3 倾斜角 图9 1 倾斜角是由绳轮中心引出的卷筒轴线的垂直线与由绳轮中心引出到卷筒沿边缘线之间的夹角。2 通常条件下滚筒提升上使用的三角股、多股绳和密封绳,无绳槽卷筒的倾斜角不应超过1.50,有绳槽卷筒不应超过20,以保证钢丝绳在平面卷筒上与相邻一圈以及在有绳槽卷筒与绳槽两侧的磨损为最小,在摩擦式提升中应尽量避免出现倾斜角。4.4 钢丝绳的检查在使用钢丝绳时,一定要按规定进行定期检查,并将检查结果认真做好记录。定期检查容应包括以下各项：磨损程度、断丝情况、腐蚀程度、润滑情况、变形情况、绳连接部分或末端紧固部分以及其它异常现象等。钢丝绳在设备的滚筒、滑轮及过线轮等构件上面滑动,经过摩擦构件很容易磨出槽来会促使钢丝绳的磨损加快,有时钢丝绳与滑轮的磨损还会使绳变形,增加弯曲疲劳。因此,这些构件都必须认真检查,若有不合适的,必须立即更换和修正。 1初始操作 当装好一根新绳子时,建议在有负载下以慢速运行钢丝绳数圈,这可使新 绳逐渐调整适应工作条件。 一般来讲,在卷筒上绕一层以上钢丝绳是不可取的,但当这种做法无法避免的,后一层应当均匀地绕在前一层之上,不规则地绕绳子会导致表面严重磨损或严重要