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1、矿井提升钢丝绳第1页，共37页，编辑于2022年，星期日第二章第二章 提升钢丝绳提升钢丝绳 提升钢丝绳是矿井提升设备的一个重要组成部分，提升钢丝绳选择是否合理是关系到提升设备安全可靠性和经济性的重要环节，应引起足够的重视。第2页，共37页，编辑于2022年，星期日第一节第一节 提升钢丝绳的结构、分类和提升钢丝绳的结构、分类和选择使用选择使用一、提升钢丝绳的结构 矿用提升钢丝绳都是丝丝股股绳绳结构，即先由钢丝捻成绳股再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图所示。直径从直径从0.44mm不等不等,常用钢丝的抗拉强度：常用钢丝的抗拉强度：1550N/mm2和和1700 N/mm2第3页，共37页，编
2、辑于2022年，星期日一、结构：第一节第一节 钢丝绳的结构、分类及选用钢丝绳的结构、分类及选用 2.2.钢钢丝丝的的韧韧性性：有有特特号号、号号、号号三三种种。提提物可用特号和物可用特号和号，提人必须用特号。号，提人必须用特号。3.3.抗抗腐腐能能力力：有有镀镀锌锌钢钢丝丝(钢钢丝丝表表面面镀镀锌锌)和和光光面面钢丝钢丝(钢丝表面未镀锌钢丝表面未镀锌)。第4页，共37页，编辑于2022年，星期日4.绳芯的结构和作用：绳芯的结构和作用：1）结结构构：钢钢丝丝捻捻成成绳绳股股时时，有有股股芯芯，股股芯芯由由不不同同截截面面形形状状的的钢钢丝丝组组成成，在在由由股股捻捻制制成成绳绳时时要要有有绳绳芯
3、芯，绳绳芯芯由由金金属属绳绳芯芯和和纤纤维维绳绳芯芯，金金属属绳绳芯芯由由钢钢丝丝制制成成，纤纤维维绳绳芯芯由由创创麻麻、黄麻等制成。黄麻等制成。2）作用：作用：a 支支持持绳绳股股，保保持持钢钢丝丝绳绳的的截截面面形形状状，减减少少钢钢丝丝的的挤挤压压和变形，减少绳段间钢丝的接触应力。和变形，减少绳段间钢丝的接触应力。b 绳绳芯芯富富于于弹弹性性，在在钢钢丝丝绳绳弯弯曲曲时时，允允许许绳绳段段间间和和钢钢丝丝间间有相对移动，以缓和弯曲应力，使钢丝富有韧性。有相对移动，以缓和弯曲应力，使钢丝富有韧性。c 贮贮存存润润滑滑油油，预预防防钢钢丝丝内内部部锈锈蚀蚀，减减少少钢钢丝丝间间的的摩摩擦擦。
4、戈培油戈培油。第5页，共37页，编辑于2022年，星期日二、提升钢丝绳的分类二、提升钢丝绳的分类 图2-2所示为各种不同类型的钢丝绳.。第6页，共37页，编辑于2022年，星期日第7页，共37页，编辑于2022年，星期日分类：1.1.按钢丝在绳中的捻次分：按钢丝在绳中的捻次分：一次捻（单捻），丝一次捻（单捻），丝绳绳二次捻（双捻），丝二次捻（双捻），丝股股绳，提升绳绳，提升绳三次捻（三捻），丝三次捻（三捻），丝股股细绳细绳粗绳，桥梁钢索粗绳，桥梁钢索2.2.按股在绳中的捻向分：按股在绳中的捻向分：左捻（左捻（S S捻）捻）右捻（右捻（Z Z捻）捻）3.3.按丝在股中和股在绳中的捻向关系分：按丝
5、在股中和股在绳中的捻向关系分：交互捻交互捻同向捻。同向捻。第8页，共37页，编辑于2022年，星期日(1)依绳股在绳中的捻向来分，有：左捻钢左捻钢丝绳丝绳,即股在绳中以左螺旋方向捻绕；右捻钢右捻钢丝绳丝绳，即股在绳中以右螺旋方向捻绕。(2)依钢丝在股中和股在绳中捻向的关系分，有：同向捻同向捻(顺捻顺捻)钢丝绳钢丝绳，即股和绳的捻制方向相同；交叉捻交叉捻(逆捻逆捻)钢丝绳钢丝绳，即股和绳的捻制方向相反。习惯上又把以上两种分类方法结合起来，分为右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交叉捻叉捻四种。第9页，共37页，编辑于2022年，星期日(3)依钢丝在股中的接触情况分，
6、钢丝在绳股中的接触形式有点接触、线接触点接触、线接触和面接触面接触三种。p 点接触式钢丝绳点接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻角不等捻角不等捻距等捻距(跨越捻跨越捻)来捻制，一般以相同直径的钢丝来制造，钢丝间呈点接触状态，如图2-3(a)所示。p 线接触式钢丝绳线接触式钢丝绳，股中内外层钢丝以等捻距不等捻距不等捻角等捻角(等距离)来捻制，一般以不同直径的钢丝来制造，线间呈线接触状态，如图2-3(b)所示。第10页，共37页，编辑于2022年，星期日p 面接触式钢丝绳：面接触式钢丝绳：为了改善丝间的接触状态，将线接触式钢丝绳的绳股经特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形，形成钢丝间呈面接触状态，然后再
7、捻制成绳，称为面接触式钢丝绳，所有线接触钢丝绳均可制成面接触式钢丝绳。图23绳股中钢丝接触情况第11页，共37页，编辑于2022年，星期日(4)依绳股断面形状分，有：圆股绳圆股绳(如图2-4(a)(g)、异形绳异形绳如图2-4(h)等。第12页，共37页，编辑于2022年，星期日第13页，共37页，编辑于2022年，星期日第14页，共37页，编辑于2022年，星期日第15页，共37页，编辑于2022年，星期日(5)(5)特种钢丝绳特种钢丝绳v 多层股不旋转钢丝绳多层股不旋转钢丝绳，如图2-2(c)所示。这种绳由二层或三层绳股捻成，各层捻向相反，因而克服了钢丝绳的旋转性，适用于作凿井提升绳或生产
8、矿井提升尾绳。第16页，共37页，编辑于2022年，星期日 密封钢丝绳密封钢丝绳和半密封钢丝绳半密封钢丝绳，如图2-2(e)，(f)所示。这种绳属于单股结构，最外一层是用异形钢丝彼此互相锁住，它的特点是密实、表面光滑、耐磨和耐腐蚀性好、不旋转、弹性伸长小，但挠性差、制造技术复杂，适适用于作罐道绳用于作罐道绳。第17页，共37页，编辑于2022年，星期日三、提升钢丝绳选择使用三、提升钢丝绳选择使用 选择原则是：绳的捻向与绳在卷筒上的缠绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻；多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性多绳
9、摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。一半。还应考虑如下因素：(1)在井筒淋水大，水的酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；第18页，共37页，编辑于2022年，星期日 (2)以磨损为主要损坏原因磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下山运输等，应选用外层钢丝应选用外层钢丝较粗的钢丝绳较粗的钢丝绳。如67，6(19)或三角股等；(3)以弯曲疲劳为主要损坏原因弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触选用线接触式或三角股三角股钢丝绳，如6T(25)；6W(19)等；(4)用于高温和有明火高
10、温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳金属绳芯钢丝绳。第19页，共37页，编辑于2022年，星期日第二节第二节 提升钢丝绳的选择计算提升钢丝绳的选择计算 我国是按煤矿安全规程的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。考虑一定的安全系数来进行计算。安全系数安全系数是是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全
11、运行践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。第20页，共37页，编辑于2022年，星期日示意图中示意图中Hc钢丝绳悬垂长度，钢丝绳悬垂长度，mHc=Hj+HS+HZHj井架高度，井架高度，箕斗提升：箕斗提升：Hj=30-35m；罐笼提升：罐笼提升：Hj=15-25m；HS矿井深度，矿井深度，m；HZ装载高度，装载高度，箕斗提升：箕斗提升：HZ=18-25m；罐笼提升：罐笼提升：HZ=0一、单绳缠绕式提升钢丝绳计算一、单绳缠绕式提升钢丝绳计算(主井，无尾绳主井，无尾绳)HcHjHsHzA第21页，共37页，编辑于2022年，星期日由由立立井井单单绳绳缠缠绕绕式式提提升升系系统统示示意意图图可可以以看
12、看出出，钢钢丝丝绳绳最最大大静静载载荷荷位位于于A点点，当当重重容容器器位位于于井井底装载位置时，有底装载位置时，有Qmax式中：式中：QZ容器自重，容器自重，kg；Hc钢丝绳悬垂长度，钢丝绳悬垂长度，m Q一次提升量，一次提升量，kg；p钢丝绳每米重力，钢丝绳每米重力，N/m；(2-1)第22页，共37页，编辑于2022年，星期日钢丝绳的破断力应该是钢丝绳的抗拉强度钢丝绳的破断力应该是钢丝绳的抗拉强度 B(N/cm2)乘以钢丝绳断面积之和乘以钢丝绳断面积之和S0(cm2)，根据，根据煤矿安全规程煤矿安全规程的规定：的规定：S0和和p之间的关系之间的关系:p=100 0 S0 N/m，0平均比
13、重平均比重,近似取近似取 0=0.09N/cm3，0=，钢的比重钢的比重，=0078N/cm3。(2-3)第23页，共37页，编辑于2022年，星期日 计算出钢丝绳每米重力p后，可以从钢丝绳规格表中选每米重力稍大于p的钢丝绳，并查出其全部钢丝的拉断力之和 Qd 验算是否满足安全系数要求 (由于p变大，0不一定是0.09N/cm3)。(2-4)将将S0=p/100 0代入代入(2-3)式，得：式，得：第24页，共37页，编辑于2022年，星期日验算公式验算公式：Qd钢丝破断拉力总和，N；查钢丝绳规格表。如安全系数不满足，则要重选稍大的钢丝绳或高一级强度的钢丝绳。(2-5)第25页，共37页，编辑
14、于2022年，星期日h0容容器器卸卸载载位位置置到到天天轮轮中中心心线线位位置置,m；h1卸载高度卸载高度,m；Hj井架高度井架高度,m；H提升高度提升高度,m；H0尾绳最大悬垂长度，尾绳最大悬垂长度，H0=Hh+Hz+Hs+Hx m,Hh尾绳环高度尾绳环高度,m,Hh=Hg+1.5S；Hg 尾绳环高度尾绳环高度 S 两容器的中心距两容器的中心距二、多绳摩擦提升钢丝绳计算二、多绳摩擦提升钢丝绳计算HsHcHxHzHhH0 Hjh0 H AS第26页，共37页，编辑于2022年，星期日多绳摩擦提升主绳为n1根，钢丝绳每米重力为p(N/m)，每根绳承受终端载荷(Q+Qz)/n1为了满足防滑要求，多
15、绳摩擦提升有n2根尾绳，尾绳的每米重力为q N/m。根据主绳与尾绳每米重力的不同主绳与尾绳每米重力的不同，分等重尾绳等重尾绳n1p=n2q，重尾绳重尾绳n1pn2q，一般情况下采用等重尾绳，重尾绳也有应用，轻尾绳几乎没有使用的。第27页，共37页，编辑于2022年，星期日验算公式：等重尾绳计算公式：第28页，共37页，编辑于2022年，星期日重尾绳(设主、尾绳每米总重力差为设主、尾绳每米总重力差为 =n2q-n1p)验算公式：第29页，共37页，编辑于2022年，星期日三、斜井提升钢丝绳的计算特点第30页，共37页，编辑于2022年，星期日三、斜井提升钢丝绳的计算：L 图2-7所示为斜井提升钢
16、丝绳计算示意图对于斜井提升钢丝绳的计算，只要考虑到井筒的只要考虑到井筒的倾角以及容器和钢丝绳沿倾角以及容器和钢丝绳沿斜井运行的阻力斜井运行的阻力，其他与其他与单绳立井提升钢丝绳计算单绳立井提升钢丝绳计算相同相同。第31页，共37页，编辑于2022年，星期日 最大静载荷，计算公式 1容器运行阻力系数，可取1=0.010.015 第32页，共37页，编辑于2022年，星期日验算公式：2钢丝绳运行阻力系数。钢丝绳全部支承在地滚上，取2=0.150.20；钢丝绳局部支承在地滚上，取2=0.250.40；钢丝绳全部支承在底板或枕木上拖动时，取2=0.40.6；第33页，共37页，编辑于2022年，星期日
17、第三节第三节 提升钢丝绳的维护和试验提升钢丝绳的维护和试验一、煤矿安全规程对提升钢丝绳运转维护的要求：(1)必须符合规定的绳轮直径和绳径比；(2)绳槽直径要符合要求；(3)缠绕式提升机用钢丝绳必须定期涂油润滑，润滑油要符合钢丝绳制造厂提出的要求：摩擦提升用钢丝绳只能涂专用的钢丝绳油(戈培油)；第34页，共37页，编辑于2022年，星期日 (4)严禁用布条之类的东西捆在钢丝绳上作提升深度指示标记，以防该处的钢丝绳得不到良好的润滑而发生腐蚀断丝；(5)钢丝绳的运送、存放和悬挂都应严格按要求去做；(6)对提升钢丝绳必须每天以O.3m/s的速度进行认真检查，并记录断丝情况，有关断丝和钢丝绳断面缩小的极
18、限要求可见煤矿安全规程有关规定；第35页，共37页，编辑于2022年，星期日 (7)钢丝绳遭受卡罐或突然停车等猛烈拉伸时，必须立即停车检查，遭受冲击拉伸的一段如果长度增加0.5以上或有明显损伤，要更换新绳；(8)多层缠绕时，由下层转到上层的一段绳由于磨损严重，必须加强检查，并且每季度要错绳四分之一圈。第36页，共37页，编辑于2022年，星期日二、钢丝绳的定期试验二、钢丝绳的定期试验 煤矿安全规程还规定钢丝绳必须定必须定期切下一段进行试验期切下一段进行试验，以验证使用中的钢丝绳性能是否符合要求。(1)新绳在使用之前均须进行实验；(2)除摩擦式提升用钢丝绳和尾绳以及倾角30度以下的斜井专门用来升降物料的钢丝绳外，提升钢丝绳在使用过程中必须定期切下一段做试验。升降人员或升降人员和物料的钢丝绳自悬挂之日起每6个月试验一次；专为升降物料的钢丝绳自悬挂之日起一年后进行第一次试验，以后每6个月试验一次。第37页，共37页，编辑于2022年，星期日