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山 西 省 煤 炭

優(yōu) 秀 學 術 論 文 評 審 表

論文題目 大煤公司南井副井提升鋼絲繩的選擇計算     

      申報學科組  煤炭（ 機電 ）    學科組代碼           

      作者姓名    陳廷理       職稱  工程師  年齡   49   

      工作單位（詳細）同煤集團大斗溝煤業(yè)公司 職務副董事長

      通訊地址  同煤集團大斗溝煤業(yè)公司黨辦   郵編 037026    

      聯(lián)系電話     0352-- 7069838                       

      推薦單位     大同煤礦集團科學技術協(xié)會              

                                        2011年12月20日

大煤公司南井副井提升鋼絲繩的選擇計算

陳廷理  同煤集團大斗溝煤業(yè)公司

摘要:在提升設備的選型設計中鋼絲繩的選擇計算便成為其關鍵環(huán)節(jié)之一。在此以大斗溝煤業(yè)公司南井副井JKYB2.5×2.3J絞車提升鋼絲繩的選型計算為例對斜井提升鋼絲繩的選擇計算做出論述。

關鍵詞：提升鋼絲繩    提升機   安全系數(shù)

1、選擇鋼絲繩型號

礦用提升鋼絲繩的結構一般都是絲→股→繩結構，即選先由鋼絲捻成繩股，再由繩股捻成繩，鋼絲繩由繩芯和繩股組成。繩芯有鋼芯和纖維芯之分；繩股由股芯、內(nèi)層鋼絲、外層鋼絲組成。制造提升鋼絲繩的鋼絲是有優(yōu)質(zhì)碳素結構圓鋼冷拔而成，一般直徑為0.4~4mm，鋼絲的抗拉強度為1400~2000N/mm²,我國多用1550 N/mm²和1700 N/mm²兩種，為了增加抗腐蝕能力，鋼絲表面可以鍍鋅，稱為鍍鋅鋼絲，未度鋅的稱為光面鋼絲繩。此外還可以用鋼絲韌性來標志，分為特號、Ⅰ號、Ⅱ號三種，提升礦物用的鋼絲繩可以用特號和Ⅰ號鋼絲來制造，提升人員用的鋼絲繩子允許用特號鋼絲繩來制造。由此，提升鋼絲繩的種類很多，結構不同性能也不相同，根據(jù)不同特點有不同的分類方法，實際上都是從不同角度上來說明鋼絲繩的結構特點，了解這些特點，對于認識不同鋼絲的性能，正確選擇和合理使用鋼絲繩都是有益的。我國提升鋼絲繩的結構和性能特點如上所述，在提升鋼絲繩的選擇計算中，因結合實際情況充分考慮，選擇合理的提升鋼絲繩結構和型號。

根據(jù)本公司南井區(qū)提升副井的實際情況，鋼絲繩在使用過程中銹蝕與磨損為主要影響其壽命的因素。故應選擇抗腐蝕和磨損比較強的鋼絲繩型號。滿足此要求的主要有以下三種結構的鋼絲繩：6×7，6×19S,6×9W。根據(jù)公司具備的實際條件選用6×7的鋼絲繩。故在此選擇6×7＋FC型號的鋼絲繩，公稱抗拉強度為1700MPa。

2、初選鋼絲繩規(guī)格

2.1初步確定鋼絲繩直徑

1）根據(jù)滿足鋼絲繩彎曲應力計算

絞車在地面安裝使用時 式中：D—絞車卷筒直徑，mm;——提升鋼絲繩直徑，mm。代入數(shù)值計算得≤D/80=31.2mm。     

 2）根據(jù)滿足實際運輸負載計算

斜井提升鋼絲繩直徑的計算公式為：

式中：Q₀為繩端荷重，（kg）；Q=Q_Z+Q；Q_Z為礦車的質(zhì)量（包括與鋼絲繩的連接裝置），kg;Q為一次提升的載荷,6196 kg；a為斜井軌道的傾角°；f為提升礦車時的摩擦阻力系數(shù)，其值與軌道維護情況及軸承的形式有關，滾動軸承，一般取f=0.01~01015;；f’’為鋼絲繩的摩擦阻力系數(shù)，全部有地滾且工作正常時，取f ‘ =0.10~0.20；K_h為破斷拉力換算系數(shù)，1.134；K‘ 為最小破斷拉力系數(shù)，0.332；K為重量系數(shù)，0.344；m_a為鋼絲繩的安全系數(shù)，9；L_C為斜井提升總提升斜長，L_C=L_t+L₀;；m；L_t為井筒傾斜長度,820 m,L₀為井口距天輪的斜長,60 m；L_c=L_t+L₀+9=8.8×10²m。代入數(shù)值，計算得23.78。

所以所選鋼絲繩直徑應該滿足 mmmm

2.2 初選鋼絲繩的規(guī)格

對于斜井提升，由于鋼絲繩磨損較嚴重，在絞車允許的情況下盡可能將鋼絲繩直徑選的偏大一些，以提高使用壽命。因此在容量允許的情況下，實際選擇的鋼絲繩直徑要比與計算值相適應的直徑大。實踐證明，適當?shù)脑龃箐摻z繩直徑可以延長使用壽命，因此并不降低鋼絲繩的經(jīng)濟效益。在以mmmm為前提的情況下根據(jù)鋼絲繩力學性能表選擇鋼絲繩直徑。

3、驗算所選鋼絲繩的安全系數(shù)

安全系數(shù)是指鋼絲繩鋼絲拉斷里的總和與鋼絲繩的計算靜拉力之比。但應當注意，安全系數(shù)并不代表鋼絲繩真正具有的強度儲備，只不過表示經(jīng)過實踐證明在此條件下鋼絲繩可以安全運行。我國《煤礦安全規(guī)程》對提升鋼絲繩的安全系數(shù)均有規(guī)定。

鋼絲繩安全校核驗算公式為：

式中：Q_q為鋼絲繩的破斷力，498.00 kN;n為人車數(shù)，2；m為每輛礦車一次提升的載荷, kg；m_z為每輛礦車的質(zhì)量（包括與鋼絲繩的連接裝置）,1598 kg;m_p為鋼絲繩每米質(zhì)量(kg),2.834 kg/m;m₀為單繩纏繞式提升裝置專為升降人員的安全系數(shù)，9。代入數(shù)值計算11.23>9所以鋼絲繩的安全系數(shù)足夠滿足。

4、計算鋼絲繩的纏繞圈數(shù)及長度

4.1確定纏繞圈數(shù)

當以2層纏繞計算時,驗算滾筒是否滿足。

多層纏繞時,滾筒應滿足

B≥.

式中:B為滾筒寬度，mm; 鋼絲繩圈的間隙,一般取=2~3mm;n為錯繩圈數(shù),取2~4圈;k為纏繞層數(shù),2; 為多層纏繞時的平均直徑,mm。

代入計算得B=1790mm。滿足要求，所以應作兩層纏繞。

4.2驗算纏繞長度

第一層的纏繞長度,根據(jù)單圈纏繞公式計算

B≥.

得.

第二層的纏繞長度,也根據(jù)單圈纏繞公式計算

.

式中: D′為第二圈纏繞時的纏繞直徑，mm。

D′=D+2d=2500+2×28=2556mm。

.

兩層纏繞總長為

。

當絞車運行到斜井最遠運輸距離時滾筒上的鋼絲繩余量為

圈

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第四百二十一條第三款規(guī)定滾筒上應經(jīng)常纏留3圈繩，用于減輕固定處的張力，還得留有做定期檢驗用的補充繩。

所以滾筒上經(jīng)常纏留的鋼絲繩圈數(shù)滿足上述規(guī)定要求。

5、鋼絲繩的強度檢驗

1)最大靜張力

實際負荷產(chǎn)生的最大靜張力，代入數(shù)值計算得：

F_jmax≥n(mg+m_zg)(sinα+fcosα)+m_PgLc(sinα+fcosα)=44.89KN

絞車允許的最大靜張力為F=90KN。

F≥F_jmax

所以絞車允許的最大靜張力能夠滿足實際載荷產(chǎn)生的最大靜張力.

2)最大靜張力差

實際負荷產(chǎn)生的最大靜張力差,代入數(shù)值計算得:

F_jc≥n(mg+m_zg)(sinα+fcosα)+m_PgLc(sinα+fcosα)-nm_zg(sinα+fcosα)=30.29KN.

絞車允許的最大靜張力差為F′=90KN.

F_jc≤F′.

所以絞車允許的最大靜張力差能夠滿足實際載荷產(chǎn)生的最大靜張力。

6、結論

提升鋼絲繩是礦井提升設備的一個重要組成部分，提升鋼絲繩選擇是否合理關系到提升設備安全性和經(jīng)濟性的重要環(huán)節(jié)，應引起足夠的重視。故提升鋼絲繩的選擇計算必須合理無誤，必須保證其安全可靠。大煤公司南井副井絞車提升鋼絲繩通過計算，校核以及驗算，決定選用6×7+FC型號，直徑d=28mm的提升鋼絲繩。此提升鋼絲繩滿足安全系數(shù)要求，滿足最大靜張力，最大靜張力差要求，同時滿足滾筒容量以及纏繞所產(chǎn)生的彎曲應力的要求。