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山 西 省 煤 炭

優(yōu) 秀 學(xué) 術(shù) 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(jì)算     

      申報(bào)學(xué)科組  煤炭（ 機(jī)電 ）    學(xué)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(xì)）同煤集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司 職務(wù)副董事長

      通訊地址  同煤集團(tuán)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(tuán)科學(xué)技術(shù)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(jì)算

陳廷理  同煤集團(tuán)大斗溝煤業(yè)公司

摘要:在提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)中鋼絲繩的選擇計(jì)算便成為其關(guān)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(jì)算為例對斜井提升鋼絲繩的選擇計(jì)算做出論述。

關(guān)鍵詞：提升鋼絲繩    提升機(jī)   安全系數(shù)

1、選擇鋼絲繩型號

礦用提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)一般都是絲→股→繩結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)圓鋼冷拔而成，一般直徑為0.4~4mm，鋼絲的抗拉強(qiáng)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(biāo)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(jié)構(gòu)不同性能也不相同，根據(jù)不同特點(diǎn)有不同的分類方法，實(shí)際上都是從不同角度上來說明鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解這些特點(diǎn)，對于認(rèn)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(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)如上所述，在提升鋼絲繩的選擇計(jì)算中，因結(jié)合實(shí)際情況充分考慮，選擇合理的提升鋼絲繩結(jié)構(gòu)和型號。

根據(jù)本公司南井區(qū)提升副井的實(shí)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(yīng)選擇抗腐蝕和磨損比較強(qiáng)的鋼絲繩型號。滿足此要求的主要有以下三種結(jié)構(gòu)的鋼絲繩：6×7，6×19S,6×9W。根據(jù)公司具備的實(shí)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(qiáng)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(yīng)力計(jì)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(jì)算得≤D/80=31.2mm。     

 2）根據(jù)滿足實(shí)際運(yùn)輸負(fù)載計(jì)算

斜井提升鋼絲繩直徑的計(jì)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(hù)情況及軸承的形式有關(guān)，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(jì)算得23.78。

所以所選鋼絲繩直徑應(yīng)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(yán)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(shí)際選擇的鋼絲繩直徑要比與計(jì)算值相適應(yīng)的直徑大。實(shí)踐證明，適當(dāng)?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(jì)效益。在以mmmm為前提的情況下根據(jù)鋼絲繩力學(xué)性能表選擇鋼絲繩直徑。

3、驗(yàn)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(jì)算靜拉力之比。但應(yīng)當(dāng)注意，安全系數(shù)并不代表鋼絲繩真正具有的強(qiáng)度儲備，只不過表示經(jīng)過實(shí)踐證明在此條件下鋼絲繩可以安全運(yùn)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(yàn)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(jì)算11.23>9所以鋼絲繩的安全系數(shù)足夠滿足。

4、計(jì)算鋼絲繩的纏繞圈數(shù)及長度

4.1確定纏繞圈數(shù)

當(dāng)以2層纏繞計(jì)算時,驗(yàn)算滾筒是否滿足。

多層纏繞時,滾筒應(yīng)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(jì)算得B=1790mm。滿足要求，所以應(yīng)作兩層纏繞。

4.2驗(yàn)算纏繞長度

第一層的纏繞長度,根據(jù)單圈纏繞公式計(jì)算

B≥.

得.

第二層的纏繞長度,也根據(jù)單圈纏繞公式計(jì)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(dāng)絞車運(yùn)行到斜井最遠(yuǎn)運(yùn)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(yīng)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(yàn)用的補(bǔ)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(qiáng)度檢驗(yàn)

1)最大靜張力

實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生的最大靜張力，代入數(shù)值計(jì)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(shí)際載荷產(chǎn)生的最大靜張力.

2)最大靜張力差

實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生的最大靜張力差,代入數(shù)值計(jì)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(shí)際載荷產(chǎn)生的最大靜張力。

6、結(jié)論

提升鋼絲繩是礦井提升設(shè)備的一個重要組成部分，提升鋼絲繩選擇是否合理關(guān)系到提升設(shè)備安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)引起足夠的重視。故提升鋼絲繩的選擇計(jì)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(jì)算，校核以及驗(yàn)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(yīng)力的要求。