煤礦用鋼絲繩安全性能校驗(yàn)探究

來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)|發(fā)布時(shí)間：2022-05-13 15:57:10| 瀏覽數(shù)：...

在煤礦井下運(yùn)輸過(guò)程中，鋼絲繩發(fā)揮著重要的作用。然而，在井下機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，鋼絲繩有時(shí)會(huì)發(fā)生斷裂，非常不利于煤礦的安全生產(chǎn)。因此，對(duì)煤礦用鋼絲繩的安全性能進(jìn)行校驗(yàn)顯得十分重要4在過(guò)去，鋼絲繩的安全性能主要采用拆股和整繩斷裂法進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)鋼絲繩的安全性能進(jìn)行校驗(yàn)關(guān)系到鋼絲繩的使用壽命。在使用過(guò)程中，鋼絲繩會(huì)出現(xiàn)疲勞，這會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩的抗拉能力急劇減弱。本文圍繞煤礦用鋼絲繩安全性能分析方法展開分析，探討了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中鋼絲繩的校驗(yàn)。

1煤礦用鋼絲繩使用安全影響因素確保媒礦用鋼絲繩的安全性對(duì)礦井安全生產(chǎn)有著重要的意義。影響鋼絲繩安全的因素有很多，主要與鋼絲繩的制造、選型、設(shè)計(jì)、檢測(cè)、管理以及鋼絲繩的工作環(huán)境有關(guān)。a）制造。鋼絲繩盤條的純度要求比較高，純度越高，抗疲勞性就越好，鋼絲繩就越耐用。

b）選型。在選擇鋼絲繩時(shí)，要選擇鋼絲根數(shù)多且直徑比較細(xì)、外絲直徑大的鋼絲繩，其抗疲勞性更好。c）設(shè)計(jì)。在鋼絲繩設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要保證繩徑比不低于設(shè)計(jì)規(guī)范值，同時(shí)鋼絲繩的繩槽槽形和弧底半徑要符合設(shè)計(jì)規(guī)范。為了防止鋼絲繩的彎曲應(yīng)力過(guò)大，設(shè)計(jì)時(shí)其圍包角要大于60°。d）日常檢測(cè)與管理。在鋼絲繩使用過(guò)程中，應(yīng)盡量避免超速和沖擊加載，防止加快鋼絲繩的磨損速度，同時(shí)還需要加強(qiáng)日常管理與維護(hù)，做好鋼絲繩的潤(rùn)滑和防腐蝕。e）鋼絲繩的工作環(huán)境。在潮濕、高酸堿度等環(huán)境下，鋼絲繩腐蝕會(huì)加速，從而影響鋼絲繩的性能，縮短鋼絲繩的使用壽命。

2煤礦用鋼絲繩安全性能分析方法

2.1安全系數(shù)法

由于使用的場(chǎng)合不同，對(duì)安全系數(shù)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)也不一致?！睹降V安全規(guī)程》的鋼絲繩安全系數(shù)如表1所示。由此可以發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩的安全系數(shù)隨著懸掛長(zhǎng)度的增加而減小。

表1煤礦用鋼絲繩的安全系數(shù)表類別用途|安全系敬最小值專為人員升降|9.2-0.0005H穿擦式|人員混合物料|9.2-0.005H提升裝置人員混念物82-0005/

物料 |7.2-0.000 5H注；/為鋼絲繩懸掛長(zhǎng)度，m在一些設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，這種沖擊力傳遞到鋼絲繩上也可能導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。例如，礦井主井提升變速過(guò)程會(huì)對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生較大的沖擊力。在考慮沖擊力的情況下，鋼絲繩的安全系數(shù)m可以表示為：

式（1）中，.為鋼絲繩沖擊系數(shù)；A為鋼絲繩的殘余破斷系數(shù)。

2004年德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)對(duì)鋼絲繩的安全性進(jìn)行了規(guī)定，該標(biāo)準(zhǔn)得到了歐美眾多國(guó)家的認(rèn)可，目前已經(jīng)成為鋼絲繩選型的重要參考。但是，該標(biāo)準(zhǔn)并未直接給出安全系數(shù)，只是給出了鋼絲繩破斷力計(jì)算公式：

R.K式（2）中，F(xiàn).為最小破斷力，kN；d為鋼絲繩的直徑，mm；R，為鋼絲繩對(duì)應(yīng)的應(yīng)力級(jí)別，N/mm；K為最小破斷力系數(shù)。

鋼絲繩的最小破斷力系數(shù)K與鋼絲繩的類型有關(guān)，如表2所示。

表2不同類型銅絲線的最小破斷力系數(shù)K

03142.2統(tǒng)計(jì)分析法

安全系數(shù)法雖然為煤礦用鋼絲繩的安全性能提供了一種簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)方法，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中光依靠安全系數(shù)法有時(shí)還難以評(píng)價(jià)。這是因?yàn)殇摻z繩在使用過(guò)程中，其性能還受到其他因素的影響，主要有兩個(gè)方面：a）鋼絲繩的內(nèi)因，主要是鋼絲繩的合格情況；b）鋼絲繩的外因，主要是使用的環(huán)境，例如濕度、酸堿度以及操作習(xí)慣等。為此，研究者對(duì)內(nèi)因和外因造成的影響進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)一些關(guān)鍵參數(shù)的結(jié)果是呈正態(tài)分布的，如圖1所示。

L心

0.鋼絲愿強(qiáng)度；下鋼絲遠(yuǎn)載荷。

圖1鋼絲繩的可靠應(yīng)力分布圖

在圖1中，兩種曲線交又部分的面積表示的是鋼絲繩的載荷已經(jīng)超過(guò)鋼絲繩最小破斷力的情況，此時(shí)鋼絲繩最容易發(fā)生斷裂。為此，可以用可靠性系數(shù)R來(lái)進(jìn)行度量。這種方法被稱為“統(tǒng)計(jì)分析法”。

3礦井提升機(jī)鋼絲繩安全性能校驗(yàn)分析在煤礦生產(chǎn)中，鋼絲繩在提升機(jī)中的應(yīng)用更為普

遍。下面以山西A煤礦提升機(jī)上的鋼絲繩為例，對(duì)鋼絲繩的安全性能進(jìn)行校驗(yàn)。

3.1鋼絲繩的受力分析

目前，經(jīng)常使用的多繩礦井提升機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。在運(yùn)行過(guò)程中，A容器勻速上升，B容器勻速下降。

L.

L提升高度；L.罐A到井簡(jiǎn)上場(chǎng)的距費(fèi)；L。罐籠A到升簡(jiǎn)感藥的距離：L、增籠B到務(wù)而上弟的距高：1，城范B到井簡(jiǎn)上場(chǎng)的距費(fèi)；Ls.

1、螺發(fā)加論、減違段的距高：C，D，E.最籠這度交化的分界點(diǎn)。

圖2礦井捉升機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

由于鋼絲繩的質(zhì)量與容器的質(zhì)量相比而言較小，這里忽略了鋼絲繩自重的影響。則容器A和容器B所受的力FA和Fa為同：

F=（m+m，+nqut）g，（3）Fi-lmotnq（L-）lg，（4）式（3-式（4）中，ma為容器的自重，kg；mi為提升物體的質(zhì)量，kg；m為鋼絲繩的數(shù)量，根；g為鋼絲繩的單位長(zhǎng)度質(zhì)量，ky/m；”為運(yùn)行速度，m/s；1為運(yùn)輸時(shí)間，s；g為重力加速度，取10m/s。

3.2鋼絲繩的應(yīng)力計(jì)算

若鋼絲繩的橫截面積為5，則A點(diǎn)處的應(yīng)力a、為；

0=A。（5）Fs。

由于鋼絲繩的提升高度為l，在A點(diǎn)處的最大力F.…n為：

F..=（mo+mr+ngL）g。（6）同理，可以得到B點(diǎn)處的最大力Fa.為：

F...=t（mutnqL）gs（7）顯然，A點(diǎn)處的最大拉力大于B點(diǎn)處的最大拉力，因此，只需要對(duì)A點(diǎn)處鋼絲繩的安全性能進(jìn)行校驗(yàn)即可。

3.3鋼絲繩的安全性能校驗(yàn)

A煤礦礦井的提升高度為1000m，提升容器自重mo為201.最大提升質(zhì)量501。鋼絲繩的型號(hào)為6×36，

鋼絲繩的直徑為52mm，鋼絲繩的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q為10.2kg/m，鋼絲繩的最小破斷力F.為1.03306×10°N，鋼絲繩根數(shù)n2為2，可靠性系數(shù)R為0.85。根據(jù)表1和提升高度，可以得到礦井提升物料時(shí)的安全系數(shù)m為6.7。將以上數(shù)據(jù)代入式（6）中可得FA.…=

（20000+50000+2×10.2×1000）×10=9.04×10°N，進(jìn)而可以得到提升機(jī)鋼絲繩的實(shí)際安全系數(shù)m'=11.4。與此同時(shí)，考慮其他的一些因素，采用統(tǒng)計(jì)分析法需要對(duì)安全系數(shù)重新進(jìn)行評(píng)估，可得評(píng)估后安全系數(shù)m"=R·m'=

9.69。由此可見，最終得到的鋼絲繩安全系數(shù)為9.69，大于6.7。因此可以認(rèn)為在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，鋼絲繩能滿足礦井提升的需要。

4結(jié)語(yǔ)

在煤礦生產(chǎn)中，確保鋼絲繩的安全性能至關(guān)重要。為此，需要對(duì)鋼絲繩的安全性能進(jìn)行校驗(yàn)，其目的是保障鋼絲繩的正常運(yùn)行，避免安全事故的發(fā)生，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。介紹了鋼絲繩安全性能分析方法，主要包括安全系數(shù)法和統(tǒng)計(jì)分析法.探討了鋼絲繩安全性能的校驗(yàn)過(guò)程，可以為煤礦用鋼絲繩的安全性能校驗(yàn)提供一定的參考。近年來(lái)，隨著鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用.它將人工檢測(cè)與無(wú)損檢測(cè)相結(jié)合，可有效檢測(cè)出鋼絲繩的缺陷，從而提高鋼絲繩的安全性。