-
矿用钢丝绳基本知识
钢丝绳是煤矿绞车应用最广泛的挠性构件
,
也是小绞车安全生产三大重
要构件
(
滚筒、制动器、钢丝绳
)
之一。钢
丝绳具
有重量轻、挠性好、使
用
灵活、韧
性好、能承受冲击载荷、高速运行中没有噪音、破断前有断丝
预兆等优点。
但钢丝绳频繁用于各种作业场所
,
因此易磨损、易腐蚀等。如果钢丝绳的选
择
、
维护、
保
养
和使
用
不
当
,
容易发生钢丝绳断裂
,
造成伤亡事故或重大险
情。因此正确掌握使用钢丝绳的方法是十分重要的。
一、钢丝绳的种类
钢丝绳是把很多根
直径为
0.3
～
3mm
的高强度碳素钢钢丝先拧成股
,
再
把若干股围绕着绳芯拧成绳的。钢丝绳种类很多
,
按绕捻方
法不同可分为左
同向捻、右同向捻、左交互捻、右交互捻四种
,
矿井作业中常用右交互捻钢
丝绳。
<
/p>
按钢丝绳芯材料不同可分为麻芯、石棉芯和金属绳芯三种
,
矿井作业中
常采用麻芯钢丝绳
,
麻芯中浸有润滑油
,
起减小绳股及钢丝之间的摩擦和
防
腐蚀的作用。
按钢丝绳绳股及丝数
不同可分为
6
×
7
、
6
×
19
和
6
×
37
三种
,
矿井作业
中最常用的是
6
×
19
和
6
×
37
钢丝绳。
按钢丝表面处理不同又可分为光面和镀锌两种
,
矿井作业中常用光面钢
丝绳。
<
/p>
按钢丝绳股结构分类
,
又可分为点接触绳
、线接触绳和面接触绳。
点接触绳的各层钢丝直径相同
,
但各层螺距不等
,
所以钢丝互相交叉形
成点接触
,
在工作
中接触应力很高
,
钢丝易磨损折断
,<
/p>
但其制造工艺简单。
线接触绳的股内钢
丝粗细不同
,
将细钢丝置于粗钢丝的沟槽内
,
粗细钢
丝间成线接触状态。
由于
线接触钢丝绳接触应力较小
,
钢丝绳寿命长
,
同时挠
性增加。
由于线接触钢丝
绳较为密实
,
所以相同直径的钢丝绳
,
线接触绳破断
拉力大些。绳股内钢丝直径相同的同向捻钢丝绳也
属线接触绳。
面接触绳的股内钢丝形状特殊
< br>,
采用异形断面钢丝
,
钢丝间呈
面状接触。
其优点是外表光滑
,
抗腐蚀
和耐磨性好
,
能承受较大的横向力
;<
/p>
但价格昂贵
,
故只能在特殊场合下使用。
1
二、钢丝绳的选用
钢丝绳在同直径时
公称抗拉强度越低
,
每股绳内钢丝越多
,
钢丝直径越
细
,
则绳的挠性越好
,
但钢丝绳易磨损。
反之
,
每股绳内钢丝直径越粗
,
则钢丝
绳挠性越差
,
钢丝绳耐磨损。
因此
,
不同型号的钢
丝绳
,
它的使用范围也不同。
三、钢丝绳的受力计算
某一规格的钢
丝绳允许承受的最大拉力是有一定限度的
,
超过这个限度
,
钢丝绳就会被破坏或拉断
,
因此在工作中需对钢丝绳的受力进行计算。
1.
钢丝绳的破断控力
钢丝绳的破断拉力
可由下表中查出
,
考虑钢丝绳捻制使每根钢丝受力不
均匀
,
整根钢丝绳的破断拉力应按下式计算
:
S
p
?
?
?
S
i
式中
SP
——钢丝绳的破断拉力
,kN;
Σ
Si
——钢丝丝绳规格表中提供的钢丝破断拉力的总
和
,
kN;
Ψ
——钢丝捻制不均折减系数
,
对
6
×
19
绳
< br>,
Ψ
=0.85;
对
6
×
37
绳
,
Ψ
=0.82;
对
6
×
61
绳
,
Ψ
=0
.80
。
但在工作现场
,
一般缺少图表资料
,
同时
也不要求精确计算
,
此时可采用
下式<
/p>
(
仅为数据估算用
,
非规范公式
)
估算钢丝绳的破断拉力
:
S
p
?
500
d
2
S
式中
SP
——钢丝绳的破断拉力
,N;
d
——钢丝绳的直径
,mm
。
2.
钢丝绳的安全系数
为了保证井下作业的安全
,
钢丝绳许用拉力只是其破
断拉力的几分之
一。破断拉力与许用拉力之比为安全系数。下表列出了不同用途钢丝绳的
安
全系
数。
表为
钢丝绳的安全系数
使用情况
2
安全系数
使用情况
安全系数
用做缆风绳、
拖拉绳
3.5
机械驱动起重设
备
< br>用做吊索
(
无弯
曲
)
用做载人升降机
5-6
人力驱动起重设备
用做捆绑吊索
3.
钢丝绳的许用扭力
4.5
8-10
6-7
14
P
?
S
p
/
K
式中
P
——钢丝绳的许用拉力
,N;
SP
——钢丝绳的破断拉力
,N;
K
——钢丝绳的安全系数。
例
:
型号
6
×
37-26
的钢丝绳
,
用做捆绑绳时其许用拉力为多大？
解
:
SP
=500d2=500
×
262=338000(N)
用做捆绑绳时
,
取
K=10,
则
P
=
SP
/
K
=338000
/
10=33800
（
N
）
四、矿用钢丝绳力学性能
钢丝绳结构
：
6
×
19S+FC
6
×
19S+IWR
6
×
19W+FC
6
×
19W+IWR
钢丝绳公称抗拉力强度
MPa
钢丝绳公称直径
D
mm
6
7
8
9
10
11
12
13
14
16
18
20
22
钢丝绳近似重量
1670
钢丝绳最小破断拉力
允许偏差
天然纤维芯钢丝绳
%
+6
0
3
最小钢丝破断拉力总和
纤维芯钢丝绳
K
N
24.04
32.78
42.73
54.14
66.89
80.85
96.27
113.02
131.11
171.17
216.09
267.08
322.92
纤维芯钢丝绳
K
N
19.80
27.00
35.20
44.60
55.10
66.60
79.30
93.10
108.00
141.00
178.00
220.00
266.00
Kg/100m
13.30
18.10
23.60
29.90
36.90
44.60
53.10
62.30
72.20
94.40
119.00
147.00
178.00
24
26
28
(30)
32
(34)
36
(38)
40
212.00
317.00
384.84
249.00
372.00
451.61
289.00
432.00
524.45
332.00
495.00
600.93
377.00
564.00
684.70
426.00
637.00
773.32
478.00
714.00
866.80
532.00
795.00
965.13
590.00
881.00
1069.53
注：①最小钢丝破断拉力总和＝钢丝绳最小破
断拉力×
1.214(
纤维芯
)
或
1.308(
钢芯
)
。
②新设计设备不得选用括号内的钢丝绳直径。
五、小绞车使用的提升钢丝绳必须符合《煤矿安全规程》中第四百条规
定，用作
专为升降物料的单绳缠绕式提升装置，钢丝绳安全系数最低值为
6.5
< br>
根据下式验算钢丝绳安全系数：
Ma=Qq/Qz
×
(sin
α<
/p>
﹢
ω
1
﹢
cos
α
)
﹢
Plg(
sin
α
﹢
ω
2
﹢
cos
α
) <
/p>
式中：
ma
－钢丝绳安全系数；
p
－钢丝绳每米重量，
kg/m
；
L
－钢丝绳的最大绳长，
m
；
α
－斜巷倾角；
ω
1
－车辆运行阻力系数，可取
0
.01
～
0.015
；
ω
2
－钢丝绳
运行时与托滚和底板间的阻力系数，若钢丝绳全部支承在托滚上，其值
为
0.15
～
0.20
；若钢丝绳局部支承在托滚上，其值为
0.25
～
0.40
；若钢丝
绳全部在底板上运行，其值
0.40
～
0.60
；
Qz
―
车辆总质量
(
包括连接装置
)
，
Kg
；
Qq
―
钢丝绳所有钢丝拉断力之和，
N
；
六、钢丝绳报废标准
钢丝绳使用到一
定的损坏程度时
,
必须按规定报废
,<
/p>
其报废标准如下
:
< br>1
．每一节距
(
也称捻距
,
指钢丝绳中的任何一股缠绕一周的轴向长度
)
内钢丝断裂的数目超过下表规定的数目时应报废。钢丝绳断丝数量不多
,
但
断丝增加很快时也应报废。
2
．钢丝绳的钢丝磨损或腐蚀达到或超过原来钢丝直径的<
/p>
40%
以上时
,
即
应报废。在
40%
以内者应按表
2.5
降级使用。当整根钢丝绳的外表面受腐蚀
4
而形成的麻面达到肉眼很
容易看出的程度时
,
应予报废。
钢丝绳报废断丝数
钢丝绳报废
(GB1102-74)
绳
6*19
一个捻距的断丝数
交互捻
小于
6
6~7
大于
7
12
14
16
同向捻
6
7
8
折减系数表
钢丝表面磨损
或腐蚀量
(%)
10
15
20
折减系数
(%)
85
75
70
钢丝表面磨损
或腐蚀量
(%)
25
30-40
大于
40
折减系数
(%)
60
50
0
交互捻
22
26
30
同向捻
11
13
15
绳
6*37
3
．钢丝绳受过火烧或局部电弧作用应报废。
4
．钢丝绳压扁变形，有绳股或钢丝挤出、笼形畸变、绳径局部变大、扭
结、弯
折时应报废。
5
．钢丝绳绳芯损坏而
造成绳径显著减少
(
达
7%)
时应报废。
6
．
吊运炽热金属或危险品的钢丝绳
,
报废断丝
数取通用起重机钢丝绳断丝
数的一半
,
其中包括钢丝绳表面磨损或腐蚀的折减。
七、钢丝绳使用、维护与保养
1
．钢丝绳要正确开卷。钢丝绳开卷时
,
要避
免钢丝绳扭结
,
强度降低以
致损坏。钢
丝绳切断时要扎紧防止松散。
2
．<
/p>
钢丝绳不得超负荷使用
,
不能在冲击载荷
下工作
,
工作时速度应平稳。
3
．在捆绑或吊运物件时
,
< br>钢丝绳应避免和物体的尖角棱边直接接触
,
应
在接触处垫以木块、麻布或其他衬垫物。
5
4
．严禁
钢丝绳与电线接触
,
以免被打坏或发生触电。靠近高温物体时<
/p>
,
要采取隔热措施。
< br>5
．钢丝绳在使用中应避免扭结
,
一旦扭结
,
应立即抖直。使用中应尽量
减少弯折次数
,
并尽量避免反向弯折。
6
．
钢丝绳与滚筒或滑车配用时<
/p>
,
滚筒或滑轮的直径至少比钢丝绳直径大
16
倍。不能穿过已经破损的滑轮
,
以
免磨损钢丝绳或使绳脱出滑轮
,
造成事
故。
7
．钢丝绳穿过滑轮时
,
滑轮槽的直径应比钢丝绳的直径大
1
～
2.5mm
，
如滑轮
槽的直径过大，则绳易被压扁
;
过小
,
则绳易磨损。
8
．钢丝绳应防止磨损、腐蚀或其他物理条件、化学条件造成的性能降
低。吊运熔化及
灼热金属的钢丝绳
,
要有防止高温损坏的措施。
9
．使用前要根据使用情况选择合适直径的钢丝绳<
/p>
;
在使用过程中
,
要经
常检查其负荷能力及破损情况
;
使用后及时保养
,
正确存放。
八、钢丝绳的连接方法及固定标准
1
.
有小接法与大接法两种，小接法是在接头范围内，将两根绳子的绳股
< br>合在一起，因此绳头变粗，它的接头长度较短。大接法将两个绳头的绳股各
剁去一
半，然后将两个绳头对在一起插接，它的接头长度较长，用这个方法
接出的绳子，绳的粗
细保持不变，表面上看不出接头的位置。钢丝绳用作吊
索时，需要经过人工的插接后才能
成为吊索，俗称小接法。钢丝绳的插接方
法一般可分为
5
种：即一进一插接法、一进二插接法、一进三插接法、一进
四和一进五
插接法。最常用的是一进三插接法，一进五插接法多用于钢丝绳
的小结
< br>
2.
钢丝绳采用编结固接时，编接长度不得小于钢线绳
直径的
20
倍，并
不短于
0.3m
，在编结部分应捆扎细钢丝。
3.
钢丝绳采用绳卡固接时，数量不得少于
3
个，最后一个卡子距绳头不
得小于
0.14
m
。绳卡夹板应在受力的一侧“
U
”形
螺栓须在钢丝绳尾端，不
得正反交叉。卡子应拧紧到使两绳直径高度压扁
1/3
左右。绳卡固定后，待
钢丝绳受力后应再次紧固
。
绳卡匹配表：
< br>钢丝绳直径（
mm
）
10
10
～
20
21
～
26
28
～
36
36
～
40
6
最少绳卡数（个）
3
4
5
6
7
绳卡间距（
mm
< br>）
80
140
160
220
240
九、
各类连接装置主要受力部件以破断强度为准的安全系数必须符合下列
要求
1
．
专为升降人员或升降人员和物料的提升容器的连接装置，
不小于
13
；
2
．专为了升降物料的提升容器的连接装置，不小于
10
< br>；
3
．斜井人车的连接装置，不小于
13
4
．矿车的车梁、碰头和连接插销，不小于
6
；
5
．无极绳的连接装置，不小于
8
；
<
/p>
6
．吊桶的连接装置，不小于
8
；
7
．凿井用吊盘、
安全梯、水泵、抓岩机的悬挂装置，不小于
10
；
8
．凿井用风管、水管、风管、注浆管的悬挂的悬
挂装置，不小于
8
；
9
．倾斜井巷中使用的单轨吊车、卡轨车和齿轨车的连接装置，运人时
不小于
13
，运物时不小于
10
。
十、钢丝绳的捻距
是指在捻股或合绳
时，钢丝围绕股芯或绳股围绕绳芯旋转一周
(360
?
)
的起止点间的直线距离。
例图：
十一、矿井常用钢丝绳捻距及用途
现
型号（
mm
）
6
13
16
18
20
7
捻距（
mm
）
30
60
90
100
110
用途
吊挡常用
扒车机
绳套子
架空乘人装置