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1、浅谈矿用钢丝绳寿命的影响因素及钢丝绳选绳计算 2010-05-14 马立爽,常海英,秦 燕(煤炭科学研究总院抚顺分院检测中心,辽宁抚顺113001)摘 要:钢丝绳是工程中一种应用极为广泛的挠性构件,研究影响钢丝绳寿命的各种因素及选择适合的钢丝绳对保证安全生产,保护人身安全具有十分重要的意义,文章从钢丝绳的生产工艺,使用方法、维护等几方面讨论了影响钢丝绳寿命的因素并介绍了钢丝绳的选绳计算方法。关键词:钢丝绳;影响因素;选绳计算中图分类号:TD532 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2006)12
2、-0054-03 提升运输系统是矿井生产的重要环节。钢丝绳在整个提升运输系统中起着无法替代的作用。矿井提升钢丝绳处于矿井的咽喉部位,在矿山的安全生产中占有重要的地位。由于钢丝绳在工作过程中的载荷的不确定性,不可避免的产生各种损伤,导致钢丝绳张力的实际承受能力降低。若使用中不注意维护,保养,则会降低钢丝绳的使用时间严重的会发生断绳事故,因此钢丝绳的设计、安装、使用、维护具有重要意义。1 钢丝绳寿命的影响因素1.1 生产工艺因素钢丝绳是由多种钢丝捻制成的一种成品,钢丝和捻制工艺的质量决定着钢丝绳的质量。而钢丝通常由优质钢
3、锭热轧成直径较细的盘圆,再经多次冷拔后制成直径不等的钢丝。若钢丝和捻制工艺的质量不能保证,必然降低钢丝绳的使用寿命。因此,钢丝绳在生产过程中首先必须保证钢丝和捻制工艺的质量,这样基本上能保证钢丝绳的质量,延长钢丝绳的使用寿命。但在钢丝绳的买卖过程中,对于新到货的钢丝绳除了进行相应的性能方面的检测,还要进行必要的外观质量和捻制质量检查,对于出现骑马、跳丝、扭结、麻芯外露、股松散等表面质量缺陷或捻制质量缺陷的钢丝绳,用户有权根据缺陷程度提出退货,因为这些缺陷会大大影响钢丝绳的使用周期和使用的安全性能。在实际工作中,由产品质
4、量引发的断绳事故也屡见不鲜。1.2 使用因素在使用中引起的各种损伤是降低钢丝绳的寿命的主要因素。其中机械损伤是钢丝绳得主要损伤之一,主要表现为磨损、断丝、过载、锈蚀等等。(1)磨损。磨损分为外部磨损和内部磨损。外部磨损主要是钢丝绳在使用过程中其外围与绳道底板等物体表面接触而引起的,所以在实际工作中应定期对钢丝绳进行倒头,避免出现单边磨损的情况,尽可能让钢丝绳做到全周磨损。磨损使钢丝绳的绳径变细,破断载荷降低。内部磨损主要是钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的载荷主要压在钢丝绳的一侧,同时由于钢丝绳的弯曲,钢丝绳内部各根钢丝之
5、间相互产生作用力,使丝与丝之间、股与股之间的作用力增大,使钢丝绳内部发生磨损,当频繁工作时作用力集中,使内部出现断丝。磨损大大降低了钢丝绳的使用寿命。通过对在用钢丝绳的单丝性能检测实验中发现,对斜井提升用钢丝绳的主要影响因素是磨损。(2)断丝。钢丝绳的断丝分为制造断丝和使用断丝,因此《煤矿安全规程》规定钢丝绳在悬挂前和使用中要进行单丝性能检测。在使用中,由于钢丝绳重复在绳轮或卷筒中绕上绕下,无数次的弯曲,容易使钢丝产生疲劳,韧性下降,最终导致断丝。由非产品质量因素造成的断绳事故均与提升工作存在着不同程度的关系。由疲劳引
6、起的断丝一般出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。弯曲疲劳断丝会随着负荷的增加和弯曲角度的减少而加剧。通过对发生断丝的钢丝绳的断口特征分析,发现由此现象影响而出现的断丝主要表现是断口扁平。断丝除了有疲劳断丝外还包括很多种类,有磨损断丝、锈蚀断丝、拉断断丝等。不同的断丝断口特征不同。·磨损断丝断口两侧呈斜茬,断口扁平。拉断断丝断头向内收缩,断口平滑。通过对钢丝绳的工作情况的实地分析、比较,发现竖井提升钢丝绳多发生疲劳断丝。(3)过载。钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过弹性极限时,钢丝绳就可能断裂。通常把钢
7、丝绳承受的静载荷控制在安全负荷(破断载荷的1/10~1/5)之内。安全负荷表示的是钢丝绳允许承受的额定静载荷。但实际上钢丝绳往往处于运动状态,钢丝绳在工作时除了要承受货物、吊物、自重等静载荷外,还要受到因加速度和冲击引起的动载荷、因弯曲引起的附加载荷、因摩擦引起的阻力载荷等等。由此可见,当除了静载荷以外的其它载荷增多时,实际的安全系数就降低了,钢丝绳往往由此而引起过载。因过载而破断的钢丝绳,其断口呈松散状,绳芯外露。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故,也会大大地缩短使用寿命。因此,《煤矿安全规程》对不同提升用途的钢丝绳规定
8、了安全系数,便于减少因过载而引发的生产事故。(4)锈蚀。锈蚀的出现说明钢丝绳缺少适当的润滑或矿井淋水较大。在某些情况下,外层钢丝表面出现明显的麻坑、锈蚀、变黑等损伤,最终导致断丝,严重缩短钢丝绳的使用寿命。对于出现外部锈蚀的情况除了建议使用镀锌钢丝绳之外还要注意涂油的情况及润滑油的类型。对于出现内部锈蚀,建议选择注塑钢丝绳。1.3
