摩擦提升首绳力学分析.pdf

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1、煤矿现代化2013年第2期总第113期摩擦提升首绳力学分析许波波(汕头市公安消防支队潮南区大队。广东汕头515149)摘要本文选取立井摩擦提升中广泛使用的钢丝绳6×19W+FC为研究对象，进行力学分析，建立钢丝绳空间结构数学模型，并对其展开寿命评价，以某立井塔式提升机所用计算得到该钢丝绳在四个不同的加载过程中的弯曲寿命，通过与该钢丝绳在役寿命的比较证实了理论计算的寿命与该首绳在役寿命相一致。关键词立井；摩擦提升；首绳；寿命评价中图分类号：TD532文献标志码：B文章编号：1009—0797(2013)02—0081—03由图2侧线钢丝轴向受载前

2、后结构示意图可得1提升首绳钢丝间应力分布形式如下数学关系式：以1×7简单直股钢丝绳为例，钢丝间应力分布ho=losin0有两种形式，如图1所示。xoro=l~cosoh=lsin仅xr=lcosOr、一、、_．j。，／一Ibl、～／图1钢丝绳丝间径向应力分部示意图根据costell0fl】的研究，简单直股中侧线钢丝间没有相互接触的判断依据为：、／l+(器)

3、0【仅和仅，受载前后钢丝绳=订为侧线钢丝数。的螺旋半径和绳股半径分别为rl,o,r，和rz。、。钢丝绳的曲率和挠率分别为：2钢丝绳受力分析k，11．0厶【．0k=，下=(4)rl12,rl1，，将6×19W+FC钢丝绳视为绳芯加6根1×19的简单直股绳构成，绳芯视为不受力。6×19钢丝绳轴向应变为∈，轴向扭转应变为r，绳股股芯钢丝轴向应变为f，绳股轴向扭转应变图2侧线钢丝结构展开图为r。根据1×6钢丝绳力学分析有侧线钢丝沿副法线方向的受载前后曲率和挠率(。一卫～·∈+竺．r(5)1+tan2d+二垃1+tan2也为：k．o-亭10，，r0(2)

4、1×19钢丝绳受载后总的轴向力F即为6×19W+FC受力分析图中的T，F为1×19钢丝绳轴kw=：，下w=(3)向力产生的轴向刚度系数，F为1×19钢丝绳轴向式中：r=re+rw力产生的轴向扭转系数，则有：·8l·煤矿现代化2013年第2期总第113期T=(F(6)Fl=[(M+Q+4×5×487．1)(g—ao)+Ff]／4=6．8595×104绳的扭转应变r与绳股中轴向扭转应变Fg有：Fz2=[(M+4×5×487．1)(g+a0)一F~]／4=4．9691×104Fz3=[(M+Q+4×5×487．1)(g+a0)+Ff1／4=1．154

5、4×105Fg㈩F∞=M×g／4=17150通过式(6)和(7)即可求解得到Fg与r、‘的～08514关系式。绳股最外层钢丝最大剪应力为：根据文献[2】反复弯曲时的张力F洳有：!塑=，!一+Fd=2．55XF3=2．9437×105F4=[(M+Q+4×5x487．1)．叮Tr4w34(1+1J)(g—ao)一E]／4=6．4595×1041(丁3H=—=一(8)将上述参数代入式(8)，各加盯rc+)载过程的弯曲寿命N有：(1)Nd=7．2284×106+(+(2)Ncw~=8．4184X106，反复弯曲时N=2．0422×1063首绳绕主导轮

6、／天轮寿命计算实例(3)N3=72400某立井摩擦提升采用塔式提升方式，共用8根(4)N7．5417×106，反复弯曲时N=1．6×19W+FC提升钢丝绳作为首绳，左右各分布四根8437×106绳，悬挂长度L=500mm。绳的具体参数见表1：据此可得到该绳绕主导轮／天轮时的弯曲寿命为表16×19W+FC钢丝绳结构参数N—N=724o0。该立井所用钢丝绳提升频次为6-8提升重罐笼自悬挂长公称张提升速减速度主导轮天轮直笔绳提升阻弯曲长钢丝绳次／／J、时，在役运行14个月后，因断量Q重M度L力R0度v。直径D径Dt力R度l绳径丝超过规定而报废。预测寿

7、命与首绳2017000kg500m1770MPa15m／s151HIS15m／s6m487．1kg8kN40m37mm实际在役寿命相符。验证过程布置图见图4：4首绳寿命改善措施为了提高该矿井所用6×19W+FC钢丝绳首绳的寿命，通过本章首绳力学分析和寿命计算，在矿井既有条件下，可以通过下述措施延长首绳在役寿命：选用合适的绳股内钢丝的螺旋升角在钢丝绳载荷固定时，钢丝所受的轴向正应力与其载荷密切相关，通过理论计算，当所选用的钢丝1一主导轮；2一天轮；3一罐笼(I#和II#罐笼)；4一尾绳；绳绳内钢丝股捻角不同时，可有效提高首绳的寿命，5～首绳(提升

8、钢丝绳)首绳寿命与捻角的关系见图6。图4塔式提升机示意图由图6得到：r!j⋯t一，jlllIil口llf／一r一一圜圃一一一一—图5加载过程分析蝇艇内