信息摘要：
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)
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(kāi)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煤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。《煤礦安全規(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)表類別用途安全系數(shù)最小值
專為人員升降|9.2-0.0005H摩擦式
人員混合物料|9.2~0.0005/人員混合物料|8.2-0.0005H提升裝置
物料 |7.2-0.000 5H注：/為鋼絲繩是掛長(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（l）中，，為鋼絲繩沖擊系數(shù)；/為鋼絲繩的殘余破斷系數(shù)。
204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)得到了欣美眾多國(guó)家的認(rèn)可，目前已經(jīng)成為鋼絲繩選烈的重要參考。但是，該標(biāo)準(zhǔn)并未直接給出安全系數(shù)，只是給出了鋼絲繩廢新力計(jì)算公式：
F…58K.21000式（2中，，為最小裝斷力，kN；d為鋼絲繩的直徑。
mm:R，為鋼絲繩對(duì)應(yīng)的應(yīng)力飯別、Vimm；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不網(wǎng)類益圳絲援的最小破斷力系效K到出采舞頭
6x191387×362.2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)程中光依掌安全系數(shù)法有時(shí)還難以評(píng)價(jià)。這是因?yàn)殂~絲繩在使用過(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。
A Q.鋼過(guò)絕強(qiáng)發(fā)；天鍋出懷單得。
圖1織絲筑的可靠應(yīng)力分布國(guó)
在圖1中，兩種曲線交義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)生漸裂。為此，可以用可靠性系數(shù)R來(lái)進(jìn)行度量4這種方法被稱為“統(tǒng)計(jì)分析法”
3礦并提升機(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)常使用的多覺(jué)礦并提升機(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。
雙升高政：.罐無(wú)人到并崗上病的理房；L5課活人到本國(guó)忘嘉的癥務(wù)；零克8時(shí)并而上域的距高：螺無(wú)到并而上滿的斯高；。
工、單是知德、凌這很的配高；C.D.上版完這發(fā)實(shí)化的務(wù)界點(diǎn)。
圖2礦并提升統(tǒng)結(jié)構(gòu)笑圖
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F，和F際為：
F.=t（mtmitagw）g，3）Fiel omotiqU.-r）lg，（4）式3一式A）中，m為容器的自重，ks；m，為提升物體的質(zhì)量。k好；0：為鋼絲繩的數(shù)量，根；q為鋼絲繩的單位長(zhǎng)度質(zhì)量，kgm:t為運(yùn)行速度，m/s；1為運(yùn)輸時(shí)問(wèn)、s；盡為重力加速度，取10 m/2。
3.2鋼絲繩的應(yīng)力計(jì)算
若鋼絲繩的橫截菌積為s，則A點(diǎn)處的應(yīng)力為：
7烏。（5）由于鋼絲繩的提升高度為l，在A點(diǎn)處的最大力Ficm為：
F.=t6m+m+ngLg。（6）同理，可以得到B點(diǎn)處的最大力。為：
F.…=tmtn到g:（可
是然，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)處鋼絲能的安全性能進(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0為201，最大提升質(zhì)量501。鋼絲繩的型號(hào)為6x×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1.03305×l0°N，鋼絲繩根數(shù)n2為2，可靠性系數(shù)R為0.85。根據(jù)表l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)代人式（）中可得F.，=
（20000+50000+2×10.2×1000）×l0=9.04×10N，進(jìn)而可以得到提升機(jī)鋼絲繩的實(shí)際安全系數(shù)m'=ll.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(jiàn)，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。
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