淺談鋼絲繩在礦山工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

喬昌宇

(中冶北方工程技術(shù)有限公司采礦室,遼寧鞍山 114001)

淺談鋼絲繩在礦山工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

喬昌宇

(中冶北方工程技術(shù)有限公司采礦室,遼寧鞍山 114001)

文章舉例分析鋼絲繩在工程設(shè)計(jì)中的選型設(shè)計(jì)并介紹了如何延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。提升鋼絲繩是連接提升容器和提升機(jī),傳遞動(dòng)力的重要部件,承受著垂直張力及系統(tǒng)的沖擊載荷。它是提升系統(tǒng)的重要組成部分,更是整個(gè)礦山企業(yè)安全運(yùn)行的保障。

礦用鋼絲繩 鋼絲繩選型 使用維護(hù)

1 鋼絲繩在工程設(shè)計(jì)中的選型計(jì)算

由于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,影響因素較多,因此礦用鋼絲繩的強(qiáng)度計(jì)算按《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》的規(guī)定,鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。下面以海南鐵礦1號(hào)主井提升鋼絲繩的設(shè)計(jì)為例,介紹一下提升鋼絲繩的選型計(jì)算。

海南鐵礦1號(hào)主井井口標(biāo)高為135m,服務(wù)至-360m水平,承擔(dān)100萬t/a的富礦提升和60萬t/a的廢石提升任務(wù)。礦石的松散體重為2.32 t/m3;廢石的松散體重為1.64 t/m3;提升容器選用14m3底卸式箕斗,單箕斗提升?；纷灾?2.5t,一次提升富礦時(shí)的有效載重27t,提升廢石的有效載重為19t。平衡錘選用36t多繩平衡錘。提升機(jī)為JKM3.5×6多繩摩擦式提升機(jī),最大靜張力為820kN,最大靜張力差220kN,配用N=2000kW直流低速電動(dòng)機(jī)。

提升首繩鋼絲繩選型計(jì)算:

設(shè)鋼絲繩的體積質(zhì)量為γ(kg/mm3)則:

把(2)代入(1)式得:

提升首繩選擇6v×37S+FC-1770型鋼絲繩,直徑d=32mm,鋼繩重P=4.35kg/m,最小破斷力總和F=806.25kN.尾繩為34×7＋FC型d＝48mm,q＝8.99kg/m。

鋼絲繩安全系數(shù):

符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中,多繩摩擦式提升鋼絲繩升降物料用的,安全系數(shù)不小于7的規(guī)定。

尾繩選擇q’=2x4.35=8.7kg/m,尾繩為34×7＋FC型d＝48mm,q＝8.99kg/m。

罐道繩和拉緊裝置選擇;罐道繩采用二層Z型鋼絲繩,公稱強(qiáng)度1180MPa,繩徑45mm,罐道繩單位重量為11.31kg/m,總破斷力為1623kN。罐道繩懸垂高度為730m,則拉緊裝置最小拉緊力為:7.3x10=73kN 取80kN;A點(diǎn):80kN;B點(diǎn):80x1.1=88kN;C點(diǎn):88x1.1=96.8kN;D點(diǎn):96.8x1.1=106.48kN;選擇SGY-20型液壓螺桿拉緊鋼繩罐道裝置,Q=200kN。

提升重載側(cè)最大靜張力S1=(Q+Qj+p1H0)g=(27000+22500+6x4.35x734)x9.81=673.53kN

平衡錘側(cè)最大靜張力:

張力差:F=S1-S2=126.17kN

提升鋼絲繩的防滑驗(yàn)算:

(1)選用進(jìn)口K25襯墊,摩擦系數(shù)μ=0.25。

(2)提升鋼絲繩對(duì)襯墊的單位壓力:

(3)對(duì)于摩擦提升設(shè)備鋼絲繩沿主導(dǎo)輪不發(fā)生滑動(dòng)的條件:

(4)根據(jù)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定,多繩摩擦提升系統(tǒng),靜防滑安全系數(shù)應(yīng)大于1.75,動(dòng)防滑安全系數(shù)應(yīng)大于1.25。

靜防滑系數(shù)

動(dòng)防滑系數(shù)

滿足《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》防滑要求。

由于鋼絲繩與終端載荷構(gòu)成的系統(tǒng)振動(dòng),沿鋼絲繩傳遞的振動(dòng)波與振動(dòng)波在鋼絲繩終端的反射波,在鋼絲繩較短時(shí)相互疊加可以達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值,而鋼絲繩很長(zhǎng)時(shí)反射波對(duì)振動(dòng)波起到局部阻尼作用,使振動(dòng)應(yīng)力減小,因此豎井提升鋼絲繩的安全系數(shù)隨井深的增加而減小并不會(huì)降低其安全程度。

鋼絲繩中由于振動(dòng)而引起的最大應(yīng)力為:

V——鋼絲繩運(yùn)行速度;

Es——鋼絲繩彈性模數(shù);

g——重力加速度;

在其他條件不變時(shí),最大應(yīng)力σdmax是隨井深增大而減小的。因此上式反映了鋼絲繩的安全系數(shù)值隨井深增加而降低的關(guān)系。

2 延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命

提升鋼絲繩是提升系統(tǒng)的重要組成部分,除了合理地選擇鋼絲繩以外,還應(yīng)正確地使用與維護(hù)鋼絲繩,以便延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。

(1)在鋼絲繩的使用中,要滿足滾筒直徑與鋼絲繩直徑的比值要求,以控制其彎曲疲勞強(qiáng)度。(2)鋼絲繩使用過程中應(yīng)注意潤(rùn)滑,良好地、定期地潤(rùn)滑對(duì)提高鋼絲繩使用壽命影響很大。(3)對(duì)提升鋼絲繩,除每日進(jìn)行檢查外,應(yīng)每周進(jìn)行一次詳細(xì)檢查,每月進(jìn)行一次全面檢查。對(duì)平衡繩(尾繩)和罐道繩,每月進(jìn)行一次詳細(xì)檢查。

此外,要仔細(xì)地運(yùn)輸、存放及懸掛鋼絲繩,提升操作要平穩(wěn),注意滾筒及天輪襯墊情況。加強(qiáng)對(duì)鋼絲繩的維護(hù),將會(huì)提高鋼絲繩的使用壽命。

3 結(jié)語

礦山系統(tǒng)設(shè)計(jì)在鋼絲繩選型時(shí),要合理地選擇鋼絲繩強(qiáng)度、終端載荷及繩徑,并對(duì)其安全系數(shù)及防滑系數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算,滿足《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定。另外,在生產(chǎn)中應(yīng)做好鋼絲繩的日常維護(hù)和檢查,延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。

[1]金屬非金屬礦山安全規(guī)程.GB 16423——2006.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[2]張富民.主編.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四卷).礦山機(jī)械卷.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1988.

喬昌宇(1981-),男,遼寧鞍山人,漢族,大學(xué)本科學(xué)歷,中冶北方工程技術(shù)有限公司,采礦室,工程師,礦山機(jī)械專業(yè)。