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)計中的選型設(shè)計并介紹了如何延長鋼絲繩的使用壽命。提升鋼絲繩是連接提升容器和提升機,傳遞動力的重要部件,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,更是整個礦山企業(yè)安全運行的保障。

礦用鋼絲繩 鋼絲繩選型 使用維護

1 鋼絲繩在工程設(shè)計中的選型計算

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度計算按《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)的方法進行計算。下面以海南鐵礦1號主井提升鋼絲繩的設(shè)計為例,介紹一下提升鋼絲繩的選型計算。

海南鐵礦1號主井井口標高為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。提升機為JKM3.5×6多繩摩擦式提升機,最大靜張力為820kN,最大靜張力差220kN,配用N=2000kW直流低速電動機。

提升首繩鋼絲繩選型計算:

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:80kN;B點:80x1.1=88kN;C點:88x1.1=96.8kN;D點: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算:

(1)選用進口K25襯墊,摩擦系數(shù)μ=0.25。

(2)提升鋼絲繩對襯墊的單位壓力:

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

(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,動防滑安全系數(shù)應(yīng)大于1.25。

靜防滑系數(shù)

動防滑系數(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,沿鋼絲繩傳遞的振動波與振動波在鋼絲繩終端的反射波,在鋼絲繩較短時相互疊加可以達到相當大的數(shù)值,而鋼絲繩很長時反射波對振動波起到局部阻尼作用,使振動應(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降低其安全程度。

鋼絲繩中由于振動而引起的最大應(yīng)力為:

V——鋼絲繩運行速度;

Es——鋼絲繩彈性模數(shù);

g——重力加速度;

在其他條件不變時,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)正確地使用與維護鋼絲繩,以便延長鋼絲繩的使用壽命。

(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度。(2)鋼絲繩使用過程中應(yīng)注意潤滑,良好地、定期地潤滑對提高鋼絲繩使用壽命影響很大。(3)對提升鋼絲繩,除每日進行檢查外,應(yīng)每周進行一次詳細檢查,每月進行一次全面檢查。對平衡繩(尾繩)和罐道繩,每月進行一次詳細檢查。

此外,要仔細地運輸、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。加強對鋼絲繩的維護,將會提高鋼絲繩的使用壽命。

3 結(jié)語

礦山系統(tǒng)設(shè)計在鋼絲繩選型時,要合理地選擇鋼絲繩強度、終端載荷及繩徑,并對其安全系數(shù)及防滑系數(shù)進行驗算,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和檢查,延長鋼絲繩的使用壽命。

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

[2]張富民.主編.采礦設(shè)計手冊(第四卷).礦山機械卷.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,礦山機械專業(yè)。