1、煤矿井下提升钢丝绳的机械损伤与防护煤矿井下提升钢丝绳的机械损伤与防护1 问题的提出济宁运河煤矿是一座年设计生产能力为 150 万 t 的大型矿井，分两个水平开采，一、二水平之间装备了一套 JK-2.5/20E 单绳串车提升绞车，提升钢丝绳型号为 6（34）-28-1670-光面。但由于对钢丝绳的认识不够，在绞车运行不久曾发生了一次断丝绳跑车事故；新换同型号钢丝中也存在类似的问题。针对以下事故与现象，我们对钢丝绳的损伤进行了认真地分析、研究，得到了一些规律性的认识，并对此作了对策性研究，有力的指导了提升运输管理，确保了安全。2 钢丝绳机械损伤种类机械损伤是钢丝绳的主要损伤之一，机械损伤包括：磨损
2、、疲劳、外伤等。3 机械损伤的分析与防护3.1 磨损根据磨损机理又可分为以下几种：钢丝绳在使用过程中其外周与绳道、底板、挡绳器等物体表面接触而引起的磨损为外部磨损，钢丝绳截面将减少，外周表面钢丝将磨平，钢丝绳破断载荷随之降低，在实际现象中，又有单周磨损、全周磨损，单周磨损较全周磨损更恶劣，在全长范围内，尽可能地做到均匀磨损，即全周磨损。由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损，为变形磨损，这是一种局部磨损现象。如卷筒表面的钢丝绳受到其它物体的撞击，钢丝绳相互打缠、打结，或者由于咬绳，都会使钢丝绳产生变形磨损。这种变形磨损因局部挤压而变形，其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。从外表看，钢丝宽度扩展，
3、虽然钢丝绳截面积减少不多，但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了，极易断丝。时间一久，变形突出位往往磨损严重，处层钢丝也极易断丝。再者，内部磨损的因素也不可忽视：钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移，这时股与股之间接触应力增大，使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹。当反复循环拉伸变曲时，在深凹处则产生应力集中而被折断。怎样才能减少各种磨损损伤呢？针对以上分板，我们采取了以下措施：（1）为避免单周磨损，我们定期倒换绞车钢丝绳绳头，如大绞车每季度一次使之磨损均匀。（2）把斜井拖绳
4、轮由铸铁的换成了聚氨酯拖绳轮，尽可能减少对钢丝磨损。（3）尽可能避免钢丝绳在卷筒上打缠，遭受其他撞击。（4）根据具体工况，正确选择钢丝绳的结构型号。为防内部磨损，我矿大部分提升钢丝绳换成了线接触钢丝绳，摒弃了点接触类型，对特殊地方，正准备考虑上面接触钢丝绳。3.2 疲劳钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲、拉伸、扭曲、振动疲劳，以及过载引起的弹性形等损伤。钢丝绳重复通过滑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。而疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。通常情况下，疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。试验表明，钢丝绳的弯曲疲劳寿命与 D/d 比值
5、（即卷筒直径 D 与钢丝绳直径 d 的比值）、安全系数和钢丝绳结构均有密切的关系。钢丝绳在起动和制动的始末，变化的拉伸应力以及经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。过载：钢丝绳在工作时除了要承受负载、自重等静载荷外，还要受到因加速度和冲击引起的动载荷，当钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长，当载荷超过强度极限时，钢丝绳就可能断裂。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故，安全系数也会大幅度下降，随之而来大大地缩短使用寿命。针对疲劳的分析，我们采取了以下措施；（1）条件许可的情况下，尽可能使卷筒和滑轮直径增大。在主提升斜巷，卷筒直径无法增大，于是增加了挡绳器、拖绳器的滚轮直径；其他场合，合理选取钢丝绳直径、
6、卷筒直径。（2）在安排滑轮布局时，应尽量避免钢丝绳反向弯曲。经验证明，反向变曲的破坏约为同向弯曲的 2 倍，尤其不能用斜巷主提升绳经滑轮调车用。（3）尽可能选择结构好的钢丝绳，如 WS、TX 等线接触钢丝绳。3.3 外伤钢丝绳外伤不外乎其在滑轮里滑槽，在卷筒上跳出挡板，被矿车碾轧，结果常常使钢丝绳因局部轧坏而报废。再者，钢丝绳扭结也是一个重要的损伤因素。普通钢丝绳都带有自转性，尤其是新钢丝绳，挂设好后，不经破劲便施加张力，往往造成扭结。扭结的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结，反之称负扭结。钢丝绳在扭结后，经过多次受载，也只有局部绳芯外露，一般没有断丝现象。但试验表明，钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低。正扭结的强度只有原强度的 60%80%，负扭结的强度还不到原强度的 50%。严重时强度将降低到只有原来的10%20%。为了防止钢丝绳出现外伤，我们采取了以下措施；（1） 严格操作规程，强化操作人员岗位责任，坚持事故追究制度。（2） 完善设备设施的防护能力，如加高护绳板，设置排绳器。（3） 新挂设的钢丝绳在其自由端设置旋转装置，以达到破劲的效果。（4） 特殊的场合，研究采用不旋转钢丝绳。另外
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