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立井提升系统钢丝绳安全系数研究

为了合理确定钢丝绳的安全系数,以减少提升设备的投资成本以及运行过程中的能耗,提出了全新的立井提升钢丝绳安全系数计算方法。在钢丝绳安全系数计算中,综合考虑了正常提升过程中各种冲击力、钢丝绳扭转应力、张力不平衡等因素的影响,并结合钢丝绳弯曲疲劳、磨损、腐蚀、断丝等因素,引入钢丝绳的残余破断系数,得出了正常提升工况下安全系数计算方法。建立了提升机在非正常工况(全力矩制动、提升容器过卷及卡住)时的振动方程,研究了其动力冲击特性,并计算出相应的冲击系数。基于对各种工况的理论计算与分析,确立了能够满足使用要求的钢丝绳安全系数,确保钢丝绳在正常情况下的安全使用及在非正常情况下不会被拉断。

目前,国内对立井提升钢丝绳安全系数的研究非常少,《煤矿安全规程》关于钢丝绳安全系数的有关规定是沿用原苏联已作废的规程。随着钢丝绳自身质量及其各配套产品的快速发展,钢丝绳的工作工况已得到大幅改善,而钢丝绳的选择直接决定着提升系统其他设备的选型设计,如果选型不合理,不仅增加投资成本,而且运行过程中能耗较大。如何合理确定钢丝绳的安全系数对建设高效节约型现代化矿井有着深远的意义。我国矿井提升钢丝绳安全系数为65~90,俄罗斯的矿井提升钢丝绳最小安全系数为45,而钢丝绳安全系数的大小,直接决定着提升设备的大小和提升系统的投资费用,为此,必须深入研究影响钢丝绳使用寿命的各种工况工作特性,确保钢丝绳在正常情况下的安全使用及在非正常情况下不会被拉断。基于此,笔者提出全新的钢丝绳安全系数计算方法和理论,建立了提升机在液压站油管爆裂或井口解除二级制动后的全力矩制动、提升容器过卷及卡住等非正常工况时的振动方程,研究了钢丝绳在非正常工况的动力冲击特性,以期降低提升设备的投资成本和能耗。

1)给出了钢丝绳安全系数的确定原则:应满足钢丝绳拉力能承受矿井的各种正常载荷;钢丝绳拉力应小于计算疲劳寿命时钢丝屈服应力的极限拉力;钢丝绳拉力应能承受非正常工况的全力矩急停、过卷、启动卡罐等冲击载荷而不拉断。

2)研究了钢丝绳的扭转特性,建立了提升机在非正常工况(液压站油管爆裂或井口解除二级制动后的全力矩制动、提升容器过卷及卡住)时的振动方程,研究了钢丝绳在非正常工况的动力冲击特性,并进行案例计算,推导出各工况下钢丝绳的冲击系数。

3)研究了钢丝绳在弯曲疲劳循环下,弯曲循环次数会突然下降,并研究了对应的钢丝绳张力FD特性及钢丝绳腐蚀、磨损或断丝导致钢丝绳截面缩小特性,给出了钢丝绳残余破断力系数的计算方法。

4)通过对各工况下立井提升系统理论计算与分析得出相应的冲击系数,并综合考虑后得到钢丝绳安全系数的最小值为5,即钢丝绳的破断力应大于5倍的钢丝绳最大静张力。此结论可为钢丝绳安全系数的确定提供理论基础。

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点击次数:  更新时间:2019-03-22 09:18:41  【打印此页】  【关闭
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