钢丝绳基本知识

矿用钢丝绳基本知识

钢丝绳是煤矿绞车应用最广泛的挠性构件,也是小绞车安全生产三大重要构件(滚筒、制动器、钢丝绳)之一。钢丝绳具有重量轻、挠性好、使用灵活、韧性好、能承受冲击载荷、高速运行中没有噪音、破断前有断丝预兆等优点。但钢丝绳频繁用于各种作业场所,因此易磨损、易腐蚀等。如果钢丝绳的选择、维护、保养和使用不当,容易发生钢丝绳断裂,造成伤亡事故或重大险情。因此正确掌握使用钢丝绳的方法是十分重要的。

一、钢丝绳的种类

钢丝绳是把很多根直径为0.3～3mm的高强度碳素钢钢丝先拧成股,再把若干股围绕着绳芯拧成绳的。钢丝绳种类很多,按绕捻方法不同可分为左同向捻、右同向捻、左交互捻、右交互捻四种,矿井作业中常用右交互捻钢丝绳。

按钢丝绳芯材料不同可分为麻芯、石棉芯和金属绳芯三种,矿井作业中常采用麻芯钢丝绳,麻芯中浸有润滑油,起减小绳股及钢丝之间的摩擦和防腐蚀的作用。

按钢丝绳绳股及丝数不同可分为6×7、6×19和6×37三种,矿井作业中最常用的是6×19和6×37钢丝绳。

按钢丝表面处理不同又可分为光面和镀锌两种,矿井作业中常用光面钢丝绳。

按钢丝绳股结构分类,又可分为点接触绳、线接触绳和面接触绳。

点接触绳的各层钢丝直径相同,但各层螺距不等,所以钢丝互相交叉形成点接触,在工作中接触应力很高,钢丝易磨损折断,但其制造工艺简单。

线接触绳的股内钢丝粗细不同,将细钢丝置于粗钢丝的沟槽内,粗细钢丝间成线接触状态。由于线接触钢丝绳接触应力较小,钢丝绳寿命长,同时挠性增加。由于线接触钢丝绳较为密实,所以相同直径的钢丝绳,线接触绳破断拉力大些。绳股内钢丝直径相同的同向捻钢丝绳也属线接触绳。

面接触绳的股内钢丝形状特殊,采用异形断面钢丝,钢丝间呈面状接触。其优点是外表光滑,抗腐蚀和耐磨性好,能承受较大的横向力;但价格昂贵,故只能在特殊场合下使用。

3.钢丝绳的许用扭力

K

S P p /

式中 P ——钢丝绳的许用拉力,N;

SP ——钢丝绳的破断拉力,N; K ——钢丝绳的安全系数。

例: 型号6×37-26的钢丝绳,用做捆绑绳时其许用拉力为多大？ 解: SP =500d2=500×262=338000(N) 用做捆绑绳时,取K=10,则

P = SP / K =338000 / 10=33800（N ） 四、矿用钢丝绳力学性能

②新设计设备不得选用括号内的钢丝绳直径。

五、小绞车使用的提升钢丝绳必须符合《煤矿安全规程》中第四百条规定，用作专为升降物料的单绳缠绕式提升装置，钢丝绳安全系数最低值为6.5

根据下式验算钢丝绳安全系数：

Ma=Qq/Qz×(sinα﹢ω1﹢cosα)﹢Plg(sinα﹢ω2﹢cosα) 式中：ma－钢丝绳安全系数；

p－钢丝绳每米重量，kg/m；

L－钢丝绳的最大绳长，m；

α－斜巷倾角；

ω1－车辆运行阻力系数，可取0.01～0.015；ω2－钢丝绳

运行时与托滚和底板间的阻力系数，若钢丝绳全部支承在托滚上，其值为0.15～0.20；若钢丝绳局部支承在托滚上，其值为0.25～0.40；若钢丝绳全部在底板上运行，其值0.40～0.60；

Qz ―车辆总质量(包括连接装置)，Kg；

Qq ―钢丝绳所有钢丝拉断力之和，N；

六、钢丝绳报废标准

钢丝绳使用到一定的损坏程度时,必须按规定报废,其报废标准如下: 1．每一节距(也称捻距,指钢丝绳中的任何一股缠绕一周的轴向长度)内钢丝断裂的数目超过下表规定的数目时应报废。钢丝绳断丝数量不多,但断丝增加很快时也应报废。

2．钢丝绳的钢丝磨损或腐蚀达到或超过原来钢丝直径的40%以上时,即应报废。在40%以内者应按表2.5降级使用。当整根钢丝绳的外表面受腐蚀

3．钢丝绳受过火烧或局部电弧作用应报废。

4．钢丝绳压扁变形，有绳股或钢丝挤出、笼形畸变、绳径局部变大、扭结、弯折时应报废。

5．钢丝绳绳芯损坏而造成绳径显著减少(达7%)时应报废。

6．吊运炽热金属或危险品的钢丝绳,报废断丝数取通用起重机钢丝绳断丝数的一半,其中包括钢丝绳表面磨损或腐蚀的折减。

七、钢丝绳使用、维护与保养

1．钢丝绳要正确开卷。钢丝绳开卷时,要避免钢丝绳扭结,强度降低以致损坏。钢丝绳切断时要扎紧防止松散。

2．钢丝绳不得超负荷使用,不能在冲击载荷下工作,工作时速度应平稳。

3．在捆绑或吊运物件时,钢丝绳应避免和物体的尖角棱边直接接触,应在接触处垫以木块、麻布或其他衬垫物。

4．严禁钢丝绳与电线接触,以免被打坏或发生触电。靠近高温物体时,要采取隔热措施。

5．钢丝绳在使用中应避免扭结,一旦扭结,应立即抖直。使用中应尽量减少弯折次数,并尽量避免反向弯折。

6．钢丝绳与滚筒或滑车配用时,滚筒或滑轮的直径至少比钢丝绳直径大16倍。不能穿过已经破损的滑轮,以免磨损钢丝绳或使绳脱出滑轮,造成事故。

7．钢丝绳穿过滑轮时,滑轮槽的直径应比钢丝绳的直径大1～2.5mm，如滑轮槽的直径过大，则绳易被压扁;过小,则绳易磨损。

8．钢丝绳应防止磨损、腐蚀或其他物理条件、化学条件造成的性能降低。吊运熔化及灼热金属的钢丝绳,要有防止高温损坏的措施。

9．使用前要根据使用情况选择合适直径的钢丝绳;在使用过程中,要经常检查其负荷能力及破损情况;使用后及时保养,正确存放。

八、钢丝绳的连接方法及固定标准

1.有小接法与大接法两种，小接法是在接头范围内，将两根绳子的绳股合在一起，因此绳头变粗，它的接头长度较短。大接法将两个绳头的绳股各剁去一半，然后将两个绳头对在一起插接，它的接头长度较长，用这个方法接出的绳子，绳的粗细保持不变，表面上看不出接头的位置。钢丝绳用作吊索时，需要经过人工的插接后才能成为吊索，俗称小接法。钢丝绳的插接方法一般可分为5种：即一进一插接法、一进二插接法、一进三插接法、一进四和一进五插接法。最常用的是一进三插接法，一进五插接法多用于钢丝绳的小结

2.钢丝绳采用编结固接时，编接长度不得小于钢线绳直径的20倍，并不短于0.3m，在编结部分应捆扎细钢丝。

3.钢丝绳采用绳卡固接时，数量不得少于3个，最后一个卡子距绳头不得小于0.14m。绳卡夹板应在受力的一侧“U”形螺栓须在钢丝绳尾端，不得正反交叉。卡子应拧紧到使两绳直径高度压扁1/3左右。绳卡固定后，待钢丝绳受力后应再次紧固。

绳卡匹配表：

钢丝绳直径（mm） 10 10～20 21～26 28～36 36～40

十一、矿井常用钢丝绳捻距及用途

捻距（mm）

防止损坏或锈蚀。

2.对每卷钢丝绳必须保存有包括出厂厂家合格证、验收证书等完整的原始的资料。

3.保管超过1年的钢丝绳，在悬挂前必须再进行1次检验，合格后方可使用。

4.直径为18mm及其以下的专为提升物料用的钢丝绳（立井提升用绳除外），有厂家合格证书，外观检查无锈蚀和损伤，可以不进行本条第一款第（1）项、第（3）项所要求的检验。

十三、提升钢丝绳的检验应使用符合条件的设备和方法进行，检验周期应符合下列要求

1．升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬挂时起每隔6个月检验1次；悬挂吊盘的钢丝绳，每隔12个月检验1次。

2．升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起12个月时进行第一次检验，以后每隔6个月检验一次。

摩擦轮式绞车用的钢丝绳、平衡钢丝绳以及直径为18mm及其以下的专为升降物料用的钢丝绳（立井提升用绳除外），不受此限。

十四、提升装置使用中的钢丝绳做定期检验时，安全系数有下列情况之一的，必须更换

1.专为升降人员用的小于7。

2.升降人员和物料用的钢丝绳：升降人员时小于7；升降物料时小于6。

3.专为升降物料用和悬挂吊盘用的小于5。

十五、钢丝绳检查在时间上有什么要求

提升钢丝绳必须每天检查1次，架空乘人装置钢丝绳至少每周检查1次。对易损坏和断丝或锈蚀较多的一段应停车详细检查。断丝的突出部分应在检查时剪下。检查结果应记入钢丝绳检查记录薄。

十六、钢丝绳固定在绞车滚筒上时，必须符合下列要求

1．必须有专用合格的卡绳装置，严格系在滚筒轴上。

2．绳孔不得有锐利的边缘，钢丝绳的弯曲不得形成锐角。

3．滚筒上应经常缠留三圈以上钢绳，用以减轻固定处的张力，还必须

留有作定期检验用的补充绳。

十七、各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝绳总断面积之比，达到以下数值时，必须更换

1.升降人员或升降物料用的钢丝绳为5%；

2.专为升降物料用的钢丝绳、平衡钢丝绳、防坠器的制动钢丝绳（包括缓冲绳）和兼作运人的钢丝绳牵引带式输送机的钢丝绳为10%；

3.罐道钢丝绳为15%；

4.架空乘人装置、专为无极绳运输用的和专为运物料的钢丝绳牵引带式输送机用的钢丝绳为25%。

十八、以钢丝绳标称直径为准计算的直径减小量达到下列数值时，必须更换

1.提升钢丝绳或制动钢丝绳为10%；

2.罐道钢丝绳为15%；

使用密封钢丝绳外层钢丝百度磨损量达到50%时，必须更换。

十九、钢丝绳在运行中遭受到卡罐、突然停车等猛烈拉力时，必须立刻停车检查，发现有下列情形之一者，必须将受力段剁掉或更换全绳

1.钢丝绳产生严重扭曲或变形；

2.断丝超过第十三条的规定；

3.直径减小量超过十四条的规定；

4.遭受猛烈拉力的一段的长度伸长0.5%以上；

在钢丝绳使用期间，断丝数突然增加或伸长突然加快，必须立即更换。

二十、钢丝绳其他要求

1.钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点蚀麻坑等损伤时不得用作升降人员。

2.钢丝绳锈蚀严重，点蚀麻坑形成沟纹、外层钢丝松动时，不论断丝数或绳径变细多少，都必须立即更换。

二十一、使用有接头的钢丝绳，必须遵守下列规定

（一）有接头的钢丝绳，只准在下列设备中使用：

1.平巷运输设备；

2.30°以下倾斜井巷中专为升降物料的绞车；

3.斜巷无极绳绞车；

4.斜巷架空乘人装置；

（二）凡在倾斜井巷中使用的钢丝绳插接长度，都不得小于钢丝绳直径的1000倍；

（三）插接钢丝绳采用剁股接绳的方式，两根钢丝绳的6股绳按接绳长度间隔分布长度对称剁股。两根钢丝绳缠绕完成后，两两接头共6处，均匀布置在搭接长度范围内。绳芯必须保留在接绳处的中心，并充分浸油。

二十二、钢丝绳插接的质量，应符合下列要求

1．互相插接的两条钢丝绳，必须是同型号、同直径，两个端头的插接长度应相等；

2．填入钢丝绳内部的绳股，必须塞满除去麻芯后的空间；

3．钢丝绳插接部位的直径，比原钢丝绳直径不得大于10%；

4．各对股相交的位置应均布，不得有松弛现象。

二十三、斜巷绞车用的钢丝绳，在滚筒外部的接头数，必须遵守下列规定

1.运输距离小于600m时，只准有一个接头；

2.运输距离600m到1000m时不得超过2个接头；

3.运输距离大于1000m时，不得超过3个接头；

4.斜巷架空乘人装置，接头数不得超过4个。

二十四、使用插接的钢丝绳时，应做好下列工作

1.经常检查接头在通过滚筒、绳轮和弯道挡绳轮时有无松动或其他变化情况；

2.插接部分应每周涂浸一次防腐油；

3.应进行钢丝绳插接试样的拉力试验，插接段抗拉力的损失不得大于原绳破断力的4%。

二十五、锈蚀钢丝绳的分级和处理执行以下规定

（一）钢丝绳的锈蚀等级，可划分为：

一级锈蚀—外观检查：钢丝变色，失去光泽，有轻微锈皮或细小的点蚀，抗拉强度损失在10%以下；

二级锈蚀—外观检查：钢丝表面锈皮较厚，出现点蚀麻坑，但尚未连成沟纹，抗拉强度损失10%至20%；

三级锈蚀—外观检查：钢丝表面有严重的锈蚀裂纹、点蚀麻坑形成沟纹，外层钢丝松动，抗拉强度损失20%以上。

（二）对锈蚀的钢丝绳，应按下列规定处理：

1.对一级锈蚀的钢丝绳必须加强检查，记录锈蚀发展情况，并结合断丝、变细和使用时间等具体情况确定是否更换；

2.升降人员的钢丝绳达到二级锈蚀时，必须立即更换；

3.升降物料的钢丝绳达到二级锈蚀时并发现断丝时，必须加强检查；如果断丝发展速度较快，应结合锈蚀因素确定是否更换；

4.升降物料的钢丝绳达到三级锈蚀时，必须立即更换。

（三）对新出库的钢丝绳，如发现锈蚀，必须依据锈蚀等级进行检查鉴定，合格后方可使用。

（四）各矿应备有根据钢丝绳的锈蚀状态和拉力试验数据而确定锈蚀等级的对照样品。

二十六、各种提升装置的滚筒上缠绕钢丝绳的层数，必须符合下列要求

1.立井中升降人员或升降人员和物料的，只准缠绳一层；专为升降物料的准许缠绳两层；

2.在倾斜井巷中升降人员或升降人员和物料的，准许缠绳两层；升降物料的，准许缠绳三层；

3.移动式的或辅助性的专为提升物料的（包括矸石山和向天桥上提升等）准许多层缠绕；

二十七、滚筒上缠绕两层或两层以上钢丝绳时，必须符合下列要求

1.滚筒边缘应高出最外一层钢丝绳的高度，至少应为钢丝绳直径的

2.5倍；

2.滚筒上必须设有带绳槽的衬垫；

3.钢丝绳由下层转到上层的临界段（相当于绳圈1/4长的部分），必须经常加以检查，并应在每季度将钢丝绳移动1/4绳圈的位置。对现有不带绳槽衬垫的在用绞车，只要在滚筒板刻有绳槽或用一层钢丝绳做底绳，可继续使用。

二十八、钢丝绳绳头固定在滚筒上时必须符合下列要求

1.必须有特备的容绳或卡绳装置，不得系在滚筒轴上；

2.绳孔不得有锐利的边缘，钢丝绳的弯曲不得形成锐角；

3.滚筒上应经常缠留三圈绳，用以减轻固定处的张力，还必须留几圈做定期试验用的补充绳。这部分钢丝绳可缠绕在滚筒上也可存在滚筒内；

4.直径16mm以下的钢丝绳不准剁股穿绳。

二十九、在用小绞车使用的钢丝绳除应符合以上有关规定外，还必须遵守以下规定

1.钢丝绳在滚筒上应排列整齐；

2.钢丝绳不得结疙瘩；

3.钩头卡绳长度不得小于600mm，不得少于3道绳卡；

4.钩头必须上护绳皮；

5.缠绳不得大于牵引长度的2倍及允许容绳量。

三十、为什么绞车有严重咬绳、爬绳现象时必须立即停车

因为绞车出现咬绳、爬绳现象继续开车会损伤钢丝绳或造成断绳跑车事故

三十一、钢丝绳端部用绳卡固定时应按标准要求进行

1．绳卡的U形环应在钢丝绳绳头(即活头)一侧；

2．绳卡的间距不应小于钢丝绳直径6倍，

3．绳卡拧紧时，应直到钢丝绳直径被压遍1/3左右

4．为便于观察轧头是否滑动，可采取加设一个安全绳卡的方法来监督，安全绳卡的安装是在距最后一个绳卡约500mm处，中间放出一段安全弯，这样，如前面轧头有滑动现象时，安全弯会被拉直，便于随时发现，及时加固。

钢丝绳端部用绳卡固定不按标准要求后果：

1．绳卡的数量不符合要求时，则会影响主绳的承载能力，当载荷达到一定程度时，会因固定不牢而出现扎头滑动，进而导致事故发生；

2．绳卡的U形环螺栓没拧紧，同样会导致扎头滑动；

3．若绳卡的U形环部位卡在钢丝绳长头一侧，则会因U形环与钢丝绳

的接触面小，使钢丝绳产生弯曲和损伤，影响主绳的抗拉强度。

三十二、为什么钢丝绳在滚筒上要求排列紧密，最少缠绕圈数不少于3圈

因为当钢丝绳在滚筒上排列不紧密时，再继续缠绳时，钢丝绳层与层之

间就会出现交错现象，引起震动，增加动载，带来不安全因素；当滚筒缠绕

圈数少于3圈时，由于摩擦力的减少到一定程度时，跑绳的拉力大于绳端固

定力与摩擦力，则会导致跑绳从固定部位抽出，造成事故。

三十三、钢丝绳在选择绳轮、滚筒的直径和钢丝绳绳径之间的比值要符合下列要求

1.井上提升装置的滚筒和包角大于90°的天轮，不得小于80；包角小

于90°的天轮，不得小于60。

2.井下提升绞车和凿井提升绞车的滚筒、井下架空科人装置的主导绳轮

和围轮、包角大于90°的天轮，不得小于60；包角小于90°的天轮不得

小于40。

3.矸石山绞车的滚筒和导向轮，不得小于50。

4．倾斜井巷提升绞车的流动轮、矸石山绞车的压绳轮以及无极绳（连

续牵引车）运输的导向轮等，不得小于20。

三十四、钢丝绳在使用前应由钢绳工对其直径、结构、捻向、麻芯和捻制质量进行外观检查，如发现下列情况，必须及时向有关部门汇报1．钢丝绳中出现断丝、交错或折弯等不良现象。

2．钢绳出现绳股捻制不均匀、塌股或凸起现象。

3．钢绳表面有压扁、损伤或锈蚀现象。

4．麻芯干燥、腐朽现象。

5．钢绳的实际直径和公称直径不符。

三十五、煤矿井下使用钢丝绳相关要求

1.绞车工作时滚筒上最少要留有3圈绳作为摩擦圈，防止钢丝绳抽出；

2.严禁利用主提升钢丝绳在规定摘挂钩地点以外的地点做调车用；

3.斜巷段运行车辆掉道后复道时，严禁用主提升钢丝绳强拉硬拽，以防

崩绳；

4.钢丝绳在遭受掉道后复道冲击或突然停车等猛烈拉伸后，必须立即停

车检查，严禁带故障运行；

5.运输斜巷地辊布置合理，间隔适当，保持地辊齐全完好，转动灵活，

润滑良好；

6.提升钢丝绳至少每月对钢丝绳涂防锈油1次，涂油前首先要清除钢丝绳上的油垢结块，擦净淋水；

7.顺槽连续牵引车（无极绳梭车）在收放钢丝绳后，应将储绳筒锁定。

三十六、我矿井下使用钢丝绳补充规定

1.井下上山、下山和巷道拐弯处，需在绳道内安装托绳轮或导向辊，杜绝出现缺少托绳轮或托绳轮不转动及严重磨损钢丝绳的现象；

2.井下斜巷有跑偏现象的绞车，需增加预防钢丝绳缠偏或挤压变形的安全设施（倒绳立轮等）；

3.停止使用的提升运输绞车钢丝绳应缠绕在滚筒上，需定期涂油保养，防止锈蚀。使用中的钢丝绳应根据井巷条件及锈蚀情况及时涂油防腐；

4.为节约材料，在用钢丝绳根据使用情况和磨损程度，可以进行倒头使用，但必须经钢丝绳组鉴定批准。

斜巷提升运输时，必须加装保险绳，保险绳的长度必须和串车数量相符合，以防止超挂车，主提升钢丝绳与保险绳的连接，采用绳卡连接或与主钩头相匹配的卸扣进行连接。采用绳卡连接，保险绳钩头绳卡不得少于3副，卡接位置在主钩头后面，卡接方式应符合下列要求：

1.必须选用与钢丝绳相匹配的绳卡；

2.绳卡数量不少于3副；

3.第一个绳卡尽量靠近护绳环（绳皮），依次均匀分布，绳卡间距为钢丝绳直径6-7倍，绳卡滑鞍（也称绳卡座或夹板）放在钢丝绳工作时受力的一侧（主绳侧），“U”型螺栓扣在保险绳侧（即副绳侧），不得正反交错设置绳卡；

4.紧固绳卡时应由第一个开始往后逐一拧紧，绳卡初次固定后，应待钢丝绳受力后再度紧固，并应拧紧到使两绳直径高度压扁1/3为度；

5.护绳环（绳皮）应确保完好。

6.斜巷串车提升使用保险绳绳径要求：

绞车钢丝绳φ18mm及以下的，保险绳与主绳同径，钢丝绳φ18mm（不包含φ18mm）～22mm，保险绳直径不小于φ18mm，钢丝绳φ22mm（不包含φ22mm）～30mm，保险绳直径不小于22mm，采用相比配的绳卡或卸扣与主绳连接，

我矿常用SDJ系列双速多用绞车技术参数