提升钢丝绳安全系数的验算
金属非金属矿山提升钢丝绳检验规范
金属非金属矿山提升钢丝绳检验规范一、前言目的：确保金属非金属矿山提升系统安全运行，特制定本检验规范。
适用范围：适用于金属非金属矿山中使用的各类提升钢丝绳。
二、总则安全第一：所有检验工作必须确保安全为前提。
定期检验：钢丝绳应定期进行检验，确保其性能符合安全要求。
记录完整：检验过程中应详细记录检验数据和结果。
三、检验周期日常检查：每天使用前进行外观检查。
定期检验：每月至少进行一次全面检验。
特殊情况检验：在钢丝绳使用过程中，如发现异常情况应立即进行检验。
四、检验内容4.1 外观检查断丝检查：检查钢丝绳是否有断丝现象。
磨损检查：检查钢丝绳的磨损程度。
腐蚀检查：检查钢丝绳的腐蚀情况。
4.2 机械性能测试抗拉强度测试：测试钢丝绳的抗拉强度。
弹性模量测试：测试钢丝绳的弹性模量。
4.3 安全系数测定安全系数计算：根据钢丝绳的实际使用情况，计算其安全系数。
五、检验方法视觉检查：通过肉眼或放大镜检查钢丝绳的外观。
测量工具：使用卡尺、卷尺等工具测量钢丝绳的直径、磨损深度等。
无损检测：采用磁粉检测、超声波检测等无损检测方法。
六、检验标准断丝标准：钢丝绳断丝数量超过规定比例时，应停止使用。
磨损标准：钢丝绳磨损深度超过原直径的10%时，应更换。
腐蚀标准：钢丝绳腐蚀严重时，应进行更换。
七、检验流程准备阶段：准备检验所需的工具、设备和材料。
检验阶段：按照检验内容和方法进行检验。
记录阶段：记录检验数据和结果。
评估阶段：根据检验结果评估钢丝绳的安全状况。
报告阶段：编写检验报告，提出处理建议。
八、检验人员要求资质要求：检验人员应具备相应的专业知识和资质。
培训要求：检验人员应定期接受专业培训。
责任意识：检验人员应具有高度的责任心。
九、检验设备与工具检验设备：确保使用的检验设备精度高、性能稳定。
检验工具：使用的工具应符合检验标准要求。
十、附则规范更新：根据矿山提升钢丝绳技术的发展和实际使用情况，定期更新本规范。
规范解释：本规范由矿山安全管理部门负责解释。
提升钢丝绳安全系数的验算
提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable 为了对提升钢丝绳安全系数进行验算，应该了解提升系统的有关参数，如容器自重Q z ,提升载荷Q，矿车自重Q c及钢丝绳的技术数据等。
一、提升容器自重或载荷重力的测定the mesuration of hoist container deadweight and load gravity用拉(压)或荷重传感器对提升容器、载荷称重，其原理是容器重力或载荷重力作用于传感器，使传感器产生应变，传感器应变使电桥输出电压(或电流)信号发生变化，电压(或电流)信号变化的大小与重力的大小成正比。
根据所称重力大小来选择传感器的型号及量程，规格从几十牛到1000干牛均有。
传感器的使用方法按厂家说明。
(一)用拉力传感器对容器或负荷称重时，可把传感器一端用绳环与连接装置连接，传感器另一端通过导链挂到罐梁上，传感器通电凋零后拉导链。
当钢丝绳不受力时，拉力传感器的输出读数即是所称重力。
其输出可以用直流毫伏表测量，也可用光线示波器记录，但应对光高进行标定。
(二)用压力或荷重传感器采用这种方法时，应把容器提到井口水平以上一定高度停车，然后将井口用工字钢栅铺平，设法将传感器放置在工字钢栅上，传感器通电调零后，慢慢下放容器压在传感器上，并保持平衡，当提升钢丝绳稍松驰不受力时，传感器的输出即表示所称重力的数值。
返回二、提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用，多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。
另外，磨损、腐蚀也是降低钢丝绳寿命，影响安全运行的因素。
由于诸多因素的影响，钢丝绳的寿命不能精确计算。
为了保证安全可靠，对钢丝绳的选择验算，均采用安全系数法。
提升系统最大静张力,最大静张力差,钢丝绳安全系数,制动力矩和制动减速度验算
主井绞车性能验算主井提升系统参数Q物———次提煤载荷重量2000kgQZ物——提升容器自重1500kgp ——钢丝绳每米重量2.165kg/mL ——主井井深107mQd——钢丝绳破断拉力总和320500N1、提升绞车强度验算（1）最大静张力验算根据矿井实际提升情况计算最大静张力Fjm物Fjm物=Q物+QZ物+pL=41470.219N验算Fjm物≤[Fjm],查所用提升绞车规格表可得提升绞车设计许用最大静张力[Fjm]=42000N，验算41470.219N≤42000N即Fjm 物＜[Fjm]符合要求（2）最大静张力差验算根据矿井实际提升情况计算最大静张力差Fjc物Fjc物= Q物+ pL=26770.219N查所用提升机规格表可得提升机设计许用最大静张力差[Fjc]=30000N，验算26770.219N≤30000N，即Fjc物＜[Fjc]，符合要求。
2、钢丝绳安全系数M 物= QdFjm 物 =7.728＞6.5 ，符合要求 主井提升系统：1、安全制动力矩验算：所需3倍最大静荷重力矩3 Mj =3* Fjc 物*r=64248.525NMMz=∑Fz*R=（F1+F2）*R=(33000+37000)*1.4=98000NM ＞3 Mj ，符合安全规程要求。
其中：∑Fz ——实测各组闸的制动力之和；R ——试验时，Fz 的作用半径，R=1.4mr ——滚筒半径，0.8m 。
2、主井提升系统安全制动减速验算：保险闸发生作用机械减速度（1）安全规程要求：上提重载≤5m/s 2az=Mz+Mj ∑m*R=4.81 m/s 2＜5m/s 2符合要求 （2）安全规程要求：下放重载≥1.5 m/s 2az=Mz-Mj ∑m*R=3.087 m/s 2＞1.5 m/s 2 其中：Mz ——实测提升绞车保险闸作用时的制动力矩，98000NM ， Mj ——实际测量最大静荷重力矩，21426.175NM ，R——滚筒半径0.8m∑m——提升系统总变为质量，∑m =1g[ Q物+ 2QZ物+nPLp+2Gt+Gj+Gd]=31003.83kg, 其中：Gj——提升绞车（包括减速器）的变位重量，36879N（查提升绞车的规格表）；Lp——每根提升主绳实际全长200m；n——主绳根数，单绳缠绕式提升系统；Gt——天轮的变位重量，2200N（查天轮的规格表）；Gd——电机转子变位质量，212558.6N。
矿井提升钢丝绳的选择计算
矿井提升钢丝绳的选择计算王亭钧;谢贤平;叶巍巍【摘要】为合理科学地选择矿井提升钢丝绳，从钢丝绳的安全系数、结构、捻向、使用环境等方面介绍了选绳时的参考因素。
按钢丝绳在天轮(或导向轮)切点处所承受的最大静载荷，并考虑一定的安全系数，分别给出了立井单绳缠绕式、立井多绳摩擦式提升钢丝绳，以及斜井提升钢丝绳的选择计算公式及其推导过程。
列举一实例，根据介绍了的选绳时的参考因素，用实际的矿井提升系统所对应的计算公式，对矿井提升钢丝绳进行了详细的计算、选型。
%In order to choose the mine hoisting rope reasonably, this article described the reference factors from the aspects of safety coefficient, structure, twist, using-environment, etc. Considering the wire rope withstood the maximum static load at the tangent point of the sheave (or guide wheel) and certain safety coefficient, this article showed the formulas and derivation processes of the types of single-rope-winding and multi-rope-friction lifting system in shaft, as well as inclined shaft, and made an actual example of how to calculate and select mine hoisting rope, using the corresponding formulas and referring to the introduced reference factors.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2013(000)029【总页数】3页(P312-314)【关键词】提升钢丝绳;立井;斜井;选择计算【作者】王亭钧;谢贤平;叶巍巍【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明,650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明,650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明,650093【正文语种】中文【中图分类】TD5320 引言矿井提升钢丝绳是连接提升容器与提升机、升降人员与物料的具有传递动力功能的关键承载构件，对矿山企业的安全生产和正常运转起到至关重要的作用。
煤矿钢丝绳验算方法
主井钢丝绳验算主井垂深250米，提升机型号为2JK-2×1，钢丝绳型号为18×7-φ26mm。
箕斗自重2t、容重3t。
一、提升最大载重量时，钢丝绳最大静张力Fjm=(Q+QZ) +PLc=（2000+3000）×9.8+2.444×9.8×360=5000×9.8+8622=49000+8622=57622N=57.6KN绞车最大静张力为90KN＞57.6KN，满足要求二、提物时钢丝绳实际安全系数为：m=Qd/Fjm=538.36/57.6=9.3＞6.5钢丝绳安全系数符合要求Fjm——最大静张力，KN；Q——容器有益载重量，按3000Kg计算；QZ——容器自身重量，每节按2000Kg计算；P——每米钢丝绳重，26mm钢丝绳每米按2.444kg×9.8=23.95N计算；Lc——钢丝绳长度。
按360米计算（井筒深度250米）；Qd——钢丝绳最大破断拉力，KN；（实测为538.36KN）m——《煤矿安全规程》规定，新绳升降物料安全系数不小于6.5；副井提升矿车时钢丝绳验算副井为斜巷串车提升，斜巷长度329米，坡度28度，提升机型号为JK-2.5×2，钢丝绳型号为6T×7-φ28mm。
每次提升矿车5辆（特殊车辆1辆），矿车自重0.6t、容重2t（矸石车）。
一、提升五辆矸石车时钢丝绳最大静张力Fjm=(Q+QZ)(sina+f1cosa)+PLc(sina+f2cosa)=（2000+600）×5×9.8（sin28+0.012cos28）+2.74×9.8×350(sin28+0.17cos28)=127400×0.48+9398×0.628=61152+5902=67054N=67KN二、提物时钢丝绳实际安全系数为：m=Qd/Fjm=576.8/67=8.6＞7.5钢丝绳安全系数符合要求Fjm——最大静张力，KN；Q——容器有益载重量，按每矿车装矸石2t计算；QZ——容器自身重量，按0.6t计算；a——倾角。
钢丝绳安全系数校验
附录二钢丝绳安全系数校验一、下放设备稳车钢丝绳安全系数校验下放设备采用Φ42，最小破断拉力为1630.92kN的钢丝绳。
其安全系数校验过程及结论如下：1、下放设备最大件重量：G1=16700kg2、绳自身重量：G2绳单位重量f=7.4kg/m绳长L=880mG2=f×L=7.4 kg/m×880m=6512kg3、旋转器、钢丝绳夹重量：G3=200kg4、总重量：G总= G1＋G2＋G3=16700 kg＋6512kg＋200kg=23412 kg5、根据煤矿安全规程规定，用于提升物料的钢丝绳安全系数必须达到K=6.5。
6、钢丝绳最小破断拉力：F=1630.92kN取g=9.8,则钢丝绳最小破断拉力F折合重量G破=F/g=1630.92×103kg/9.8=166420kg7、实际钢丝绳安全系数：K′K′=G破/ G总=166420kg/23412 kg≈7.1＞K=6.5结论：选用Φ42，最小破断拉力为1630.92kN的钢丝绳用于此次设备下放，满足要求。
二、下放设备钢丝绳套安全系数校验下放设备钢丝绳套拟采用6×19＋FC—1770 Φ24钢丝绳，钢丝绳最小破断拉力为312.0kN。
其安全系数校验过程及结论如下：1、下放设备最大件重量：G1=16700kg2、绳自身重量：G2绳单位重量f=1.99kg/m最长绳套长L=20mG2=f×L=1.99 kg/m×20m=39.8kg3、钢丝绳夹重量：G3=10kg4、总重量：G总= G1＋G2＋G3=16700 kg＋39.8kg＋10kg=16749.8 kg5、由于钢丝绳套为双股使用，所以实际钢丝绳受力为：G= G总/4=16749.8/4=4187.45kg.6、根据煤矿安全规程规定，用于提升物料的钢丝绳安全系数必须达到K=6.5。
7、钢丝绳最小破断拉力：F=312.0kN取g=9.8,则钢丝绳最小破断拉力F折合重量G破=F/g=312.0×103kg/9.8≈31836.7kg8、实际钢丝绳安全系数：K′K′=G破/ G=31836.7 kg /4187.45 kg≈7.6＞K=6.5结论：选用6×19＋FC—1770 Φ24钢丝绳作为设备下放钢丝绳套，满足要求。
绞车钢丝绳安全系数计算
斜巷提升能力验算斜巷长度：19.5 m斜巷最大倾角：20°钢丝绳规格：6×19钢丝绳绳径：Φ18.5mm钢丝绳破断拉力：195.51KN矿车类别：矿车自重：970Kg车皮数量：2单车载重：1.5T电机功率：40Kw最大牵引力：24KN计算过程如下：一、钢丝绳安全系数的验算：钢丝绳所承受最大静拉力：F1=Z(G+G0)g(sinβ+W1cosβ)+qsLg(sinβ+W2cosβ) 式中：F1——最大静拉力NZ——每次牵引的矿车数G——矿车载重KgG0——矿车自重Kgg——重力加速度9.8m/s2β——斜巷倾角°qs——钢丝绳单位长度质量Kg/mL——最大牵引长度mW1——矿车运行阻力系数取0.015(0.01~0.015)W2——钢丝绳部分托辊上运行阻力系数取0.4F1=2×(970+1.5×1000)×9.8×(sin20°+0.015×cos20°)+1.218×19.5×9.8×(si n20°+0.4×cos20°)F1=17407.4 N钢丝绳安全系数：n=实测合格钢丝破断拉力总和/钢丝绳所承受最大静拉力n=19950×9.8 /17407.4n=11.2 >= 6.5钢丝绳安全系数满足二、绞车牵引能力验算：钢丝绳牵引力：F2=Z(G+G0)g(±sinβ+Wcosβ)+qsLg(±sinβ+Wscosβ)式中：F2——钢丝绳的牵引力NW——矿车运行阻力系数取0.015(0.01~0.015)Ws——钢丝绳阻力系数。
部分在托辊上运行时，取0.4“±”——向上运行时取“+”，向下运行时取“-”向上运行时取“+”：F2=2×(970+1.5×1000)×9.8×(+sin20°+0.015×cos20°)+1.218×19.5×9.8×(+ sin20°+0.4×cos20°)F2=17407.4 N向下运行时取“-”：F3=2×(970+1.5×1000)×9.8×(-sin20°+0.015×cos20°)+1.218×19.5×9.8×(-sin20°+0.4×cos20°)F3=-15867.6 N注：“-”为向下松料由以上可得F2 > F3，故取F2=17407.4 N所用绞车牵引力> F2绞车功率满足要求。
提升钢丝绳安全系数的验算
提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable为了对提升钢丝绳安全系数进行验算，应该了解提升系统的有关参数，如容器自重Q z ,提升载荷Q，矿车自重Q c及钢丝绳的技术数据等。
一、提升容器自重或载荷重力的测定the mesuration of hoist container deadweight and load gravity用拉(压)或荷重传感器对提升容器、载荷称重，其原理是容器重力或载荷重力作用于传感器，使传感器产生应变，传感器应变使电桥输出电压(或电流)信号发生变化，电压(或电流)信号变化的大小与重力的大小成正比。
根据所称重力大小来选择传感器的型号及量程，规格从几十牛到1000干牛均有。
传感器的使用方法按厂家说明。
(一)用拉力传感器对容器或负荷称重时，可把传感器一端用绳环与连接装置连接，传感器另一端通过导链挂到罐梁上，传感器通电凋零后拉导链。
当钢丝绳不受力时，拉力传感器的输出读数即是所称重力。
其输出可以用直流毫伏表测量，也可用光线示波器记录，但应对光高进行标定。
(二)用压力或荷重传感器采用这种方法时，应把容器提到井口水平以上一定高度停车，然后将井口用工字钢栅铺平，设法将传感器放置在工字钢栅上，传感器通电调零后，慢慢下放容器压在传感器上，并保持平衡，当提升钢丝绳稍松驰不受力时，传感器的输出即表示所称重力的数值。
二、提升钢丝绳安全系数的验算the checking computations for hoist steel cable提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用，多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。
另外，磨损、腐蚀也是降低钢丝绳寿命，影响安全运行的因素。
由于诸多因素的影响，钢丝绳的寿命不能精确计算。
为了保证安全可靠，对钢丝绳的选择验算，均采用安全系数法。
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提升钢丝绳安全系数的验算
the checking computations for hoist steel cable 为了对提升钢丝绳安全系数进行验算，应该了解提升系统的有关参数，如容器自重Q z ,提升载荷Q，矿车自重Q c及钢丝绳的技术数据等。
一、提升容器自重或载荷重力的测定
the mesuration of hoist container deadweight and load gravity
用拉(压)或荷重传感器对提升容器、载荷称重，其原理是容器重力或载荷重力作用于传感器，使传感器产生应变，传感器应变使电桥输出电压(或电流)信号发生变化，电压(或电流)信号变化的大小与重力的大小成正比。
根据所称重力大小来选择传感器的型号及量程，规格从几十牛到1000干牛均有。
传感器的使用方法按厂家说明。
(一)用拉力传感器
对容器或负荷称重时，可把传感器一端用绳环与连接装置连接，传感器另一端通过导链挂到罐梁上，传感器通电凋零后拉导链。
当钢丝绳不受力时，拉力传感器的输出读数即是所称重力。
其输出可以用直流毫伏表测量，也可用光线示波器记录，但应对光高进行标定。
(二)用压力或荷重传感器
采用这种方法时，应把容器提到井口水平以上一定高度停车，然后将井口用工字钢栅铺平，设法将传感器放置在工字钢栅上，传感器通电
调零后，慢慢下放容器压在传感器上，并保持平衡，当提升钢丝绳稍松驰不受力时，传感器的输出即表示所称重力的数值。
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二、提升钢丝绳安全系数的验算
the checking computations for hoist steel cable
提升钢丝绳在正常工作中，除受到静张力的作用外，其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用，多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。
另外，磨损、腐蚀也是降低钢丝绳寿命，影响安全运行的因素。
由于诸多因素的影响，钢丝绳的寿命不能精确计算。
为了保证安全可靠，对钢丝绳的选择验算，均采用安全系数法。
即按钢丝绳的最大静张力并考虑一定的安全系数选择或验算钢丝绳。
（一)钢丝绳最大静张力的计算
钢丝绳的最大静张力可根据矿上的有关技术资料或根据上述称重法测出的有关数据进行计算。
计算公式参见表1—1。
表l—1 提升钢丝绳最大静张力的计算
注：Q——容器有效载荷；Q z——容器自重； p——主绳每米重力；
q——尾绳每米重力； H c——钢丝绳悬垂高度； H w——尾绳环高度；
n1——主绳根数；h0——容器卸载位置到天轮中心线距离
(二)提升钢丝绳安全系数验算
按安全系数法钢丝绳的实际安全系数为
≥
（1—1）
式中 Q d——钢丝绳中所有钢丝的破断力总和(N)；
F j·m——钢丝绳所受最大静张力(N)；
m——钢丝绳实际的安全系数；
m a——《煤矿安全规程》规定的钢丝绳安全系数，查表l —2。
表l—2 提升用钢丝绳的安全系数
若按(1—1)式计算出的m<m a，则应及时更换钢丝绳，以确保提升系统的安全。
钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点馈麻坑等损伤时，不得用作升降人员。
钢丝绳锈馈严重，点馈麻坑形成沟文、外层钢丝松动必须立即更换。
钢丝绳的使用、保管、维护检查试验等遵照《规定》执行。