绞车选型及钢丝绳验算
绞车选型计算和钢丝绳选型计算
小绞车和钢丝绳选型计算一、钢丝绳选型首先需要确定小绞车运输的现场条件，运输距离L （百米），运输轨道的最大坡度α，提升货载Q 0（千克）（如图1）由于钢丝绳在工作过程中受多种应力的作用，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力、接触应力、挤压及捻制应力等等，这些应力的反复作用将导致钢丝的疲劳断裂。
《煤矿安全规程》规定：根据其工作中所承受的最大静拉力和钢丝绳最小破断力总和计算，使它具有一定的安全系数。
因此有Q j ≤mF h ……………………………………① 式中 Q j ———最大静拉力，N ；F h ———钢丝绳最小破断力总和，N ；m ———钢丝绳安全系数。
假定钢丝绳的单位长度近似重量为M，这时A点承受的最大静拉力为：Q j=gML（sinα＋ƒ2cosα）+ g Q0（sinα＋ƒ1cosα）…②式中 g——重力加速度，m/s2；ƒ1——提升容器运动阻力系数（0.01—0.015）；ƒ2——钢丝绳与底板和托辊间的摩擦系数，钢丝绳全部支撑在托辊上时取0.15～0.2，局部支撑在托辊上时取0.25～0.4。
由GB/T8919第4.3.1条知：M＝Kd2……………………………………………………③式中 d——钢丝绳公称直径，mm；K——钢丝绳的重量系数，Kg/100m*mm2（K值见GB/T8918表5和GB/T16269表3）。
将③代入②可得：Qj= g Kd2L（sinα＋ƒ2cosα）+ g Q0（sinα＋ƒ1cosα）…④根据GB8706－88《钢丝绳术语》第15.2.1条和GB/T8918第5.3.1条，钢丝绳的最小破断力（理论计算的钢丝绳破断力最小值）的计算公式为：F0＝K’* d2*R0…………………………………………⑤式中 F0——钢丝绳最小破断力，N；d——钢丝绳公称直径，mm；R0——钢丝绳（或钢丝）公称抗拉强度，MPa；K’——某一指定结构钢丝绳的最小破断力系数（可查GB/T8918表5 和GB/T16269表3 ）根据GB/T8918第5.3.2条，钢丝绳最小破断力总和可用以下公式表达： F h =K h F 0…………………………………………⑥式中 K h ——破断力换算系数（其值见GB/T8918表14～表31下注和GB/T16269表3的K ’1）将⑤代入⑥得：F h = K h * K ’* d 2*R 0…………………………………⑦将④和⑦代入①得：g Kd 2L （sin α＋ƒ2cos α）+ g Q 0（sin α＋ƒ1cos α）≤m R d K K h 0*'**2 化简可得：d ≥)cos (sin ')cos (sin 2010a f a KL gmR K K a f a Q h +-+…………………⑧ d ≥22.4mm 取d=23mm 钢丝绳最小钢丝破断力总和为335.2KN ，选择了钢丝绳以后，由于最大静拉力与钢丝绳最小钢丝破断力总和是已知的，因此可用①式的变形后的公式对安全系数进行校验，即：jh Q F ≥m,符合要求。
绞车钢丝绳安全系数验算
一、 计算依据：1、钢丝绳型号规格：∮32-6×7(特级)2、井筒斜度 α=220 sin220 =0.3746 cos220 =0.927183、钢丝绳每米质量 m ρ=3.86kg/m4、钢丝绳运行时的摩擦阻力系数 f 2=0.155、人车、矿车运行时的摩擦阻力系数f 1=0.0156、1节矿车自重m 1=592kg ，1节人车自重m 1=2000kg7、1车煤重量m 2=800kg ，1车矸石重量m 2=1400kg ，1节人车载重m 2=70×15=1050kg8、钢丝绳最大倾斜长度 L ≈800m9、绞车现规定拉车数n=4（人） 10（煤） 7（矸）10、《煤矿安全规程》规定安全系数：升降人员时m a =9，升降物料时m a =7.5二、 计算：由公式 )αc o s α(s i n )αc o s α(s i n )(2ρ121f gL m f g m m n Q p ++++≥m a(公式来源：煤炭工业出版社1983年3月版《煤矿固定机械》179页)式中，Q p ----钢丝绳破断拉力总和n ----人车或矿车节数g----重力加速度9.8牛顿/千克Q p ≥m a ·n （m 1+m 2）g （sin α+f 1cos α）+ m ρgL （sin α+ f 2cos α）①. 提煤时，Q p ≥7.5×10×（592+800）×9.8×（0.3746+0.015×0.92718）+3.86×9.8×800×（0.3746+0.15×0.92718）Q p ≥7.5×10×1392×9.8×0.3885+3.86×9.8×800×0.513677Q p ≥397482.12+15545Q p ≥413.027KN②. 提矸时，Q p ≥7.5×7×（592+1400）×9.8×（0.3746+0.015×0.92718）+3.86×9.8×800×（0.3746+0.15×0.92718）Q p ≥7.5×7×1992×9.8×0.3885+3.86×9.8×800×0.513677Q p ≥398167.434+15545Q p ≥413.712KN③. 提人时，Q p ≥9×4×（2000+1050）×9.8×（0.3746+0.015×0.92718）+3.86×9.8×800×（0.3746+0.15×0.92718）Q p ≥9×4×3050×9.8×0.3885+3.86×9.8×800×0.513677Q p ≥418041.54+15545Q p ≥433.587KN三、结论：当我井副井绞车新悬挂的钢丝绳的破断拉力总和大于或等于433.587KN 时，就可以判定该钢丝绳的安全系数满足《煤矿安全规程》的要求，可以使用。
钢丝绳安全系数验算
钢丝绳安全系数验算相关参数：使用地点相关参数：主立井井筒直径为6m，井深486m（包含井架及井底下口高度），使用两台JZ-16/1000凿井绞车提升吊盘用作井筒装备安装。
选用凿井绞车性能参数：绞车型号：JZ-16/1000凿井绞车额定牵引力F额=160kN；凿井绞车钢丝绳直径28mm（18×7+FC-1670，合成纤维芯钢丝绳），长度取486m，查《一般用途钢丝绳》（GBT20118-2006）绞车用钢丝绳每米重量3.06kg （q=3.06kg/m）；绞车用钢丝绳最小破断拉力Q=406kN。
1、选型计算实际提升时最大静拉力Pmax= W×g；其中W：绳端载荷（提升物的总质量），kg；g：重力加速度，9.8m/s；对提升物的总质量进行分析：（1）吊盘质量：7979kg；（2）吊桶质量：350kg；（3）起吊吊盘单根钢丝绳质量：486m×3.06kg/m =1487kg；两根钢丝绳的总质量：2根×1487kg/根=2974kg；（4）施工用的信号临时电缆质量：300 kg；（5）施工人员8人：75kg/人×8人=600kg；（6）风管、氧气乙炔瓶、电焊机、工具及其他杂物质量：400 kg；则W=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）+（6）=7979+350+2974+300+600+400kg =12603kg实际提升时最大静拉力PmaxPmax= W×g=12603kg×9.8 m/s =123509N=123.5kN。
2、钢丝绳使用安全系数验算吊盘提升采用Φ28mm钢丝绳（型号：18×7+FC-1670），单位重量为3.06kg/m，凿井绞车提升吊盘用单根钢丝绳最小破断拉力Q=406kN 。
单根钢丝绳的最小钢丝破断拉力总和Q 总=钢丝绳最小破断拉力Q ×1.283=406×1.283kN=521kN ； 悬挂吊盘钢丝绳使用安全系数K ：式中，g F ⎡⎤⎣⎦——钢丝绳的承载拉力（kN ），即实际提升时最大静拉力Pmax ， g F —钢丝绳的最小钢丝破断拉力总和（kN ）；g F =Q 总=521kN ；α—考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，α取0.85；K —钢丝绳使用安全系数；则 K=（0.85×521）*2÷123.5=7.17 根据《煤矿安全规程》第四百零八条悬吊吊盘用钢丝绳安全系统不低于6倍的规定。
小绞车钢丝绳强度验算
小绞车钢丝绳强度验算
一、基本条件
1、提升车辆：
一个旱船： G自=280kg G载=1000kg(物料)
提升钢丝绳：
直径φ12.5mm 重量0.71kg/m 破断拉力总和14800kg
2、提升绞车
型号：JD-11.4kw 提升能力：1000kg
二、计算公式：
1、提升钢丝绳正常提升受力情况
（１）净张力（2）弯曲力（3）扭转应力（4）接触应力（5）挤压应力
（6）磨损（7）腐蚀
2、采用JD-11.4kw绞车4″钢丝绳提升时：
Fjm = N ×（G+G1）（sinθ +f1cosθ）+ PL（sinθ +f2cosθ）
= 1×（280+1000）（sin32+0.015cos32）+ 0.54×154×
（sin32+0.2cos32）
= 694.6+58 = 752＜ F = 1000
安全系数 m = Q/Fjm = 8870 / 752 = 11.8＞6.5
θ：切眼倾角，32°
Fjm：提升钢丝绳所受的最大净张力
F：提升绞车的最大能力
Q：提升钢丝绳的破断拉力总和
G：提升货物的重量总和
G1：提升车辆的重量总和
f1：容器运行阻力系数（一般取：0.015 ）
f2：钢丝绳运行阻力系数（一般取：0.15～0.2 ）
m：提升安全系数 ma：安全规程中要求的提升安全系数（6.5）
N：为计算的提升车数 P ：钢丝绳单位长度的质量（Kg/m）
L：斜井中绞车滚筒至串车尾车在井下停车点之间的斜长（米）。
钢丝绳验算
JK-2.5m×2.3绞车验算1、绞车钢丝绳破断力验算：斜探井②地面提升用绞车型号为JK-2.5m×2.3，绞车牵引能力为90000N，使用￠32mm的钢丝绳，长度1620m，破断拉力为631000N。
钢丝绳安全系数的验算：（最大坡度20°，长度1200m计算）：F1=Z(G+G0)g(sinβ+ω1cosβ)+q s Lg(sinβ+ω2cosβ)=1×(9600+5093)×9.8×(sin20°+0.05×cos20°)+3.988×1200×9.8×(sin20°+0.4×cos20°)=89681.92N式中：F1---最大静拉力，NZ----每次牵引的矿车数，取1G----自卸矿车载重=8m3×1500kg/ m3×0.8(装满系数)G0----自卸矿车自重，取5093kgg-----重力加速度，9.8m/s2β----斜探井②倾角20°q s----钢丝绳单位长度的质量：3.988kg/mL-----运输距离取1200mω1----矿车运行阻力系数，取0.05ω2----钢丝绳运行时与托辊和底板间的阻力系数，取0.4 则钢丝绳安全系数n=F2/F1=631000/89681.92=7.04＞6.5，合格。
2、绞车牵引力验算：F3=Z(G+G0)g(±sinβ+ω1cosβ)+q s Lg(±sinβ+ω2cosβ)式中：F3-----钢丝绳牵引力，90000N向上运行时牵引力F3=1×(9600+5093)×9.8×(sin20°+0.05×cos20°)+3.988×1200×9.8×(sin20°+0.4×cos20°)=89681.92N 向下运行时的牵引力F3=1×(9600+5093)×9.8×(-sin20°+0.05×cos20°)+3.988×1200×9.8×(-sin20°+0.4×cos20°) =-40894.73N由验算中F3取89681.92N＜F4(绞车牵引力F4=90000N),绞车牵引能力满足要求。
绞车选型计算验算全套
绞车提升能力计算（1）已知条件：巷道斜长：L=60m 巷道最大倾角：β=8° 矿车阻力系数：f1=0.015 钢丝绳阻力系数：f2=0.15选用直径为15.5mm钢丝绳钢丝绳单位质量：P=0.94kg/m 破断拉力总和为：Qp=152000N斜巷提升钢丝绳安全系数不小于6.5JD-1.6型调度绞车最大牵引力为16kN。
G0—平板车自重1240Kg. G1—平板车载量，支架取17500Kg.（2）绞车提升最大牵引力根据公式求得牵引力为：F=（G0+G1）（sinβ+f1cosβ）×g +p×L（sinβ+f2cosβ）×g=（1240+17500）（sin8°+0.015×cos8°）×9.8+0.94×60（sin8°+0.15cos8°）×9.8=18740×0.154×9.8+56.4×0.29=28282.4+158.9=28441.3 n所以绞车提放支架牵引力为28441.3n约28KN，则该绞车最大牵引力为16kn，所以无法保证支架的提升。
根据以上公式可求得调度绞车最大提升物件的重量G=F-PL(sinβ+f2cosβ) g/（sinβ+f1cosβ）g={16000-0.94×60×（sin8°+0.15×cos8°）×9.8}/（sin8°+0.015×cos8°）×9.8=（16000-160.3）/1.5=10559.8kg（3）绞车提放车数计算：n =F/（G0+G1）（sinβ+f1cosβ）×g+p×L（sinβ+f2cosβ）×g =16000/（1240+17500）×（sin8°+0.015×cos8°）×9.8+ 0.94×60×（sin8°+0.15×cos8°）×9.8=16000/28441.3=0.56 n取整数n=0车（4）钢丝绳安全系数验算：提升最大牵引力为28.3kN，JD-25型调度绞车牵引力为16kN，绞车无法满足要求。
绞车钢丝绳验算
一、钢丝绳最大静张力验算：
1、查手册6x19钢丝绳技术参数为：
钢丝绳参考重力为1218N/100m；
当钢丝绳公称抗拉强度为1550N·mm-2时钢丝绳破断力总和为Fs=138500N;
当钢丝绳公称抗拉强度为1700N·mm-2时钢丝绳破断力总和为199500N;
2、已知斜井倾角α=15度；斜井长度L=260米；一次提升有效载重量Q=1800kg；矿车自重Qz＝650kg；钢丝绳每米重量P＝1218N/100m；矿车运动阻力系数f1＝0.01；钢丝绳沿拖轮和底板运动时的阻力系数f2＝0.2；设一次提升3辆矿车。
3、提升机实际最大静张力计算
根据公式：
Fjmax＝n（Q+Qz）（sinα+ f1 cosα）+PL（sinα+ f2 cosα）=3（1800+650）（sin150+ 0.01 cos150）+1218/10×260/100
（sin150+ 0.2 cos150）
=3×2450（0.26+0.01×0.97）+316.68（0.26+0.2×0.97）
=7350×0.2697+316.68×0.454
=1982.3+143.78
=2126.1kg
取当钢丝绳公称抗拉强度为1550N·mm-2时钢丝绳破断力总和为Fs=199500N＝19950kg
钢丝绳安全系数m= Fs/Fjmax
=19950/2126.1
=9.3＞6.5
因此选用直径φ18.5的钢丝绳可以提升3辆矿车。
安装钢丝绳验算
6202综放面安装期间绞车及钢丝绳验算1、JHMB-14绞车及钢丝绳验算绞车参数电动机功率：22KW牵引力P：140KN钢丝绳直径：￠28㎜￠28㎜钢丝绳破断拉力：421000N￠28㎜钢丝绳每米重量：3.68kg/m钢丝绳运行长度：120m钢丝绳与底板间的摩擦阻力系数：f1=0.3液压支架与底板间的摩擦系数：f2=0.4由于我矿使用支架专用交轮车运输支架，所以工作面安装绞车只用于拉移支架。
工作面拉移支架重量最大的是过渡支架，重量为21.3T。
钢丝绳重量：Q绳=120×3.68=441.6 kg牵引载荷：A= Q支×g×f2+ Q绳×g×f1= 21.3×9.8×0.4+0.4416×9.8×0.3=84.79KNJHMB-14绞车牵引力140KN>84.79KN；满足使用条件。
绞车拉移时钢丝绳最大静张力：F=A=84.79KN钢丝绳的安全系数K=P/F=421/84.79=5；满足使用条件。
2、JSDB-25绞车及钢丝绳验算绞车参数电动机功率：55KW牵引力P：390KN钢丝绳直径：￠28㎜￠28㎜钢丝绳破断拉力：421000N￠28㎜钢丝绳每米重量：3.68kg/m钢丝绳运行长度：120m钢丝绳与底板间的摩擦阻力系数：f1=0.3液压支架与底板间的摩擦系数：f2=0.4由于我矿使用支架专用交轮车运输支架，所以工作面安装绞车只用于拉移支架。
工作面拉移支架重量最大的是过渡支架，重量为21.3T。
钢丝绳重量：Q绳=120×3.68=441.6 kg牵引载荷：A= Q支×g×f2+ Q绳×g×f1= 21.3×9.8×0.4+0.4416×9.8×0.3=84.79KNJSDB-25绞车牵引力390KN>84.79KN；满足使用条件。
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17016700风60巷轨各道绞运车输选绞型车及型钢号丝及绳钢拉丝力绳验拉算力验算
坡 度
距离 百米
额定 拉力
绳径
总破 断力
车辆 自重
车辆 载重
拉车 数量
规定拉 车数量
8
0.31
2500 15.5 13850 1000
2000
4.16
2
5
0.31
1000 12.5 8870 1000
2000
2.55
2
17060风巷各绞车选型及钢丝绳拉力验算
序号 绞车型号 坡度 距离百米 额定拉力 绳径 总破断力 支架重
一部 JD-40 8 二部 JD-11.4 三部 JD-40 8 四部 JD-25 5 五部 JD-25 5 六部 JY-4 12
七部 JD-25 3
八部 JD-25 3
九部 JY-5 16
十部 JY-4 21
10.461 10.261 12.199 11.188 11.064 12.550 12.627 14.576 14.555
安全系数
8.32665
8.64579 8.19794 8.19794 9.26826 12.1567 12.1567 8.6433 8.61277 9.44641 13.5652 13.5652 11.7423 11.9708 11.9888 12.2387 8.3668 8.3668
2000
7.16
2
3
0.5
1800 12.5 8870 1000
2000
7.16
2
16
2.5
5450 21.5 27150 1000
2000
4.50
2
21
2.9
4400 24.5 35500 1000
2000
2.64
2
4
2.9
1800 12.5 8870 1000
2000
Hale Waihona Puke 5.3625
0.5
1000 12.5 8870 1000
13850
13850 8870 8870 23400 8870
8870 27150 35500 8870 8870 8870 13850 23400 13850 23400 27150 27150
10000
10000 10000 10000 10000 10000
10000 10000 10000 10000 4000 4000 10000 10000 10000 10000 25000 25000
2000
2.53
2
5
0.5
1000 12.5 8870 1000
2000
2.53
2
5
6.6
2500 15.5 13850 1000
2000
5.59
2
9
6.6
4400 18.5 23400 1000
2000
5.83
2
5
3.5
2500 15.5 13850 1000
2000
5.99
2
9
3.5
4400 18.5 23400 1000
十一部 JD-25 4
十二部 JD-11.4 8
十三部 JD-11.4 8
十四部 JD-40 5
十五部 JY-4
9
十六部 JD-40 5
十七部 JY-4
9
十八部 JH-20 6 十九部 JH-20 6
2.6
0.45 0.75 0.75 1.7 0.5
0.5 2.5 2.9 2.9 1 1 6.6 6.6 3.5 3.5 2.7 2.7
需要拉力
1663.335
16.1936 1081.976 1081.976 2357.249 729.6408 729.6408 3141.16 4121.785 938.9803 653.8813 653.8813 1179.499 1954.75 1155.245 1911.245 5244.967 5244.967
序号
一部 二部 三部 四部 五部 六部
绞车 型号 JD-40 JD-11.4 JD-40 JD-25 JD-25 JY-4
七部 JD-25
八部 JD-25
九部 十部 十一部 十二部 十三部 十四部 十五部 十六部 十七部
JY-5 JY-4 JD-25 JD-11.4 JD-11.4 JD-40 JY-4 JD-40 JY-4
2000
6.20
2
注：空车数量：4辆
单位：kg
需要 拉力
安全 系数
1209.41
11.452
786.76
11.274
1216.75
11.383
800.70
11.078
800.70
11.078
1885.86
12.408
513.51
17.273
513.51
17.273
2595.47 3459.71 727.09 792.78 801.69 1103.61 1853.24 950.17 1607.70
8
0.45
2500 15.5 13850 1000
2000
4.15
2
5
0.75
1800 12.5 8870 1000
2000
4.57
2
5
0.75
1800 12.5 8870 1000
2000
4.57
2
12
1.7
4400 18.5 23400 1000
2000
4.89
2
3
0.5
1800 12.5 8870 1000
位：kg
验算 结果 合格 合格 合格 合格 合格 合格
合格
合格
合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格
2500
2500 1800 1800 4400 1800
1800 5450 4400 1800 1000 1000 2500 4400 2500 4400 20000 20000
15.5 12.5 15.5 12.5 12.5 18.5
12.5
12.5
21.5 24.5 12.5 12.5 12.5 15.5 18.5 15.5 18.5 21.5 21.5