小绞车钢丝绳强度验算
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。
绞车及钢丝绳验算
绞车及钢丝绳验算：根据施工提料需要，对F48探巷JD-4.0绞车进行绞车验算。
牵引力计算公式：Fmax=n（W物重＋W车重）×（SINα＋U1COSα）＋W绳重×（（SINα＋U2COS α）其中：n――绞车所提车辆数α――为斜巷最大坡度U1――为车轮与轨道之间的摩擦系数，U1――0.007～0.02，一般取0.015 U2――为钢丝绳与地辊之间的摩擦系数，一般U2＝0.2W绳重＝每米钢丝绳的重量×所需钢丝绳的长度F48探巷选用JD-4.0绞车，18.5mm的钢丝绳，公称抗拉强度1570Mpa，钢丝绳最小破断力总和为21.914吨。
巷道长度850m，最大角度15°。
预计提升两辆重车，牵引力计算：Fmax=W两辆重车×（SINθ＋U1COSθ）＋W绳×（SINθ＋U2COSθ）＝7.78×1000×（SIN15°＋0.015COS15°）＋（121.8÷100）×850×（SIN15°＋0.2COS15°）＝2595.9千克≈2.6吨<4吨故绞车可以选用JD－4.0的绞车，斜巷提升安全系数大于6.5。
21.914÷2.6＝8.4＞6.5，故钢丝绳可以选用直径为Φ18.5mm根据以上计算，所选绞车及钢丝绳型号满足提升要求。
(7)绞车及钢丝绳选型：根据牵引力选用绞车，确定钢丝绳。
E121301胶带顺槽外段最大坡度5°，根据JD-2.5绞车容绳量设计绞车一次服务巷道施工长度不超过400米，预计提升两辆重车，计划选用钢丝绳直径为Φ18.5mm，公称抗拉强度1570Mpa，钢丝绳最小破断力总和为21.914吨。
牵引力计算：Fmax=W两辆重车×（SINθ＋U1COSθ）＋W绳×（SINθ＋U2COSθ）＝7.78×1000×（SIN5°＋0.015COS5°）＋（121.8÷100）×400×（SIN5°＋0.2COS5°）＝932.49（千克）≈0.93吨<2.5吨故绞车可以选用JD－40KW的绞车，斜巷提升安全系数大于6.5。
绞车钢丝绳最大静张力验算
绞车钢丝绳最大静张力验算由于受到运输线路及工作环境的限制，为安全考虑建议牵引3个矿车。
现将安全系数验算如下：
一、钢丝绳安全系数的验算：
1、钢丝绳破断拉力(Ф20.5) Fs=271.6KN(试验值）
2、钢丝绳最大静荷重FJm ax=(Q+Qz) (sin a+flcosa)+PL(sin a+f2cosa)
式中n: 提升容器数3
Q: 一次提升有效载重量1800kg
QZ：容器自重900kg
a: 巷道最大坡度17°
F1: 提升容器运行阻力系数取0.015
F2：钢丝绳阻力系数取0.2
P: 钢丝绳每米重量 1.66kg/m
L: 钢丝绳最大倾斜长度300M
FJmax=3(1800+900)(sin17°+0.015cos17°)+1.66×300(sin17°+0.2cos17°)
=2484.02122+240.8490623
=2725.251184(kg)
Fs 271.6×1000
3、钢丝绳安全系数m=————=———————=10.1694471>6.5
FJmax 2725.25×9.8
结论：符合使用要求。
二、提升机静张力验算：
1、绞车滚筒上所受最大静张力：FJmax=2725.251184kg=26.7074616KN
2、绞车额定静张力：FJc=30KN
3、FJe>FJmax
结论：符合使用要求。
90KW绞车及钢丝绳验算
一、90KW绞车及钢丝绳验算：1、串车提升时的验算( 1) 根据绞车的牵引力确定串车的矿车数a 矿车货载荷：Q=Km. V.rg式中：Km -- 矿车装满系数，取0.85V -- 矿车容积， 3.3m3rg –砼容重，取1670Kg/ m3C20砼每立方米重量386 Kg(水泥)：572 Kg(砂子)：1272 Kg 石子) =2230 Kg则：Q=0.85×3.3 ×2230=6260(Kg)b 每矿车货载荷与矿车自重之和Q0Q0 =Q+QZ=6260+1315=7580 ( Kg)C 每串车的矿车数n公式：n=Fy/[ Q0 (sin α+f1.cos α)]=6000/[7580 ×(sin 130+0.01 ×cos130) ]=3.4( 辆) 考虑钢丝绳强度取 2 辆2 钢丝绳安全系数校核m=Q d /[ n. Q0 (sin α+f1.cos α)+ (sin α+f2.cos α)L. Psb]=30770/[2 ×7580×(sin 130+0.01 ×cos13○)+2.0 ×(sin 13○+ 0.175×cos130) ×900]=7.3>mα=6.5 满足要求即钢丝绳最大牵引重量为15160 KgF= n. Q0 (sin α+f1.cos α)+ (sin α+f2.cos α)L. Psb 3 绞车强度验算=2 ×7580(sin13 ○+0.01×cos13○)+(sin13 ○+0.175 ×cos130) ×900×2.0=4200< Fy =6000 满足要求上述公式中：Psb -- 钢丝绳单位重量： 2.0Kg/mJB -- 钢丝绳公称抗拉强度1570Kpaf1-- 矿车运行阻力系数：0.01f2-- 钢丝绳运行阻力系数：0.175L-- 提升长度：900mQd –ф 24.5 钢丝绳破断拉力：出厂合格证标注为307.7KN Fy—绞车牵引力：60KNα—提升最大倾角二、55KW绞车及钢丝绳验算：F= n. Q0 (sin α+f1.cos α)+ (sin α+f2.cos α)L. Psb1、串车提升时的验算( 1) 根据绞车的牵引力确定串车的矿车数a 矿车货载荷：Q=Km. V.rg式中：Km --矿车装满系数，取0.85V -- 矿车容积， 3.3m3rg –砼容重，取1670Kg/ m3C20砼每立方米重量386 Kg(水泥)：572 Kg(砂子)：1272 Kg 石子) =2230 Kg则：Q=0.85×3.3 ×2230=6260(Kg)b 每矿车货载荷与矿车自重之和Q0Q0 =Q+QZ=6260+1315=7580 ( Kg)C 每串车的矿车数n公式：n=Fy/[ Q0 (sin α+f1.cos α)]=3000/[7580 ×(sin 130+0.01 ×cos130) ]=1.7( 辆) 考虑钢丝绳强度取 1 辆2 钢丝绳安全系数校核m=Q d /[ n. Q0 (sin α+f1.cos α)+ (sin α+f2.cos α)L. Psb]=19950/[1 ×7580×(sin 130+0.01 ×cos13○)+1.2 ×(sin 13○+ 0.175×cos130) ×900]=8.1>mα=6.5 满足要求即钢丝绳最大牵引重量为7580 Kg3 绞车强度验算F= n. Q0 (sin α+f1.cos α)+ (sin α+f2.cos α)L. Psb=1 ×7580(sin13 ○+0.01×cos13○)+(sin13 ○+0.175 ×cos130) ×900×1.2=2455< Fy =3000 满足要求上述公式中：Psb -- 钢丝绳单位重量： 1.2Kg/mf1-- 矿车运行阻力系数：0.01f2-- 钢丝绳运行阻力系数：0.175L-- 提升长度：900mQd –ф 18.5 钢丝绳破断拉力：出厂合格证标注为19950 KgFy—绞车牵引力：30KNα—提升最大倾角三、由上式计算可知:1 、90KW绞车可牵引满载C20 砼的 3.0T 矿车2 辆。
绞车提升系数及钢丝绳校验
副井JK-2.5/20E型绞车及钢丝绳提升能力校验编制：审核：科长：主管经理：总工程师：机电动力科二零零九年十月十四日副井JK-2.5/20E型绞车及钢丝绳提升能力校验一、副井绞车提人及提物时最大静拉力计算：已知条件:副井筒长度L0=814M,JK-2.5/20E型提升绞车最大静拉力：90KN,副井筒斜角β=25°,最多提升矿车数量n=5辆，矿车自重600kg，渣重2200kg，所配用钢丝绳6*7-Φ32，每米自重4.0kg，破断拉力729KN,人车型号：XRB15-6/6，首车两辆，尾车一辆，乘人数量41人，每人重量75kg，首车自重2200kg，尾车自重1000kg,支架自重17.5t，平板车自重1.5t。
计算公式：F jm =n.g(m1+m z1)(sinβ+f1cosβ)+mp1g(sinβ+f2cosβ)式中；F jm—钢丝绳所受最大静张力，N；n—最多提升矿车数量，5辆；g—重力加速度，取10m/s2；m—提升总长，取814m。
m l--碴重，取2200kg；m z1--矿车自重，取600kg；β1--提升倾角，取25°；（井筒坡度）β2--提升倾角，取7°；（栈桥坡度）m2--提升长度，取764米；（变坡点以下至底弯道）m3--提升长度，取50米；（栈桥长度）p l--钢丝绳自重，取4.0kg/m；f2--摩擦系数，取0.15；f1—阻力系数，取0.015；m a—钢丝绳安全系数。
（1）提物时所需要的最大拉力：F jm =n.g(m1+m z1)(sinβ+f1cosβ)+mp1g(sinβ+f2cosβ)=5*10（2200+600）（sin25°+0.015cos25°）+814*4.0*10*(sin25°+0.15cos25°)=140000*0.4362+34188*0.6038=61068+20642.7=81710.7（N）≈82(KN)（2）提人时所需要的最大拉力：F jm =n.g(m1+m z1)(sinβ+f1cosβ)+mp1g(sinβ+f2cosβ)=10*（41*75+2200*2+1000）（sin25°+0.015cos25°）+814*4.0*10（sin25°+0.15cos25°)=84750*0.4362+34188*0.6038=36967.95+20642.7=57610.65（N）≈58(KN)（3）提支架时所需要的最大拉力：F jm =n.g(m1+m z1)(sinβ1+f1cosβ1)+m2p l g(sinβ1+f1cosβ1)+m3p l g(sinβ2+ f2cosβ2)=9.8*19000*0.4362+764*4*9.8*0.4362+50*4*9.8*0.1367=81220.44+13063.67+267.932=94552.032（N）≈95（KN）（4）绞车最大提升重量计算：根据公式：F jm =n.g(m1+m z1)(sinβ+f1cosβ)+mp1g(sinβ+f2cosβ) 得：m l= [F jm - mp1g(sinβ+f2cosβ)/ (sinβ+f1cosβ)] *n.g- m z1=(90000-13918.6)/0.4362*10-1500=16.3(吨)二、校验钢丝绳安全系数：1、提物时：m a=Q d/ F jm式中：m a—提物时钢丝绳安全系数；Q d—钢丝绳破断拉力。
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。
绞车钢丝绳验算公式
绞车钢丝绳验算公式
1.计算工作负载：
绞车的工作负载是指绞车要承受的最大力量。
在验算时，需要考虑所有可能出现的情况，并选择最大的负载作为验算的依据。
工作负载的计算公式如下：
工作负载=负荷重量×安全系数
2.确定钢丝绳参数：
钢丝绳的参数包括钢丝绳的直径和材质。
绞车钢丝绳一般采用钢丝绳芯和钢丝绳绳芯两种类型。
钢丝绳的直径和材质对其承载能力有很大的影响。
钢丝绳芯的承载能力比钢丝绳绳芯高，但是使用寿命较短。
3.验算钢丝绳的承载能力：
钢丝绳的承载能力是指钢丝绳能够承受的最大拉力。
钢丝绳的承载能力一般通过查找相关的钢丝绳规格表来确定。
4.确定安全系数：
安全系数是指工作负载与钢丝绳的承载能力之间的比值。
安全系数一般根据工作环境的要求和使用经验来确定，通常为5
5.验算绞车钢丝绳的使用寿命：
6.确定替换周期：
7.定期检查：
对于绞车钢丝绳验算的具体操作步骤和技巧，可以参考相关的绞车操作手册和验算规范，以确保绞车的安全运行。
同时，需要注意遵守操作规程，正确使用和保养绞车设备，定期进行维护和保养，确保绞车的正常工作。
关于各类绞车钢丝绳检查、检验及维护保养的规定
关于各类绞车钢丝绳检查、检验及维护保养的规定一、钢丝绳的分类：根据钢丝绳的用途将钢丝绳分为主提升绞车钢丝绳（包括副井首绳、新主井首绳、旧主井首绳以及东一、西一、西二斜巷提升绞车的钢丝绳）、平衡钢丝绳（包括副井尾绳，旧主井尾绳和新主井尾绳）和小绞车钢丝绳（包括运送物料的无极绳绞车、斜巷提升的调度绞车、慢速绞车、双速绞车及电动葫芦起吊用的钢丝绳）。
二、钢丝绳的悬挂与检验：1、新钢丝绳的使用与管理，必须遵守下列规定：1）主提升钢丝绳到货后，使用单位截取试样、机运部按技术参数填写检验委托书、由供应公司送样进行性能检验；小绞车钢丝绳到货后，由供应公司送样进行性能检验。
合格后应当由供应公司妥善保管备用，防止损坏或者锈蚀。
2 ）每根钢丝绳的出厂合格证、验收检验报告等原始资料应当由供应公司保存完整。
3）存放时间超过1年的钢丝绳，在悬挂前必须由使用单位截取试样、机运部按技术参数填写检验委托书、由供应公司送样再进行性能检测，合格后方可使用。
钢丝绳的安全系数小于《煤矿安全过程》第四百零八条的规定时，该钢丝绳不得使用。
2、在用钢丝绳的检验，应当遵守下列规定：1) 升降人员或者升降人员和物料用的缠绕式提升钢丝绳，自悬挂使用后每6个月进行1次性能检验；悬挂吊盘的钢丝绳，每12个月检验1次；升降物料用的缠绕式提升钢丝绳，悬挂使用12个月内须进行第1次性能检验，以后每6个月检验1次。
检验时由使用单位负责取样、填写检验委托书，经机运部审核后，由供应公司进行送检。
3)使用中的钢丝绳做定期检验截取绳样时，对斜井提升钢丝绳应从楔形连接装置上部截取，绳样长度应不小于2m，为保证校验准确性，应注意不使试样受机械损伤。
3、主要提升装置必须有检验合格的备用钢丝绳。
4、摩擦式提升钢丝绳、平衡钢丝绳，以及专用于斜巷提升物料且直径不大于18mm的钢丝绳，有产品合格证和检测检验报告等，外观检查无锈蚀和损伤的，可以不进行性能检验。
5、使用中的钢丝绳检验时安全系数必须符合《煤矿安全规程》规定。
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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）。