矿用钢丝绳技术及培训教案

矿用钢丝绳技术及培训教案一、钢丝绳基本知识三、钢丝绳使用及维护四、钢丝绳的各种破坏形式二、钢丝绳的选择一、钢丝绳基本知识介绍：每一台设备在选择适用于某一特定工作环境的钢丝绳时，了解钢丝绳具有的特殊性能是很重要的，选择结构合理的钢丝绳与你的工作环境相适应，使钢丝绳发挥最佳作用。钢丝绳的构造钢丝绳是由若干个股围绕绳芯（金属芯或纤维芯），按一定的工艺捻制而成，股是由若干根钢丝与股芯（中心钢丝或纤维芯）捻制而成。钢丝绳捻向的判断ZS—右交互捻SZ—左交互捻ZZ—右同向捻SS—左同向捻ZSSZZZSS6×19点接触股内层捻距内层丝中心钢丝外层捻距外层丝钢丝围绕股芯或股围绕绳芯旋转一周（360度）相应两点间沿中心线的直线距离称为股或钢丝绳的捻距。钢丝绳的捻距：6×25Fi线接触绳股外层钢丝内层钢丝捻距中心钢丝钢丝绳捻距一个捻距钢丝绳直径：钢丝绳直径是指钢丝绳各股所围成的外接圆直径。它有公称直径与实测直径之分。国家标准规定了钢丝绳公称直径系列及其允许的偏差范围。实测直径是在生产和使用中，用规定的测量工具和方法实际测得的直径，其值必须在国家标准规定允许的偏差范围内。钢丝绳直径测量方法钢丝绳实际直径的测量需要使用合适的测量仪器，即宽口游标卡尺。游标卡尺的宽度必须跨越不少于相邻两股，于钢丝绳绳端15m外的直线部位上进行测量，在至少相距1m的两截面上进行测量，且在每个点的相互垂直方向上测量两个直径。四个测量结果的平均值作为钢丝绳的实测直径。直径的测量方法钢丝绳近似重量计算M=KD2式中:M——钢丝绳单位长度的近似重量kg/100m；；K——充分涂油的某一结构钢丝绳单位长度的重量系数，kg/100mmm2。K值见相关钢丝绳资料；钢丝绳最小破断拉力理论计算钢丝绳破断拉力力最小值用下式表示：F=KD2R/1000式中：F——钢丝绳最小破断拉力，kN；D——钢丝绳的公称直径，mm；K——某一指定结构钢丝绳的最小破断拉力系数。K值见下表；R——钢丝绳公称抗拉强度，MPa类别6×76×19（a）6×37（a）6×19（b）6×37（b）8×198×37纤维芯0.3320.3300.3070.2950.293金属芯0.3590.3560.3320.3190.346各种结构钢丝绳的最小破断拉力系数表类别17×734×76×246V×196V×374V×39纤维芯0.3280.3180.2800.3750.3600.360金属芯—0.3980.382—钢丝最小破断拉力总和：钢丝绳中钢丝总横载面积与钢丝公称抗拉强度的乘积。钢丝绳最小破断拉力与钢丝最小破断拉力总和的关系钢丝绳最小破断拉力=钢丝最小拉断拉力总和X捻制损失系数（不同结构的钢丝绳，其捻制损失系数不同，该值可由标准中查得）钢丝绳的伸长钢丝绳在受力时要产生伸长，它包括结构伸长和弹性伸长，结构伸长通过使用或预张拉可转变为永久伸长。一般6股和8股纤维芯钢丝绳的结构伸长大约为5‰，6股和8股金属芯钢丝绳的结构伸长大约为4‰，单股钢丝绳的结构伸长为3‰。绳芯种类6×76×19（b）6×37（b）6×19（a）6×37（a）17×7纤维芯0.900.850.800.950.75金属芯1.151.101.051.05钢丝绳的弹性模量（×105MPa）钢丝绳是由一定断面和表面状态的钢丝（或股）按照一定规则捻制而成。所以，普通的钢丝绳都具有一定的旋转性，在某些自由端无限制旋转的高扬程或单绳起吊场所，钢丝绳的旋转是不允许存在的，这时就要求使用不旋转性能的钢丝绳。钢丝绳的旋转特性及对使用的影响不旋转钢丝绳的原理及对使用的要求一种是采取内、外层绳旋转平衡的多股不旋转钢丝绳，如：35×7、18×7等。另一种是股和绳旋转平衡的少股不旋转钢丝绳，如：3V×40WS、4V×39S、4V×48S等。由于不旋转钢丝绳的旋转趋势已自身得以平衡，钢丝绳在安装、使用中千万不能有外力使钢丝绳绕自身轴线紧捻或松捻，特别是多股不旋转钢丝绳。否则将造成内层绳早期断裂（严重时钢丝绳灯笼变形）或者内层绳被挤出钢丝绳外。钢丝绳的组成绳芯绳股油脂钢丝绳绳芯分类：钢丝绳按绳芯分为纤维芯和金属绳芯两类。纤维芯钢丝绳金属芯钢丝绳纤维芯分为：天然纤维芯(NF)和合成纤维芯(SF)两种。纤维芯钢丝绳柔软，弯曲性能好。钢丝绳在工作中受碰撞和冲击载荷时，纤维芯能起缓冲作用。纤维芯具有以下特点：天然纤维芯储油多，钢丝绳在工作时，内部有足够的润滑，并能减缓钢丝的腐蚀。合成纤维芯（如：聚丙烯、聚乙烯）具有强韧性好、不吸水、耐酸、耐碱、耐腐蚀、等特点。独立金属绳芯(IWRC)、平行捻金属绳芯(CFRC)和独立金属股芯(IWSC)两种。金属芯钢丝绳破断拉力大，抗挤压和耐高温。金属绳芯分为：金属绳芯钢丝绳具有以下特点：钢丝绳按捻制结构分类点接触线接触面接触钢丝绳按股形状分类异型股圆股三角股椭圆股扇型股点接触6X7+NF6X7+IWR6X19+NF6X19+IWR6X37+NF6X37+IWR点接触钢丝绳特点：点接触钢丝绳的股由相同直径的钢丝分层捻制而成，其相邻层钢丝间呈点状接触。点接触钢丝绳工作时，股内钢丝所受的接触应力较大，此外钢丝绳在绕卷筒或滑轮弯曲时，股内钢丝受到附加弯曲，产生二次弯曲应力，造成钢丝绳疲劳断丝。点接触钢丝绳是最原始、最简单的钢丝绳.线接触6X19S+NF6X26WS+NF6X55SWS+NF6X19S+IWR6X26WS+IWR6X55SWS+IWR线接触钢丝绳特点：线接触钢丝绳的股中钢丝直径不同，捻距相等，一次捻制完成，股绳中各层钢丝间呈线接触状态。线接触钢丝绳的股在结构上较为紧密；钢丝绳工作时，股绳内钢丝所受的接触应力较小，且在绕滑轮或卷筒弯曲时，各层钢丝间不产生二次弯曲应力，因此钢丝绳的耐疲劳性能有较大的提高；钢丝绳的密度系数较大，在同一直径和强度时，比点接触钢丝绳的破断拉力提高约10%左右。综上所述，线接触钢丝绳的使用寿命比点接触钢丝绳高(1～2倍)。面接触面接触钢丝绳是线接触基础上发展起来的，其股内钢丝间呈面接触状态。面接触钢丝绳密度系数更大，股结构更紧密，钢丝之间接触应力小，无二次弯曲，钢丝绳与轮槽接触面积大，接触应力小，所以面接触钢丝绳耐磨性能更强，耐疲劳性能高，抗挤压性能好，钢丝绳不易变形。面接触钢丝绳特点：三角股6X28TS+NF6X25TS+NF6X22TS+NF6VX37+NF6VX34+NF6VX21+7FCV:三角股代号TS—trianglestrand（三角股简称）椭圆包三角股扇形股钢丝绳的股绳断面若不是圆形的，通常称为异形股钢丝绳，主要有三角股、椭圆股、扇形股钢丝绳。异型股钢丝绳支撑面比圆股钢丝绳增加3～4倍，即与轮槽接触面积大，接触应力小，其使用寿命比圆股钢丝绳高2～3倍；异型股钢丝绳特点：三角股钢丝绳的股与股之间接触点增多，其抗压性能及耐疲劳性能好；异形股钢丝绳金属有效断面积大，在同一直径、强度时，整绳破断拉力比圆股钢丝绳提高约25%。FPF和PCC式钢丝绳是将改性的塑料聚合物采用高温、高压挤涂于钢丝绳内金属芯各股之间和表面。FPF和PCC式钢丝绳的优点有：耐冲击性能好，钢丝绳受冲击力时，塑料聚合物在绳内外起缓冲作用；钢丝绳内外层及各股间的塑料聚合物减少了轮槽与绳、各股之间的磨损，从而提高了钢丝绳的耐疲劳性能、抗挤压和抗磨损能力。塑料聚合物的涂覆使钢丝绳更好的与腐蚀介质隔离，减少了钢丝绳的腐蚀。涂塑钢丝绳特点：满充式钢丝绳特点：CFRC式钢丝绳，即CenterFitWireRope，是金属芯钢丝绳的一种。指在钢丝绳中存在两层或两层以上绳股一次捻制而成的钢丝绳。CFRC式钢丝绳的外层绳股填于内层绳股的沟槽内,使钢丝绳内空隙小，金属断面积大，钢丝绳的破断拉力比独立金属芯钢丝绳提高达10～15%；为全线接触钢丝绳，钢丝绳在弯曲时绳股较易滑动，并避免了内部绳股的二次弯曲，使得柔软性和耐疲劳性能有所提高；CFRC式钢丝绳具有独立金属芯钢丝绳的所有优点：即耐高温、破断拉力较高、弹性模量大、抗挤压、绳径稳定，但使用条件要求较高。同直径不同结构钢丝绳性能趋势8×19S8×26SW8×25Fi8×19W8×31SW8×29Fi8×36SW8×37S8×41SW8×49SWS8×55SWS6×76×19S6×26SW6×25Fi6×19W6×31SW6×29Fi6×36SW6×37S6×41SW6×49SWS6×55SWS耐弯曲疲劳性能好耐磨损性能高典型钢丝绳的性能比较磨损性能变形性能弯曲性能6×76×25Fi6×19S6×21S6×26SW6×29Fi6×31SW6×36SW6×43SWS6×49SWS8x25Fi18×7020406080100各种钢丝绳特点的比较表钢丝绳的结构钢丝绳标准断面积×D2外层钢丝直径×D物理性能绳的结构股的结构柔软性耐磨挤压弯曲疲劳软A—G硬优A—G劣优A—G劣6×71+60.3990.110GA---------6×26SW1+5+5\5+100.4100.075FBD6×191+6+120.3970.067ECE8×19S1+9+90.3620.066DCD6×25Fi1+6+6F+120.4100.065DCD6×31SW1+6+6\6+120.4290.065DCC6×29Fi1+7+7F+140.4290.058CDC6T×31SW1+6+6\6+120.4670.065DBB6×36SW1+7+7\7+140.4290.058CDB6×240+9+150.3580.056BEE6×41SW1+8+8\8+160.4290.051BDA6×371+6+12+180.3950.047BEE6×611+6+12+18+240.3930.037AF----------煤矿用钢丝绳的特点煤矿用钢丝绳的使用环境较为恶劣：粉尘大、具有较大的腐蚀性，钢丝绳要承受很大的交变载荷、冲击载荷。由于煤矿用钢丝绳的上述特点，要求钢丝绳必须具有不同于其它钢丝绳的下列特殊性能：煤矿用钢丝绳的性能要求1）具有较高的抗疲劳损伤性能。2）具有较高的耐磨损性能。3）具有一定的耐腐蚀性能。4）钢丝绳必须应力消除良好、不得发生扭绞，同时要求钢丝绳内部支撑良好，钢丝绳直径均匀。煤矿用钢丝绳典型提升方式1.竖井单绳提升2.竖井多绳摩擦式提升3.斜井提升G绞车天轮正常使用状态下的主要破坏形式是：疲劳破坏和磨损破坏主要采用钢丝绳结构：6Vx34+NF6Vx37+NF竖井单绳提升装置示意图竖井多绳摩擦式提升装置示意图配重锤G绞车正常使用状态下的主要破坏形式是：首绳疲劳破坏首绳主要采用钢丝绳结构：6Vx34+NF、6Vx37+NF绳涂增磨脂（戈培油）尾绳主要采用钢丝绳结构：35Wx7斜井单绳提升装置示意图绞车天轮正常使用状态下的主要破坏形式是：磨损破坏主要采用钢丝绳结构：6x7+NF、6Tx7+NF6x19S+NF、6Vx19+NF地辊使用注意事项：天轮、地辊磨损严重时，必须即时更换，要求转动灵活，对钢绳定期加油，减少磨损。提高煤矿用钢丝绳性能的措施针对煤矿用钢丝绳的特殊要求和使用环境进行了一系列的技术攻关。1.改进了涂油方式，提高了钢丝绳的润滑效果，同时减轻了油脂对环境的污染。可根据用户的要求，提供多种涂油方式及不同种类的油脂。2.通过对预、后变形器的优化使用及合理的捻距、捻向搭配，使钢丝绳的应力得以有效消除及良好匹配，钢丝绳疲劳性能得以提高，安装和使用时更为方便。3.与英国专家合作开发的面接触、异型股钢丝绳产品质量已达到国外同类产品的实物质量水平。4.完全填充(FPF)涂塑钢丝绳采用高温、高压工艺注入优质塑料，具有很高的耐冲击性、耐疲劳性、耐磨性、耐腐蚀性及密封防尘性，其使用性能已达到世界先进水平，被广泛用于大型电铲露天采矿。二、煤矿用钢丝绳的选择随着对钢丝绳的性能要求不断提高，根据不同的使用条件和环境，正确合理地选择钢丝绳，对提高钢丝绳使用的寿命、安全性、以及经济价值具有重要意义，下面是有关煤矿用钢丝绳选用时须考虑的因素：A、使用在磨损严重的环境B、使用在弯曲严重的环境C、使用在容易变形的环境D、使用在容易腐蚀的环境1.1使用在磨损严重