鋼絲繩選型計(jì)算的新方法

1、準(zhǔn)確、實(shí)用的礦井鋼絲繩選型設(shè)計(jì)新方法董金存1 李玉瑾2(1.潞安礦業(yè)（集團(tuán)）公司屯留礦井建設(shè)管理處 山西 046204 2.中煤國(guó)際工程集團(tuán)北京華宇工程有限公司，北京 100011) 內(nèi)容摘要：本文根據(jù)新的鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)GB/T8918-1996和煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，按照國(guó)際單位制的要求，推導(dǎo)出了準(zhǔn)確、實(shí)用的鋼絲繩直徑和單位長(zhǎng)度質(zhì)量的選型設(shè)計(jì)公式?？勺鳛楣こ淘O(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)使用。關(guān)鍵詞：鋼絲繩直徑，單位長(zhǎng)度質(zhì)量，破斷拉力，綜合系數(shù)中圖分類(lèi)號(hào)：目前，在礦井鋼絲繩選型計(jì)算中一般都是按照礦山固定機(jī)械手冊(cè)中給出的公式進(jìn)行計(jì)算，但手冊(cè)中給出的單位是采用工程單位制，并且已經(jīng)作廢?，F(xiàn)在的工程設(shè)計(jì)已廢除了工程單

2、位制，統(tǒng)一采用國(guó)際單位制，在鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)GB/T8918-1996中使用的也是國(guó)際單位制，因此，造成了鋼絲繩選型計(jì)算的混亂和選型結(jié)果的不準(zhǔn)確。為此，有必要根據(jù)鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)GB/T8918-1996和煤礦安全規(guī)程推導(dǎo)出新的鋼絲繩選型計(jì)算公式，以便于工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)使用。1鋼絲繩近似質(zhì)量和鋼絲繩破斷拉力的計(jì)算鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)GB/T8918-1996給出了鋼絲繩近似質(zhì)量和鋼絲繩破斷拉力的計(jì)算方法，鋼絲繩近似質(zhì)量的計(jì)算式為Pk=K1d2/100 （1）式中 Pk鋼絲繩單位長(zhǎng)度的近似質(zhì)量，kg/m；d鋼絲繩的公稱(chēng)直徑，mm；K1鋼絲繩單位長(zhǎng)度的質(zhì)量系數(shù)，kg/m.mm2。鋼絲繩破斷拉力的計(jì)算式為F0=K2d2

3、R0 （2）式中 F0鋼絲繩最小破斷拉力，N；R0鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，MPa；K2鋼絲繩最小破斷拉力系數(shù)。2鋼絲繩安全系數(shù)的計(jì)算由煤礦安全規(guī)程可知，鋼絲繩的安全系數(shù)等于實(shí)測(cè)的合格鋼絲拉斷力的總和與其所承受的最大靜拉力（包括繩端載荷和鋼絲繩自重所引起的靜拉力）之比。鋼絲繩安全系數(shù)計(jì)算式為m= N1K3F0/Fmax ma （3）式中 m鋼絲繩安全系數(shù)；ma煤礦安全規(guī)程所規(guī)定的最小鋼絲繩安全系數(shù)；收稿日期：2003-11.作者簡(jiǎn)介：董金存N1提升鋼絲繩根數(shù)；K3鋼絲與鋼絲繩最小破斷拉力的換算系數(shù)；Fmax鋼絲繩所承受的最大靜拉力，N；對(duì)于豎井提升：Fmax=（Qd+N1 PkHC）g對(duì)于斜井提升：

4、Fmax=Qd,(sin+f1cos)+N1 PkHC(sin+f2cos)g式中 Qd繩端載荷，N；HC鋼絲繩懸掛長(zhǎng)度，m；井筒傾角；f1礦車(chē)運(yùn)行阻力系數(shù)；f2鋼絲繩摩擦阻力系數(shù)。3最小鋼絲繩直徑的計(jì)算由式（1）、（2）和（3）可得鋼絲繩最小直徑的計(jì)算式為豎井提升：dk=100QdR0N1K1 Km-HCa100Qdsin+f1cosR0 K1 K-HC(sin+f2cos)ma(4)斜井提升：dk=(4)a式中 K 鋼絲繩綜合系數(shù)，K=100K2K3/（K1g）。根據(jù)式（3）和（3）a計(jì)算的鋼絲繩最小直徑，可以方便地選擇礦井提升鋼絲繩。4鋼絲繩單位長(zhǎng)度的近似質(zhì)量計(jì)算同理，由式（1）、（2）

5、和（3）可得鋼絲繩單位長(zhǎng)度的近似質(zhì)量計(jì)算式為 豎井提升：Pk=Qd斜井提升：R0 N1 K-HCmaQd(sin+f1cos)Pk=RK0-HC(sin+f2cos)ma(5)(5)a顯然，式（5）和（5）a的計(jì)算略簡(jiǎn)便，但式（4）和（4）a的結(jié)果更直觀。5鋼絲繩綜合系數(shù)的計(jì)算根據(jù)鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)GB/T8918-1996，可以計(jì)算出各種鋼絲繩的綜合系數(shù)見(jiàn)表1。表1中的K和K1值代入式（4）或（5），可以準(zhǔn)確的選擇鋼絲繩。6應(yīng)用實(shí)例例如某礦豎井提升設(shè)備的參數(shù)為：繩端載荷為109800kg，鋼絲繩懸掛長(zhǎng)度為554m，鋼絲繩根數(shù)為4，鋼絲繩安全系數(shù)6.923，取鋼絲繩抗拉強(qiáng)度為1770Mpa，則由式（4）可以計(jì)算出鋼絲繩最小直徑為55.85mm；由式（5）可以計(jì)算出鋼絲繩單位長(zhǎng)度的近似質(zhì)量為12.634kg/m。查鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)56ZBB6V×33S+FC型提升鋼絲繩。其參數(shù)為：鋼絲繩直徑56mm，單位長(zhǎng)度質(zhì)量12.7kg/m，抗拉強(qiáng)度1770Mpa，鋼絲繩破斷拉力1990kN，計(jì)算的鋼絲繩安全系數(shù)為6.9266.923。顯然，鋼絲繩選型計(jì)算結(jié)果非常準(zhǔn)確。參考文獻(xiàn)1.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)