提升鋼絲繩力學性能影響因素
提升鋼絲繩力學性能主要取決于以下幾個關鍵環(huán)節(jié)。其中包括提升鋼絲繩生產(chǎn)、安裝與更換、使用中的調節(jié)以及日常的維護等。
(1)提升鋼絲繩生產(chǎn)環(huán)節(jié)
提升鋼絲繩不同于普通型材或繩索承載元件,同時兼具高強度和高柔韌性。但其復雜多變的結構特性使得其表現(xiàn)出的力學性能也各不相同2]。提升鋼絲繩生產(chǎn)環(huán)節(jié)對其力學性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面:①材質力學性能;②絲股捻制方式;③繩股斷面形狀;④表面的鍍鋅等級。
(2)日常維護不當降低強度損耗。①斷絲引起提升鋼絲繩的機械強度損失
提升鋼絲繩的內部鋼絲幾乎承受著來自外來的全部載荷,所以斷絲對于提升鋼絲繩機械強度的損失是顯而易見的3-15]。斷絲的出現(xiàn)會導致該斷面的有效金屬面積減小,從而使提升鋼絲繩的抗拉強度和破斷拉力降低,承載能力也必然下降。
②銹蝕引起提升鋼絲繩的機械強度損失
銹蝕不僅會降低提升鋼絲繩的抗拉強度,而且會嚴重損失提升鋼絲繩抗沖擊韌性[呵。銹蝕對提升鋼絲繩機械強度帶來的危害主要體現(xiàn)在以下兩方面:一方面,銹蝕的鋼絲表面會出現(xiàn)大量麻點,麻點會逐步擴散并加深形成麻坑,受力的鋼絲極易在此處產(chǎn)生應力集中,強度和韌性大幅降低。另一方面,銹蝕引起的絲股之間的磨損加劇1]。脫落的銹層摻雜于其中會加劇絲股間的磨損;絲股除被磨細外,還會被擠壓變形,機械強度也會大大降低。
③繩徑縮小引起提升鋼絲繩的機械強度損失
提升鋼絲繩繩徑的縮小會直接降低提升鋼絲繩的金屬斷面系數(shù),并明顯降低其抗拉強度。提升鋼絲繩縮徑的原因主要有以下幾種情況:①過度磨損[8]。對于摩擦提升鋼絲繩來說這種情況較少;②沖擊振動、長期超載。主要是因為載荷過大及波動使得提升鋼絲繩內部絲股出現(xiàn)斷絲而引起。③銹蝕嚴重導致麻芯干枯,內部絲股由于缺乏潤滑而磨損加劇引起縮徑。
(3)提升鋼絲繩更換
《煤礦安全規(guī)程2叫第403條規(guī)定:“摩擦提升機鋼絲繩的使用期限不得超過2年。”
由于摩擦提升所具有的優(yōu)勢及國家安全政策的導向,很多礦業(yè)單位的主井、副井、風井等都是立井摩擦提升,每半年多就必須進行一次提升鋼絲繩更換作業(yè)。而隨著采掘深度及提升能力的不斷提高,重載深井工況的礦井越來越多。這種發(fā)展趨勢使得提升鋼絲繩的更換作業(yè)越來越困難,由于換繩方法不當經(jīng)常會引起提升鋼絲繩產(chǎn)生額外的附加應力載荷,從而導致其力學性能降低。
(4)提升鋼絲繩張力調節(jié)
摩擦式多繩提升機都是以多根提升鋼絲繩來共同承受提升載荷,且大都采用偶數(shù)根,一般4繩或6繩居多。從各提升鋼絲繩的受載工況來說,各繩間的張力值均衡可以避免由于張力差帶來的沖擊振動,相應地優(yōu)化了提升鋼絲繩的力學性能,使用安全系數(shù)也得到提高,且有利于提高提升系統(tǒng)的安全性。反之,各提升鋼絲繩間的張力值出現(xiàn)不平衡時,受張力較大的提升鋼絲繩的承載工況較惡劣,從而變相地降低了其力學性能;嚴重時會長期超負荷運轉,最終提前失效。
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