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[摘要]本文主要探讨钢丝绳按照最大静张力和抗拉强度确定绳径的方法，并通过容绳量来验算钢丝绳是否满足要求；介绍了钢丝绳防锈、捻向、接触形式的分类和优缺点，总结了钢丝绳结构与钢丝绳工况相匹配的选型原则。
[关键词] 提升钢丝绳；选型。
中图分类号： TU511 文献标识码： A 文章编号：
钢丝绳是矿山企业生产过程中提升、运输系统的重要组成部分，钢丝绳选型、使用、维护的好坏，直接关系到矿井提升、运输系统的安全运行，对钢丝绳进行可靠、安全、经济、合理地选型，对保证矿井安全生产及提高经济效益具有十分重要的意义。
一、钢丝绳绳径选择
1.提升最大静张力计算
在提升运输工作中，提升实际负荷所造成的最大静张力，必须小于或等于许用最大静张力以保证提升机能安全运行。
⑴对于立井提升系统
(1-1)
式中―实际最大静张力，N；―许用最大静张力，N；
―提升货载重量，N；―提升容器自重，N；
―提升钢丝绳每米质量，kg； ―提升高度，m。
⑵对于斜井提升系统
(1-2)
式中―井筒倾角，（°）；―钢丝绳牵引长度，m；
―容器运行阻力系数，可取0.01～0.05；
―钢丝绳运行时与托滚间的阻力系数，可取0.15～0.2。
2.根据抗拉强度、安全系数确定钢丝绳直径
由于钢丝绳在实际使用过程中受到多种动、静应力的作用，并且钢丝绳结构复杂、多样，影响因素较多。所以，矿用钢丝绳的强度计算可按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法选择计算，钢丝绳的强度必须满足下式要求：
(1-3)
式中―钢丝绳抗拉强度，Pa；
―钢丝绳安全系数,《煤矿安全规程》第四百条规定；
―钢丝绳密度，可取近似平均密度9400kg/m3。
将（1-3）式代入（1-1）、（1-2）式中，便可求出钢丝绳直径的取值范围。
3.根据容绳量校验钢丝绳直径
由于提升绞车技术参数中提供额定钢丝绳直径、额定容绳长度，而绞车实际缠绳直径、实际缠绳长度，两者关系如下：
（1-4）
根据（1-4）式验算所选钢丝绳是否满足钢丝绳工况长度要求。
4.根据卷筒、天轮校验钢丝绳直径
《煤矿安全规程》第四百一十六条规定天轮、滚筒、摩擦轮、导向轮的最小直径与钢丝绳直径的比值要求。我们在确定钢丝绳直径时，应考虑此比值应满足式（1-5）要求。
（1-5）
式中―滚筒、摩擦轮、天轮、导向轮的最小直径，mm；
―《煤矿安全规程》第四百一十六条规定。
钢丝绳类型选择
钢丝绳类型的选择要符合安全技术的要求，既要考虑使用寿命、价格因素、维护特点，又要考虑钢丝绳的使用条件和结构特点。
1.钢丝绳抗拉强度选择
钢丝绳的抗拉强度分为1470MPa、1570MPa、1670MPa、1770MPa、1870MPa。抗拉强度大的钢丝绳可弯曲性差。选用时，一般竖井提升应选择1670MPa，斜井应选择1570MPa为宜。
2.钢丝绳表面状态选择
钢丝绳的表面状态有光面和镀锌两种，镀锌钢丝绳又分为A级镀锌（ZAA）、AB级镀锌（ZAB）、B级镀锌（ZBB），镀层厚度递减。对于巷道淋水大、淋水酸碱度高，以及在回风井巷腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；对于依靠摩擦传动的设备（摩擦式提升机、无极绳绞车、架空乘人装置等），为提高摩擦因数选用镀锌钢丝绳。对于缠绕式提升机多选用光面钢丝绳，但使用时要定期涂油以防腐蚀。
3.钢丝绳捻向选择
钢丝绳股的捻向应与钢丝绳在卷筒上缠绕的螺旋方向一致，以防在缠绕时钢丝绳松劲，影响钢丝绳的使用寿命。同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，耐弯曲，使用寿命长，断丝后丝头即翘起，易发现。交互捻钢丝绳刚性大，使用寿命短，但不易旋转、松散。
在缠绕式提升机中钢丝绳应根据车槽方向选择钢丝绳绳股的捻向，由于国内卷筒均为右车槽，因此应选用右捻钢丝绳。在立井缠绕式提升和多绳摩擦式提升中使用同向捻钢丝绳，其中多绳摩擦式提升机左同向捻和右同向捻钢丝绳各半。在斜井串车提升中多采用结构较为稳定的交互捻钢丝绳。
4.钢丝间接触形式
按钢丝绳钢丝之间的接触状态分，有点接触、线接触和面接触三种。
点接触钢丝绳造价较低，但钢丝绳间接接触应力大，特别在钢丝绳经过滚筒和天轮时，钢丝受到二次弯曲、拉伸和横向挤压，使用寿命较短。
线接触钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，金属断面利用系数较高，比普通钢丝绳的寿命长0.75倍。
面接触钢丝绳结构紧密，间隙小、不易变形、股内丝与丝间接触面积大、刚性强、耐磨损。
三、结束语
综上所述，在选择使用提升钢丝绳时要注意以下几点：
1.对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大、酸碱度高或在出风井的井筒中使用时，为防钢丝绳锈蚀，宜选用镀锌钢丝绳。
2.对于斜井提升，因钢丝绳与地面摩擦，为了抗磨损和腐蚀，宜选用绳股表面钢丝较粗、纤维芯的钢丝绳，一般多采用6股7丝的普通圆股钢丝绳(6×7)、线接触的西鲁式6股19丝钢丝绳（6×19S）、三角股钢丝绳（6V×18），选用时以股的外层钢丝直径比内层粗为宜。
3.对于立井提升可选用三角股钢丝绳（6V×37S、6V×36、6V×33、6V×30、6V×43、6V×21）、線接触钢丝绳（6×19S、6×19W、6×25Fi、6×29Fi、6×26SW、6×31SW、6×36SW、6×41SW，同向捻）；当开凿立井提升时可选用多层股钢丝绳及异型股钢丝绳（6Q×33+6V×21、17×7、18×7、34×7、36×7、6Q×19+6V×21、4V×39S、4V×48S）。
4.对于多绳摩擦式提升，一般宜选用镀锌同向捻的钢丝绳，断面形状最好是用三角股。
[参考文献]
[1]王文彬，林忠钦，李奇，等. 机械设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[2]陈维健，齐秀丽,肖林京，等. 矿山运输与提升设备 [M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2007.
[3]孙继平，宋秋爽. 矿井辅助运输设备 [M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2008.
[作者简介]
程星旗（1982-），男，山东枣庄人，助理工程师，2004年毕业于山东轻工业学院机电工程专业，现工作于徐州李堂矿业有限公司机电部，主要从事煤矿机电相关工作。
王倩倩（1985），女，助理工程师，2008年毕业于山东科技大学测绘工程专业，现工作于徐州李堂矿业有限公司生产技术部，主要从事煤矿生产技术相关工作。
[关键词] 提升钢丝绳；选型。
中图分类号： TU511 文献标识码： A 文章编号：
钢丝绳是矿山企业生产过程中提升、运输系统的重要组成部分，钢丝绳选型、使用、维护的好坏，直接关系到矿井提升、运输系统的安全运行，对钢丝绳进行可靠、安全、经济、合理地选型，对保证矿井安全生产及提高经济效益具有十分重要的意义。
一、钢丝绳绳径选择
1.提升最大静张力计算
在提升运输工作中，提升实际负荷所造成的最大静张力，必须小于或等于许用最大静张力以保证提升机能安全运行。
⑴对于立井提升系统
(1-1)
式中―实际最大静张力，N；―许用最大静张力，N；
―提升货载重量，N；―提升容器自重，N；
―提升钢丝绳每米质量，kg； ―提升高度，m。
⑵对于斜井提升系统
(1-2)
式中―井筒倾角，（°）；―钢丝绳牵引长度，m；
―容器运行阻力系数，可取0.01～0.05；
―钢丝绳运行时与托滚间的阻力系数，可取0.15～0.2。
2.根据抗拉强度、安全系数确定钢丝绳直径
由于钢丝绳在实际使用过程中受到多种动、静应力的作用，并且钢丝绳结构复杂、多样，影响因素较多。所以，矿用钢丝绳的强度计算可按最大静载荷并考虑一定安全系数的方法选择计算，钢丝绳的强度必须满足下式要求：
(1-3)
式中―钢丝绳抗拉强度，Pa；
―钢丝绳安全系数,《煤矿安全规程》第四百条规定；
―钢丝绳密度，可取近似平均密度9400kg/m3。
将（1-3）式代入（1-1）、（1-2）式中，便可求出钢丝绳直径的取值范围。
3.根据容绳量校验钢丝绳直径
由于提升绞车技术参数中提供额定钢丝绳直径、额定容绳长度，而绞车实际缠绳直径、实际缠绳长度，两者关系如下：
（1-4）
根据（1-4）式验算所选钢丝绳是否满足钢丝绳工况长度要求。
4.根据卷筒、天轮校验钢丝绳直径
《煤矿安全规程》第四百一十六条规定天轮、滚筒、摩擦轮、导向轮的最小直径与钢丝绳直径的比值要求。我们在确定钢丝绳直径时，应考虑此比值应满足式（1-5）要求。
（1-5）
式中―滚筒、摩擦轮、天轮、导向轮的最小直径，mm；
―《煤矿安全规程》第四百一十六条规定。
钢丝绳类型选择
钢丝绳类型的选择要符合安全技术的要求，既要考虑使用寿命、价格因素、维护特点，又要考虑钢丝绳的使用条件和结构特点。
1.钢丝绳抗拉强度选择
钢丝绳的抗拉强度分为1470MPa、1570MPa、1670MPa、1770MPa、1870MPa。抗拉强度大的钢丝绳可弯曲性差。选用时，一般竖井提升应选择1670MPa，斜井应选择1570MPa为宜。
2.钢丝绳表面状态选择
钢丝绳的表面状态有光面和镀锌两种，镀锌钢丝绳又分为A级镀锌（ZAA）、AB级镀锌（ZAB）、B级镀锌（ZBB），镀层厚度递减。对于巷道淋水大、淋水酸碱度高，以及在回风井巷腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；对于依靠摩擦传动的设备（摩擦式提升机、无极绳绞车、架空乘人装置等），为提高摩擦因数选用镀锌钢丝绳。对于缠绕式提升机多选用光面钢丝绳，但使用时要定期涂油以防腐蚀。
3.钢丝绳捻向选择
钢丝绳股的捻向应与钢丝绳在卷筒上缠绕的螺旋方向一致，以防在缠绕时钢丝绳松劲，影响钢丝绳的使用寿命。同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，耐弯曲，使用寿命长，断丝后丝头即翘起，易发现。交互捻钢丝绳刚性大，使用寿命短，但不易旋转、松散。
在缠绕式提升机中钢丝绳应根据车槽方向选择钢丝绳绳股的捻向，由于国内卷筒均为右车槽，因此应选用右捻钢丝绳。在立井缠绕式提升和多绳摩擦式提升中使用同向捻钢丝绳，其中多绳摩擦式提升机左同向捻和右同向捻钢丝绳各半。在斜井串车提升中多采用结构较为稳定的交互捻钢丝绳。
4.钢丝间接触形式
按钢丝绳钢丝之间的接触状态分，有点接触、线接触和面接触三种。
点接触钢丝绳造价较低，但钢丝绳间接接触应力大，特别在钢丝绳经过滚筒和天轮时，钢丝受到二次弯曲、拉伸和横向挤压，使用寿命较短。
线接触钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，金属断面利用系数较高，比普通钢丝绳的寿命长0.75倍。
面接触钢丝绳结构紧密，间隙小、不易变形、股内丝与丝间接触面积大、刚性强、耐磨损。
三、结束语
综上所述，在选择使用提升钢丝绳时要注意以下几点：
1.对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大、酸碱度高或在出风井的井筒中使用时，为防钢丝绳锈蚀，宜选用镀锌钢丝绳。
2.对于斜井提升，因钢丝绳与地面摩擦，为了抗磨损和腐蚀，宜选用绳股表面钢丝较粗、纤维芯的钢丝绳，一般多采用6股7丝的普通圆股钢丝绳(6×7)、线接触的西鲁式6股19丝钢丝绳（6×19S）、三角股钢丝绳（6V×18），选用时以股的外层钢丝直径比内层粗为宜。
3.对于立井提升可选用三角股钢丝绳（6V×37S、6V×36、6V×33、6V×30、6V×43、6V×21）、線接触钢丝绳（6×19S、6×19W、6×25Fi、6×29Fi、6×26SW、6×31SW、6×36SW、6×41SW，同向捻）；当开凿立井提升时可选用多层股钢丝绳及异型股钢丝绳（6Q×33+6V×21、17×7、18×7、34×7、36×7、6Q×19+6V×21、4V×39S、4V×48S）。
4.对于多绳摩擦式提升，一般宜选用镀锌同向捻的钢丝绳，断面形状最好是用三角股。
[参考文献]
[1]王文彬，林忠钦，李奇，等. 机械设计手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2004.
[2]陈维健，齐秀丽,肖林京，等. 矿山运输与提升设备 [M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2007.
[3]孙继平，宋秋爽. 矿井辅助运输设备 [M]. 徐州：中国矿业大学出版社，2008.
[作者简介]
程星旗（1982-），男，山东枣庄人，助理工程师，2004年毕业于山东轻工业学院机电工程专业，现工作于徐州李堂矿业有限公司机电部，主要从事煤矿机电相关工作。
王倩倩（1985），女，助理工程师，2008年毕业于山东科技大学测绘工程专业，现工作于徐州李堂矿业有限公司生产技术部，主要从事煤矿生产技术相关工作。