[发明专利]一种矿井提升钢丝绳磨耗面积及其安全系数预测方法

说明书

一种矿井提升钢丝绳磨耗面积及其安全系数预测方法，属于矿井提升钢丝绳安全技术领域。本发明包括对钢丝绳磨耗面积以及对钢丝绳安全系数的预测方法；(1)依据提升系统参数，通过提升动力学计算提升过程中钢丝绳各位置的动张力；(2)对提升过程中钢丝绳内部钢丝间的微动参数进行计算；(3)结合微动参数和实验获取的钢丝磨损系数对钢丝的磨耗面积进行计算；(4)对所有钢丝磨耗面积求和获得钢丝绳的磨耗面积；(5)依据钢丝绳的横截面积减小量计算获得钢丝绳的安全系数。优点：本发明考虑了使用过程中钢丝绳的磨损，能够对提升过程中的矿井提升钢丝绳磨耗面积及其安全系数进行预测，获得随使用时间变化的钢丝绳实际承载面积及其安全系数。

技术领域

本发明涉及矿井提升钢丝绳案安全技术领域，特别是一种矿井提升钢丝绳磨耗面积及其安全系数预测方法。

背景技术

目前，在矿井提升系统的设计阶段，仅能够从钢丝绳的结构、直径、破断力这几个方面对钢丝绳进行选择，缺少能够对服役期间提升钢丝绳磨损量和安全系数动态演化的定量预测方法，因而无法预测提升钢丝绳的服役寿命和使用可靠性。

提升钢丝绳连接着提升机和提升容器，担负着运输煤炭、生产设备和煤矿工作人员的任务，其承载强度和服役寿命直接关系到煤矿的正常生产和人员生命安全。在矿井提升过程中(上提和下放容器)，提升钢丝绳承受着动态变化的拉力作用，进而导致钢丝绳(钢丝绳由股捻制而成，而股由钢丝捻制而成)内部钢丝间或股间摩擦磨损现象，引起钢丝绳横截面积降低，使得提升钢丝绳的承载强度和安全储备系数(承载安全系数)降低。因此，提升钢丝绳磨损量和安全系数动态演化的定量预测方法，对矿井提升机的安全可靠运行具有重要意义。

已有文献资料大多针对钢丝绳的力学模型或钢丝绳内部钢丝的磨损或疲劳寿命进行研究，而将钢丝绳的力学模型与钢丝的磨损模型相关联，实现钢丝绳的磨损量及其安全系数的预测则尚未见有报道。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种矿井提升钢丝绳磨耗面积及其安全系数预测方法，能够对服役期间的矿井提升钢丝绳的磨损量及其承载安全系数进行预测，为矿井提升钢丝绳的选择及其使用安全可靠性提供依据。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括：对钢丝绳磨耗面积以及对钢丝绳安全系数的预测方法；

(1)依据提升系统参数，通过提升动力学计算提升过程中钢丝绳各位置的动张力；

(2)对提升过程中钢丝绳内部钢丝间的微动参数进行计算，所述的微动参数为接触载荷和相对滑移量；

(3)结合微动参数和实验获取的钢丝磨损系数对钢丝的磨耗面积进行计算；

(4)对所有钢丝磨耗面积求和获得钢丝绳的磨耗面积；

(5)依据钢丝绳的横截面积减小量计算获得钢丝绳的安全系数；

对钢丝绳的磨耗面积及其安全系数进行预测，为矿井提升钢丝绳的选择及其使用安全可靠性提供依据。

钢丝绳磨耗面积预测方法的具体步骤如下：

(1)根据公式(1)和(2)计算摩擦轮切点位置提升端与下放端钢丝绳的动张力；

式中，E为钢丝绳弹性模量，A为钢丝总断面积，m₁、m₂未终端质量，g为重力加速度，a为提升加(减)速度，ρ为钢丝绳每米质量，L₁、L₂为上提与下放侧容器距摩擦轮切点处距离，v为提升容器提升速度，S₁、S₂为摩擦轮切点处提升端与下放端钢丝绳张力；

(2)忽略钢丝绳惯性力的影响，计算钢丝绳任意位置的动张力；