矿井提升用不锈钢丝绳力学性能研究

    矿井提升用不锈钢丝绳力学性能主要取决于以下几个关键环节。其中包括提升钢丝绳生产、安装与更换、使用中的调节以及日常的维护等。

（1）提升钢丝绳生产环节

    提升钢丝绳不同于普通型材或绳索承载元件，同时兼具高强度和高柔韧性。但其复杂多变的结构特性使得其表现出的力学性能也各不相同。提升钢丝绳生产环节对其力学性能的影响主要体现在以下几方面：①材质力学性能；②丝股捻制方式；③绳股断面形状；④表面的镀锌等级。

（2）日常维护不当降低强度损耗。

①断丝引起提升钢丝绳的机械强度损失

    提升钢丝绳的内部钢丝几乎承受着来自外来的全部载荷，所以断丝对于提升钢丝绳机械强度的损失是显而易见的。断丝的出现会导致该断面的有效金属面积减小，从而使提升钢丝绳的抗拉强度和破断拉力降低，承载能力也必然下降。

②锈蚀引起提升钢丝绳的机械强度损失

    锈蚀不仅会降低提升钢丝绳的抗拉强度，而且会严重损失提升钢丝绳抗冲击韧性。

    锈蚀对提升钢丝绳机械强度带来的危害主要体现在以下两方面：一方面，锈蚀的钢丝表面会出现大量麻点，麻点会逐步扩散并加深形成麻坑，受力的钢丝极易在此处产生应力集中，强度和韧性大幅降低。另一方面，锈蚀引起的丝股之间的磨损加剧。脱落的锈层掺杂于其中会加剧丝股间的磨损；丝股除被磨细外，还会被挤压变形，机械强度也会大大降低。

③绳径缩小引起提升钢丝绳的机械强度损失

    提升钢丝绳绳径的缩小会直接降低提升钢丝绳的金属断面系数，并明显降低其抗拉强度。提升钢丝绳缩径的原因主要有以下几种情况：①过度磨损。对于摩擦提升钢丝绳来说这种情况较少；②冲击振动、长期超载。主要是因为载荷过大及波动使得提升钢丝绳内部丝股出现断丝而引起。③锈蚀严重导致麻芯干枯，内部丝股由于缺乏润滑而磨损加剧引起缩径。

（3）提升钢丝绳更换

    《煤矿安全规程》[20]第403条规定：“摩擦提升机钢丝绳的使用期限不得超过2年。”由于摩擦提升所具有的优势及国家安全政策的导向，很多矿业单位的主井、副井、风井等都是立井摩擦提升，每半年多就必须进行一次提升钢丝绳更换作业。而随着采掘深度及提升能力的不断提高，重载深井工况的矿井越来越多。这种发展趋势使得提升钢丝绳的更换作业越来越困难，由于换绳方法不当经常会引起提升钢丝绳产生额外的附加应力载荷，从而导致其力学性能降低。 

（4）提升钢丝绳张力调节

    摩擦式多绳提升机都是以多根提升钢丝绳来共同承受提升载荷，且大都采用偶数根，一般4绳或6绳居多。从各提升钢丝绳的受载工况来说，各绳间的张力值均衡可以避免由于张力差带来的冲击振动，相应地优化了提升钢丝绳的力学性能，使用安全系数也得 到提高，且有利于提高提升系统的安全性。反之，各提升钢丝绳间的张力值出现不平衡时，受张力较大的提升钢丝绳的承载工况较恶劣，从而变相地降低了其力学性能；严重时会长期超负荷运转，最终提前失效。