钢丝绳结构

钢丝绳结构（精选十篇）

钢丝绳结构篇1

关键词：高压腔,预应力,钢丝绳,缠绕机

0引言

在磁性材料的生产中,等静压设备用来增加产品的密度,使烧结出的产品有更高的成品率。等静压机一般要达到150MPa～300MPa的超高压,如此高的压力,要求对高压腔进行预应力处理,方可保证设备的安全性和使用寿命。钢丝绳缠绕机是进行预应力处理的必要设备。

1设备工作要求

处理对象是圆筒形的高压腔。首先要有联接高压腔的动力回转机构,其次是绕有钢丝绳的加载机构,在回转机构和加载机构之间应有钢丝绳的排绳机构。控制缠绕在高压腔外部的钢丝绳的拉力大小,即控制了高压腔预应力的大小。经预应力处理过的高压腔,通过测量高压腔内径的收缩量,验算钢丝绳对高压腔产生的外部应力,结合高压腔内的工作压力,判断其是否满足第三强度理论:

σIII=σt-σr=2K2p/(K2-1)≤[σ] 。

式中: σt——周向应力,Pa;

σr ——径向应力,Pa;

p ——圆筒所受内、外压力差,Pa;

[σ] ——材料的许用应力,Pa;

K ——高压腔的内、外径之比,K=d2/d1,其中,d2为高压腔外径,d1为高压腔内径。

2设备的主要结构要素

设备的主要结构要素包括以下几个部分:①驱动高压腔回转的动力回转机构;②控制钢丝绳拉力大小的加载机构;③钢丝绳的排绳机构。在上述3大要素中,最重要的是钢丝绳的加载机构。加载的方式影响钢丝绳缠绕机的工作效率和钢丝绳拉力的控制精度。必须注意:在最大负载扭矩时,钢丝绳的拉力不得大于所选钢丝绳拉断力的1/3,应留有充足的钢丝绳拉力来承担高压腔工作时应变所产生的拉力。

3主要结构要素的方式

驱动高压腔回转的动力方式有以下两种:①电机—减速器—回转工作盘;②电机—油泵—马达—减速器—回转工作盘。

控制钢丝绳拉力大小的加载方式有以下两种:①经动滑轮上添加的砝码质量产生钢丝绳的拉力;②调节油泵溢流阀压力的大小,实现对从动轴加载的控制。

钢丝绳可采用:①独立式排绳机构;②联动式排绳机构。

3.1 驱动高压腔回转的动力方式比较

选用“电机—减速器”这种传动方式时,电机应选用直流电机或变频电机,这样转速可调,可实现无级调速,操作非常方便。对不同尺寸的高压腔可选不同的转速,所以适应范围较大,但其制造成本相对较高。而选用“电机—油泵—马达—减速器”这种传动方式时,因是液压—机械传动,具有液压传动的柔性,如果载荷过大,液压油经溢流阀溢流,不会发生拉断钢丝绳的现象,且制造成本相对较低,其缺点是不能调速。

3.2 控制钢丝绳拉力大小的加载方式比较

在动滑轮上添加砝码质量来控制钢丝绳拉力大小的加载方式见图1。这种方式的最大优点是钢丝绳拉力控制精确,在没有加减砝码质量的情况下,钢丝绳拉力是恒力(摩擦力忽略),且其制造成本很小;不足之处是占地空间很大,每次加减砝码必须在停机状态下进行,工人的工作量较大,所以工作节奏不是很快。

1—砝码;2—动滑轮;3,4—定滑轮;5—钢丝绳

用调节油泵溢流阀压力的方式实现加载见图2。回转机构带动高压腔回转,高压腔上的钢丝绳随高压腔的回转不断绕到高压腔外径上,钢丝绳又驱动加载轴上的钢丝绳卷筒转动,经加速器带动油泵转动,油泵溢流阀压力就是加载轴对钢丝绳拉力所施加的负载。要实现对钢丝绳加载力大小的控制,需要事先计算油泵的溢流压力,而且在不同的转动半径上应有相对应的溢流阀压力。因为与加载轴联接的钢丝绳卷筒上的钢丝绳不断绕到高压腔外径上,如负载扭矩不变,随转动半径的减小,在加载轴上的钢丝绳拉力会逐渐加大,要保持拉力不变,就需要随与加载轴联接的卷筒上的钢丝绳转动半径的减小,逐渐降低油泵的溢流压力。这种加载方式的操作相对简单,制造成本相对大些,钢丝绳拉力控制不是很精确,其最大缺点是流出油泵的液压油全部经溢流阀溢流,工作一段时间后油温会很高,液压系统需要有一个冷却器冷却油箱内的液压油。

1,4—轴承座;2—加载轴;3—钢丝绳卷筒;5—加速器;6—油泵

3.3 钢丝绳的排绳机构比较

独立式排绳机构与回转机构和加载机构没有直接的联系,其自身有一套动力,可根据工况的需要完成排绳工作,但要有专人操作。联动式排绳机构是通过驱动高压腔的回转机构,经机械传动带动排绳机构转动,可与高压腔回转同步进行排绳工作,无需专人操作。

4结束语

钢丝绳替代链条传动的应用篇2

关键词：芯棒传动链条传动钢丝绳传动

1 概述

在钢管生产线上，除主机外还有大量辅助设备如输送辊道、翻料装置、芯棒小车、推管小车等。而芯棒小车是一种机械传动装置，其作用是电机减速机输出动力通过链条带动芯棒小车移动芯棒进行工作的，链条在动力传递的过程中起到了至关重要的作用。由于链条在使用过程中经常因各种因素如拉力超大或节距改变等因素导致链条断裂，造成设备故障不断发生，影响了生产的正常运行。为此，经过比较核对并参照其他传动方式，对芯棒小车链条传动进行设计改造。

2 解决过程

改造前芯棒小车链条传动如下图所示：

电机减速机驱动主动链轮转动，主动链轮带动链条运动，链条与芯棒小车固定在一起，带动芯棒小车在滑道上做前后移动，实现芯棒的往复移动工作。由于钢管轧制过程中轧制力的变化和机械部件的冲击，芯棒所受的拉力也不断变化，因而链条所承受的作用力也不均，同时链条在料槽中滑动时受摩擦力以及链条节距变化等原因影响，链条会经常产生断裂现象，因而需经常更换链条，设备故障频发，设备运行成本加大，停机时间增多，影响了生产正常运转，亟需对此传动装置进行改进。

参考公司内部其他机组芯棒小车传动装置和其他钢管公司类似的设备情况，经过考察研究，提出两种改进方案：

方案一：

双链条由节距50.8mm改为63.5mm，链轮重新设计，优点是不改变原设计理念，通过改变链条规格型号来增强链条强度，能够减少故障停机时间；缺点是链条相比钢丝绳的价格较高，不能保证彻底解决链条断裂现象。此方案需重新制作主动链轮和被动链轮，同时更换链条，首次备件费用约为4万元

方案二：

通过设计将原链条传动改为钢丝绳传动。钢丝绳重量小，价格低，抗拉强度大，不易断裂，广泛应用在起重、牵引等需实现往复运动的场合，钢丝绳替代链条能够解决链条带来的各种不利因素，最大程度的降低运行成本和故障停机时间。

■改造后的芯棒小车钢丝绳传动

具体方法：在不改变其他机构及备件的前提下，将主传动链轮更换为卷筒（原主动链轮轴不变），被动双链轮更换为被动绳轮（链轮部分改成轮槽形状，其他尺寸不变），并在卷筒后边设计增加一套钢丝绳张紧装置，如上图所示：钢丝绳张紧装置包括底座、张紧座、张紧绳轮、滑块和弹簧等，张紧绳轮随滑块做前后移动来调整钢丝绳张紧程度，弹簧由螺栓压紧后起到调整张紧作用。改造后，原电机减速机驱动卷筒转动，卷筒牵引钢丝绳运动，钢丝绳带动芯棒小车左右移动实现芯棒前后移动工作。

钢丝绳的选用：芯棒小车及芯棒重量为N=1500kg，摩擦系数选u=.0.12，芯棒小车与滑道之间摩擦力为F=Un=0.12*1500=180kg，钢丝绳最大静拉力S=F=180kg，根据使用经验和现场情况，两根钢丝绳长度较长，且与滑槽等金属表面产生滑动摩擦，因此选用钢丝绳直径20mm，6*19股（1+6+12），绳纤维芯。此方案备件及施工费用约3万元。

3 结论

经过两个方案对比研究，采用钢丝绳传动具有明显的优势。钢丝绳柔性大，抗拉强度大，钢丝绳传动替代链条传动解决了链条刚性大易断裂、故障停机率高的问题，以较少的投入满足了设备的优化和现场使用要求。

参考文献：

[1]陶俊，袁建军，张伟军，万志成.钢丝绳传动四自由度机械臂的机构设计[J].机械与电子，2008（01）.

[2]朱有为，罗护，金忠庆.新型钢丝绳精密传动的设计研究[J]. 机械设计与制造，2007（06）.

[3]罗护，沈军，盛德军.微型钢丝绳传动绳槽匹配及设计方法研究[J].机械科学与技术，2010（03）.

作者简介：

钢丝编织软管的结构设计与节能降耗篇3

软管结构主要可分为三层:内胶层, 钢丝增强层, 外胶层。内胶层和介质直接接触, 主要起密封作用;钢丝增强层起承压作用, 包含钢丝层和中胶层, 钢丝层和中胶层层层堆叠, 中胶层将钢丝层紧密粘合在一起, 钢丝层称为“骨”, 中胶层称为“筋”;外胶层处于使用环境中, 主要是保护橡胶软管不被外界环境损坏。结构设计的主要目标是确定软管各部分数据, 确保软管生产过程高效和节能;确保产品质量, 延长使用寿命, 降低消耗。GB/T3683-2011橡胶软管及软管组合件油基或水基流体适用的钢丝编织增强液压型规范中规定了多种型别的钢丝编织软管, 本文以最为典型的2ST型软管 (以下称“软管”) 为例详细阐述。

1 关键名词解释

a) 钢丝股数 (n) 。指编织机每个锭子上钢丝的根数, 根数越多, 强度越大;b) 爆破压力 (B) 。指软管在进行爆破试验时, 软管出现爆破现象时瞬间压力的大小, MPa;c) 编织密度 (M) 。指软管编织钢丝所覆盖的表面与软管整个表面的比例关系, %;d) 编织行程 (T) 。指编织机锭子在转盘上旋转一周, 软管沿轴向前进的长度, 它与编织线的节距相等;该参数是编织过程中控制的主要参数, mm[1];e) 编织平衡角 (α) 。指钢丝增强层钢丝的切线方向与软管轴线方向的夹角, 称为钢丝增强层包覆角;若软管在内压作用下, 其管体直径和长度仍保持不变, 且体积呈最大值, 将此时的包覆角称为平衡角;经推导, 平衡角为54°44′[2]。平衡角为理想值, 与实际生产中的编织角度并不完全一致;f) 计算直径 (Dj) 。指计算编织层行程时所需直径值, mm;g) 编织机锭子数 (N) 。每台编织机的锭子数量。

2 软管结构计算过程

软管结构设计分两条主线:a) 对于橡胶层的结构设计, 主要计算出各胶层宽度、厚度及橡胶的性能要求;b) 钢丝层结构设计, 主要计算出钢丝层合股股数、编织行程及钢丝编织角度。这两条设计主线都是以国家标准为设计基础的。

2.1 橡胶层的结构设计

GB/T3683-2011橡胶软管及软管组合件油基或水基流体适用的钢丝编织增强液压型规范给出了部分数据标准值, 标准值存在误差范围, 以下数据取上下误差的平均值进行计算 (平均值最接近国家标准的标准要求) 。标准值分别表示如下:Dt为软管通径, mm;Dz为增强层直径, mm;Dw为软管的外径, 即外胶层外径, mm。

行业设计中, 部分材料是特定的, 它们有固定参数, 虽标准中未规定, 但已成为该行业内的事实。表示如下:Hz为中胶片的厚度, 一般设计中为0.5 mm;Φz为钢丝直径, 钢丝编织软管钢丝基本上都采用0.295 mm的钢丝, 若要提升钢丝承压等级, 可以选择强度更高、直径更大的钢丝。

根据以上给定的标准值、固定参数, 计算出相应其它数值, 计算公式及计算方法分别如下:

a) Dz2为第二层钢丝编织层外径, mm:

b) Dz1为第一层钢丝编织层外径, mm:

c) Dn为内胶层外径, mm:

d) Hn为内胶层厚度, mm:

e) Wz为中胶片宽度, mm:

式 (5) 中, Wz是理论值, 由于中胶包覆过程不能留下缝隙, 因此, 中胶宽度一般在理论值的基础上增加

5%~10%。

2.2 钢丝层的结构设计

钢丝层结构设计主要包括:第一层钢丝行程 (T1) 、第二层钢丝行程 (T2) 、第一层编织角 (α1) 、第二层编织角 (α2) 、第一层编织层外径 (Dz1) 、第二层编织层外径 (Dz2) 、钢丝股数 (n) 。

2.2.1 行程编织角计算

编织行程、编织角度、计算周长 (πDj) 存在三角函数关系, 见图1。

a) 三角函数关系式如下:

式 (6) 中, Dj为计算直径, mm, Dj=Dt+2Hn+4Φz+Hz;α=54°44′=54.73°;Dt为软管通径, mm;

b) 第一层钢丝行程T1计算公式如下, mm:

式 (7) 中显示, 双盘钢丝编织机的两盘行程一致;

c) 第一层编织角α1计算公式如下, °:

d) 第二层编织角α2计算公式如下, °:

2.2.2 钢丝股数的计算

钢丝股数主要依据编织密度和爆破压力来计算, 计算方法如下:

式 (10) 中, Tmin=NΦz (n+0.73) /2sin54.73;T=πDj/tanα;M为百分数, 编织软管取值范围在80%~90%间。

上述公式中, 只有n为不确定因数, 根据M取值范围, 可以确定n的取值范围n1;又有:

式 (11) 中, C4为修正系数, 一层编织取0.9~0.95, 二层编织取0.85~0.9;C3为钢丝伸长率, 值取1;I为编织层数, 一层编织取1, 二层编织取2;KB为编织钢丝线的强度, N;B为爆破压力值, MPa。

上述公式中, 只有n为未知因数, 可以求解出n的另一个取值范围n2。取n1和n2的公共区域, 即得n的具体数值范围, n取整数。

3 软管结构主要参数

按照以上计算流程, 至此, 软管所有参数都可计算得出。国标中其它型别软管按照本文计算方法, 可自行设计。

4 结语

在橡胶行业中, 环保和节能一直是影响企业发展最重要的因素。橡胶软管原材料种类繁多, 生产工艺复杂, 每1 m软管都消耗了大量能源和原材料。在软管结构设计过程中, 充分做到软管每个尺寸合理化, 减少胶料、钢丝等原材料消耗;充分考虑生产过程便捷化, 减少能源消耗, 提升合股机、编织机、挤出机使用效率;充分严谨地计算软管承压能力, 延长软管使用寿命, 降低消耗。橡胶软管结构受到越来越多生产企业的重视, 会逐渐成为每个企业赖以发展的核心技术。

摘要：高压钢丝编织软管应用领域十分广泛, 主要应用于煤矿、机械、石油化工等领域, 高压钢丝编织软管是液压系统必不可少的元件。研究高品质软管与企业节能降耗、生产安全的关系, 提出好的结构设计可以实现软管生产阶段节能、使用阶段降耗。

关键词：编织软管,结构设计,节能降耗,编织行程,编织角度

参考文献

[1]董林福.软管成型设备与制造工艺[M].北京:化学工业出版社, 2010.

浅析电梯钢丝绳检验技术与维护篇4

【关键词】电梯钢丝绳；安全；检验

【中图分类号】 TU857【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0227-02

由于钢丝绳的构造是一个复杂的、无限长的几何体，对于其检测应该在传统的检测基础之上，再利用新兴的检测方式，将检测的漏检率降到最低。目视电梯检测法主要是对其外观进行检查，通过多种试验动作以及塞尺、卷尺、钢直尺以及游标卡尺的测量和计算，对电梯的相关零部件和设施的可靠性、有效性和安全性践行检测。在进行检测之前，需要对多种检验量具进行校准，并且必须在校准期限内进行使用。

一、电梯钢丝绳漏磁检测技术分析

检测钢丝绳无损的方式主要是通过漏磁检测的方法进行的。在初期，主要是对钢丝绳局部的缺陷进行检测，也就是LF检测方法，主要是对断丝进行定量和定性的检测。上世纪八十年代之后，国内广泛应用截面积损失检测法，也就是LMA检测法。这种检测方法不仅可以对断丝进行定量和定性的检测，还能够对钢丝绳的磨损程度和修饰程度进行检测，但是，对于小断口的变形和断丝灵敏检测度比较低。为了有效的弥补这两种测量方式的不足，现在比较广泛的使用双功能检测器，也就是LF检测方法+LMA检测法，更加准确的对电梯钢丝绳进行检测。

二、有关钢丝绳检查的分析

钢丝绳在使用过程中，主要受到动应力，静应力，弯曲应力以及编捻应力和接触应力这几种力的相互作用。这些应力的相互作用，会导致钢丝绳的疲劳程度。另外，锈蚀和磨损又加剧了钢丝绳的损坏。在检查过程中，主要是通过对钢丝绳进行目测、手摸和锤敲的方法进行，观察钢丝绳的工作状况和表面质量。检查钢丝绳有无磨损，断丝，腐蚀以及直径变化，粗细不均匀等情况出现。

1、钢丝绳断丝

因为使用条件和工作环境的不同，造成钢丝绳断丝的原因有很多。比如说，扭拉断丝，拉断断丝，锈蚀断丝，磨损断丝和疲劳断丝等等。前两种情况的断丝，这是在事故发生中出现的，比如打结后受拉或紧急停车等原因。后三种情况的断丝是在正常使用中发生的。断丝数量的多少会直接的影响到钢丝绳的强度，相应的断丝分布的状况有直接关系。比如说，断丝全部集中在同一断面或某一个捻距，那么对于其强度的影响就会比较大。尤其是同一断面集中出现断丝，后果更加严重，需要及时更换钢丝。如果在全钢丝绳内都分布着断丝，那么对于钢丝绳强度的影响就比较小。在进行检查断丝的过程中，应该非常认真仔细，特别是在涂油比较多的地方或者锈蚀严重的地方，因为在锈蚀严重的地方，会出现面积比较大的锈斑，不容易发现细小的裂痕。另外，电梯钢丝绳提升之后，每次转过的表面是不一样的，所以说，一定要将钢丝绳的四周进行全面的检查、翻看。如果发现断丝翘起，应该及时的减掉，否则的话，断丝就会被压在钢丝绳中，危害其他钢丝，将其他钢丝挤压出断痕，大大降低其安全性能。还有一种情况，在正常使用某一捻距内每天都出现断丝，那么就需要立即更换钢丝绳。

2、钢丝绳直径变化

一般情况下，由于钢丝绳受到长期的磨损，直径就会减小。尤其是在遇到非常紧急的情况中，比如说，紧急停车，就会导致钢丝绳部分位置突然变细，出现这种情况，可能是因为绳芯被拉断，也可能是因为内部出现大量断丝。另外，由于钢丝绳受到严重锈蚀，也会造成断面直径的减少，相应的钢丝绳强度也会直线下降。如果这种情况不断持续，就应该及时更换新的钢丝绳。

3、钢丝绳锈蚀

其实，锈蚀是影响钢丝绳强度的一种非常重要的原因，其影响程度要远远超过磨损和断丝。钢丝绳一旦出现腐蚀的情况，那么，其有效面积就会迅速减小，其能够承受的荷载冲击力也会大大下降，同时，磨损速度也会相应加快，就会大大缩短钢丝绳的寿命。如果钢丝绳出现了比较严重的锈蚀，或者是点蚀麻坑已经形成了沟纹，再或者是一经敲打钢丝松动，不管直径有没有发生变化或断丝数量多少，都要立刻进行更换。如果绳芯无油或者内部生锈，钢丝绳就会有红油出现，此时需要剁开钢丝绳的绳头，仔细检查锈蚀状况。

4、钢丝绳突然拉长加快

在钢丝绳悬挂的开始阶段，因为受到重新排列的作用，其自身结构会产生伸长。当承载后，就会产生一定的伸长弹性。结构伸长和弹性伸长一般经过两周时间，就会趋于稳定状态。在适应钢丝绳的过程中，调绳长度与调绳时间是有规律的。如果，钢丝绳突然伸长加快，比如说连续三天内都出现了明显的伸长，那么就需要及时找出原因，并且更换钢丝绳。

三、钢丝绳MTC安全检测仪的应用

钢丝绳MTC安全检测仪，这是一种高科技的检测设备。在上述的传统检测方式的基础之上，再结合现代化的MTC安全检测仪，就可以全面的提高钢丝绳检测技术。其工作原理如下：

当钢丝绳通过磁传感器的时候，钢丝绳如果出现磨损或断丝等缺陷，就会向外扩散，这些信号进过处理和聚集，通过接口、经过转换输入到PC机，再通过相应的额软件处理，确定出钢丝绳截面变化、磨损或断丝等情况，准确的出具诊断报告。

四、电梯钢丝绳相关的维护措施分析

合理科学的对钢丝绳进行维护，可以有效的提高钢丝绳的寿命。在仔细运送、悬挂、储存和平稳操作之外，还应经常进行涂油、清洗。对钢丝绳进行定期涂油，可以免受锈蚀的侵害，阻止水分、湿气的渗透，满足钢丝绳心油量。特别是在比较差的现场，更要重视定期涂油的工作。定期使用润滑油进行钢丝绳的润滑，使用之前要将润滑油升温加热至60度，更好的使润滑油充分的浸入钢丝绳内部。一段时间之后，涂油就会随着杂质和灰尘的落入渐渐失效，变成油垢。这些油垢需要及时清除，如果不进行清除直接涂油的话，不仅会阻碍防锈和润滑作用的发挥，还且还会影响钢丝绳的质量。油垢的老化吸水会加重钢丝绳的锈蚀，进而被损坏。因此，应该及时的采取措施清除油垢。在具体操作的过程中，按照相关规定进行，可以延长其使用寿命：第一，按照《电梯使用钢丝绳》的相关要求，合理选择钢丝绳，一定要达到规定的性能要求。第二，电梯的钢丝绳之间所承受的不同的拉张力应该保持一定的平衡。一旦出现受力不平衡的现象，就应该及时的旋转螺母，调节弹簧拉张力，从而使得每根钢丝绳之间保持平衡的受力，差值应保持在5%之内。第三，钢丝绳中的浸油麻芯会因为使用时间过长，油量枯竭，应该及时的加入润滑油，保持充足的油量。第四，如果曳引钢丝绳的表面出现砂砾和油污等杂质，需要使用煤油及时擦洗干净。在电梯使用的过程中，反绳轮或导向轮、曳引轮会出现交变或单向弯曲，在绳槽中，钢丝绳会受到比较大的压力。所以说，电梯钢丝绳必须具有非常高的耐磨性、挠性和强度。在使用钢丝绳的过程中，因为多种原因的影响，比如说腐蚀，摩擦以及应力等等，钢丝绳会出现一定的磨损、断丝和疲劳，如果继续恶化下去，强度就会持续下降，当达到一定程度的时候，就应该及时报废，更换新的钢丝绳。

结束语：

综上所述，本文针对电梯以及电梯钢丝绳的重要性开始入手分析，从三个大的方面：电梯钢丝绳漏磁检测技术分析，有关钢丝绳检查的分析，电梯钢丝绳相关的维护措施分析，详细论述了电梯钢丝绳检验技术与维护。

参考文献

[1] 栾玮，姚泽华，沈功田.电梯检验技术发展趋势研究[J].科技创新导报，2012（31）

[2] 张清鹏，刘方亭，电梯检测系统的应用[J].中国仪器仪表，2013（04）

[3] 付炜平，电容型设备绝缘的现场带电检测[J].高电压技术，2011（10）

[4] 林铸强，浅谈电梯安装过程的监督检验工作[J].机电技术，2009（02）

[5] 梁旭，加强检验检测工作，提高电梯安全性能[J].企业技术开发（下半月），2010 （11）

钢丝绳结构篇5

钢丝绳是由优质钢丝按一定规律加上绳芯或钢芯捻制而成, 具有卷绕性好、承载能力大、质量轻、工作平稳无噪声、耐冲击及安全可靠等优点, 广泛用于起重机以及各种张拉支承装置和装卸工索具中。保证起重机高速重载和高可靠性的条件之一, 就是对钢丝绳状态的良好维护。

二、钢丝绳损伤形式和预防

钢丝绳使用的安全性是人们关心的问题, 因为钢丝绳的损伤或破断会引发重大事故。为了确保使用中的钢丝绳安全运行, 掌握钢丝绳的损伤规律及防治方法是很有必要的。就起重机钢丝绳而言, 其规格品种繁多、使用千差万别, 随着使用时间的持续, 都会出现损伤现象。主要损伤为磨损、疲劳、锈蚀、变形及过载。

1. 磨损及预防

钢丝绳在操作时与其他物体接触并有相对运动, 产生摩擦。在机械的、物理的和化学的作用下, 钢丝绳的表面不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式, 一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损3种情况, 相应断面形状如图1所示。

(1) 外部磨损。外部磨损是钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损。在外部磨损后绳径变细, 外周表面的细钢丝被磨平。钢丝绳的外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小, 钢丝绳的破断载荷也相应降低。

由图2可以看出, 单周磨损较全周磨损更恶劣, 所以应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周均匀磨损。如滑轮有螺旋形磨损槽会影响钢丝绳转动, 出现异常磨损或单周磨损, 日常检查中如发现有单周磨损就应查找原因并降低更换标准。

(2) 变形磨损。变形磨损是由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损, 这是一种局部磨损现象。实际操作中, 容易产生变形磨损的情况是桥吊“挖井”作业时, 起升钢丝绳动绳部分容易与集装箱摩擦和勾挂;检查时应让吊具放在地板上, 钢丝绳放松, 这时变形的钢丝绳便会显现, 应对变形处钢丝进行仔细检查。一般对起升钢丝绳采用交叉绕法, 让动绳处于内侧, 减少钢丝绳和集装箱摩擦的机会。

(3) 内部磨损。在使用过程中, 钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧, 每根细钢丝的曲率半径不完全相同, 且由于钢丝绳的弯曲, 钢丝绳内部各细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移, 这时股与股之间接触应力增大, 使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹, 构成了内部磨损。通常, 选择线接触或面接触型的钢丝绳是减少内部磨损的有效途径。

经过试用发现, 1770 MPa以上强度等级钢丝绳及8股钢丝绳使用寿命, 并没有明显比6股的1770 MPa强度等级的钢丝绳长, 且1770 MPa以上强度等级钢丝绳僵性更大且操作不便。经综合比较, 采用6股线接触1770 MPa强度等级的钢丝绳更为有利。

2. 疲劳及预防

(1) 弯曲疲劳。钢丝绳重复通过滑轮或卷筒, 无数次的弯曲, 容易使钢丝产生疲劳、韧性下降, 最终导致断丝。而疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。通常情况下, 疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。

钢丝绳的弯曲疲劳寿命与D/d比值, 即卷筒直径或滑轮直径D与钢丝绳直径d的比值应>30, 安全系数和钢丝绳结构均有密切的关系, 设备订购时应尽量选择大的D/d比值。

(2) 拉伸、扭曲和振动引起的疲劳。起重机钢丝绳在起动和制动时, 变化的拉伸应力会引起金属疲劳, 钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。疲劳损伤引起的断丝一般断口平齐, 多半出现在表层钢丝上。

(3) 防止钢丝绳疲劳损伤的途径。有条件的情况下, 应尽可能选择大的D/d比值;在安排滑轮布局时, 应尽量避免使钢丝绳反向弯曲, 反向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍;尽可能选择结构好的钢丝绳, 如WS, TX型等线接触钢丝绳。

3. 锈蚀及预防

钢丝绳一般在露天使用, 日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀。因腐蚀而形成的腐蚀坑成为应力集中点、疲劳裂纹的来源, 腐蚀使钢丝绳的截面积减小、弹性和承受冲击的能力降低。

防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种, 一种是勤涂油, 对于经常处于运动状态的钢丝绳涂油是必不可少的。实际操作中要根据实际情况定, 一般在使用2个月后钢丝绳最初的含油量即干枯, 钢芯绳则变短, 其后如不加油则断丝现象会加剧。另一种是对使用环境恶劣、相对运动较少的钢丝绳可选择镀锌、镀铝等形式的绳, 能有效地防止钢丝绳的腐蚀。

4. 变形及预防

很多钢丝绳严重损坏是因为钢丝绳事先受到塑性变形损伤而没有引起人们的足够注意引起。变形的主要原因有多种。

(1) 外伤。在操作过程中, 钢丝绳与其他部件不正常的接触容易造成外伤。最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里脱槽或在卷筒上跳出绳槽, 使钢丝绳局部轧坏。对设备上没有防脱槽措施的滑轮进行防脱槽挡板加装 (主要有拖缆小车牵引绳滑轮、前大梁倾转滑轮和吊具上架起升滑轮等) , 改进后效果明显, 未再出现跳槽现象。

(2) 压溃。钢丝绳在卷筒上卷乱后容易产生压溃现象, 由压溃造成的钢丝绳损伤会在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹, 强度急剧下降。防止的措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角, 必要时可在起升机构中设置排绳器或者压绳装置, 防止钢丝绳出现卷乱现象。

(3) 扭结。钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做扭结。扭曲的方向与钢丝绳旋向一致的为正扭结, 反之为负扭结。普通钢丝绳带有自转性, 绳受拉力时绳股会向倒捻方向旋转, 这是造成钢丝绳扭结的原因。钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低, 正扭结的强度只有原强度的60%~80%, 负扭结的强度还不到原强度的50%, 严重时强度将降低到只有原来的10%~20%。

实际操作中, 发生扭结的情况大部分发生在更换钢丝绳等需大量放松钢丝绳后再拉紧的工况, 试用过发生较严重正扭结的钢丝绳, 使用寿命只有1个月。因此为安全起见, 一旦钢丝绳发生扭结就必须报废。为防止钢丝绳扭结可采取一些措施, 如加强换绳松绳时的监护, 主要是在吊具的周围, 发现有扭结迹象立即停止操作、释放还原。

5. 过载及预防

钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长, 当载荷超过弹性极限时, 钢丝绳就可能断裂。通常把钢丝绳承受的静载荷控制在破断载荷的1/10~l/5, 叫安全负荷 (钢丝绳允许承受的额定静负荷) 。但钢丝绳实际上处于运动状态, 钢丝绳在工作时除了要承受货物、自重等静载荷外, 还要受到因加速度和冲击引起的动载荷, 因弯曲、摩擦引起的附加载荷等。因此, 除了静载荷以外的其他载荷增多时, 实际的安全系数就降低了, 钢丝绳往往由此而发生过载。

因过载而破断的钢丝绳, 其断口呈松散状, 钢丝断口位置大多数不在一起, 绳芯外露。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故, 也会大大地缩短其使用寿命。为了防止钢丝绳过载, 应采取一些措施。

(1) 正确选用安全系数, 力求减少静载荷以外的其他载荷对钢丝绳的影响。弯曲载荷可以通过加大滑轮和卷筒直径来减小;动载荷可以通过提高起重机司机的操作水平、改进起重机性能来减少;摩擦阻力可以通过及时补充润滑油来减少等。

(2) 严格遵守安全操作规程, 杜绝人为的超负荷现象。

(3) 在起重机上安装负荷指示器、超负荷限制器或报警器, 消除过载现象。

曾发现设备司机在遇到起吊超重箱发生保护跳停后, 采取频繁复位的操作方式继续吊超重箱, 这将对设备包括钢丝绳产生不良影响。经过技术员修改程序, 超载后不再允许司机自行复位, 可有效防止此种现象的发生。

三、岸桥钢丝绳使用经验

除了上述几种钢丝绳的基本损伤类型外, 容易被忽视的是滑轮对钢丝绳寿命的影响。公司在长期实践当中发现, 金属滑轮的硬度太高或太低都对钢丝绳不利。滑轮硬度太高, 显然对钢丝绳的磨损比较大;滑轮的硬度太低, 钢丝绳容易在滑轮槽上刻出螺纹状的槽, 同时在钢丝绳的压力作用下, 等于对螺纹槽进行硬化处理, 当钢丝绳运动时, 螺纹槽就像锯子一样损坏钢丝绳并使钢丝绳的各绳股受力不均衡。这种情况下, 钢丝绳的损坏主要表现为单股绷紧和单周磨损, 在1#、2#桥原机配的滑轮中就有出现过, 一般新钢丝绳更换后使用1个月便出现这种情况, 在更换滑轮后故障便会消失。现在, 公司自己制图送外加工滑轮, 滑轮槽的硬度在45~50 HRC, 比钢丝绳的硬度略高。实践证明, 这样的硬度可以保证滑轮和钢丝绳寿命的合理使用;另外, 对于滑轮和钢丝绳的直径比例, 起升机构应选择30∶1至少要28∶1以上, 否则将显著的影响钢丝绳的使用寿命。

1. 钢丝绳的检查方法

钢丝绳的检查主要是查看钢丝绳的使用情况是否已经达到更换标准, 但判断钢丝绳是否应该更换比较复杂。实际使用中, 钢丝绳并不是处于理想的容易判断的状态。可能磨损不大但却有断丝;有断丝却分布很广, 但都没有达到更换标准;磨损不大但使用时间比较长、有锈蚀现象等。所以一般不能根据单一的更换标准, 必须积累比较丰富的经验, 根据各个参数来判断, 比如使用时间、箱量、钢丝绳磨损后的直径等标准综合判断, 才能充分利用钢丝绳的使用价值。

钢丝绳的检查因不同的设备而有所不同, 应根据钢丝绳的绕法和桥吊频繁作业的范围来判断钢丝绳中最薄弱的位置, 起升绳一般在前门框横梁前后15 m的范围内, 让桥吊动作来检查钢丝绳, 一般直径最小、断丝数最多的绳段在这里就能查出;而牵引绳则在主小车处于最前端和最后端时钢丝绳最细。

钢丝绳的直径检查是用游标卡尺在最细的钢丝绳段测量股和股之间的距离, 取多点测量后平均后得出;断丝数按1根粗丝折算1.7根丝细计算;其他参数如使用时间和箱量则靠记录和统计得知。另外, 严重塑性变形或其他严重损伤的必须马上更换。

2. 钢丝绳的更换

钢丝绳的更换标准详细参照国标, 其中起升绳的更换标准可适当放宽。钢丝绳的更换是起重机维护量最大的工作项目, 在起重机维修成本中占很大部分并且关系到设备的安全使用, 因此更换钢丝绳标准必须足够准确, 才能在成本和安全之间达到平衡。

(1) 起升和小车牵引绳。公司2004年之前全部使用日本制造的钢丝绳, 柔韧性较好、残余应力小、质量比较稳定。一般要求磨损达到7%时更换。实践中发现, 小车牵引钢丝绳按照这个标准更换比较准确, 一旦超过, 钢丝绳破断可能性就很大;对起升绳, 一般是延长到10%更换, 这时偶尔会出现断丝, 但断丝数均在允许范围内, 而当磨损超10%之后, 钢丝绳强度急剧下降, 不能再继续使用。2004年之后, 钢丝绳全部采用国产绳。国产绳和进口绳的性能明显不一样, 国产绳表面硬度较大、柔韧性较差, 钢丝绳制造时的残余应力比较大、容易打结, 这点从钢丝绳更换时就可以明显看出。国产钢丝绳在使用中磨损不明显而断丝明显, 因此国产钢丝绳的更换主要按照断丝数进行。

公司的国产小车牵引绳在1#、2#、3#桥吊上试用过, 直径16 mm的绳, 一般使用3~4个月就达到更换标准, 即断丝数量达到更换标准;进口绳一般可达到10~12个月。因此, 建议小车牵引绳 (小直径绳) 采用进口。

(2) 俯仰钢丝绳。俯仰钢丝绳因为工作量不大, 因此磨损量也不大, 直径减少量很小, 其损伤主要是疲劳和锈蚀。

公司所有桥吊的俯仰钢丝绳均换过, 经过对钢丝绳的观察、解剖对比, 积累了一些使用经验。对各桥吊俯仰绳进行几次专项检查, 1#、2#曾因意外损伤有断丝, 4#、5#因使用时间长有断丝, 6#、7#使用5年没有断丝。因为俯仰钢丝绳的特殊性, 建议对俯仰钢丝绳的更换标准进行规定, 根据使用经验, 俯仰钢丝绳使用寿命可定在7年。

如4#、5#的俯仰钢丝绳从1994年开始使用到2005年更换, 使用周期约为10年, 断丝数符合更换标准 (后来均采用7年一换的标准) , 断丝位置在梯形架上的钢丝绳固定头与前大梁上的第一个滑轮之间, 这段钢丝绳是俯仰钢丝绳的盲点, 它不通过任何滑轮, 处于静止状态, 因为位置比较特殊, 平时检查、润滑不到, 所有的桥吊都有这样的问题。

2012年公司更换了10#桥的俯仰钢丝绳, 截取前大梁挂钩时第一个滑轮之间的一段钢丝绳并解剖拍照 (图3) , 状态比较好, 该钢丝绳为进口绳, 共使用7年, 从实际使用情况看, 采用7年一换的标准比较安全和经济。

(3) 钢丝绳的润滑保养。钢丝绳的使用寿命与钢丝绳的润滑保养密切相关, 钢丝绳在工作时与滑轮等接触并有相对运动, 产生摩擦, 对钢丝绳钢丝产生磨损, 加油后降低绳与卷筒和滑轮的摩擦同时降低钢丝绳内部摩擦, 从而降低钢丝绳的磨损, 延长钢丝绳的使用寿命。钢丝绳一般在露天使用, 日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀。涂油后阻断电锈蚀介质和钢丝绳接触, 可以有效减少钢丝绳锈蚀, 减少钢丝绳的表面应力集中, 防止钢丝绳强度降低。

(4) 钢丝绳润滑油性能的一般要求。附着力强, 能克服钢绳高速运动甩油、滴油现象;润滑性好, 始终保持钢丝、股绳间处于良好的润滑状态;防锈性好, 能有效延长钢丝绳的使用寿命;通用性强, 适应多种用途钢丝绳和宽广的温度范围。

公司在6#桥吊做过试验, 在4条起升绳上涂不同品牌的润滑油 (分别为鹰牌、超化、安致) , 观察使用效果。根据试验结果, 目前采用超化牌润滑油性价比较高。根据有关资料, 钢丝绳最初的含油量可维持寿命的40%。但实际使用中是根据实际情况定, 一般在使用2个月后, 钢丝绳最初的表面含油量即干枯, 钢芯绳则变短, 一般只有1个月左右, 表面就很干了, 其后如不加油则出现断丝的可能性很大。

目前, 在钢丝绳更换的第一个月不涂润滑油, 依靠钢丝绳自身的含油量维持润滑, 第二个月开始保养, 根据作业情况, 一般可以维持3~4个月, 一台设备的钢丝绳一般共做3次润滑, 随着润滑次数的增多, 钢丝绳表面的润滑油结皮现象增多、效果变差, 这时钢丝绳也到达使用寿命后期。如果润滑油容易结皮, 只涂一次油便结皮严重, 会影响后续润滑, 明显影响钢丝绳的使用寿命和检查。因此, 选择润滑油的标准, 除了价格外, 是否容易结皮也是一个容易判断的重要标准。

3. 钢丝绳的国产化

钢丝绳的国产化同其他配件国产化一样, 都是公司精细化管理和成本控制的需要, 进口配件供货周期长、不一定完全符合实际需求, 国产配件质量和工艺不断提高, 部分配件性价比甚至超过进口配件, 供货周期短, 因此国产化是一条必由之路。

公司海天码头的桥吊使用的钢丝绳2004年实现了国产化, 由于该码头的桥吊品种规格较多, 相应使用的钢丝绳品牌、规格也较多。对比了钢丝绳的使用情况 (起升绳) , 每米国产钢丝绳是日本进口钢丝绳价格的57%, 但使用寿命是进口钢丝绳的70.34%, 因此国产钢丝绳是可以替代日本进口钢丝绳并且在性价比上存在优势, 但国产钢丝绳质量稳定性不佳, 具体使用时需要注意, 特别在其使用寿命后期更应倍加注意, 需加强日常巡检工作。

目前国产钢丝绳用于桥吊起升和俯仰机构, 起升更换主要按照断丝数更换, 更换时钢丝绳的表面磨损情况还比较好, 这是区别进口绳的一个特点, 应加以注意;俯仰绳因磨损和断丝都不明显, 其失效主要为锈蚀, 更换主要按照年限更换。小车绳根据实际使用情况, 考虑安全, 仍然采用进口钢丝绳。

四、结论

钢丝绳的几种损伤形式及相应预防措施以及基于多年的使用经验, 对岸桥钢丝绳的润滑保养进行总结。随着国内生产技术的提高, 国产绳的质量有了很大提高, 对比国产和日本产的钢丝绳的使用情况, 大直径钢丝绳的性价比已经超过进口绳, 因此公司现在使用的大直径钢丝绳已经全部采用国产绳, 但是国内的细钢丝的生产水平和国外仍有差距, 实际使用也不理想, 因此小直径钢丝绳仍然使用进口绳。

摘要：钢丝绳是起重设备中的重要部件, 其安全使用是起重设备的重中之重。分析钢丝绳几种主要的损伤方式以及相应的简单预防方法, 并对厦门集装箱码头集团有限公司海天码头钢丝绳的使用进行了总结, 最后对岸桥钢丝绳的国产化提出相关建议。

钢丝绳润滑保养篇6

钢丝绳一般处于露天工作状况，环境比较恶劣，生锈和腐蚀经常会发生。人们一般将钢丝绳作为一种工业材料，但实际上它是由若干运动元件(钢丝、股绳、衬芯等)组成。钢丝绳在受到拉伸、弯曲和扭转时，每根钢丝以及衬芯各自和相互之间都有摩擦和磨损。

给钢丝绳润滑传统方法一般以人工为主，用毛刷或其他吸水工具沾上润滑脂(油)后涂在钢丝绳上，润滑脂(油)很难进入钢丝绳内部，效果不好。

二、如何润滑保养钢丝绳

1. 钢丝绳使用过程中存在的磨损

在实际接触摩擦部位出现连续磨损和粘着磨损;由于尘屑、磨料的附着和掺入而引起磨料磨损;如果钢丝绳暴露在潮湿、酸、碱性气体环境会引起腐蚀和化学侵蚀;由于超载、冲击或弯曲过度使钢丝结构变化、强度降低产生疲劳现象，这是一种不易察觉但逐渐累积而突然产生破坏的形式。

由于钢丝之间，钢丝与绳轮、鼓轮之间比压过大而油膜强度不足，以至出现印痕和变形。由于与金属直接接触所带来的摩擦热而引起的磨损。

2. 润滑保养

(1)润滑油的加注方法。浸润法，浸润时先把钢丝绳各线股空隙中的污物、尘土、油泥等用过热蒸汽或压缩空气和钢刷清理干净，然后放人油浴中淹浸，使用的油应加热到50℃左右，以便渗入。浸润间隔期在常温条件下为每3个月一次。还可以用带油刷的手提油壶或专门的给油器加油，前者用于短钢丝绳。润滑间隔期约5天一次，多灰沙、高温或露天条件下3天一次。

(2)润滑脂的加注方法。加注润滑剂理想的方法是，把润滑剂加在钢丝绳经过绳轮或卷简时靠近绳股有张开趋势的地方。润滑剂可以人工或用机械加上去。

三、常用润滑剂的选用

1. 对润滑剂的要求

钢丝绳润滑剂的首要作用是润滑。钢丝使用中要尽可能长时间保持其润滑性，首先要求润滑脂有一定的高低温性能。衡量高温性能的是滴点，衡量低温性能的是低温脆性点，确保高温不滴淌，低温不脆裂。其次是润滑剂在工作环境下，有良好的附着力，特别是在特定温度和高速抽动中保持其附着性，不致被甩脱。

钢丝绳润滑剂的第二个性能是防锈性。目前标准GB/T2361-1980防锈油脂温热试验方法，石化行业标准SH/T 0081-1991《防锈油脂盐雾试验方法》，是行业内公认比较合适的检测方法，可满足钢丝绳对润滑脂的性能要求。在实际应用中往往由于润滑脂附着力差，在使用初期的很短时间里就流失或脱落，起不到防锈作用。港机用户、石油企业用户，要求钢绳润滑脂有较好的粘附性，防止钢绳润滑脂脱落污染环境。

钢丝绳润滑剂的增摩性能。矿用摩擦轮提升机要靠轮、衬垫与绳的摩擦传递动力，达到提升的目的，煤矿安全规程对此提出了强制要求。在走访大型煤矿时，管理人员也指出，使用劣质脂会出现钢丝绳打滑，去除油脂则会出现提升性能下降的现象，急切希望钢丝绳润滑脂有较好的增摩效果。此外电梯用绳也有增摩的要求。

钢丝绳润滑剂的环保性能。电梯、索道等用钢丝绳，使用厂家均提出环保要求，港机用绳、石油钢丝绳，客户均希望钢丝绳对工作环境无污染。电梯、索道用钢丝绳对润滑脂的化学组成提出不含矿物树脂的要求，防止污染环境，便于清洗。钢丝绳在使用过程中，不能像钢丝绳生产企业那样对钢丝绳加热涂油，只能进行表面涂油浸油，所以，油脂要有常温下的易施工性、良好的渗透性。

2. 润滑剂选用原则

在众多因素中，钢丝绳的用途对润滑剂的选择最为关键和重要。表1供参考。

3. 常用润滑剂

中国石油化工行业标准SH/T 0387-1992《钢丝绳表面脂》、SH/T 388《钢丝绳麻芯脂》，国内通用型，-30～70℃温度下使用。

长城牌钢丝绳专用润滑脂用于钢丝绳及导轨、夹条、滑道、链条的润滑与封存，可在-20～80℃温度下使用。

爱利丝IRIS-255钢丝绳表面脂是由高性能树脂、防锈剂、润滑剂、稳定剂和联结剂炼制而成的高性能润滑脂，具有卓越的附着力、润滑性、防锈性和高滴点，不含沥青。应用于-40～80℃的宽温范围。

比尔钢丝绳润滑喷剂含二硫化钼、石墨和极压添加剂的高性能干膜钢丝绳润滑喷剂。特别适用于港口、码头的潮湿和腐蚀环境中钢丝绳作抗磨、减磨及润滑防腐蚀。工作温度范围：-20～120℃。

LE公司的2001MONOLEC钢丝绳润滑剂，是一种具有高度穿透能力的液体润滑剂，有优良的负载能力。可渗透并灌满钢丝绳的内心线束，无论钢丝绳是处于静止还是运行状态。

必可TACBECON105WR是含有二硫化钼的半流体脂，有抗水性、防止海水(含化学物质空气)腐蚀。单位面积用量小，耐高温达150℃。

膨润土和沥青基的钢缆滑脂无滴点，渗透性强，主要用于炼钢厂。

摘要：钢丝绳润滑保养, 常用润滑剂及选用原则。长城牌钢丝绳专用润滑脂, 爱利丝IRIS-255钢丝绳表面脂, 比尔钢丝绳润滑喷剂, LE公司的2001MONOLEC钢丝绳润滑剂, 必可TACBECON105WR半流体脂。

钢丝绳结构篇7

钢丝绳因重量轻、抗拉强度高而广泛应用于矿山机械的提升缆绳、运输机械的牵引缆绳、乘人索道的支撑缆绳、斜拉桥的承载钢索等。钢丝绳结构设计 (内部钢丝直径大小、捻距与钢丝之间间隙率合理设计等) 对于其柔度、强度及稳定性具有重要影响, 而钢丝绳在轴向载荷下的变形特性对摩擦轮上钢丝绳的变形特性及钢丝绳内部钢丝的滑动特性等同样具有重要的意义。单股钢丝绳既是独立的承载元件, 也是其他复杂钢丝绳的元件, 目前已有许多学者对其进行研究。文献[1,2,3,4,5,6,7,8]根据Love[9]的曲杆理论, 建立了钢丝绳内部钢丝6个非线性方程, 研究了螺旋钢丝截面近似椭圆时钢丝刚好接触的钢丝半径、接触角和线接触载荷表达式等。文献[10,11,12,13,14,15]也对钢丝绳进行了研究, 但这些研究对轴向载荷下钢丝刚好接触时的理论半径及钢丝之间的间隙特性等没有给出具体的表达式。目前国内关于钢丝绳内部钢丝接触半径、间隙角、间隙值和间隙率的定义不明确, 取值一般凭经验, 而且没有考虑轴向载荷下各层钢丝的变形特性。因此, 本文在上述学者的研究基础上进一步研究轴向载荷下钢丝绳内部钢丝变形特性。本文的分析基于以下假设:忽略相邻层钢丝接触压力引起的钢丝截面变形;螺旋钢丝和中心钢丝材料一样且均匀、各向同性。

1 轴向载荷下内部钢丝的轴向变形

点接触单股钢丝绳由中心直钢丝和围绕中心钢丝的螺旋钢丝组成, 其结构如图1所示。

钢丝绳受载后, 第i层螺旋钢丝的捻制半径为

$R_{i}^{´} = r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} + r_{i} - Δ R_{i} i = 1, 2, \dots (1)$

$Δ R_{i} = ν (r_{0} ξ_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} ξ_{j} + r_{i} ξ_{i})$

式中, r0为中心钢丝半径;ri为第i层螺旋钢丝半径;ν为钢丝的泊松比;ξ0为中心钢丝轴应变, 是单股绳的轴应变;ξi为第i层螺旋钢丝轴应变。

当i-1<j时, $\sum_{j = 1}^{i - 1} (\cdot) = 0$ 。

根据文献[5], 钢丝绳轴应变ε及单位长度扭转角ϕ可表示为

$ε = ξ_{0} = \frac{h^{´} - h}{h} = (1 + ξ_{i}) \frac{\sin α_{i}^{´}}{\sin α_{i}} - 1 (2)$

$ϕ = \frac{θ_{i}^{´} - θ_{i}}{h} = \frac{1}{R_{i}^{´}} (1 + ξ_{0}) \cot α_{i}^{´} - \frac{\cot α_{i}}{R_{i}} (3)$

式中, h、Ri、θi和αi分别为初始钢丝绳长度、第i层钢丝捻制半径、螺旋钢丝旋转角和螺旋角;上标“′”表示受载荷变形后的参数。

由式 (2) 和式 (3) 可知, 在ε和ϕ确定的情况下, α′i和ξi的解析表达式不能直接联立得到。另外, 根据文献[7]可知, 将式 (2) 和式 (3) 线性化表示得到的值与非线性的误差很小, 同时ξi的线性化有利于工程计算, 因此, 将sin α′i和 (cot α′i) /R′i泰勒级数展开, 并将式 (2) 和式 (3) 联立, 得到ξi关于ε和ϕ的显式表达式:

ξi=ηiε+λiϕ (4)

$η_{i} = \frac{R_{i} \tan α_{i} - ν (r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 η_{j} r_{j}) \cot α_{i}}{R_{i} \tan α_{i} + (R_{i} + ν r_{i}) \cot α_{i}} (5)$

$λ_{i} = \frac{R_{i}^{2} - ν \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 λ_{j} r_{j} \cot α_{i}}{R_{i} \tan α_{i} + (R_{i} + ν r_{i}) \cot α_{i}} (6)$

式中, ηi为轴向应变系数;λi为单位扭转角变化系数。

矿井运输提升等用的提升钢丝绳的两端一般约束旋转运动, 即ϕ=0, 因此下面仅针对这种情况分析。第i层螺旋钢丝的ξi、sin α′i和R′i的显式表达式为

ξi=ηiε

sin α′i=[ε (1-ηi) +1]sin αi

$R_{i}^{´} = r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} + r_{i} - ν (r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} η_{j} + r_{i} η_{i}) ε$

2 轴向载荷下螺旋钢丝半径及接触半径

2.1 理论螺旋钢丝半径及接触半径

由于双螺旋钢丝曲线组成的曲面可形成单螺旋钢丝的表面, 因此根据文献[14,15]关于双螺旋钢丝空间曲线的建立方法, 将坐标系建立在垂直于绳截面的中心, 其z轴沿着绳的轴线, x轴指向螺旋钢丝中心, y轴根据右手规则确定, 并将螺旋钢丝表面等价为双螺旋曲线组成的曲面, 则受载后螺旋钢丝曲面可表示为

$\begin{array}{l} x_{i} = a_{i} \cos θ_{i} + b_{i} \sin θ_{i} \\ y_{i} = a_{i} \sin θ_{i} - b_{i} \cos θ_{i} \\ z_{i} = R_{i}^{´} θ_{i} \tan α_{i}^{´} + r_{i}^{´} \cos α_{i}^{´} \sin φ_{i} \end{array}} (7)$

ai=R′i-r′icos φi

bi=r′isin α′isin φi

式中, φi为螺旋钢丝表面曲线的旋转角。

令式 (7) 中zi=0, 得到垂直于绳轴线的螺旋钢丝截面轮廓曲线表达式:

$\begin{array}{l} x_{i} = r_{e t i} \cos - ψ_{i} \\ y_{i} = r_{e t i} \sin - ψ_{i} \end{array}} (8)$

$r_{e t i} = \sqrt{a_{i}^{2} + b_{i}^{2}} (9)$

$ψ_{i} = \frac{r_{i}^{´} \cos α_{i}^{´} \sin φ_{i}}{R_{i}^{´} \tan α_{i}^{´}} + a r c$ $\tan \frac{b_{i}}{a_{i}} (10)$

其中, reti为螺旋钢丝截面轮廓曲线上点Ai到绳中心O的距离;ψi为OAi与x轴的夹角, 如图2所示。图2中, 间隙角γti为第i层相邻钢丝截面切点之间的夹角。当ψi趋于最大值时, 理论接触半径为

rcti=reti (11)

若在一定的轴向载荷下间隙角γti为零, 即同层钢丝正好满足相互接触, 则r′i和φi满足:

$\begin{array}{l} \frac{d y_{i}}{d x_{i}} = - \tan \frac{π}{m_{i}} \\ ψ_{i} = \frac{π}{m_{i}} = \frac{r_{i}^{´} \cos α_{i}^{´} \sin φ_{i}}{R_{i}^{´} \tan α_{i}^{´}} + a r c \tan \frac{b_{i}}{a_{i}} \end{array}} (12)$

式中, mi为第i层螺旋钢丝数。

根据式 (12) , 可数值迭代得到在轴向载荷下同层螺旋钢丝正好接触的理论半径。

2.2 近似螺旋钢丝半径及接触半径

目前使用的钢丝绳中螺旋钢丝的螺旋角一般大于60°, 钢丝被垂直于绳轴线所截的截面近似为椭圆, 如图3所示。图3中, 点Ai为过原点O的直线与钢丝截面的切点;γai为间隙角。

根据椭圆截面上切点坐标Ai (pi, qi) , 可得到接触半径为

rcai= (p $_{i}^{2}$ +q $_{i}^{2}$ ) 1/2 (13)

$p_{i} = R_{i}^{´} - \frac{d_{i}^{2}}{R_{i}^{´}}$

$q_{i} = - \frac{c_{i}}{R_{i}^{´}} \sqrt{R_{i}^{´ 2} - d_{i}^{2}}$

ci=r′i/sin α′idi=r′i

若螺旋钢丝正好满足相互接触, 即γai为零, 则qi/pi=-tan (π/mi) , 从而得

$\begin{array}{l} \frac{r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} + r_{i} - ν (r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} η_{j} + r_{i} η_{i}) ε}{r_{i} - ν r_{i} η_{i} ε} = \\ [1 + \frac{\tan^{2} (π / 2 - π / m_{i})}{\sin^{2} α_{i} + 2 (1 - η_{i}) ε \sin^{2} α_{i}}]^{1 / 2} (14) \end{array}$

由于ηi含有ri, 因此式 (14) 是关于ri的代数方程, 可通过数值求解得到在轴向载荷下同层螺旋钢丝正好接触的钢丝半径。

若钢丝绳未受载荷, 即ε=0, 则根据式 (14) 得到与文献[1]一致的ri表达式:

$\begin{array}{l} r_{i} = (r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j}) / {[1 + \\ \tan^{2} (π / 2 - π / m_{i}) / \sin^{2} α_{i}]^{1 / 2} - 1} (15) \end{array}$

3 轴向载荷下同层钢丝间隙特性

在设计钢丝绳时, 同层钢丝之间的间隙大小直接影响到钢丝绳在轴向载荷下的接触特性。若确定了第i层钢丝半径ri, 则轴向载荷下螺旋钢丝间隙角、间隙值 (相邻钢丝切点之间的弧长在垂直于螺旋钢丝轴线截面上的距离) 和间隙率 (同层螺旋钢丝之间间隙角和在圆周上占的比值) 的理论值和近似值分别表示为

4 应用分析

选择如下钢丝绳参数:单股钢丝绳结构为1×37 (1+6+12+18) ;中心钢丝直径为3.1mm;内层、次外层、外层钢丝直径和螺旋角均相同, 分别为2.8mm和73.65°;钢丝泊松比为0.3。

根据式 (5) , 得到ηi (i=1, 2, 3) 随螺旋角变化的曲线, 如图4所示。

从图4可知:随着螺旋角的增大, 各层钢丝的轴应变系数增大, 并逐渐趋于1;螺旋角相同的情况下, 轴应变系数从内层到外层逐渐增大。

同样根据式 (5) 可知, 各层螺旋钢丝直径的较小变化对轴应变系数的影响微小, 考虑到式 (14) 迭代较麻烦, 将式 (15) 代入式 (5) 得到轴应变系数ηi, 并将得到的ηi代入式 (14) , 从而得到轴向载荷下第i层钢丝截面正好满足接触时的近似半径为

$r_{i} = \frac{r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} - ν (r_{0} + \sum_{j = 1}^{i - 1} 2 r_{j} η_{j}) ε}{{[1 + \frac{\tan^{2} (π / 2 - π / m_{i})}{\sin^{2} α_{i} + 2 (1 - η_{i}) ε \sin^{2} α_{i}}]^{1 / 2} - 1} (1 - ν η_{i} ε)} (19)$

当钢丝绳受到的最大轴应变ε为0.007时, 根据式 (12) 、式 (14) 、式 (19) 和式 (15) 可分别得到间隙角为零时第i层螺旋钢丝的半径, 如表1所示。

通过表1可知, 式 (12) 得到的理论ri值最小, 文献[1]得到的近似值次之, 而式 (14) 和式 (19) 得到的值最大, 且式 (14) 和式 (19) 值一样。工程上对于多层大直径、内部纤维或螺旋角较小的钢丝绳, 可根据式 (12) 得到轴向载荷下同层钢丝正好满足接触的钢丝半径精确值。对于小直径、少层且螺旋角较大的钢丝绳, 钢丝的截面可近似为椭圆, 工程上可直接应用文献[1]给出的式 (15) 或式 (14) 和式 (19) 得到合理的近似值, 若要提高精度, 可采用式 (12) 。

通过式 (11) 、式 (13) 、式 (16) ～式 (18) 可计算出不同轴应变下各层钢丝的理论与近似接触半径、间隙角、间隙值和间隙率变化特性。由于间隙角、间隙值和间隙率三者可以各独自反映钢丝之间的间隙特性, 且间隙率最直观, 因此下面只给出接触半径和间隙率在不同轴应变下的曲线, 如图5所示。

根据计算可知:螺旋钢丝的直径相同, 各层钢丝的间隙角、间隙值和间隙率不同;随着轴向载荷的增大, 各层钢丝的接触半径、间隙角、间隙值和间隙率变化缓慢, 但近似值相对理论值其幅度变化较大;随着钢丝层数的增加, 外层钢丝的近似接触半径值与理论值误差缓慢变化。

5 结论

(1) 给出了单股钢丝绳内部钢丝轴应变显式表达式、轴向载荷下螺旋钢丝截面曲线表达式、同层钢丝正好接触时的钢丝半径及接触半径、间隙角、间隙值和间隙率表达式, 从而更加全面合理描述螺旋钢丝在轴向载荷下的变形特性。

(2) 若钢丝绳层数较少、各层钢丝材料相同, 在轴向载荷下钢丝的理论接触半径、间隙角、间隙值和间隙率变化很小, 可将钢丝截面近似为椭圆并采用未受载荷下的钢丝初始值计算;若多层或螺旋角较小, 建议采用本文给出的理论表达式计算;若初始各层钢丝之间为分离状态, 在轴向载荷下钢丝之间可认为依然分离。

(3) 设计复杂截面钢丝绳时, 可将螺旋股等价为螺旋钢丝, 根据本文分析单股钢丝绳内部钢丝变形特性的方法进行研究。

纽约走上凶险的钢丝绳篇8

“桑迪”的到来,对于当时正在筹备“世界旅游市场大会”的纽约市政府来说,是件很不走运的事。纽约市长布隆伯格在2006年成立了NYC&Co这个公司品牌,主打城市旅游经济。在“桑迪”来袭的前后,他每天都详细地对媒体发布简报,介绍市政当局的最新应对部署。

这些公关工作显然做得很棒,但布隆伯格还是做错了一件事。因为直到纽约马拉松活动开场的前两天,他才仓促地宣布因为风灾原因取消活动。另外,站在布隆伯格前面,替他忙碌的NYC&Co首席执行官乔治·菲特利和首席媒体官金布利·斯佩尔直到纽约“世界旅游市场大会”开幕前的1 1个小时,才宣布取消出席行程,留在纽约城里处理风灾之后的麻烦。

对于一个希望尽力在世人面前展现“灾情严重,但一切正常”景象的纽约市政官员来说,他们的所作所为其实并没有什么错;但他们的确是犯下了一些公关上的失误。因为他们的举动没有让外界感到,他们是把城市的安危,义无反顾地放在首位。纽约一直以来都是英国人青睐的旅游地,每年有150万英国人到访纽约。敏感的英国人或许会从纽约市政官员的做法上感觉到些什么,但愿不要让纽约人提到自己的城市形象时,感到胆颤心惊。

钢丝绳结构篇9

1.引言

钢丝绳是电梯的主要组成部分之一，其主要作用在于承受电梯运行的全部悬挂重量，并且还会绕着反绳轮、导向轮、曳引轮进行交变弯曲或单向弯曲，通常而言，钢丝绳的使用寿命会受到动态拉力的较大影响，与此同时，钢丝绳的使用寿命也会受到钢丝绳的载荷不均匀的影响。即便是同一批次、同一厂家的电梯，有些电梯钢丝绳的使用寿命为5年，有些电梯钢丝绳的使用寿命则可能为10年，主要原因除了钢丝绳自身质量影响之外，还有钢丝绳张力不均所造成。

2.电梯钢丝绳张力不均的原因

导致电梯曳引钢丝绳张力不均的原因主要有两个，第一，电梯在运行之后，各钢丝绳结构性伸长情况有可能不一致；第二，在安装电梯时，有可能会出现基础静态张力不一致的情况。各根电梯钢丝绳的截绳长度在电梯安装时往往很难实现完全一致，而若截绳长度不同，那么就会造成各绳受力不均，这样一来，在静态阶段的曳引绳基础张力就已经出现了较大的偏差。在实践中多采用带张力调节弹簧的绳头组合来降低偏差，即：对弹簧的压缩量进行多次、反复调节，使各个弹簧在对重两侧、轿厢两侧能够实现相对高度一致，这样就可以让钢丝绳的张力处于基本均匀的状态。

无论是在电梯检验阶段，还是在电梯安装阶段，只需要对张力调节弹簧高度进行观察，就会检查出电梯钢丝绳张力不均问题。与此同时，电梯在运行了一段时间指，会让电梯曳引钢丝绳出现结构性伸长，造成钢丝绳的张力出现较大的变化，这些因素都有可能会造成电梯钢丝绳张力出现不均匀的情况。

3.电梯钢丝绳张力不均的影响

电梯钢丝绳如果出现张力不均的情况，则会造成绳槽及钢丝绳出现不均匀磨损；而若不均匀磨损长时间存在，那么必然会造导致圆周速度（各个钢丝绳）、直径尺寸（各个槽节圆）等参数出现不同，进而诱使绳槽中的钢丝绳出现较为明显的相对滑动。众所周知，在电梯运行过程中，钢丝绳的运行速度与其自身磨损量成反比，但是电梯运行需要全部的钢丝绳都可以运行同样行程，这样一来，必然会让处于不同磨损量的两股电梯钢丝绳出现相对滑移，长期以往，会进一步加大钢丝绳的磨损量，而磨损量增加，又会加大相对滑移量，出现严重的恶性循环。最终结果就是：钢丝绳破坏绳槽的程度以及其自身磨损会大幅度增加，在很短的时间内就会造成绳槽完全报废或者钢丝绳完全不可再用。

4.电梯钢丝绳张力不均的检测方法

4.1主观检查法

对于电梯钢丝绳张力不均的检测工作而言，可以从对绳头组合张力调节弹簧进行检查开始。通常而言，多个张力调节弹簧若处于同一端，那么应该采取均匀一致的高度；将绳头螺杆的上端部沿径向用力拉动，弹簧预紧力应该基本相似，不然的话，那么则可以基本判断电梯钢丝绳处于张力不均的情况。在检查电梯的轿顶时，可在井道的三个位置（井道下端、井道中部、井道上端）运行电梯轿厢，其张力是否一致可通过对钢丝绳来进行径向拉动来感受。

4.2弹簧秤拉法

从目前来看，电梯检验检测行业中常常采用弹簧秤拉法来检测张力均匀度，其原理在于：首先，将各根曳引绳利用弹簧秤来将其拉至到一定的距离，将其最大的拉力值进行记录；其次，将弹簧秤松开，对各根曳引绳的回弹量进行记录；再次，对电梯钢丝绳的张力是否均匀情况进行判断，判断依据为曳引绳的回弹力、拉力值。弹簧秤拉法对于设备的要求较低，操作方法较为简单，但是大多采用人工方式来进行弹簧秤拉，有较多的影响因素，检测精度很难有效得以保障。

4.3DGZ测试仪检测法

DGZ测试仪检测法是一种新型的检测方法，其利用计算机数据处理技术及传感器技术来检测电梯的全部曳引绳。DGZ测试仪与主观检查法、弹簧秤拉法等方法都有所不同，能够同时检测多个钢丝绳（采用传感器作为检测工具），并且还能够实现在线调整，各钢丝绳所受张力的情况也能够在第一时间得以显示，所得出的数据也能够有较高的可靠度，可将人工作业中那些不可控制的误差都予以避免。但是从目前的应用情况来看，由于检测费用较高，设备价格较高，应用实例较少，DGZ测试仪检测法还没有得到广泛的应用。但是我们相信，随着DGZ测试仪检测技术的日益推广和不断成熟，必然会在未来得到广泛的应用。

5.电梯钢丝绳张力不均的解决方法

对于电梯钢丝绳张力不均问题而言，可从两个阶段入手来予以解决，第一个阶段是在电梯的安装验收阶段予以解决；第二阶段则是在电梯运行一段时间之后再予以解决。如果电梯属于新安装，那么对电梯钢丝绳张力应该基于验收的角度来予以控制，通过“检测→调整→检测→调整→检测→……”的方法來合理控制电梯钢丝绳的张力程度，务必要达到《电梯安装监督检验及定期检验规程》（2005年1月1日起施行）中明确规定“曳引绳的平均值与张力的偏差不低于5%”的要求。如果电梯属于已经运行了一段时间，那么钢丝绳张力的调整及检测应该在运行一年内完成，主要原因在于：根据多年的检测检验来看，钢丝绳结构最大伸长阶段往往是在电梯投入运行1年左右，对于钢丝绳张力不均情况予以及时发现，并且予以适时调整，往往会直接影响到轮槽、钢丝绳的使用寿命。值得注意的是，在对钢丝绳进行更换时，即便其他的钢丝绳还可使用，还没有达到报废条件，但是也应该予以全部更换。主要原因在于：旧钢丝绳已经基本消除了结构性伸长问题，而新投入使用的钢丝绳的结构性伸长量却较大，如果混用新旧钢丝绳，那么必然会出现电梯钢丝绳张力不均的问题。此外，所有的电梯钢丝绳张力不均均问题都应该安排专人跟踪督导整改。对于检查中发现的各种安全隐患，按照《隐患通知书》要求规定整改时限期满后，予以复查，复查合格后方予再次进行电梯检验作业，确保整改的实效。

6.结语

综上所述，电梯检验工作中永恒的主题是安全，为了确保电梯的安全检验，务必要坚持“预防为主、安全第一”的指导方针，尽力避免出现电梯钢丝绳张力不均的情况，树立安全发展理念，将电梯检验的危险源控制在萌芽状态。

钢丝绳结构篇10

关键词：捻制结构,frenet标架,旋转向量,螺旋伸缩

1 钢丝绳结构

钢丝绳中钢丝和股有多种不同的缠绕方式和不同的缠绕方式的组合, 由于钢丝绳的绕制方法和结构有诸多相同和相似之处, 也有许多共同的特点。比如:钢丝在绕成股时, 多是由缠绕在外侧的钢丝绕中心刚丝螺旋延伸;当把钢丝缠绕成绳股上的侧丝时, 侧丝沿中心丝旋转, 本身也会产生自转现象。

2 钢丝的几何弯曲模型

取一根钢丝, 在其中心线上建立可沿其中心线移动的frenet标架坐标系xyz, x轴为钢丝中心线的切线方向, y、z轴为垂直于钢丝中心线的横截面上的轴线方向, 当钢丝沿xyz坐标系上垂直钢丝中心线的任意一条轴线旋转的时候, 都会出现如下情况, 即:钢丝绕该轴线旋转会形成一个圆形环。如图2所示为钢丝绕frenet标架上z轴旋转时, 钢丝弯曲出圆环形状。绕y轴弯曲也会出现相同的形状。如以不同曲率同时绕y、z轴旋转, 根据向量合成法则, 钢丝则会绕位于y、z轴所在平面内的某个向量旋转, 该向量可以是位于垂直钢丝中心线的横截面内的任意一条轴线, 钢丝都会被弯曲成一个圆环形。

当钢丝绕其中心线切线方向旋转时, 即绕frenet标架中x轴方向旋转, 钢丝会绕钢丝中心线扭转成螺旋形状的直线, 如钢丝要绕成钢丝绳股中侧丝的螺旋形状, 就要让钢丝绕垂直于钢丝中心线的轴线和平行于钢丝中心线的轴线同时旋转, 如图2所示。既有沿横截面上的轴弯曲形成的圆形, 又有绕中心线旋转成螺旋直线形, 将这两种效果叠加到钢丝上钢丝就会形成钢丝绳中侧丝的螺旋延伸的形状。

3 螺旋钢丝中的自转变形与恢复力

如图3所示。钢丝表面的扭转拉伸变形会引起钢丝表面金属材料产生恢复原状的趋势, 即恢复力。恢复力沿钢丝材料的螺旋拉伸的切线方向。因钢丝表面为圆形, 绕中心线扭转产生的螺旋恢复力刚好关于钢丝中心线对称分布, 形成了抵抗钢丝绕中心线螺旋的力矩和沿钢丝中心线方向的压缩力。在钢丝绕成股, 股绕成绳的过程中, 由于钢丝和股的自转作用, 钢丝和股都会受到这种压缩力的作用使钢丝和股变得更短, 而且在靠近钢丝或股的圆柱形表面部分这种压缩力作用会更明显, 钢丝的表面和股中的侧丝缩短得就会更明显;这就给钢丝绳的制作制造了困难, 这就需要在捻制钢丝绳时将钢丝绳中的股和侧丝尤其是钢丝绳股中的侧丝预留出更长的长度, 以便于在螺旋缩短的压缩力的作用后仍有足够的长度来保证绳股和侧丝自身的长度, 满足钢丝绳制作规格的需要。但是这种钢丝绳股和侧丝预留的长度要有多少呢, 这需要用理论的方法推导, 以满足制作需要, 减少钢丝的浪费。

4 钢丝中变形量的计算

钢丝绳股在绕绳芯旋转时, 股上侧丝缩短量的计算。侧丝自身旋转伸缩需要考虑侧丝表面部分与靠近侧丝中心部分作为一个整体相互之间的伸缩补偿作用;现以绳股绕绳芯旋转时绳股中侧丝的缩短量为例来计算侧丝伸缩量就不用考虑钢丝表面部分与钢丝中心部分为一个整体的影响。沿x轴的分量κ0即为绳股绕自身中心线旋转的向量, 含义为单位长度的绳股绕自身中心线转过的角度。设绳股的长度为l, 绳股中侧丝绕股中心线旋转的捻角为β, 侧丝中心线到绳股中心线之间的距离为γ1, 假设β的旋向与κ0相同 (均为左旋或右旋) , 则绳股上的侧丝需要预留长度为:

其中:L表示钢丝绳股中侧丝的长度。

侧丝绕绳股捻制时捻角的螺旋方向与绳股绕绳芯旋转时产生的绳股自转方向相反时, 即β的旋向与相反时, 绳股上的侧丝不但不会缩短, 反而会伸长, 伸长的长度为:

绳股绕绳芯旋转时, 当侧丝伸长时其需要预留的长度为负值, 需预留的长度为

以上两种情况中, 侧丝预留长度, 是用于抵消绳股捻成绳时绳股上侧丝由于受到螺旋伸缩作用而变化的长度, 均可为钢丝绳制作中螺旋侧丝的取料长度提供依据, 对减小制造的钢丝绳中钢丝的残余应力也有一定作用。

5 结论

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电焊机02-11