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钢丝绳基础知识

作者:青岛沃力达 更新时间:2021-12-22 浏览次数:297

1、概念

1.1钢丝绳:是由多根钢丝按照一定的规则捻制而成的绳索。由制绳钢丝、绳芯和绳用油脂组成。
见附表1

钢丝绳基础知识

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1.2 钢丝:由原料(盘条)经冷拉(或轧制)形成具有一定尺寸(圆形或异形)的线材。按表面状态分光面及镀锌;按形状分圆形和异形(Z形、T型)。

1.3 股:是由钢丝按照一定的规则捻制而成的螺旋状结构,是构成钢丝绳基本单元。

1.4绳芯:构成钢丝绳中心部分,分金属芯(钢丝绳绳芯IWR、股绳芯IWS)和纤维芯FC(合成纤维SF、天然纤维NF)及固态聚合物芯(SPC);作用主要是起支撑和减少股间压力,另外纤维绳芯还起润滑、防腐和储油的作用。

1.5油脂:对钢丝绳起防腐保护作用,有麻芯脂、表面脂及适合其它工况的特殊表面脂。比如有摩擦提升主绳、皮带运输绳专用油脂;有港口集装箱起重机专用高性能油脂、索道用钢丝绳专用高滴点油脂、有摩擦提升尾绳、海洋用钢丝绳专用耐腐蚀油脂等。对于不同的使用工况,钢丝绳的涂油方式应该有不同的选择。以涂油薄厚划分可以分为重涂油、轻微涂油和不涂油;以涂油阶段的不同可以分为丝涂油、股涂油和绳涂油。

1.6捻距:钢丝围绕股芯或股围绕绳芯旋转一周(360°)相应两点间的距离称为股或绳的捻距。

1.7 钢丝绳的基本结构

1.7.1? 单股绳:单股钢丝绳由一层或多层圆形或异形钢丝(密封钢丝绳)围绕一根主芯或主钢丝螺旋地捻制而成。当钢丝绳需要具有抗旋转性能时,钢丝的各层以相反方向捻制。
1.7.2? 钢丝绳:用几股围绕一个钢绳芯(或纤维绳芯)螺旋地捻制而成。捻制钢丝绳的股绳是多种多样的,可以是圆形的、三角形或椭圆形的,股的结构取决于所要求的抗疲劳(或磨损性)。

    1. 钢缆绳(三捻钢丝绳):是由几根钢丝绳围绕绳芯螺旋地捻制而成。

2、钢丝绳的常见分类

2.1 按捻法分有四种:右交互捻(ZS)、左交互捻(SZ)、右同向捻(ZZ)、左同向捻(SS)

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右交互捻(ZS) 左交互捻(SZ) 右同向捻(ZZ) 左同向捻(SS)

2.2 ?按断面形状分:圆股钢丝绳、三角股钢丝绳、椭圆股钢丝绳、扁股钢丝绳和其它异型股钢丝绳。

2.3? 按用途分:支撑用钢丝绳、承载用钢丝绳、牵引用钢丝绳、捆绑用钢丝绳、航空用钢丝绳等等。

2.4 按钢丝表面状态分:光面钢丝绳和镀锌钢丝绳。

2.4.1 镀锌分热镀锌和电镀锌两种方式,锌层厚度级别有A类(厚镀锌)、AB类(中厚镀锌)、B类(薄镀锌)之分。

2.5? 按钢丝绳股内钢丝的接触状态分:点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、点线接触钢丝绳、面接触钢丝绳(压实股钢丝绳)。

2.5.1点接触钢丝绳

股中的钢丝分层捻制而成,由于各层捻距不相同,各层钢丝互相交叉成点状接触该结构钢丝绳属淘汰品种,不作为重要用途使用。如图:

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点接触钢丝绳及股

点接触钢丝绳的典型结构有6×19+FC(IWR、IWS)、6×37+FC(IWR、IWS)、6×61+FC(IWR、IWS)、6×24+7FC、18×19+FC(IWS)等。

特点:

(1)除中心钢丝外,所有钢丝直径相同;

(2)股中相邻层钢丝螺旋线互不平行,交错接触;

(3)上一层的某根钢丝不嵌在下一层相邻钢丝的沟槽内,即相邻层钢丝“始终走棱而不走沟”;

(4)钢丝在股中的排列规律,是各层的钢丝数目由内相外递增6根。

(5)点接触结构股中钢丝呈点状接触,接触应力大,钢丝绳承受负荷时,钢丝之间的接触应力大必然影响钢丝绳的使用寿命。

如:6×37结构:

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2.5.2 线接触(平行捻):钢丝绳股中所有钢丝是一次捻制而成的。各层钢丝捻距相同(平行捻制),同一层及层与层之间的钢丝紧密相贴,以线状方式接触,如图。

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线接触钢丝绳及股

线接触股的基本结构有3种:西鲁式(S)、瓦林吞式(W)、填充式(Fi)。

  1. 西鲁式(S):钢丝的排列中,内层和外层的钢丝数目相等。结构式为:1+N+N。如6×19S结构:

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  1. 瓦林吞式(W):钢丝的排列中,外层钢丝数目是内层钢丝数目的两倍,

外层钢丝一大一小交替排列。结构式为:1+N+N/N。如6×19W结构:

·点接触的钢丝绳:股中钢丝直径均相同。为使钢丝受力均匀,每层钢丝拧绕后的螺旋角大致相等,但拧距不等,所以内外层钢丝相互交叉,呈点接触状态

·线接触的钢丝绳:股中各层钢丝的拧距相等,内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上,呈线接触状态。线接触钢丝绳的性能比点接触的有很大改善,所以使用广泛。

·面接触钢丝绳:面接触绳股的一种,外层用异形钢丝制成,表面光滑,耐磨性好,与相同直径的其他类型钢丝绳相比,抗拉强度较大,并能承受横向压力...

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1.填充式(Fi):钢丝的排列中,在内层和外层钢丝之间填充了比较细的

根数与内层相同的钢丝。结构式为:1+N+N F+2N。如6×25 Fi结构:

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由以上这三种结构互相组合,可形成多种复合型线接触结构(写法以中心向外注明)。

线接触钢丝绳的典型结构有:6×19S+FC(IWR、IWS)、6×19W+FC(IWR、IWS)、6×25Fi+FC(IWR、IWS)、6×26WS+FC(IWR、IWS)、6×29Fi+FC(IWR、IWS)、6×31WS+FC(IWR、IWS)、6×36WS+FC(IWR、IWS)、6×41WS+FC(IWR、IWS)、6×49SWS+FC(IWR、IWS)、6×55SWS+FC(IWR、IWS)等。

线接触(平行捻)结构特点:

(1)线接触钢丝绳中所有钢丝的螺旋线都相互平行不会交错,各层钢丝的捻距相等,钢丝的捻角不相等;

(2)相邻层钢丝互相嵌入槽沟内;

(3)各层钢丝的直径不相等,但存在着一定比列关系;

钢丝绳在使用中可避免变形、内部磨损以及由于点接触钢丝绳中各钢丝接触点产生的二次弯曲应力。

线接触钢丝绳承受力时,钢丝之间的接触应力相对于点接触钢丝绳要小得多,因此线接触钢丝绳比点接触钢丝绳使用寿命要长,一般是点接触结构钢丝绳的1~2倍。

2.5.3 面接触(压实股)钢丝绳:钢丝绳在捻股时,股绳经过模拔、轧制或锻打等压实加工的钢丝绳,股的直径变小,股表面变得平滑,钢丝之间的接触线变平。股中每一层钢丝及层与层之间的钢丝都以螺旋面互相接触,它是以线接触结构基础上形成的。

面接触(压实股)钢丝绳的典型结构有:6T×7+FC(IWS)、6T×19S+FC(IWR、IWS)、6T×25Fi+FC(IWR、IWS)、6T×26WS+FC(IWR、IWS)、6T×29Fi+FC(IWR、IWS)、6T×31WS+FC(IWR、IWS)、6T×36WS+FC(IWR、IWS)等。

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压实股钢丝绳结构特点:

(1)经过塑性压缩变形之后,股中的钢丝不再是圆形断面,钢丝与钢丝之间是螺旋面互相接触;

(2)股中钢丝的填充系数大(一般在0.9以上),钢丝之间的空隙很小;

(3)股绳的圆周表面非常光滑,类似于密封钢丝绳的外表面;

(4)面接触圆股结构稳定,股内钢丝的位置固定,结构伸长极小。

与普通股钢丝绳相比,由压实股捻制而成的钢丝绳有较高的破断拉力;压实股使钢丝绳与滑轮能更好地接触;而且,由于外层钢丝很大的金属面积,使得压实股更耐磨和耐腐蚀。当在多层卷取卷筒上使用钢丝绳时,压实股平滑的表面确保不会发生相邻的股由于相互摩擦而造成钢丝绳划伤或损坏现象,这个特点使面接触(压实股)钢丝绳更适合于多层卷取的应用场合。
面接触(压实股)钢丝绳在承受力时,由于钢丝之间的接触面积大,其应力相对于线接触钢丝绳还要小得多,因此面接触(压实股)钢丝绳捻制设备有较大的牵引力。

2.6 特殊结构的钢丝绳

2.6.1三角股结构钢丝绳:是由一层(或多层)钢丝围绕一个组成的三角形股芯结构绕制而成的。

三角股结构钢丝绳的典型结构有:6V×19+FC(IWR、IWS)、6V×21+FC(IWR、IWS)、6V×30+FC(IWR、IWS)、6V×34+FC(IWR、IWS)、6V×37+FC(IWR、IWS)、6V×37S+FC(IWR、IWS)、6V×43+FC(IWR、IWS)、6×25TS+FC(IWR、IWS)、6×28TS+FC(IWR、IWS)等。

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三角股结构钢丝绳的特点:

1.钢丝绳的支撑面积比圆股钢丝绳增大3~4倍,而与滚筒或滑轮沟槽间的接触面积大,使用时单位面积上受的压力就显著减轻,磨损减少使用寿命提高。

2.三角股钢丝绳股与股之间的接触点增多,因而抗压性耐疲劳性能好。

3.三角股钢丝绳的密度系数大,金属有效截面积大,与同直径圆股钢丝绳

相比,总拉断力可提高20~25%。

1.钢丝绳在制造时,采用了予变形工艺和强有力的矫直定径装置,有效地消除了钢丝绳的捻制应力。

2.6.2 涂塑钢丝绳:为改善钢丝绳的使用性能,在钢丝或者股绳、钢丝绳绳芯或外面包上一层塑料层。以降低钢丝之间和绳股之间的接触应力,提高钢丝绳使用寿命。如下图: ?涂塑电铲用钢丝绳

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2.6.3 编织扁钢丝绳:由几个不同捻向的子绳并通过纬绳固结编织而成。

编织扁钢丝绳常作为煤矿提升系统中尾绳(平衡绳)使用。

从编织方式上分:

(a)单纬绳编织

单纬绳编织是使用几根纬绳从单侧编织,从而保证了钢丝绳的宽度最小。

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1.双纬绳编织钢丝绳

编织扁钢丝绳两侧各有数条捻制纬绳(一般为1×7结构)交错编织而成。
编织扁钢丝绳通常的结构是6条4股绳,每个股绳用7根钢丝或8条4股绳,每个股绳用7根、9根或19根等数量的钢丝捻制而成。

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2.6.4密封钢丝绳:绳芯外层用一层或几层异形钢丝(Z形)螺旋地捻制而成。

密封钢丝绳的典型结构有:(1+6+12+18)φ3.7+23Z5.0

(1+6+12)φ4.1+19Z5.0+22Z5.0(1+6+12+18)φ3.7+22Z5.0+25Z5.0+34Z5.0

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密封钢丝绳的结构特点:

(1)密封钢丝绳的外表面光滑平整,其支撑表面很大,是所有钢丝绳中之冠;

(2)密封钢丝绳的填充系数大,也是钢丝绳中之冠,一般在0.92以上;

(3)密封钢丝绳中,相邻层钢丝的捻向相反,以有利于平衡内部扭转力矩;

(4)密封钢丝绳的捻距较大,其结构伸长量较小;

(5)密封钢丝绳的弯曲刚度较大,也是所有钢丝绳中最大者。因此其可绕性差,需采用较大直径的绳轮和卷筒,密封钢丝绳多用于矿井中的钢丝绳罐道及架空承重索道。

(6)密封钢丝绳的制造工艺比普通圆股钢丝绳复杂。

2.6.5 满充式钢丝绳:至少由两层平行捻股围绕一个芯螺旋捻制而成的多股钢丝绳。

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满充式钢丝绳的典型结构有:CFRC6×19S CFRC6×19W CFRC6×25Fi CFRC6×36WS CFRC8×36WS CFRC8×49SWS CFRC17Fi×26WS CFRC16W×31WS等。

满充式钢丝绳的结构特点:

(1)满充式钢丝绳由于相邻层间股为平行捻制状态,所以有较高的填充系数;

(2)满充式钢丝绳较普通结构钢丝绳有较好的柔软性;

(3)满充式钢丝绳改善了股间的接触状态,减少了钢丝绳使用过程中股间的磨损,可以有效提高使用寿命;

(4)满充式钢丝绳工艺相对复杂,对设备的要求更高。

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