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最新钢丝绳基本知识
钢丝绳基础知识
1、概念
1.1钢丝绳:
是山多根钢丝按照一定的规则捻制而成的绳索。
山制绳钢丝、绳芯和绳用油脂组成。
见附表1
1・2钢丝:
山原料(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:
是山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\F)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)圉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:
用儿股圉绕一个钢绳芯(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)。
1.7.3钢缆绳(三捻钢丝绳):
是山儿根钢丝绳圉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)
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
相交义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:
点接触钢丝绳及股
点接触钢丝绳的典型结构有6X19+FC(IWR、IWS)s6X37+FC(IWR、IWS)、6X61+FC(IWR、IWS)、6X24+7FC、18X19+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:
6X37结构:
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。
线接触钢丝绳及股
线接触股的基本结构有3种:
西鲁式(S)、瓦林乔式(W)、填充式(Fi)。
A、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6X19S结构:
B、瓦林呑式(W):
钢丝的排列中,外层钢丝数H是内层钢丝数L1的两倍,外层钢丝一大一小交替排列。
结构式为:
1+N+N/N。
如6X19W结构:
C、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+NF+2N。
如6X25Fi结构:
山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:
6X19S+FC(IWR、IWS)、6X19W+FC(IWR、IWS)、6X25Fi+FC(IWR.IWS)>6X26WS+FC(IWR>IWS)>6X29Fi+FC(IWR.IWS)>6X31WS+FC(IWR、IWS)、6X36WS+FC(IWR.IWS)、6X41WS+FC(IWR>IWS)、6X49SWS+FC(IWR、IWS)、6X55SWS+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「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:
6TX7+FC(IWS)、6TX19S+FC(IWR、IWS)、6TX25Fi+FC(IWR、IWS)、6TX26WS+FC(IWR、IWS)、6TX29Fi+FC(IWR.IWS)、6TX31WS+FC(IWR、IWS)、6TX36WS+FC(IWR、IWS)等。
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,山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,山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山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:
6VX19+FC(IWR.IWS)、6VX21+FC(IWR、IWS)、6VX30+FC(IWR.IWS)、6VX34+FC(IWR、IWS)、6VX37+FC(IWR、IWS)、6VX37S+FC(IWR、IWS)、6VX43+FC(IWR、IWS)、6X25TS+FC(IWR、IWS)、6X28TS+FC(IWR.IWS)等。
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%。
4、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
2.6.3编织扁钢丝绳:
由儿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
单纬绳编织是使用儿根纬绳从单侧编织,从而保证了钢丝绳的宽度最小。
(b)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1X7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。
2.6.4密封钢丝绳:
绳芯外层用一层或儿层异形钢丝(Z形)螺旋地捻制而成。
密封钢丝绳的典型结构有:
(1+6+12+18)4)3.7+23Zs.o
(1+6+12) 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: 至少山两层平行捻股圉绕一个芯螺旋捻制而成的多股钢丝绳。 满充式钢丝绳的典型结构有: CFRC6X19SCFRC6X19WCFRC6X25FiCFRC6X36WSCFRC8X36WSCFRC8X49SWSCFRC17FiX26WSCFRC16WX31WS等。 满充式钢丝绳的结构特点: (1)满充式钢丝绳山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。 主要产品一览表 类别 产品名称 技术标准 规格范围nun 钢线绳 钢丝绳 GB8918-2006.GB/T20118-2006 0.60-60.00 粗直径钢丝绳 GB/T20067—2006 60.00-120.00 多层股钢丝绳 GB8918-2006GB/T20118-2006 12.00-60.00 四股扇形股钢丝绳 GB8918-2006 16.00-40.00 三角股钢丝绳 GB8918-2006 20.00-60.00 椭圆股钢丝绳 GB8918-2006 40.00-60.00 密封钢线绳 YB/T5295—2006 16.00-75.00 平衡用扁钢丝绳 GB/T20119-2006 58X13-216X34 石油用钢丝绳 ANSI/APISpec9A—2004 SY517—92 13.00-64.00 细直径钢丝绳 Q/HLS003—2001 0.60-20.00 压实股钢丝绳 YB/T5359-2006 16.00-60.00 高速公路护栏用镀锌钢 丝绳 ASTMA741—1998 19.00-25.00 电铲用钢丝绳 GB8918-2006 36.00-65.00 航空用钢丝绳 YB/T5197—2005 0.70-6.20 涂塑钢丝绳 GB8918-2006 12.00-70.00 钢绞线 镀锌钢绞线 YB/T5004—2001 1.20-20.00 锌铝镁稀上合金镀层钢绞线 YB/T5004—2001 Q/HLS0I6—1999 3.00-28.00 光缆用镀锌钢绞线 YB/T098—1997 0.90-11.50 预应力混凝丄用钢绞线 GB/T5224—2003 9.50-22.00 钢丝 通讯用镀锌低碳钢丝 GB/T346——1984 1.20-6.00 避雷用镀锌钢丝 按协议或参照GB/T346—1984 2.00-6.00 一般用途低碳钢丝 GB/T343—1994 0.30-6.00 架空钢绞线用镀锌钢丝 GB/T3428—2002 1.24-5.50 网围栏用镀锌钢丝 YB/T4026—1991 1.40-5.00 预应力混凝土用钢丝 GB/T5223—2002 3.00-9.00 铠装电缆用镀锌低碳钢丝 GB3082—1984 1.60-6.00 常见钢丝绳结构一览表 钢丝绳结构 股内钢丝排列 钢丝绳结构 股内钢丝排列 1X7 1+6 6X61FWS 1+5+5F+10+10/10+20 1X19 1+6+12 6X64SFS 1+9+9+9F+18+18 1X37 1+6+12+18 6X65FXS 1+6+6F+12-20+20 6X7 1+6 6X80WSNS 1+7+7/7+14-22+22 6X9W 3+3/3 6X84WSNS 1+7+7/7+14-24+24 6X19S 1+9+9 6X111SWSNS 1+9+9+9/9+18-28+28 6X19W 1+6+6/6 6X103FSNS 1+7+7F+14+14-30+30 6X25Fi 1+6+6F+12 6X109SWSNS 1+8+8+8/8+16-30+30 6X26WS 1+5+5/5+10 6VX19 /IX7+3/+9 6X31WS 1+6+6/6+12 6VX21 FC+9+12 6X19 1+6+12 6VX24 FC+12+12 6X36WS 1+7+7/7+14 6VX30 6+12+12 6X37S 1+6+15+15 6VX34 (/1X7+3)+12+12 6X41WS 1+8+8/8+16 6VX37 (/1X7+3)+12+15 6X49SWS 1+8+8+8/8+16 6VX37S (/1X7+3)+12+15 6X55SWS 1+9+9+9/9+18 6VX43 (/1X7+3)+15+18 6X37 1+6+12+18 4VX39S FC+9+15+15 6X61 1+6+12+18+24 4VX48S FC+12+18+18 6X12 FC+12 6QX19+6YX21 外股: 5+14 6X24 FC+9+15 内股: FC+9+12 6X24S FC+12+12 6QX33+6VX21 外股: 5+14 6X24W FC+8+8/8 内股: FC+9+12 6X15 FC+15 3、钢丝绳主要用途推荐表 用途 产品名称 结构 立井提升 三角股钢丝绳 6VX37S6VX376VX346VX306VX436VX216X25TS6X 28TS 线接触钢丝绳 6X19S6X19W6X25Fi6X29Fi6X26WS6X31WS6X36WS6X41WS 多层股钢丝绳 18X717X718X19S18X19W18X25Fi 开凿立井(建井用) 多层股钢丝绳 18X717X734X736X7 异形股钢丝绳 4VX39S4VX48S6VX37S6VX376VX346VX306VX436V X216X25TS6X28TS 立井平衡绳 扁钢丝绳 6X4X78X4X78X4X98X4X148X4X19 多层股钢丝绳 18X717X734X736X7 斜井卷扬 而接触钢丝绳 6TX76TX19S 三角股钢丝绳 6VX19 缽天斜坡卷扬 线接触钢丝绳 6X19S6X25Fi6X29F16X26WS6X31WS6X36WS6X41WS 髙炉卷扬 三角股钢丝绳 6VX37S6VX376VX346VX306VX436VX216X25TS6X 28TS 线接触钢丝绳 6X36WS6X37S6X41WS6X49SWS6X55SWS 皮带运输机及索道牵引、缆车 线接触钢丝绳 6X29Fi6X26WS6X31WS6X36WS6X41WS 立井罐道及索道承重 密封钢丝绳 见密封钢丝绳 挖掘机(电铲卷扬) 线接触钢丝绳 6X36WS+IWR6X41WS+IWR6X49SWS+IWR6X55SWS+IWR 而接触钢丝绳 6TX36WS+IWR6TX41WS+IWR 满充式钢丝绳 CFRC6X19SCFRC6X25F1CFRC6X29F1CFRC6X26WSCFRC6X31WSCFRC6X36WSCFRC6X41WSCFRC8X19SCFRC8X25FiCFRC8X29FiCFRC8X26WSCFRC8X31WSCFRC8X36WSCFRC8X41WS 热移钢机(轧钢厂推钢台) 线接触钢线绳 6X19S+IWR6X19W+IWR6X25Fi+IWR6X29Fi+IWR6X26WS+IWR6X31WS+IWR6X36WS+IWR6X37S+M 拖船、货网浮运木材 钢丝绳 6X246X24S6X24W6X376X31WS6X36WS6X37S 架空索道(牵引索、承载索、运载索) 钢丝绳 6X7+FC6X19十FC 多层股钢线绳 18X718X1934X718X19S18X19W18X25Fi 线接触钢丝绳 6X19S+FC6X25Fi+FC6X29F1+FC6X26WS+FC6X31WS+FC6X36WS+FC6X41WS+FC 密封钢丝绳 一层z形钢丝二层z形钢丝三层z形钢丝 大型起重设备、船舶装卸.打捞沉船 点接触钢丝绳 8X378X616X61 线接触钢丝绳 6X36WS6X41WS6X49SWS6X55SWS6X61FWS6X64FSS6X65FNS6X80WSNS6X84WSNS6X1USWSNS6X103FSNS6X109SWSNS6X618X25Fi8X31WS8X36WS8X41WS8X49SWS 8X55SWS8X61FWS8X64FSS8X65FNS8X80WSNS8X84WSNS8X111SWSNS8X103FSNS8X109SWSNS8X61 仃油钻井 抽汕杆和油管牵引绳 线接触钢丝绳 6X25Fi+IWR6X26WS+IW6X31WS+IWR 多层股钢线绳 18X718X7+IWS 油井抽油用钢丝绳 钻井绳 线接触钢丝绳 6X19S6X21F16X25Fi6X26WS 井架安装绞车用绳 线接触钢丝绳 6X26WS+IWR6X31WS+IWR 抽汕机驴头绳 线接触钢丝绳 6X19S6X19W6X25Fi6X29Fi6X26WS6X31WS6X36WS6X41WS6X49SWS6X55SWS 多层股钢丝绳 18X718X7+IWS 浅海锚绳、桅 井架绷 线接触钢丝绳 6X19S6X19W6X25Fi6X29Fi6X26WS6X31WS6X36WS6X41WS6X49SWS6X55SWS 起重机 大型浇注吊车 三角股钢丝绳 6VX37S6VX376VX436X28TS 线接触钢丝绳 6X19S+IWR6X19W+IWR6X25Fi+IWR6X29Fi+IWR6X26WS+IWR6X31WS+™6X36WS+IWR6X37S+IWR6X41WS+IWR 港口装 卸 多层股钢丝绳 18X718X1918X19S18X19W34X736X7 四股扇形股钢丝绳 4VX39S4VX48S 线接触钢丝绳 6X29Fi6X36WS6TX36WS 建筑用塔式起重机 多层股钢丝绳 18X718X1918X19S18X19W34X736X7 四股扇形股钢丝绳 4VX39S4VX48S 满充式钢丝绳 CFRC16WX19WCFRC16WX19SCFRC16WX25F1CFRC16WX 26WSCFRC16WX31WS35WX740WX7 其它用途 线接触钢丝绳 6X19S6X19W6X25Fi6X29Fi6X26WS6X31WS6X36WS6 X41WS6X49SWS6X55SWS8X19S8X19W8X25F18X29Fi8 X26WS8X31WS8X36WS8X41WS8X49SWS 点接触钢丝绳 6X196X37 四股扇形般钢丝绳 4VX39S4VX48S 4、相关计算 首先见附表2 4.1钢丝绳最小破断拉力: 山理论计算获得的钢丝绳的破断拉力。 计算公式: F=kXD2XRo/1000 F—钢丝绳最小破断拉力(kN) R。 一钢丝绳中钢丝公称抗拉强度(N/mm') D—钢丝绳公称直径(mm) k—钢丝绳中最小破断拉力系数 4.1.1钢丝绳中钢丝公称抗拉强度: 乂为钢丝绳级别,用数值表示的钢丝绳破断拉力水平。 钢丝绳的强度级别有: 1570MPa、1670MP&、1770MPa、1870MP&1960MP&、2060MPa等。 4.2实测钢丝绳破断拉力: 通过试验实际测得钢丝绳的破断拉力。 4.3钢丝绳中最小钢丝破断拉力总和(钢丝计算破断拉力): 山理论计算获得各钢丝破断拉力之和。 计算公式: Fx=R0XSx F、•—钢绳中钢丝破断拉力总和(kN) R。 —钢绳中钢丝公称抗拉强度(N/mm‘) S、•—钢绳中钢丝总横截面积(mm‘) 4.4钢丝绳中实测钢丝破断拉力总和(钢丝实测破断拉力): 通过试验实际测得各钢丝破断拉力之和。 4.5钢丝绳的重量: 山钢丝、纤维绳芯和油脂重量构成。 计算公式: M=kXD: M—某一结构钢丝绳百米重量(kg/100m) D—钢丝绳公称直径(mm) k—某一结构钢丝绳重量系数(kg/(100m.mm: )) 钢丝绳重量系数和最小破断拉力表 标准 组 别 类别 钢丝绳重址系数K 最小破断拉力系数 天然
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