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阻旋转性能对钢丝绳分类影响与质量提高问题探

发布时间:2022-04-11 10:28 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

1问题提出 阻旋转是特殊工艺和掩法钢丝绳的特有性能,组旋转钢丝绳是钢丝绳重要的结构品种,具有十分广泛的用途。从钢丝绳截面轮廓形状看,阻旋转钢丝绳分为圈截面钢丝绳和非


1问题提出
阻旋转是特殊工艺和掩法钢丝绳的特有性能,组旋转钢丝绳是钢丝绳重要的结构品种,具有十分广泛的用途。从钢丝绳截面轮廓形状看,阻旋转钢丝绳分为圈截面钢丝绳和非圈截面钢丝绳。圆截面租旋转钢丝绳从组绳股数看,又可分为单捻钢丝绳与多股钢丝绳。单捻钢丝绳可再分为单股钢丝绳、半密封钢丝绳、全密封钢丝绳;多股钢丝绳可再分为单层股钢丝绳和多层股钢丝绳,实际生产和应用相对较多的阻旋转钢丝绳是多层股钢丝绳,且以圈股结构更为普遍。
钢丝绳前增加修饰语“阻旋转”,无疑是为了突出该钢丝绳具有阻旋转这一特有性能,但产品标准并没有对这一性能规定硬性技术指标。另外,相对非阻旋转钢丝绳,多层股阻旋转钢丝绳使用中出现问题的几率相对较大,问题的表现形式也相对集中:其一,使用中内层绳出现外逃或绳芯早期断裂;其二,组绳个别股出现隆起甚至被挤断;其三,大扬程、高负载条件下出现扭结(也称绕绳)。
以多层圆股结构为研究对象,结合相关资料,笔者就基于阻旋转性能差异而对多层股阻旋转钢丝绳分类意义及如何提高其性能进行探讨,希望有助于国内多层股阻旋转钢丝绳制造技术水平的提高。
2问题研究
2.1阻旋转性能对多层股阻旋转钢丝绳分类影响
2.1.1是适应标准钢丝绳分类原理的需要ISO/FDIS 17893:2004()《Steel wire ropes—Vocabulary,designations and classifications》给出诸多类别多层圈股阻旋转钢丝绳,但类别划分依据是钢丝绳结构而非钢丝绳阻旋转性能。也许考虑到阻旋
转是阻旋转钢丝绳的重要性能,ISO17893:2004/Amd.1:2010(E)基于钢丝绳一端自由、一端固定并施加其最小破断拉力20%载荷下在1000d(d为钢
丝绳公称直径)长度钢丝绳上自由端旋转图数n将多层股阻旋转钢丝绳按照阻旋转性能从高到低排序
分为3类:Category 1、Category 2、Category3,评价技术指标依次为n≤1圈、1圈<1≤2.5圈、2.5圈<n≤4圈,这种分类出发点是钢丝绳阻旋转性能而不涉及钢
丝绳结构类别。A1023/A1023MZ-09《Standard Specification for Stranded Carbon Steel Wire Ropes for General Purposes》根据钢丝绳阻旋转性能差异将多层股阻旋转钢丝绳按照阻旋转性能从高到低排序分
为3类:Category 1、Category 2、Category3,其对钢丝绳阻旋转性能进行了定性描述,并规定了与之对应钢丝绳结构形式,包含外层绳股数、组绳股层数、合
绳次数等。技术标准能基于阻旋转性能不同而对多层股阻旋转钢丝绳进行分类,显示了标准对钢丝绳
阻旋转性能的高度关注。
采用ISO17893:2004/Amd.1:2010(E)规定方法,Usha martin从阻旋转性能角度将纲丝绳分为4类:Non rolating、Low rolation、Spin resistant、Not non rotating,评价技术指标依次为n<l圈、l圈≤n≤4圈、4圈<n≤l0圈、n>10圈。Python将多层股阻旋转钢丝绳分成3类,对钢丝绳结构形式进行了规定,关于阻旋转性能有3种称谓:Spin resistant,2 layer(8
to 10 outer strands)、Rotation resistant,2 layer(11 to 13
outer strands)、Non rotating,3 layer(14 or more outer strands)。Diepa 不同阻旋转性能钢丝绳如图1所示。
图1中,B50/B53/B55/B58、D1200Z、SUPER4结构分别用Rotation resistant、Slightly rotation resistant、Slightly rotation resistant 描述钢丝绝阻旋转性能。图2中,TK-Flex、175LC、Flex、RBR结构分别用Rotation resistant、Extreme rolation resistant、Almost non rolating、Excellent rotation resistance 描述钢丝绳阻旋转性能。
Bridon 用Rolation resistant、Low rolation 描述钢丝绳阻旋转性能。Casar用Rotation resistant、Semi-
rotation resistant描述钢丝绳阻旋转性能,且称代号QUADROLIFT结构同图1e钢丝绳阻旋转性能为
Semi-rotation-resistant。OLIVEIRA用Rotation resist-
ant、Semi-rotation-resistant 描述钢丝绳阻旋转性能,且用Semi-rolation-resistant描述4×K36WS-FC钢丝绳阻旋转性能。Pfeifer认为高性能阻旋转钢丝绳外层绳股至少有15根,而称18×7和17×7钢丝绳是阻旋转钢丝绳。Bridon定性给出平行拾钢丝绳(Parallel closed)、单层股钢丝绳(Single layer)、阻旋转钢丝绳(Rotation resistant)、低旋转钢丝绳(Low rotation)在加载条件下的转矩或转角(Torque or Tum)如图3所示。Usha martin定性给出6股钢丝绳(Six strand)、低度租旋转钢丝绳(Spin resistant)、中度阻旋转钢丝绳(Low torque)、不旋转钢丝绳(Nonrotating)在施加不同比例最小破断拉伸载荷条件下单位长度上的转角变化趋势。业界强企基于
阻旋转性能不同而重视对多层股阻旋转钢丝绳分
类,显示了强企对钢丝绳阻旋转性能的高度关注。
Parallel Closed Single Layer Rotation Resistant Low Rotation Load图3加衰条件下不同类别钢丝绳的转矩或转角
Fig.3 Torque or turn of diferent type wire rope under load从前文表述可以看出,标准和业界强金均关注
从钢丝绳阻旋转性能高低对其分类,只是具体到不同企业,对阻旋转钢丝绳的阻旋转性能描述不尽相同。当关注钢丝绳阻旋转性能时,由于不同结构阻旋转钢丝绳的阻旋转性能确实存在明显差异,根据
ISO/FDIS 17893:2004(E)中“2.12.1 rope class grouping of ropes of similar mechanical properties and physical characteristics”规定,如果钢丝绳阻旋转性能存在值得关注的差异,就应该进行分类,即从阻旋
转性能差异角度对多层股阻旋转钢丝绳分类是适应
标准钢丝绳分类原理的需要。
2.1.2是引导钢丝绳安全使用的需要
虽然可以肯定与应力释放器连接的钢丝绳只能
是阻旋转钢丝绳,但并不是所有阻旋转钢丝绳均可连接应力释放器。分析Diepa、Casar、Bridon、Py-
thon、OLIVEIRA、Pfeifer、Vormbaeumen 等企业明示其生产可与应力释放器连接阻旋转钢丝绳,对照
A1023/A1023M-9发现,这些钢丝绳在结构上是Category1钢丝绳,即阻旋转性能最优类钢丝绳。从ISO 21669:2005()《Steel wire ropes-Determina-
tion of rotational properties》之“Guidance on the use of swivels”[见:Annex A(informative)]规定看,只有n≤1圈的钢丝绳才可连接应力释放器,1圈<n≤4图钢丝绳连接应力释放器则需要经过钢丝绳生产企
业和相关人员的认可,n>10圈的钢丝绳不能连接
应力释放器。强调只有Category1钢丝绳可与应力
释放器连接,是因为Category 2、Category3钢丝绳连接应力释放器后,钢丝绳承载能力会显著降低。
Casar用百分数表示了不同结构钢丝绳一端连接应
力释放器后可保持最小破断拉力的能力:对6股、8股钢丝绳,该数值为40%~60%,对18×7钢丝绳,该数值为60%~80%,而对图4EUROLIFT、图5
STARLIFT、图6POWERPLAST钢丝绳,该数值为90%~110%。Union也有相同研究并给出:对6股、
8股钢丝绳,该数值为40%~60%,对Category 3、Category 2、Category1钢丝绳,相应数值依次为40%~70%、60%~80%、90%~110%。从满足钢丝绳安全使用角度看,基于阻旋转性能不同而对多层股阻旋转钢丝绳分类,可以为钢丝绳使用者决定所选阻旋转钢丝绳是否可与应力释放器连接提供指
南。需要说明的是,Diepa、Casar、Verope、Python、OLIVEIRA、Pfeifer等企业资料均明示4股钢丝绳不能与应力释放器连接。
2.2提高多层股阻旋转钢丝绳性能措施
2.2.1关注合绳掩距变化对股间隙影响多层股阻旋转钢丝绳组绳股数相对较多、组绳股层数相对较多、外层绳股数也相对较多。进行钢丝绳结构参数设计时,外层绳股间隙既不能过大,也不能过小,要严格控制合绳拾距变化,特别是捡制外层绳,这是因为外层绳股数多,相对外层绳股数较少


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