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钢丝绳的强度特性

发布时间:2019-08-09 16:20 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

静强度破断拉力 钢丝绳的静强度是用破断拉力来表示,它包含两个指标: (1)所有钢丝破断拉力总和。是指钢丝绳中所有钢丝的破断拉力总和。通常是用拆股试验的方法,将每根钢丝


静强度——破断拉力
钢丝绳的静强度是用破断拉力来表示,它包含两个指标:
(1)所有钢丝破断拉力总和。是指钢丝绳中所有钢丝的破断拉力总和。通常是用拆股试验的方法,将每根钢丝进行破断拉力试验,然后累计结果。
(2)整绳破断拉力。是指在拉力机上钢丝绳破断时的拉力,也就是说钢丝绳的实际破断拉力。钢丝捻绕成绳以后,其整绳的破断拉力要小于所有钢丝破断拉力总和,即强度有所降低,称为捻绕损失。其原因是,钢丝捻绕成绳之后受到拉伸、扭曲和弯曲综合作用的结果。通常将整绳的破断拉力与绳中所有钢丝破断拉力总和的比值,称为捻绕效率,即:

捻减率《与钢丝绳的结构及捻角有关,结构越复杂,捻减率就越大;股捻角或绳捻角大,其捻减率也大。
在国家标准《重要用途钢丝绳》(GB8918-206)和《一般用途钢丝绳》
(GB20118-2006)中,对每一类别不同结构钢丝绳的力学性能,按不同强度等级规定了钢丝绳最小破断拉力,各生产厂商制造的钢丝绳不得低于这个数值。

疲劳强度
(1)钢丝绳疲劳强度的特殊性
从机械零件知,机件在交变负荷下工作时经过一定工作循环次数后,由于材料的质量、加工缺陷或结构设计不当等原因,在零件的局部区域造成应力集中而产生疲劳裂纹。当应力超过金属材料的强度极限时,零件发生断裂。钢丝绳的构成材料是钢丝和绳芯,而钢丝又是以股的形式捻绕在钢丝绳中。因此,在使用过程中它的疲劳强度有其特殊性,主要表现在以下几个方面:
1)用作动索的提升钢丝绳在拉力载荷作用下,在一个工作循环中(升降周期),随着提升容器位置的变化,由于钢丝绳自重的影响,使得钢丝绳整个长度的每一截面上所受到的拉应力都发生变化。与此同时,在需要绕过绳轮(或卷筒)的工作区段,还受到弯曲应力和接触应力的作用。由此可见,在钢丝绳的整个工作长度的每一截面上,其疲劳强度是不相等的,而且是周期性的变化。
2)捻绕于钢丝绳中的钢丝,在各种交变应力(拉伸、扭转、弯曲和接触)的共同作用下,经过一定的工作循环(重物的提升和下放)之后,首先在受载最大的位置,某一般中的钢丝发生断裂,随后在其他股中陆续出现断丝,使钢丝绳的强度逐渐受到削弱后被拉断。
3)钢丝绳是一个疲劳寿命有限的特殊构件,如果按钢丝绳拉断时的工作循环次数来确定它的尺寸,必然存在不安全因素。因此,人们实际上是将钢丝绳安排在时间强度范围内工作,即把第一根钢丝开始断裂时所经受的工作循环次数,以及随后逐渐断丝直到报废时(达到规定的断丝数)所经受的工作循环次数,用作衡量钢丝绳疲劳寿命的标志。
(2)影响钢丝绳疲劳寿命的因素
有许多因素影响着钢丝组的疲劳寿命,但最主要的有以下几个方面:
1)钢丝绳的结构对疲劳寿命的影响
不同结构钢丝绳在其捻法、捻向、捻距及结构组成等都有所不同,它们的疲劳性能存在很大的差异。即使在同样的使用条件下,其疲劳寿命也完全不同。如图2-11所示、在同样的安全系数和D/d值情况下,点接触股钢丝绳(6×19、6x37)疲劳寿命最低,线接触股钢丝绳比点接触股高,其中WS组合式疲劳寿命最高,为点接触股的5~10倍。

异形股与圆股钢丝绳相比,在使用中也存在疲劳寿命的差异。例如,三角股钢丝绳无论在矿山的竖井或斜井提升中,比普通圆股均有较高的使用寿命。压实股面接触钢丝绳,在某些使用条件下,如斜井提升中,其疲劳寿命比点、线接触股钢丝绳都要高。这就充分说明,需要根据不同用途来选用钢丝绳结构。钢丝绳采用不同捻法,它的疲劳强度也有所不同。不管钢丝绳是何种结构,同向捻的疲劳寿命总是比交互捻高。如图2-12所示,尤其在增大D/d值时,同向捻耐疲劳性能更好。
2)不同的使用条件对疲劳寿命的影响
同一根钢丝绳不同的使用条件其疲劳寿命也不相同,其中影响较大的有以下几种情况:
①D/d值。钢丝绳绕过绳轮或在卷筒上缠绕时,若D/d值小,弯曲应力增大,出现钢丝早期疲劳断裂,将缩短钢丝绳的使用寿命;增大D/d值,将延长铜丝绳的使用寿命(如图2-13所示)。
②安全系数。如图2-14所示,在同一个绳轮上,钢丝绳承受的张力大时(安全系数小),将过早地出现断丝,疲劳寿命低。随着安全系数的加大,钢丝绳的疲劳寿命也延长。因此,通常规定钢丝绳在一定的安全系数范围内工作,尤其是在大直径绳轮情况下,加大安全系数对延长钢丝绳的疲劳寿命效果更显著。
③弯曲特征。当钢丝绳在绳轮上作变向弯曲时(反方向弯曲),由于变向应力的作用,将加速疲劳裂纹的出现。如图2-15所示,钢丝绳的破断损坏比单弯曲时几乎快一倍。从疲劳断口的不同也可以说明,单向弯曲只有一个疲劳源,而变向弯曲却有两个。编辑曾对某矿山斜坡提升进行过实地考察研究(4],两象钢丝绳导轮多,经受3道变向弯曲,使用只1个月因断丝严重将其更换。


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