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钢丝绳又称钢索到底是什么东西

发布时间:2019-07-12 00:34 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

钢丝绳 是几股金属丝绞合成螺旋状,形成复合绳索,图案称为铺设绳索。 较大直径的钢丝绳由多根这种铺设的绳索组成,其形式称为电缆敷设。 在更严格的意义上,术语钢丝绳是指直


钢丝绳是几股金属丝绞合成螺旋状,形成复合“ 绳索 ”,图案称为“铺设绳索”。 较大直径的钢丝绳由多根这种铺设的绳索组成,其形式称为“电缆敷设”。

在更严格的意义上,术语“钢丝绳”是指直径大于3/8英寸(9.52mm),较小的规格指定为电缆或绳索。 [1]最初使用锻铁线,但今天钢铁是用于钢丝绳的主要材料。

从历史上看,钢丝绳是从锻铁链演变而来的,这些链具有机械故障的记录。 虽然链节或实心钢筋中的缺陷会导致灾难性故障 ,但构成钢缆的电线中的缺陷不那么重要,因为其他电线很容易承受负荷。 虽然单根钢丝和钢绞线之间的摩擦会导致钢丝绳寿命期间的磨损,但它也有助于弥补短期内的轻微故障。

钢丝绳是从19世纪30年代的采矿葫芦应用开始研制的。 钢丝绳动态地用于起重机和电梯的提升和提升,以及机械动力的传输 。 钢丝绳还用于在机构中传递力 ,例如鲍登缆绳或连接到驾驶舱中的杠杆和踏板的飞机的控制表面 。 只有飞机电缆有WSC(线股芯)。 此外,飞机电缆的直径小于钢丝绳。 例如,飞机电缆的直径为3/64英寸,而大多数钢丝绳的直径为1/4英寸。 [2]静态钢丝绳用于支撑诸如悬索桥之类的结构或用于支撑塔架的拉索 。 架空索道依靠钢丝绳支撑和移动货物。

 

 
历史

现代钢丝绳是德国采矿工程师Wilhelm Albert在1831年至1834年间发明的,用于德国下萨克森州 克劳斯塔尔的哈茨山脉的采矿。 [3] [4] [5]它很快被接受,因为它被证明优于由大麻或金属链制成的绳索,例如之前使用过的绳索。 [6]

Wilhelm Albert的第一根绳子由三根绳子组成,每根绳子由四根绳子组成。 1840年,苏格兰人罗伯特斯特林纽尔进一步改进了这一过程。 [7]在美国,钢丝绳由约翰·A·罗布林 ( John A. Roebling )制造,始于1841年[8] ,是他在吊桥建造中取得成功的基础。 Roebling在钢丝绳的设计,材料和制造方面引入了许多创新。 Lehigh煤炭和航海企业 (LC&N企业)的主要业主Josiah White和Erskine Hazard一直关注采矿和铁路技术的发展,他们与Lehigh Valley的第一座高炉一起建造位于宾夕法尼亚州 1848年的Mauch Chunk , [8] [10]的钢丝绳工厂,为Ashley Planes项目提供电梯电缆,然后是Summit Hill和Mauch Chunk铁路的后轨飞机,提升其作为首要旅游目的地的吸引力由于汽车回收率从近四小时降至不到20分钟,大大提高了煤炭产能的吞吐量。 数十年见证了欧洲和北美的深井采矿业迅速增长,因为地表矿床已经耗尽,矿工不得不沿着倾斜层追逐层。 铁路发展的时代尚早,蒸汽机在陡坡上缺乏足够的牵引力,因此倾斜的平面铁路很常见。 这推动了美国电缆葫芦的迅速发展,因为无烟煤地区北部和南部的地表沉积物每年都在深入,甚至Panther Creek Valley的丰富矿床也要求LC&N企业将其第一个轴推入较低的斜坡开始兰斯福德及其斯库尔基尔县双城镇科尔代尔 。

德国Adolf Bleichert&Co。工程企业成立于1874年,并开始在鲁尔河谷建造用于采矿的双轨电车。 凭借重要专利和欧洲数十个工作系统,Bleichert主导了全球行业,后来将其设计和制造技术授权给美国新泽西州的Trenton Iron Works,后者在美国各地建立了系统。 Adolf Bleichert&Co。继续在全球建造数百条架空电车:从阿拉斯加到阿根廷,澳大利亚和斯匹次卑尔根。 Bleichert企业还为帝国德国陆军和国防军建造了数百条架空索道。

在19世纪后半叶,钢丝绳系统被用作传递机械动力的手段[11],包括新的缆车 。 钢丝绳系统的成本仅为线轴的十分之一,并且具有比线轴更低的摩擦损失。 由于这些优点,钢丝绳系统被用于传输几英里或几公里的距离。 [12]

 

 
施工
风轮机塔的里面看法,显示用作肌腱的钢丝绳

电线

钢丝绳用钢丝通常由非合金碳钢制成,碳含量为0.4-0.95%。 绳索的非常高的强度使得钢丝绳能够支撑大的拉力并且在相对小的直径的滑轮上运行。

Strands

在所谓的交叉绞合线中,不同层的线彼此交叉。 在最常用的平行绞合线中,所有线层的捻距相等,并且任何两个叠加层的线平行,导致线性接触。 外层的线由内层的两根线支撑。 这些金属丝沿着钢绞线的整个长度是相邻的。 平行绞合线在一次操作中制成。 具有这种股线的钢丝绳的耐久性总是比具有交叉绞合线的那些(很少使用的)大得多。 具有两个线层的平行绞合线具有构造填充物,Seale或Warrington。

螺旋绳

原则上,螺旋绳是圆形股线,因为它们具有在中心上螺旋布置的线层组件,其中至少一层线以与外层的方向相反的方向放置。 螺旋绳的尺寸可以使得它们不旋转,这意味着在张力下绳索扭矩几乎为零。 开放螺旋绳仅由圆形线组成。 半锁定线圈绳索和全锁定线圈绳索始终具有由圆形线材制成的中心。 锁定的线圈绳索具有一个或多个外形的外形线。 它们的优点在于它们的结构可以更大程度地防止灰尘和水的渗透,并且还可以保护它们免受润滑剂的损失。 此外,它们还具有另一个非常重要的优点,因为如果具有适当的尺寸,断裂的外线的端部不能离开绳索。

搁浅的绳索

左手普通躺(LHOL)钢丝绳(特写)。 右侧绞线放在左侧绞绳上。
右手朗(RHLL)钢丝绳(特写)。 右侧绞线放在右侧绞绳上。

绞合绳索是在芯部周围的一个或多个层中螺旋布置的若干股线的组件。 该核心可以是三种类型之一。 第一种是纤维芯,由合成材料或剑麻等天然纤维制成。 合成纤维更坚固,更均匀,但不能吸取太多润滑剂。 天然纤维可以吸取高达15%的重量的润滑剂,因此比合成纤维更能保护内部线材免受腐蚀。 纤维芯是最灵活和最有弹性的,但具有易于压碎的缺点。 第二种类型的线股芯由一根额外的线股构成,通常用于悬挂。 第三种类型是独立钢丝绳芯(IWRC),它是所有类型环境中最耐用的。 [13]大多数类型的绞合绳索仅在芯部(纤维芯或钢芯)上具有一个绞合线层。 绳索中的股线的捻向可以是右(符号Z)或左(符号S),并且线的捻向可以是右(符号z)或左(符号s)。 如果外股线中的线材的捻向方向与外股线本身的布置方向相反,则这种绳索称为普通捻绳 。 如果外部股线和外部股线本身具有相同的铺设方向,则该绳索称为lang lay rope绳索 (来自荷兰语langslag,kruisslag相反, [14]以前是Albert的铺设或langs lay)。 常规敷设意味着各个电线在一个方向上围绕中心缠绕,并且股线以相反的方向缠绕在芯部周围。[2]

多股绳索或多或少地具有抗旋转性,并且至少有两层股线围绕中心螺旋形地放置。 外股线的方向与下面的股线层的方向相反。 具有三股线的绳索几乎不可旋转。 具有两个股线层的绳索大多数仅是低旋转的。 [15]

 

 
根据用法分类

根据它们的使用位置,钢丝绳必须满足不同的要求。 主要用途是:

  • 运行绳索(绞合绳索)弯曲在滑轮和鼓上。 因此,它们主要通过弯曲而紧张,其次通过张力。
  • 固定绳索,支撑绳索(螺旋绳索,大多数是全锁定的)必须承受拉力,因此主要由静态和波动的拉伸应力加载。 用于悬挂的绳索通常称为电缆。 [16]
  • 履带绳(完全锁定的绳索)必须充当客舱滚轮或架空索道和缆索起重机中的其他负载的轨道。 与运行绳索相比,履带绳索不会承受滚子的曲率。 在辊力下,发生绳索的所谓自由弯曲半径。 该半径随着拉力增加(并且弯曲应力减小)并且随着辊力而减小。
  • 钢丝绳吊索(绞合绳)用于安装各种货物。 这些吊索受到拉力的作用,但首先是弯曲应力,当弯曲在货物的或多或少的锋利边缘上时。

 

 
绳索驱动器

对于起重机,电梯,绳索和采矿设施的绳索驱动装置有技术规定,其不超过给定的拉力并且不超过滑轮和绳索直径的给定直径比D / d。 绳索驱动的一般尺寸标注方法(除了技术法规之外使用)计算出五个限制[17]

  • 绳索丢弃或破损的工作周期(平均值或10%限制) - 用户的要求
  • Donandt力(对于给定的弯曲直径比D / d产生拉力) - 严格限制。 标称绳索张力S必须小于Donandt力SD1。
  • 绳索安全系数=最小断裂力Fmin /标称绳索张力S.(抵抗极端冲击力的能力) - 简易提升装置的Fmin/S≥2.5
  • 丢弃断线次数(检测需要更换绳索)参考绳索长度30d的最小断线数应为BA30≥8,用于起重设备
  • 最佳绳索直径最大 给定滑轮直径D和拉伸绳索力S的绳索耐久性 - 出于经济原因,绳索直径应接近但小于最佳绳索直径d≤dopt。

绳索驱动限制的计算取决于:

  • 使用过的钢丝绳的数据
  • 绳索张力S
  • 滑轮和/或滚筒的直径D.
  • 每个工作循环的简单弯曲w-sim
  • 每个工作循环的反向弯曲w-rev
  • 每个工作循环的组合波动张力和弯曲w-com
  • 相对波动张力ΔS/ S.
  • 绳索弯曲长度l

 

 
安全

钢丝绳受到波动力,磨损,腐蚀以及很少的极端力的作用。 绳索寿命是有限的,并且只有通过检查参考绳索长度的断线,横截面损失以及其他故障来确保安全性,以便在发生危险情况之前更换钢丝绳。 安装应设计成便于检查钢丝绳。

用于客运的起重设备要求应使用多种方法的组合来防止汽车向下倾斜。 电梯必须具有冗余轴承绳和安全装置。 索道和矿井提升必须由负责的经理永久监督,绳索必须通过能够检测内部断线的磁性方法进行检查。

 

 
终止
右手普通绞线(RHOL)钢丝绳端接在带有顶针和套圈的环路中

钢丝绳的末端容易磨损,并且不能容易地连接到工厂和设备。 有不同的方法来固定钢丝绳的末端,以防止磨损。 用于钢丝绳的最常见和最有用的端部配件类型是将端部转回以形成环。 然后将松散的末端固定在钢丝绳上。 仅佛兰德斯眼睛的终止效率约为70%; 弗拉芒眼睛和拼接接近90%; 至于100%的盆栽和翘曲。

顶针

当钢丝绳以环形端接时,存在弯曲太紧的风险,尤其是当环路连接到将负载集中在相对小的区域上的装置时。 顶针可以安装在环内,以保持环的自然形状,并保护电缆免受环路内部的挤压和磨损。 在环路中使用顶针是行业最佳实践 。 顶针可防止负载与电线直接接触。

钢丝绳夹/夹子

生锈的钢丝绳夹

钢丝绳夹 ,也称为夹子,用于将环的松散端固定回钢丝绳。 它通常由U形螺栓 ,锻造鞍座和两个螺母组成。 两层钢丝绳放在U形螺栓中 。 然后将鞍座安装在绳索上的螺栓上(鞍座包括两个孔以配合U形螺栓)。 螺母将装置固定到位。 通常使用三个或更多个夹具来端接钢丝绳。 直径为2英寸(50.8毫米)的绳索可能需要多达八个。

有一句古老的格言; 一定不要“骑马死马”。 这意味着在安装夹具时,夹具组件的鞍座部分放置在承载或“带电”侧,而不是放置在电缆的非承载或“死”侧。 根据美国海军手册S9086-UU-STM-010,第613R3章, 钢丝绳和索具,“这是为了保护绳索的带电或承重端免受挤压和滥用。平面轴承座和延长身体的尖头(马鞍)设计用于保护绳索,并始终靠在活动端。“ [18]

美国海军和大多数监管机构不建议使用此类夹子作为永久终端。

眼睛拼接或佛兰芒眼睛

在拼接完成后,在货船上使用的这种眼睛接头的各个末端的末端配有天然纤维帘线。 这有助于在处理时保护海员的双手。

眼形接头可用于在形成环时终止钢丝绳的松散端。 钢丝绳末端的股线展开一定距离。 然后将线材弯曲,使得展开的长度的末端形成眼睛,然后将未包裹的线束编织回到钢丝绳中,形成环,或称为眼睛接头的眼睛。

弗拉芒眼睛或荷兰拼接,涉及不缠绕三股线(股线需要彼此相邻,而不是交替),并将它们保持在一侧。 剩余的股线弯曲,直到线的末端遇到展开完成的“V”,形成眼睛。 保持在一侧的股线现在通过从线的末端缠绕回到眼睛的V而被重新包裹。 这些股线沿着与其原始铺设相反的方向有效地重新缠绕。 当这种类型的绳索拼接特别用于钢丝绳时,它被称为“Molly Hogan”,并且,有些人称为“荷兰”眼睛而不是“佛兰芒”眼睛。 [19]

Swaged终止

型锻是钢丝绳端接的一种方法,涉及安装技术。 模锻钢丝绳配件的目的是将两个钢丝绳端部连接在一起,或以其他方式将钢丝绳的一端连接到其他部分。 机械或液压swager用于压缩和变形配件,形成永久连接。 有许多类型的型锻配件。 螺纹螺柱,套圈,套筒和套管就是一些例子。 [20]不建议使用纤芯进行型锻绳索。

楔形插座

当需要经常更换配件时,楔形插座端接非常有用。 例如,如果钢丝绳的末端处于高磨损区域,则可以周期性地修剪绳索,从而需要移除并重新施加终端硬件。 这方面的一个例子是在拉索上的拖绳的末端。 钢丝绳的末端环进入插座中的锥形开口,缠绕在称为楔形物的单独部件上。该装置被敲击到位,并且负载逐渐缓和到绳索上。 随着钢丝绳上的负荷增加,楔形物变得更加牢固,从而更紧密地抓住绳索。

盆栽末端或倾倒的插座

倾倒的插座用于制造高强度永久终端; 它们是通过将钢丝绳插入锥形腔的窄端而形成的,该锥形腔与预期的应变方向成一直线。 单个电线在锥体或“capel”内张开,然后锥体填充熔融的铅 - 锑 - 锡(Pb 80 Sb 15 Sn 5 )焊料或“白色金属封盖”, [21] 锌 需要引证 ] ,或现在更常见的是,不饱和聚酯树脂化合物。 [22] [23]



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