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钢丝绳结构规格的发展

发布时间:2019-07-28 13:45 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

很早以前,人们就开始使用金属丝搓捻的绳索,最初用在矿山作提升索。第一根钢丝绳,是在1834年由德国人奥鲁勃特用手工搓捻的,由3股组成,每股仅4根钢丝,钢丝的强度极限为400


很早以前,人们就开始使用金属丝搓捻的绳索,最初用在矿山作提升索。第一根钢丝绳,是在1834年由德国人奥鲁勃特用手工搓捻的,由3股组成,每股仅4根钢丝,钢丝的强度极限为400~500MPa。当时尽管结构最简单,寿命短,但能满足挠性传动的需要。因此,在许多场合很快就取代了有机物绳索和金属链条。后来由于矿山工业的发展,要求钢丝绳有更高的强度和寿命,于是逐步采用含碳量较高的钢材料来拉制钢丝。随后又出现了“铅淬火”热处理新工艺,使制绳钢丝的质量不断得到改善,在一定程度上满足了矿山工业发展的需要。在钢丝绳结构发展过程中,最早使用的是6股、每股7丝(6×7)钢丝绳。因钢丝较粗,耐磨损、耐锈蚀能力强,很适合用于牵引。后来由于新型起重机械的出现,要求有较高的绳速,较小的滑轮。为了满足要求采用增加丝数、减小丝径来提高钢丝绳的韧性和强度,而出现了6×19和6×37。其结构形式是采用相同丝径、不同捻距来捻制,构成点接触股钢丝绳,称为非平行捻股钢丝绳。在使用过程中,人们发现点接触股钢丝绳易产生疲劳断丝,使用寿命短。随着矿山工业及起重运输业的发展,对钢丝绳提出了更高的要求,于是又出现了用不同丝径、相同捻距来捻制构成的线接触股,称为平行捻股钢丝绳。国外从20世纪50年代初开始生产单一的西鲁式(S)、瓦林吞式(W)、填充式(F;),我国是从60年代开始生产。与点接触股比,具有耐弯曲疲劳性能好、结构紧密、破断力大、寿命较长等优点,得到了广泛使用。经过不断完善和改进,后来又出现了以WS和F;S为基本型的二元组合式。为某些重要用途的需要,又发展了F;WS三元组合式。线接触股钢丝绳的普遍使用,使得点接触股钢丝绳逐渐被取代。
采用平行捻加工方法,可以获得结构紧密,破断拉力提高等优点。对于单层股钢丝绳,也可以将绳式芯中的股与绳中的外层股之间,按S、W、F,及WS形式来配比和排列,构成全线接触的满充式钢丝绳,又称为平行捻钢丝绳。由于结构紧密、破断拉力大,广泛使用于矿山电铲。
为了综合点接触与线接触的结构及捻制加工特点,点-线接触股与点-线接触钢丝绳得到了应用。在点-线接触股中,利用不同捻向、匹配不同的捻角、丝径和丝数,来达到各钢丝层的扭矩平衡,构成具有稳定股的单层不扭转钢丝绳。在点-线接触多层股钢丝绳中,变换股层捻向、匹配捻角、股径及股数,来达到各股层的扭矩平衡。
通过改变绳内钢丝的接触状态获得了好处,使人们想到再提高一步,于是现了对线接触股进行压实加工使其成为面接触股,称为压实股钢丝绳。与线接M股比,结构更加紧密,破断拉力大,接触应力减小,表面光滑,耐磨性能提高压实加工其方法有:模体拉拔、辊模拉拔、轧制和锻打。采用锻打法不仅能生产压实股,还可以通过对整绳经过连续锻打,加工成压实钢丝绳。与压实股钢丝绳相比,金属断面系数、破断拉力都有所提高,尤其绳表面光滑平整,很适合要求耐磨损耐挤压的绳轨道。但由于锻打后绳内变形不均,刚性加大,弯曲疲劳性能降低。
为提高钢丝绳的结构性能和使用性能,满足各种使用场合需要,将线接触股与压实股进行优化组合,将压实股排列在外层,优势互补,在国外得到了广泛应用。
为了改善钢丝绳与滑轮(或绳轮)绳槽的接触条件,增加支撑表面,减小接触应力,而导致异形股钢丝绳的生产,有三角股和椭圆股。我国目前生产和使用较多的是三角股钢丝绳,多为点接触但也有线接触。国外有向面接触三角股发展的趋势。
由上述可见,钢丝绳股内钢丝之间的接触状态是按点、线、面的顺序发展面来的;股的形状由圆形发展为异形,而钢丝绳的最佳结构将是两者之间的优化组合。
一省了扩本使用范围,提高钢丝组使用寿命,涂(填)塑新结构、新工艺得到了迅速发展。通过对绳本身
及各螺旋元(或者是对各螺旋元之间的空限
钢丝、股、绳芯)表面涂塑包覆,行填塑,以阻I止
有害介质的侵蚀,提高抗腐蚀能力。这些涂覆层或充填物,一)面,更以或善钢经层或股层之间的装触状器,城萋赚产。教高硬师性能,易一方丽,在爱到种出最行时:·母以品别要解体育:要类钢丝绳我国还处于起步发展阶段。
外制料力党上如道在标件受拉律与拥摊时,力与变形之间的关系用两个独邮那包和品本食:加解里分地一个复本码m大品开牌示?此,产鸡黑存有菌联合方程[99]:
4du.de
1-+C-=T cd业+B业=M
T、M为钢丝绳承受的轴向拉力和扭转力矩;x为悬垂钢丝绳轴线坐标。从联合方程看出,拉伸与扭转是互相影响的,承载时的拉伸引起扭转,而扭转反过来又影响纵向变形。松捻扭转u增加(捻距加长),或者是紧捻扭转减小(捻距缩短),影响程度的大小决定于系数C。这就是直线钢丝绳的静力学原理,从根本上改变了关于钢丝绳内力状态的看法。
系数C实际上也是刚度系数,它与各钢丝层或股层之间的捻向及捻角有关,适当选取各层之间的不同捻向和捻角,可以使得C=0,这种钢丝绳扭转很小。
这就是不扭转钢丝绳构成的基本理论。
钢丝绳在卷筒或绳轮上弯曲时的应力计算,最早是烈洛公式:
0.=E万
此式可确定未经编捻的钢丝直径为8,在直径为D的绳轮上弯曲时的应力,与材料力学中梁的弯曲理论比较,没有什么新内容。
钢丝捻制成钢丝绳之后,在绳轮上弯曲时,钢丝随钢丝绳而弯曲,每根钢丝的曲率大小取决于钢丝在绳中的位置,不存在一致的弯曲应力状态。因此,需要引入一修正系数:
q.=KE7修正系数K的大小很早就是争论的课题,值得注意的是,为了确定在弯曲钢丝绳中钢丝的曲率,M.p.格卢什科采用了运动学相似理论而得出了钢丝轴方程,根据这个方程可以确定弯曲时在任一位置钢丝曲率的大小,而得到系数K的计算公式[39]:对一次捻钢丝绳:
K.=(1+sin2a)cosa Kin=cos2acos2a对二次捻钢丝绳:
K=(1+sin2a)(1+sin2g)cosacoss Km=cos2Qc0s26cos2acos3β
在直线段与弯曲段之间的过渡段,因钢丝绳轴线的曲率是变化的(由零变化到1/R),每根钢丝获得不等的附加轴向位移,而由此带来附加轴向拉力。根据研究分析,在缠入点(弯曲段与过渡段的分界点)位置,附加轴向拉力最大,随着往直线段过渡逐渐减小,在某一位置由于摩擦力的作用,减至为零。要精确计算是很困难的,在C.T.谢尔盖耶夫的著作中[25],提出了在确定钢丝绳中任一钢丝的最大附加轴向拉力时,可按简化公式计算:
,反Q05F AP,=0.27d/AD式中,d为钢丝组直径;么为钢丝之间的摩擦系数;Q。为锅丝组承受的终端载;产就业社股中的松距;D为滑轮或卷简直径;EF为钢丝抗拉刚度;7为系数。
按下式计算:
7=1.6/1-0.01号
提升钢丝绳的强度计算通常是采用静力安全系数法:
Pa手=m式中,P,为最小钢丝破断拉力总和;T为钢丝绳承受的最大静拉力;m为安全系数。
静力安全系数法完全没有考虑钢丝绳结构的复杂性,以及钢丝绳中实际应力的分布状态,是带有假定性质的。一般来说,在同一个使用工况下,不同结构钢丝绳具有不同的使用期限,对它们规定为同一个安全系数是不确切的。按假定的安全系数来选择钢丝绳没有实际应用价值,早就希翼在工程技术中,有较完善的提升钢丝绳力学原理和强度理论,这种理论不仅用于提升钢丝绳选择计算,而且对于进一步完善钢丝绳结构都是需要的。
提升钢丝绳承载受拉时伴随有扭转,由于扭转使得各股层或钢丝层之间的内力重新分布,造成某些钢丝过载提前破断,从而缩短钢丝绳服务期限。为了充分利用钢丝绳的金属断面,发挥其承载能力,对各股层或钢丝层根据内力分布大小,按等强度理那金来匹配抗拉强度等级,使其安全系数接近于实际应力状态。
,提升钢丝细强度计算应包括:(1)直线段,在拉伸与扭我共同作用下,腰层感细丝层之间的内力分布。以
钢丝内力;(2)弯曲段,不同曲率
钢丝的弯曲应力;(3)过渡段,不同位置候不同位置钢丝附加轴向拉力;(4)钢丝全应力及合成安全系数。
提升钢丝绳耐久性计算在工程实践
种经验数据上。在,口,-器振品易不践中具有一定的价值,但目前还是建立在施算有详细论述,所得出的影尚产,食的著作中[],对矿山提升钢丝绳的耐力计丝绳的耐久性计算方法,在平需就一是经实地考察调研获得的。目前有关提升器精确的试验和统计资料。一程实践中还没有得到广泛应用,其主吸受因是没有


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