钢丝绳知识科普之钢丝绳的历史

　　钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，钢丝绳由钢丝、绳芯及润滑脂组成。钢丝绳是先由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。

　　钢丝绳基础知识

　　一、钢丝绳的定义

　　二、钢丝绳的分类

　　三、钢丝绳的标记

　　四、钢丝绳强度计算 利

　　五、钢丝绳损伤及原因

　　六、钢丝绳的更换标准

　　七、钢丝绳使用需注意的情况

　　

 

　　

 

　　1钢丝

　　本由原料(盘条)经冷拉(或轧制)形成具有一定尺寸(圆形或异形)线材。按表面状态分光面钢丝及镀锌钢丝; 按形状分圆形钢丝和异形钢丝(Z形、T型)。

　　*2、股(股绳或绳股)

　　*是由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。 根据股的断面形状有圆股和异形股之分。钢丝绳除密封型钢丝绳外, 均为多股钢丝绳。

　　3、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NF); 作用主要是起支撑和固定绳股位置的作用, 减少股间压力,另外纤维绳芯还起润滑,防腐和储油的作用。

　　4、 油脂:对钢丝绳起防腐保护作用。

　　*有麻芯脂和表面脂 (还有起增加摩擦的增摩油脂)。

　　钢丝绳的分类按结构分类：

　　*分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳、面接触钢丝绳、多层股不旋转钢丝绳、异型股钢丝绳(三角股、扇形股、椭圆形股和扁平形)、满充式钢丝绳、涂塑钢丝绳等。

　　点接触钢丝绳

　　圆股点接触的典型结构有6X19、6X37等。这种股的钢丝除中心丝外,所有钢丝直径一样, 相邻层钢丝的捻距不相同。点接触钢丝绳柔软性能好。但在钢丝绳使用时会产生各层钢丝接触点间的二次弯曲应力,耐疲劳性能相比线接触钢丝绳差一些,使用寿命短一些。

　　

 

　　2)线接触钢丝绳

　　股中所有钢丝的捻距相同,每层钢丝置于其内层钢丝之间形成的沟槽上,钢丝间呈线接触状态,股结构紧密,因此, 线接触钢丝绳破断力大,在使用时各层钢丝间无二次弯曲应力,耐疲劳性能好。典型的6*19S,6*19W等等。

　　3)面接触钢丝绳

　　它是以线接触结构基础上形成的。钢丝绳在捻股时,股绳经过模具拉制,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问的钢丝都以螺旋面互相接触,钢丝绳金属填充系数大,股结构紧密。钢丝绳在使用时,钢丝之间接触应力小,无二次弯曲应力, 钢丝绳与轮槽接触面积大, 所以面接触钢丝绳耐磨,耐疲劳及抗挤压性能好,不易变形。如: 6T*7,6T*19等等。

　　

 

　　4)多股钢丝绳 stranded rope

　　多个股围绕一个绳芯(单层股钢丝绳)或一个中心(阻旋转或平行捻密实钢丝绳)螺旋捻制一层或多层的钢丝绳。

　　(1)单层股钢丝绳 single-layer rope

　　(2)阻旋转钢丝绳 rotation-resistant rope

　　(3)平行捻密实钢丝绳 parallel-closed rope

　　(4)压实股钢丝绳 compacted strand rope

　　(5)压实(锻打)钢丝绳 compacted(swaged)rope:

　　(6)编织钢丝绳 braided rope

　　(7)扁钢丝绳 flat rope

　　5)单捻钢丝绳 spiral rope

　　由至少两层钢丝围绕一中心圆钢丝、组合股或平行捻股螺旋捻制而成的钢丝绳。其中至少有一层钢丝沿相反方向捻制, 即至少有一层钢丝与外层反向捻

　　(1)单股钢丝绳 spiral strand rope

　　(2)半密封钢丝绳 half-locked coil rope

　　(3)全密封钢丝绳 full-locked coil rope

　　2、钢丝绳按表面处理分

　　一般可以分成光面钢丝绳和镀锌钢丝绳

　　光面钢丝绳是用没镀锌的钢丝捻制而成, 为了防锈，捻制完成的同时钢丝绳要做浸油处理,这种钢丝绳整体含油多,里外都是,所以比较脏,不适合在干净的场合使用。暴露无油的地方可看到黄铁锈。如果把油全部擦掉的话,钢丝绳就会好快生锈的。镀锌钢丝绳是用已镀过锌的钢丝捻制而成,因表面已镀锌,捻制完成后一般不再做浸油处理,钢丝绳整体含油极少,如有也只集中在麻芯里。麻芯含油是作储存油, 润滑的作用。镀锌钢丝绳表面呈锌的金属亮白色。如新买的铅丝颜色。库存时间长的如旧铅丝的颜色,不会有铁锈黄看到。因为表面不含油,所以适合在要求干净的场合使用。

　　3、按绳芯分类:

　　天然纤维芯钢丝绳、合成纤维芯钢丝绳 金属绳芯钢丝绳 金属股芯钢丝绳。

　　1)由钢丝股(WSC)或独立钢丝绳(IWRC)组成的芯。金属绳芯钢丝绳破断力大,抗冲击及抗挤压性能好, 耐高温。钢丝股芯通常为由7、19或37根钢丝组成的股。一般用在较小直径钢丝绳中。也用于支撑、张拉、悬挂钢丝绳中,具有较大负载能力, 较小伸长, 受天气变化影响较小。独立钢丝绳芯一般为7X7钢丝绳。 适用于卷筒上承受较大压应力的场合, 也适用于温度较高会损坏天然纤维和人造纤维的场合。它可提供额外的拉力,具有较小的伸长。

　　注1:钢芯和/或其外层股也可以包覆纤维和固态聚合物。

　　注2: 多股钢丝绳芯通常为独立的单元, 但是平行捻密实绳芯除外,代号为PWRC。

　　2)纤维芯(FC)fibre core

　　由天然纤维(NFC)或合成纤维(SFC)组成的芯。 纤维芯通常由纤维制成纱线,纱线制成股,再由股制成绳。天然纤维芯(棉纱,黄麻 剑麻)储油多,钢丝绳在工作时,内部有足够的润滑,并防止钢丝绳锈蚀。

　　3)固态聚合物芯(SPC)solid polymer core

　　由圆形或带有沟槽的圆形固态聚合物材料制成的芯,其内部可能还包含有钢丝或纤维。 合成纤维芯(聚乙烯,聚丙烯)具有韧性好、不吸水、耐酸、耐碱、耐挤压和耐磨损等优点。钢丝绳在动载荷使用中不宜变形,直径稳定。

　　4 钢丝绳按捻向分

　　股的捻向(z,s)lay direction of strand

　　*1、钢丝绳的捻向(Z,S)lay direction of rope

　　*2、交互捻(sZ,zS)ordinary lay (又称交捻)

　　*3、同向捻(zZ,sS)lang lay

　　*4、混合捻(aZ,aS)alternate lay

　　*5、反向捻 contra-lay

　　*6、弹性捻 spring lay

　　

 

　　钢丝绳左旋和右旋的作用

　　*钢丝绳在卷筒上缠统方向,必须是使钢丝绳紧捻而不是松捻的方向缠绕。

　　*右旋绳槽的卷筒使用左旋钢丝绳:反之, 左旋绳槽的卷筒应使用右旋钢丝绳。左交互捻、右交互捻两种型号的钢丝绳可用于左旋卷筒,也可用于右旋卷筒。

　　*5、其他分类方法

　　*还有很多: 按直径分类、按基本构造分类, 按强度分类、按长度分类等等。

　　三、钢丝绳的标记

　　标记(参照GB8707-88钢丝绳标记代号)

　　*1、总则 General

　　*钢丝绳标记系列的描述应按3.2~3.4规定进行。 该系列列出了描述钢丝绳所要求的最少信息量(例如,当有规定时或需要证实时)。 该系列适用于大多数钢丝绳结构、级别 钢丝表面状态和层数的描述。3.2中特性a)~f)也

　　可用于钢丝绳识别。

　　格式 Format

　　钢丝绳标记代号应按下列顺序标明：

　　尺寸(见3、1)钢丝的表面状态(见3、2)结构形式(见3、3及3、4)钢丝的抗拉强度(见3、5)捻向(见3、6)最小的破断拉力(见3、7)单位长度重量(见3、8)产品标准号。

　　如果按以上顺序标记则可以使用简略代号。

　　

 

　　

 

　　四、钢丝绳的强度计算

　　钢丝绳的选择计算选用钢丝绳时，首先根据钢丝绳的使用情况(如一般、高温、潮湿、多层卷绕、耐磨等)确定形式，优先选用线接触的钢丝绳，在腐蚀性交期的场合采用镀锌钢丝绳，然后根据受力情况决定钢丝绳的直径。钢丝绳的受力情况比较复杂，在工作中承受拉伸、弯曲、扭转、压缩等复合应力。除此之外商有冲击载荷影响，因此很难精确计算。为了简化计算，设计规范推荐了两种计算方法：

　　

 

　　

 

　　五、钢丝绳损伤及原因

　　1.断丝种类-1

　　1) 拉力断丝：这种断丝显示一端是圆锥形的，一端是杯形的。破断面的收缩是这种断丝的典型。

　　2)切断断丝：钢丝被切断或勾断，断口整齐像刀锋般锐利。

　　3)疲劳断丝： 表面断口垂直但通常有另一小部份延续的尾部。

　　4)压倒及压扁断丝：受到挤压或压扁的钢丝因金属硬化令断 丝更快出现.

　　5)外伤断丝:外伤引起应力集中造成疲劳断丝.

　　1.断丝种类-2

　　1)磨损断丝：磨损断丝显示出刀刃薄度的端部

　　2)腐蚀断丝：腐蚀断丝容易见到在凹陷的表面。

　　3)火花断丝：熔融的表面及破断部分上的变色成为火花断丝的特性。

　　2-钢丝绳损伤种类-I

　　1)突出的绳股：其原因是不合话的接头或缠扎加工或纽结及打节现象。

　　2)在重迭钢丝绳时，在钢丝绳和卷筒或轮槽边缘之间发生的压力可以损伤钢丝绳。

　　3)钢丝绳由于操作不当造成的“打节”。纽结或打节的凸出部份会容易受到过度的磨损。

　　2-钢丝绳损伤种类-2

　　1)由于冲击负荷的冋弹或极小的轮槽半径引发突出的钢芯。

　　2)鸟笼’现象是钢丝绳在过度负荷下突然释放后，钢丝绳内的张力反弹所引起。这样被损伤的绳股和钢丝不能恢复原初状态。

　　3)绳股上环形钢丝通常由于不良的卷筒缠绕或钢丝绳在锐边上受到拉展。

　　2-钢丝绳损伤种类-3

　　1)钢丝绳离脱滑轮的例子。钢丝绳经过滑轮的边缘形成了“卷曲的”状态。有两种破断类型：杯或锥形破断及倾斜性切断

　　2)由于过重负荷发生的抗张破断

　　3)由於弯曲疲劳的典型的断丝。

　　4)股谷断丝，一般是由于滑轮轮槽半径变小后对钢丝绳造成挤压而引起的，除了在股谷地方断丝外，钢丝绳亦开始变得松散。

　　2.钢丝绳损伤种类-4

　　1)由於太大的轮槽肖径发生的疲劳断丝。

　　2)由於钢丝绳浸入于化学处理的溶液发生的严重的腐蚀。

　　3)由小弯曲或太小的轮槽直径的多层股钢丝绳鸟笼现象

　　六、钢丝绳更换标准

　　断 丝断丝分布 (一个捻距)一个捻距内有总钢丝数的10%以上的断丝数。(一个捻距是指绳股绕绳芯螺旋一周时所移动的距离。)一个捻距内有外股铜丝总数的10%以上的断丝数断丝分布 (五个捻距)五个捻距内有外股钢丝总数的20%以上的断丝数集中断丝集屮断丝在一个绳股上有超过外股的铜丝总数的5%集中断丝在一个地方上有超过外股的钢丝总数的5%腐蚀断丝腐蚀断丝被发现钢丝绳末端的断丝钢丝绳末端的任何断丝会加怏别的断丝(当连接绳具、锚具、夹具等部份破断的钢丝绳被折断后其余部份可以继续使用,)绳环部分断丝断丝在绳环的弯曲部分发生。其他部分上的断丝必须按上述的集中断丝标准 废弃.(这种断丝容易加快别的断丝)磨损全体性磨损随着钢丝绳的磨损，钢丝绳的直径比最初的减小到93%.局部的磨损

　　1)随着钢丝绳的磨损，在磨损地方的横断面的钢廷绳直径比最初的减小到93%。

　　三、腐蚀

　　外部的腐蚀钢丝绳的表面显示有凹痕的腐蚀;破断力减小率是最初钢丝绳破断力的15 ~ 20%,外部的腐蚀钢丝肿起来因内部的腐蚀微细的铁锈发生在绳股之间

　　四、变形

　　纽结阴性纽结引起绳股层的松散。“-”纽结阳性纽结引起绳股层的扭伤。“+”纽结波形波形的高度(d1)是在钢丝绳归径的25倍以内的4/3以上挤压挤压的钢丝绳横断面最小直径是最大直径的2/3或以下在绳环的挤压挤压的钢丝绳横断面最小直径是1/2以下 dmin = 2/3 dmax绳芯的突出麻芯或内部钢芯突出在外绳股的外边。弯曲有曲膝弯曲或打节绳股突出绳股从绳股中突出鸟笼现象绳股从縄股中突出与鸟笼似的形态

　　五、其他

　　高热损伤钢丝绳表而显得无金属光彩的鲜恢色。(钢丝绳由于受热、燃烧或露出高热失去强度及钢丝硬度.)钢丝绳表面显得緑色或天蓝色。(由于摩擦或磨损引起外股损伤及断丝而造成颜色转变。 )麻芯被炭化或合成芯熔融的。(麻芯：摄氏200度以上 合成芯：摄氏160度以上)电的影响

　　1)弧形放电或电花损伤钢丝绳。

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