第一节钢丝绳
钢丝绵是起重作业中应用最广泛的挠性构件,也是起重机安全生产的三大重要构件(制动器、钢
徐组和吊钩)之一。起重钢丝绳频繁用于各种作业场所,易磨损、受烘烤、腐蚀、变形等。如果钢丝
福的选择、维护保养和使用不当,容易发生钢丝绳断裂,造成伤害事故或重大险情,会给国家和人
民带来重大的损失。因此作为起重作业人员,正确掌握和使用钢丝绳是十分重要的。
一、钢丝绳的结构、用途和特点
钢丝绳通常由多层钢丝捻成股,再以绳芯为中心,再由一定数量的一层或多层股捻绕成螺旋状
而成。钢丝绳所用钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形(或异形)丝材,具有很高的强度
和韧性。钢丝绳的公称抗拉强度分为1400Mpa、1550Mpa、1700Mpa、1850Mpa及2000Mpa五个等
级:根据钢丝耐弯折次数,钢丝的韧性等级分为特级、I级、II级。特级:用于重要场合,如载客电
梯:I级:用于起重机的各工作机构;II级:用于次要场所,如捆绑吊索等;根据使用条件不同,
可对钢丝表面进行防腐处理,一般场合可用光面钢丝,在腐蚀条件下可用镀锌钢丝;绳芯采用纤维
戓软金属等材料,用来增加钢丝绳的弹性和韧性,储油润滑钢丝,减轻摩擦。
钢丝绳是起重机的组成部分之一,也是起重作业中最常用的绳索,用来捆绑、起吊、拖拉重物。
作为起重机、卷扬机等的系紧绳或立扒杆用的绑扎绳和缆风绳等。
钢丝绳具有以下优点:
1.强度高、能承受冲击载荷;
2.挠性较好,使用灵活;
3、钢丝绳磨损后,外表会产生许多毛刺,易于检查。破断前有断丝预兆,且整根钢丝绳不会立
即断裂;
4.起重作业用钢丝绳成本较低。
钢丝绳的主要缺点:
刚性较大不易弯曲。起重作业选用的钢丝绳一般为点接触类型,如果配用的滑轮直径过小或直
角弯折,钢丝绳易损坏,影响安全使用和缩短使用寿命。
二、钢丝绳的绳芯、分类与捻向
(一)钢丝绳绳芯
在钢丝绳的绳股中央必有一绳芯,绳芯是钢丝绳的重要组成部分之一。
1.绳芯的作用
(1)增加挠性与弹性
在钢丝绳中设置绳芯的主要目的是为了增强钢丝绳的挠性与弹性,通常情况下在钢丝绳的中心
都应设置一绳芯,如果为了钢丝绳的挠性与弹性更好,还应在钢丝绳的每一绳股中再增加一股绳芯,
此时的绳芯应选用纤维芯。
(2)便于润滑
在绕制钢丝绳时,将绳芯浸入一定量的防腐、防锈润滑脂,钢丝绳工作时润滑油将浸入各钢丝
之间,起到润滑、减磨及防腐等作用。
(3)增加强度
为了增强钢丝绳的受挤压能力,可在钢丝绳中心设置一钢芯,以便提高钢丝绳的横向受挤压能
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力。
2.绳心通常是用剑麻、棉纱、营成司维他维寺制成。FC表示纤维芯:NB表元工处
;IWS表示金属
E心属芯:通常用软钢钢丝或软钢绳股制成。TWR(或IWRC)表示金属丝编材
纤维芯;SF表示合成纤维芯。
丝股芯。
(二)钢丝绳的分类
钢丝绳的分类方法很多,主要有:
1.按钢丝的捻绕次数可分为:
、的线钢丝绳:由若干断面相同或不同的钢丝一次捻制而成。由圆形断面的钢丝捻绕成的钢丝
绳僵性大,绕性差,易松散,不宜用作起重绳。
住线钢丝绳:先由钢丝绕成股,再田股围绕绳心制成绳。双绕绳挠性好,制造也不复杂,起
重作业中广泛采用。
0三络钢丝绳:把双捻绳作为股,冉用这种股围绕绳芯制成绳。三绕绳的挠性最好,但制造复
杂:一般外层钢丝较细,易磨损断裂不耐用,故起重机上不采用。
2.双绕钢丝绳按捻绕方法可分为:
石同向捻钢丝绳(图3-1a):同向捻即顺向捻,也叫顺绕,股的捻制方向和绳的捻制方向相同,
甘代占是钢丝间为线接触,接触好、磨损小、挠性好、寿命长。但有自行扭转和松散的缺点,在起
重机上应用较少。
②交互捻钢丝绳(图3-1b):交互捻钢丝绳指股的捻制方向与绳的捻制方向相反,交互捻又叫交
绕,其钢丝间为点接触,接触差、挠性差、易磨损、寿命短。优点是没有松散和扭转的趋势,被广
泛地运用在起重机中。
③混合捻钢丝绳(图3-1c):相邻两股钢丝捻制的方向相反,它避免了同向捻和交互捻的缺点,
但制造复杂,采用较少。
3.按股内各层钢丝接触状态可分为:
①点接触钢丝绳:也称普通结构钢丝绳。股内相邻层钢丝之间呈点状接触形式,除中心钢丝外,
各层钢丝直径相等,股通过分层捻制形成。这种钢丝绳当其经过滑车、卷筒或绑扎受弯曲时,钢丝
与钢丝的接触处产生很大的局部应力,钢丝容易破断,缩短了钢丝绳的使用寿命。但这种钢丝绳具
有制造方便、挠性适中、制造成本低的特点,目前在各种起重机械和起重作业中使用较普遍。
昆合捻
c),
a)同向捻(顺绕)
b)交互捻(交绕)
图3-1双绕钢丝绳
②线接触钢丝绳:也称复式结构钢丝绳。股内相邻层钢丝之间呈线状接触形式,股由不
同直径的钢丝一次捻制而成。根据结构不同有外粗式(X式)、粗细式(W式)和填充式(T式)三种。
赵种钢丝绳消除了点接触钢丝绳所具有的二次弯曲应力,降低了工作时的总弯曲应力,因此抗疲劳
性能好,使用寿命比普通的点接触钢丝绳要高1-2倍。但相对造价高,在重要场合下被选用,是今
后要逐步推广使用的钢丝绳。
线接触钢丝绳又分为外粗式、粗细式、填充式3种型式,如图3-2所示。
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a)-外粗式;
b)-粗细式;
c)-填充式
图3-2线接触钢丝绳
③面接触钢丝绳:也称密闭式钢丝绳。股内相邻层钢丝之间呈面状接触形式,它的外层钢丝是
预先加工成一定形状的异形钢丝,内包一束等径钢丝,采用特殊方法绕捻而成。它具有强度高,表
面光滑,耐磨性好的优点。但不易弯曲、挠性差、造价高,一般只用于架空索道和缆索式起重机。
(三)钢丝绳的捻向
所谓钢丝绳(或股)捻向,是指股在绳中(或丝在股中)捻制的螺旋线方向。
判定方法:将绳(或股)垂直放置观察,若股(丝)的螺旋上升方向为自左向上、向右,则为右捻,
可用"Z"表示;若其旋进方向为自右向上、向左,则为左捻,可用"S"符号表示。
根据股、绳捻制方向,钢丝绳分为:
1.右交互捻钢丝绳:绳右捻,股左捻,用"ZSu"表示(如图3-3a);
2.左交互捻钢丝绳:绳左捻,股右捻,用"SZ"表示(如图3-3b);
3.右同向捻钢丝绳:绳右捻,股右捻,用"ZZ"表示(如图3-3c);
4.左同向捻钢丝绳:绳左捻,股左捻,用"SS"表示(如图3-3d)。
a),
b)
c)
d)
a)右交互捻(ZS)
b)左交互捻(SZ)
c)右同向捻(ZZ)
d)左同向捻(SS)
图3-3钢丝绳的捻向图
三、钢丝绳的破坏及其原因
1.钢丝绳的破坏过程
钢丝绳在使用过程中经常受到拉伸、弯曲,钢丝绳容易产生"金属疲劳"现象,多次弯曲造成
的弯曲疲劳是钢丝绳破坏的主要原因之一。经过数次拉伸作用后,钢丝绳之间互相产生摩擦,钢丝
绳表面逐渐产生磨损或断丝现象,折断的钢丝数越多,化工腐蚀能加速钢丝绳的锈蚀和破坏。
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2.钢丝绳受损伤与破坏的原因
造成钢丝绳损伤及破坏的原因是多方面的,概括起来,钢丝绳受损伤及破坏的主要原因大致有
四个方面。
①截面积减少。钢丝绳截面积减少是因钢丝绳内外部磨损、损耗及腐蚀造成的。钢丝绳在滑轮、
卷筒上穿绕次数愈多,愈易磨损和损坏;滑轮和卷简直径愈小,钢丝绳愈易损坏。
②质量发生变化。钢丝绳由于表面疲劳、硬化、腐蚀及缺油或保养不善等均会引起质量变化。
③变形。钢丝绳因松捻、压扁或操作中产生各种特殊形变而引起钢丝绳变形。
④突然损坏。钢丝绳因受力过度、突然冲击、剧烈振动或严重超负荷等原因导致突然损坏。
除了上面的原因之外,钢丝绳的破坏还与起重机的工作类型、钢丝绳的使用环境、钢丝绳选用。
与使用以及维护保养等因素有关。
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