钢丝绳相关知识.docx

资源描述

钢丝绳相关知识.docx

《钢丝绳相关知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢丝绳相关知识.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

钢丝绳相关知识.docx

钢丝绳相关知识

钢丝绳是起重机使用率很高的构件之一，这是由于它的独有特性所决定。

与刚性构件相比，钢丝绳具有强度高、自重轻、柔韧性好、耐冲击等特点，特别突出的是它的安全可靠性。

在正常情况下使用的钢丝绳一般不会发生突然破断，即使破坏也是有前兆的，一般总是从个别、局部断丝开始，逐渐发展到整个绳，是有一段时间过程的，除非因为载荷超过其极限破断力而发生整绳突然破坏。

这就提供了这样一种可能，只要平常加强对钢丝绳的安全管理和使用，那么，由钢丝绳引发的事故是可以避免的。

但是钢丝绳的受力状况多变、工作环境复杂，其破坏除了机械损伤之外，结构选型不当、维护检查不当，失效的钢丝绳没有及时报废并更新等原因有关。

钢丝绳的安全技术涉及钢丝绳的种类、制造方法、构造性能、受力状况，以及维护、检查、报废等多方面的问题，是个专业性比较强的技术，每个安全管理人员和技术人员都应该对钢丝绳的有关知识、受力状况和运行状态有个基本了解，我们将分几个专题分别做一介绍。

一、钢丝绳的构造

起重机多用双绕钢丝绳，一般都是用捻绳机将若干根钢丝捻制成股，再以绳芯为中心，由一定数量股合在一起，捻绕成螺旋状的绳。

（1）钢丝：

起承受载荷的作用，钢绳的破断拉力大小主要取决于钢丝的抗拉强

度。

钢丝通过冷拉拉丝获得很高的强度和耐弯折的韧性。

另外，根据使用环境条

件不同对钢丝进行表面处理，使钢丝绳增强防腐蚀性。

（2）绳芯：

对绳股起支承作用以减小钢丝间的接触应力，增加钢丝绳弹性和韧

性，贮存油润滑钢丝、减轻摩擦以提高使用寿命。

绳芯材料有机纤维（如麻、棉）、合成尼龙纤维、石棉芯（用于高温条件）或软金属等。

二、钢丝绳的分类

在钢丝绳受力时，各层钢丝与钢丝之间互相跨越而形成接触，处于互相紧密接触挤压状态。

组成钢丝绳的钢丝直径的差别、股中不同层钢丝的捻角、捻距等因素都会影响钢丝绳的性能。

按股内钢丝之间的接触状态可分为点接触、线接触和面接触钢丝绳。

（1）点接触钢丝绳（亦称普通型）：

采用等直径的钢丝捻制而成，由于各层钢丝的捻距不等，各层钢丝与钢丝之间交叉形成点接触状态。

在受拉力时，点接触处产主应力集中并导致磨损、压痕，过早地使钢丝断裂而报废，寿命较低，起重机的工作机构一般不采用。

优点是制造工艺简单、价廉，常作为捆绑吊索，

（2）线接触钢丝绳：

采用直径不等的钢丝捻制，将内外层钢丝适当搭配，不同层的钢丝之间在全长上呈线接触状态，由于接触面积较点接触钢丝绳的大，使受载时钢丝的接触应力降低。

常见的有西尔型（外粗式）、瓦林吞型（粗细型）和填充型（密集式）等。

线接触钢丝绳承载力强、挠性好、寿命较高，品种也愈来愈多。

起重机的工作机构应优先采用线接触钢丝绳。

（3）面接触钢丝绳（密封式）：

通常以圆钢丝为股芯，用特殊方法制造，使最外一层或几层采用异形断面的钢丝，层与层之间呈面接触状态。

其特点是挠性好、强度高、耐腐蚀，但制造工艺复杂，价格高，起重机上很少使用。

三、钢丝绳的捻向

根据钢丝绳由丝捻成股的方向，与由股捻成绳的方向是否一致，可分为交互捻或同向捻钢丝绳。

根据绳股的捻向可分为右交互捻，左交互捻，右同向捻左同向捻四种。

（1）交互捻钢丝绳（交绕绳）：

丝捻成股与股捻成绳的捻制方向相反，在钢丝绳受力伸长时，迫使股内钢丝相互压紧，产生阻抗转动的反力矩，使用中不易扭转和松散，因而在起重机的工作机构上得到了普遍的应用。

为防止卸载后钢丝绳带动吊钩滑轮组扭转打卷伤人，起升机构一般均采用交互捻钢丝绳。

（2）同向捻钢丝绳（顺绕绳）：

丝捻成股与股捻成绳的方向相同，其挠性好，但由于旋转性较强，散股的趋向大，且稳定性较差，容易扭结，在小的滑轮槽中经过时，容易扭曲成拢状，使结构遭到破坏，一般只作为牵引绳或张紧绳。

（3）不扭转钢丝绳：

这种钢丝绳在设计时，使股与绳的扭转力矩相等，方向相

反，在起升高度较大的起重机上使用，并越来越受到重视。

四、钢丝绳的特性

钢丝绳的特性主要表现在钢丝绳的破断拉力、耐扭转弯折的韧性和对恶劣使用环境的耐腐蚀性，是由组成钢丝绳的钢丝特性所决定。

钢丝绳还具有很高的可靠性，在规定的使用条件下，在规定的寿命期限内，当执行规定功能时，极少发

生无先兆突然整绳断裂的危险，表现出较好的安全性。

安全工程人员对起重机实施安全管理，就应该认识钢丝绳，并对钢丝绳的性能和使用时的适用条件有个基本了解。

1•钢丝绳的强度

钢丝的抗拉强度所决定的钢丝绳的破断拉力是钢丝绳最重要的性能指标，而

钢丝的抗拉强度是通过冷拔拉丝这个特殊制造工艺获得的。

高抗拉强度可以提高钢丝承受动载荷和抗挤压能力，但随之韧性降低、脆性增加，在重载且反复弯曲的使用条件下容易断裂。

所以，钢丝绳并不是抗拉强度越高越好，而需要综合考虑。

通过实验得知，抗拉强度在1550MPa〜850MPa之

间的钢丝绳，其抗拉、抗挤压、耐磨损，柔韧性综合特性较好，是起重机的工作机构优先选择的用绳。

2.钢丝绳的韧性

韧性是保证钢丝绳可靠性的重要参数，是根据单根钢丝的试验结果所决定。

将单根钢丝360度连续地扭转和180度不间断地反复弯折，直至断裂，根据试验钢丝不发生断裂的耐受次数进行韧性分级，耐受次数越多，钢丝绳的韧性就越好，等级也越高。

按照国家标准，钢丝绳的韧性分为特、I、U三个等级。

特级韧性最好，用于重要场合，如载客电梯、矿井的载人提升机等；I级韧性比特级稍低，但可靠性也不错，一般作为起重机的各个工作机构用绳；U级韧性较低，但成本也低，常用于次要、更换频繁的场合，如捆绑绳、吊索等。

3.钢丝绳的耐腐蚀性

根据钢丝绳使用环境条件，按照钢丝是否进行表面处理，可分为光面钢丝绳和表面镀锌钢丝绳两种。

光面钢丝绳的钢丝表面不做任何处理，用于常规无腐蚀性环境的起重机用绳。

表面镀锌铜丝绳根据钢丝镀层的耐腐蚀性能分为三个等级，甲级用于严重腐蚀条件，乙级用于一般腐蚀条件，丙级用于较轻腐蚀条件。

五、钢丝绳的标记方法

钢丝绳的构造、钢丝之间的接触状态、捻制方法和捻向、以及钢丝绳的机械特性和表面特征，直接影响钢丝绳的使用安全。

这些参数和性能指标在钢丝绳的标记中得到综合反映，是我们在选择、更换和使用钢丝绳的依据。

根据圆股钢丝绳的国家标准GB1102规定，以起重机常用的右交互捻钢丝绳为例，我们来从下图认识钢丝绳技术参数的标记方法。

钢丝绳6>37—15.0—1550—I—甲一镀一右交

①②③④⑤⑥⑦⑧⑨

此图为钢丝绳技术参数标记，其中：

1一一钢丝绳的股数，起重机常用6股绳。

2一一钢丝绳的结构型式，

点接触普通钢丝绳，标记

线接触瓦林吞型钢丝绳（粗细式），标记“W；

线接触西尔型钢丝绳（外粗型），标记“X”

线接触填充型钢丝绳（密集型），标记“T”

3一一每股钢丝数，起重机常用的6股绳一般每股钢丝有19根和37根两种。

4钢丝绳的直径（mm）。

5一一钢丝的公称抗拉强度b（MPa）。

6一一钢丝的韧性等级，根据实际级别分别标记特”、I”、’『。

7一一钢丝表面经过镀锌处理，根据实际级别分别标记甲”、乙”、丙”。

8一一钢丝表面处理特征，表面不做处理的，标记光”，或不加标记；表面

镀锌处理的，标记镀”。

9钢丝绳的捻制方式和方向，右捻绳标记右”；左捻绳标记左”；交互捻标记交”；同向捻标记同”。

钢丝绳自身性能好，并不能保证在使用中不发生问题。

我们必须看到，起重机械使用的钢丝绳是一种易损件。

客观上钢丝绳本来受力就比较复杂，同时受到与钢丝绳配套的有关设备状态的影响，某些作业条件使钢丝绳特别容易受到意外的损伤、缺乏维护是钢丝绳寿命短的主要原因之一，特别是当机械在腐蚀性环境中运转时更是如此。

我们必须合理选择和使用保养钢丝绳，保持钢丝绳的持续安全状态。

六、钢丝绳的选用

钢丝绳的工作状态是随起重机械的特性和工作条件以及用途而变化的。

钢丝绳应满足两个基本条件，一是能够承受最大工作载荷的足够强度，二是有足够长的寿命。

（1）钢丝绳承载能力

一般采用安全系数法，按所受最大工作静拉力计算选用钢丝绳。

计算公式为:

FO》Sn

式中：

F所选钢丝绳的破断拉力（N）,可查钢丝绳性能手册获取；

S――钢丝绳最大工作静拉力（N）;

n钢丝绳的安全系数。

安全系数实质是安全储备的倍数，用在工作机构上的钢丝绳根据机构的工作级别确定，其他钢丝绳根据用途性质确定（见表1）,工作级别越高、用途越重

要、要求钢丝绳寿命越长的地方，安全系数就越大。

特别要注意，对于吊运熔化或赤热金属、酸溶液、爆炸物、易燃物及有毒品等危险物品的起升用钢丝绳的安全系数，一般应按比设计的工作级别高一级的工作级别选用。

表1钢丝绳的安全系数

用途

起重机工作机构用钢丝绳

其他用途钢丝绳

机构

工作级

别

支

承动臂

起重机

械自身

安装

揽风

绳

吊挂

和捆

绑

安全系

数

4.5

2.5

3.5

（2）钢丝绳的弯曲比

钢丝绳的使用寿命总是随着配套使用的滑轮和卷筒的卷绕直径的减少而降

低，使用中的钢丝绳弯曲的曲率越小，钢丝被反复弯折得越厉害，受力情况越恶劣，寿命就越低。

所以，必须对按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径作出限制，凡是工作级别高，要求钢丝绳寿命长的地方，都采用较大的弯曲比（见表

2）。

对于设计要求轻巧和紧凑的流动式起重机，这个值可以取得较低。

计算公式为：

DOmin》h•d

式中：

DOmin――按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒允许的最小卷绕直径

（mm）；

d钢丝绳直径（mm）；

h――滑轮或卷筒直径与钢丝绳直径的比值表2滑轮或卷筒的h值

机构工作级别

M1〜M3

流动式起重机

卷筒hl

22.4

滑轮h2

22.4

七、钢丝绳的固定

钢丝绳的始末端部位一般需要与其他零构件连接或固定在起重机的其他结构上，钢丝绳尾端的固定是关系钢丝绳安全的重要环节。

钢丝绳的固定要求满足两个条件，一是连接或固定的部位必须达到相应的强度和安全要求，二是连接或固定方式与使用要求相符合。

钢丝绳的固定有多种方法，针对不同的使用条件和要求选择使用。

（1）编结连接

编结方法是将绳端部弯曲成环状，环状内侧套入一个心形环，使绳尾端部（短端）在心形环的尖部与绳体（长端）部分合并，然后用钢丝将合并的绳部分扎紧，靠合并的两绳段的摩擦力把钢丝绳尾固定。

安全要求是编结长度应大于钢丝绳直径的15倍，并不应小于300毫米；连接强度不小于75%钢丝绳破断拉力。

（2）绳卡固定

绳卡固定由于简单、可靠，绳卡可拆卸更换，得到广泛应用。

用绳卡固定时，

应注意绳卡数量、绳卡间距、绳卡的方向和固定部位的强度。

固定连接处的强度不能小于钢丝绳破断拉力的85%。

绳卡数量根据钢丝绳直径加大而增多。

例如，钢丝绳直径是16毫米，用3个绳卡就可以；当钢丝绳直径是45毫米时，则需要6个以上的绳卡才能满足固定处的强度要求。

绳卡压板应在钢丝绳长边，U形构

件在短端，不可搞反或一颠一倒。

绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。

（3）楔块、楔套连接

钢丝绳一端绕过楔，利用楔在钢制的套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定，受力

越大，套筒内楔的斜面对钢丝绳压得越紧。

固定处的强度约为绳自身强度的

75%〜85%。

（4）合金套筒浇注法

钢丝绳末端穿过锥形套筒后松散钢丝，将头部钢丝弯成小钩，浇入金属液凝固而成。

固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。

八、钢丝绳的使用与维护

使用检验合格的钢丝绳产品，保证其机械性能和规格符合设计要求。

必要时使用前应做受力计算，保证足够的安全系数。

钢丝绳的维护保养应根据重机制的用途、工作环境和钢丝绳的种类而定。

在起重机械上的钢丝绳投入使用之前，应确保与钢丝绳工作有关的各种装置已安装就绪并运转正常。

对机械上有可能与钢丝绳发生摩擦的部位应加以适当防护。

从卷轴或钢丝绳卷上抽放钢丝绳时，应在洁净的地方拖拉，采取措施防止钢丝绳弯折、扭结或粘染杂物，防止外界因素对钢丝绳的损伤、腐蚀而使其性能降低。

使用中避免两钢丝绳在交叉或叠压状态下受力，合理设计卷绕系统的结构，尽量减少钢丝绳弯折次数并避免反向弯折，防止钢丝绳打结、扭曲、过度弯曲和划磨。

对钢丝绳应加强检验并作好记录，以便及时根据有关信息适时更换。

在任何情况下，绝对不得使用报废钢丝绳。

新更换的钢丝绳一般应与原设计安装的钢丝绳类型、规格相同。

如采用不同类型的钢丝绳，必须保证新钢丝绳不低于原选钢丝绳的性能，并与卷筒和滑轮上的槽形相适应。

对钢丝绳应进行适时地清洗并涂以润滑油或润滑脂，特别是那些绕过滑轮时经受弯曲的部位。

涂刷的润滑剂的品种应与钢丝绳相适应。

为防止备用钢丝绳的损坏，应储存在清洁、通风而干燥的仓库内，钢丝绳技术参数的标记应保存良好。

九、钢丝绳的报废

钢丝绳承载过程中，受到拉力作用；在通过滑轮或卷筒时被强迫弯曲，钢丝与钢丝相挤压；由于钢丝绳在滑轮或卷筒的绳槽中运动时发生摩擦；在外界环境因素作用下，钢丝绳会腐蚀生锈。

这些不利因素综合积累作用，会使钢丝绳在使用一段时间后，钢丝首先出现缺陷，例如断丝、锈蚀、磨损和变形等，使其他未

断钢丝的应力加大，从而使断丝速度加快，强度逐渐降低，发展到一定程度，最终将导致钢丝绳无法保证正常安全工作，甚至发生破坏造成起重事故。

我们只有弄清钢丝绳的报废标准，采用正确的检查养护手段，及早发现、及时更换报废的钢丝绳来保证安全。

1■钢丝绳的断丝数达到报废标准

钢丝绳的各种损坏一般都要表现在断丝上，断丝的数目往往是判断钢丝绳是否报废的重要依据。

断丝的原因有拉断、扭转、疲劳、磨损和锈蚀等。

在检查断丝数时，还应综合考虑断丝的部位、局部聚集程度和断丝的增长趋势，以及该钢丝绳是否用于危险品作业等因素。

（1）钢丝绳在任何一段节距（指每股钢丝绳缠绕一周的轴向距离）内的断丝数达到表1的数值，应报废。

表1钢丝绳报废断丝数

钢丝绳

钢丝绳结构

断

绳6>9

绳6X37

丝

一个节距中的断丝数

数

安全系数

交互捻

同向捻

交互捻

同向捻

6〜7

（2）如果钢丝绳锈蚀或磨损时，应将表1断丝数按表2折减，并按折减后的断丝数作为判断报废的依据。

表2锈蚀或磨损的折减系数表

钢丝表面磨损或锈蚀量%

30~40

>40

折减系数%

（3）绳端部及其附近出现断丝，如果绳长允许，即使数量少，也应将断丝部位切去重新安装，否则应报废。

（4）断丝的局部聚集程度高，例如聚集在小于一个节距的绳长内，或集中在任一绳股里，即使断丝数比报废标准规定的数量低，也应予以报废；

（5）断丝出现增长趋势，应给予充分注意，加强检查并记录断丝增长情况，辨明规律，确定报废日期。

（6）当钢丝绳某一绳股整股断裂，则不管由于什么原因、发生在什么部位，都应立即报废。

（7）吊运炽热金属或危险品的钢丝绳，在考虑磨损或锈蚀所进行的折减后，应按一般起重机钢丝绳报废断丝数的一半作为报废的依据。

2■磨损和腐蚀

钢丝与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦，会引起外层股的钢丝表面磨损成平面状。

绳股和钢丝之间的摩擦会引起内部磨损。

由于环境及维护等原因引起钢丝表面粗糙锈蚀、沾染灰尘和砂粒以及润滑缺陷，会使磨损和锈蚀加剧，导致钢丝绳的断面面积减小、强度降低。

当有以下情况时，钢丝绳应该报废。

（1）当外层钢丝磨损达40%，应予报废。

（2）磨损引起钢丝绳相对于公称直径减小达7%，即使未发现断丝，也应立即报废。

（3）钢丝绳出现可用肉眼观察到的外部钢丝的腐蚀，当表面出现腐蚀深坑，钢丝相当松弛，应立即报废。

（4）存在任何内部腐蚀的迹象，经过对钢丝绳内部检验，确认有严重的内部腐蚀，应立即报废。

十、钢丝绳变形超标

1■变形超标

钢丝绳失去正常形状产生可见畸变，从外观上出现波浪形、笼形畸变，绳股或钢丝挤出，绳径局部增大、扭结或局部被压扁、弯折等现象。

变形部位可使钢丝绳应力分布不均而导致强度损失，严重变形还会造成钢丝绳传动不稳定或在运行过程中产生跳动。

（1）钢丝绳出现波浪形畸变，在不超过绳径25倍的绳长范围内，若径向波浪度达绳径的4/3,则钢丝绳应报废。

（2）笼形畸变，使外层绳股发生脱节或者变得比内部绳股长，脱节变长的钢丝交叉在钢丝绳表面形成笼形，笼畸变的钢丝绳应立即报废。

（3）绳股挤出，通常伴随笼形畸变一起产生，导致钢丝绳受力不平衡，绳股挤

出的钢丝绳应立即报废。

（4）钢丝挤出，常由于冲击载荷而引起，形成一部分钢丝或钢丝束在钢丝绳一侧拱起形成环状，变形严重时钢丝绳应报废。

（5）扭结，是在钢丝绳打弯成环状的情况下被拉紧拉直而造成的，扭结的结果导致剪切应力增大而强度降低，同时由于捻距不均引起钢丝之间磨损加剧，严重扭结的钢丝绳应立即报废。

（6）弯折或压扁，是由于外在的机械作用，使钢丝绳受到硬伤，如钢丝绳受挤压，或被尖棱利角强制发生角度变形等，严重变形的钢丝绳应立即报废。

2■弹性减小绳芯损坏

钢丝绳直径的局部减小与纤维芯损坏甚至断裂有关，钢丝绳直径的局部增大则是因为纤维芯受潮膨胀或绳芯畸变引起。

绳芯损坏可使绳股产生不平衡而定位错移，破坏了钢丝绳的润滑系统，将造成钢丝绳的僵性增大弹性减小，导致在动载作用下突然断裂。

（1）由于钢丝绳的纤维芯损坏或断裂而造成绳径显著减小时，钢丝绳应报废。

（2）由于钢丝绳纤维芯的退化膨胀而在外层股间突出，或使绳直径局部增粗，绳径严重增大时，钢丝绳应报废。

（3）由于绳芯损坏引起绳芯外露、绳芯挤出的钢丝绳应报废。

（4）钢丝绳弹性减小通常伴随绳捻距伸长、钢丝之间和绳股之间缺少空隙、绳股凹处出现细微的褐色粉末或者钢丝绳明显的不易弯曲等现象，应立即报废。

3.过热

过热使钢丝的金相组织改变，导致性能发生劣化，产生应力集中，从而使钢丝绳强度大大降低，造成使用过程中发生突然断裂事故。

（1）钢丝绳过烧使外表出现可识别的颜色改变，应立即报废。

（2）钢丝绳受到电弧打击，尽管外表颜色与正常钢丝绳难以区别，也应报废。

钢丝绳的破坏表现形态各异，且多种原因交错，有些可以根据定量计算直接确定，有些需要根据检查发现的缺陷和程度定性判断，必要时利用检测仪器进行检验。

最终钢丝绳是否报废，应该对各项因素进行综合考虑，按标准掌握，一旦发现钢丝绳的损坏达到了危险程度应立即更换。

另外在更换新钢丝绳前，还应弄清并消除对钢丝绳有不利影响的设备的缺陷。

展开阅读全文