钢丝绳使用培训教材docWord下载.docx
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19S等和煤矿工业中使用的代表性的密封钢丝绳。
图1
31×
71×
191×
37
全密封钢丝绳半密封钢丝绳全密封钢丝绳
图示1
2.1.2钢丝绳：
用几股围绕一个钢绳芯（或纤维绳芯）螺旋地捻制而成。
捻制钢丝绳的股绳是多种多样的，可以是圆形的、三角形或异形的，股的结构取决于所要求的抗疲劳（或磨损性）。
钢丝绳结构有：
6×
7+Fc（IWR、IWS）、6×
19+Fc（IWR、IWS）、6×
37+Fc（IWR、IWS）、6×
19S+Fc（IWR、IWS）、6×
25Fi+Fc（IWR、IWS）、6×
36SW+Fc（IWR、IWS）、6×
49SWS+Fc（IWR、IWS）、多股钢丝绳18×
7+Fc、18×
19+Fc、34×
7+Fc、36×
7+Fc、6V×
21+Fc、6V×
19+Fc（IWR）、6V×
30+Fc（IWR）、6V×
34、6V×
37+Fc、6V×
37S+Fc（IWR）IWR）等，图示2
圆股
6+Fc6×
7+Fc6×
15S+Fc6×
19S+Fc6×
36Fi+IWR6×
41SW+Fc6×
19W+Fc
25Fi+Fc6×
26SW+Fc6×
29Fi+Fc6×
31SW+Fc6×
36SW+Fc6×
37+Fc
多股钢丝绳
17×
7+Fc18×
7+Fc34×
7+Fc36×
7+Fc
三角股
6V×
34+Fc6V×
34+IWR6V×
37+Fc6V×
37+IWR
6V×
24+Fc6V×
21+Fc6V×
43+Fc6V×
43+IWR
四股钢丝绳
4V×
39S+5Fc4V×
48S+5Fc
图示2
2.1.3钢缆绳（三捻钢丝绳）：
是由钢丝绳围绕绳芯螺旋地捻制而成，代表结构有：
7、6×
19S、6×
49SWS图示3
6×
7图示3
2.2钢丝绳的捻制特性
2.2.1钢丝绳中股的基本结构
a点接触股b线接触股c面接触股
图3
2.2.1.1点接触：
股中各层钢丝为非平行捻制，层与层之间的钢丝呈点状接触。
除中心钢丝外，所有钢丝直径一样。
图3a。
点接触结构股缺点是钢丝绳承受负荷时，钢丝之间的接触应力大必然影响钢丝绳的使用寿命。
2.2.1.2线接触（平行捻）：
钢丝绳股中所有钢丝具有相同的捻距（平行捻制），同一层及层与层之间的钢丝紧密相贴，以线状方式接触。
图3b。
平行捻钢丝绳在使用中可避免变形、内部磨损以及由于点接触钢丝绳中各钢丝接触点产生的二次弯曲应力。
线接触钢丝绳承受力时，钢丝之间的接触应力相对于点接触钢丝绳要小得多，因此线接触钢丝绳比点接触钢丝绳使用寿命要长，一般是点接触结构钢丝绳的1~2倍。
线接触股的基本结构有3种：
西鲁式（S）、瓦林吞式（W）、填充式（Fi）。
由这三种结构互相组合，可形成多种复合型线接触结构。
如西鲁—瓦林吞式（SW）、西鲁—填充式（SFi）、西鲁—瓦林吞—西鲁式（SWS）等等。
2.2.1.3面接触（压实股钢丝绳）：
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间的钢丝都以螺旋面互相接触，它是以线接触结构基础上形成的。
与普通股钢丝绳相比，由压实股捻制而成的钢丝绳有较高的破断拉力，柔韧性更好；
压实股使钢丝绳与滑轮能更好地接触；
而且，由于外层钢丝很大的金属面积，使得压实股更耐磨和耐腐蚀。
当在多层卷取卷筒上使用钢丝绳时，压实股平滑的表面确保不会发生相邻的股由于相互摩擦而造成钢丝绳划伤或损坏现象，这个特点使压实股钢丝绳更适合于多层卷取的应用场合。
面接触结构钢丝绳在承受力时，由于钢丝之间的接触面积大，其应力相对于线接触钢丝绳还要小得多，因此面接触钢丝绳比点接触钢丝绳使用寿命还要长，一般是点接触结构钢丝绳的2~3倍。
图3c。
2.2.2特殊结构的钢丝绳
a三角股b密封钢丝绳c涂塑钢丝绳
图4
2.2.2.1三角股结构钢丝绳：
是由一层（或多层）钢丝围绕一个组成的三角形股芯结构绕制而成的。
图4a。
这种形状的性质要求各层钢丝是点接触的，由于钢丝密集的排列，三角股钢丝绳具有很高的抗压断性。
与圆股绳相比，三角股钢丝绳表面接触面积增加，抗磨损性也大大提高。
2.2.2.2密封钢丝绳：
绳芯外层用一层或几层异形钢丝（Z形、T形）螺旋地捻制而成。
图4b。
密封钢丝绳表面光滑，钢丝之间以螺旋面互相扣合，接触应力很小。
密封钢丝绳弯曲刚度很大，需采用较大直径的绳轮和卷筒，密封钢丝绳多用于矿井中的钢丝绳罐道及架空承重索道。
2.2.2.3涂塑钢丝绳：
为改善钢丝绳的使用性能，在钢丝或者股绳、钢丝绳绳芯或外面包上一层塑料层。
以降低钢丝之间和绳股之间的接触应力，提高钢丝绳使用寿命。
图4c。
2.3编织扁钢丝绳
编织扁钢丝绳常作为煤矿提升系统中尾绳（平衡绳）使用。
扁钢丝绳由几个不同捻向的子绳并排通过纬绳固结编织而成。
图5。
从编织方式上分：
（a）单纬绳编织
单纬绳编织
单纬绳编织是使用几根纬绳从单侧编织，从而保证了钢丝绳的宽度最小。
（b）双纬绳编织钢丝绳
双纬绳编织
图5
钢丝绳两侧各有数条捻制纬绳（一般为1×
7结构）交错编织而成。
编织扁钢丝绳通常的结构是6条4股绳，每个股绳用7根钢丝或8条4股绳，每个股绳用7根、9根或19根等数量的钢丝捻制而成。
三、钢丝绳的捻法见图6
钢丝绳的捻法基本有四种：
右交互捻、左交互捻、右同向捻、左同向捻
四、钢丝绳的伸长性质图6
当钢丝绳受到拉伸负载时，都会按不同阶段伸长，在钢丝绳使用前，对钢丝绳进行预张拉是十分必要的。
4.1钢丝绳的伸长因素
有许多因素会导致钢丝绳在使用中伸长，有些因素导致的伸长极小，通常可以忽略不计。
通常导致钢丝绳伸长的主要原因如下，其中前两个是最重要的因素。
（a）由于每股中的钢丝和钢丝绳中各股的位置调整而导致的伸长—通常称之为结构伸长。
（b）由于负荷拉力而产生的弹性伸长。
（c）由于温度变化造成的伸长或缩短。
（d）由于钢丝绳一端可自由旋转，造成捻距的增加而造成的伸长。
（e）由于内部钢丝磨损导致钢丝绳金属面积减小而造成的进一步的结构性伸长。
（f）由于拉力负载超过材质的屈服点而导致的永久性的、非弹性的伸长。
4.2钢丝绳预张拉
预拉伸作用于钢丝绳或股时，可以彻底消除“初始结构伸长”，方法是以钢丝绳最小破断力的l0％到50％负荷拉伸并在这个范围内反复拉伸直至钢丝绳的初始伸长消除。
从反复拉伸取得的数据可以得到低负载和高负载之间的表观杨氏弹性模量。
注意的地方：
钢丝股和绳不具有杨氏弹性模量的性质，但可以得到两个固定负载之间的表观弹性模量。
当对钢丝绳施加的负载完全减掉，钢丝绳卷好后会立即返回未预拉伸的状态；
因此，钢丝绳如果在某一负载下记录其准确长度（该负载必须在钢丝绳弹性状态的负载范围内），可以证明钢丝绳被拉伸到记录的长度时，施加的负载会十分接近记录的负载；
反之，以记录的负载施加到钢丝绳上时，钢丝绳会很明显地伸长至记录长度，试验及实际经验表明经预张拉的钢丝绳在最小破断力的l2.5％的负载下可以完全恢复其弹性性质。
因此在桥梁钢缆、臂式、桅杆式起重场合及架空索道钢丝绳等调整余地很小的使用场合中，预拉伸钢丝绳的优点显而易见。
由于减少了初始使用时的永久结构伸长，对某些尾绳进行预拉伸处理显得十分必要。
预拉伸适用于钢丝股或钢芯钢丝绳。
当许多负载悬挂时，比较准确的数据可以通过假定负载均匀地加在钢丝绳上，并增加钢丝绳伸长每米的负载重量而实现。
4.3弹性模量
弹性模量因绳子结构而变化，但通常随钢丝总截面积的增加而增加，如需要精确的弹性模量数据，建议用实际样品作弹性模量测试，可以获得比较准确的弹性模量。
五、钢丝绳按照不同的分类方式可以得到多种用途的钢丝绳品种
钢丝绳按使用方面分：
1、一般用途钢丝绳：
2、电梯用钢丝绳：
3、航空钢丝绳：
4、石油用钢丝绳：
5、架空索道及缆车用钢丝绳：
6、起重用钢丝绳：
7、渔业用钢丝绳：
8、矿井提升用钢丝绳：
9、胶带用钢丝绳：
10、平衡用钢丝绳：
六、钢丝绳的标记
6.1各种标准中钢丝绳标记符号对照区分见表1（ISO3578、GB/T8918、原有标准（GB1102-74、GB829-88、GB352）
表1
我国原有关标准所采用的钢丝绳标记符号及其含义
国际标准（ISO3578）及GB/T8918的代号
西鲁式X
瓦林吞式W
填充式T
三角股△
椭圆股○
扁平股、扇形股
面接触股M
圆形钢丝无代号
椭圆形钢丝
三角形钢丝
扁钢丝或矩形钢丝
Z形钢丝Z
梯形钢丝T
一根半封闭丝与一根圆丝搭配
光面钢丝
A级镀锌钢丝
AB级镀锌钢丝
B级镀锌钢丝
填充钢丝
编织放扭钢丝绳
编织扁钢丝绳
纤维芯（天然的或合成的）
天然纤维芯有机物芯
合成纤维芯人造纤维芯，矿物绳芯
金属丝绳芯金属绳芯
金属丝股芯
左向捻
右向捻
左同向捻
左交互捻
右同向捻
右交互捻
S
W
Fi
V
Q
R
T
无代号
Z
H
NAT
ZAA
ZAB
ZBB
Y
P
FC
NF
SF
IWR
IWS
SS
SZ
ZZ
ZS
6.2国际标准与我国原有关标准的钢丝绳标记写法对比见表2
表2
钢丝绳标记的对比
项目
我国有关标准的钢丝绳标记
国际标准（ISO3578）及我国现行标准（GB/T8918—1996的钢丝绳标记
1、标记符号
2、标记项顺序
3、股中钢丝的层数与数目，及股结构的标记
4、钢丝绳中股的数目及层数标记
5、钢丝绳的全称标记
6、钢丝绳的简化标记
见表2
按照名称、结构、直径、抗拉强度级别、韧性号、钢丝的表面状态、捻法、标准号的顺序进行标记。
例：
钢丝绳6X（19）—17.5—170—特—光—右交GB1102—74
由中心向最外层标记。
各层用“+”号隔开，股中若有纤维芯，则用“0”表示。
（1）1+6+12+18
（2）0+9+15
（3）1+9+9
（4）1+6+6/6
（5）1+6；
6+12
（6）1+7+7/7+14
（7）/3×
2+3/+12+15
（8）（1+6+12）ф+20T+21Z
除异型股钢丝绳外，只标记钢丝绳中股的数目，而对层数不作标记，股的结构可标可不标
（1）18×
7或18×
（1+6）
（2）34×
7或34×
（3）6○（33）+6△（21）
标明钢丝绳的股数、股结构和金属绳芯的结构。
如果用一股作绳芯，一般不单独标出，此外对于纤维芯也不标出。
（1）6×
（1+6+12）
（2）7×
（3）6T（1+6;
6+12）+7×
（4）18×
（5）6W（0+8+8/8）
（6）6△（/1×
7+3/+12+15）
标明股的数目和每股的钢丝数目，中间用“×
”或相应的代号隔开。
金属绳芯需要标出，纤维绳芯一般不予标出。
19
7
（3）6T（25）+7×
（5）6W（24）
（6）6△（37）
按照尺寸、钢丝表面状态、结构、钢丝的抗拉强度、捻向、最小破断垃力、单位长度重量、标准号的顺序进行标记。
18NAT6×
19S+NF1770ZS190121
ISO2408
由最外层向中心逐层标记。
各层用“+”号隔开，股中若有纤维芯，则用相应的代号表示。
（1）18+12+6+1
（2）15+9+NF
（3）9+9+1
（4）6/6+6+1
（5）12+6F+6+1
（6）14+7/7+7+1
（7）15+12+/3×
2+3/
（8）21Z+20T+12+6+1
由钢丝绳的外部向中心标记，逐层标明股数及股的结构
（1）12（6+1）+6（6+1）
（2）17（6+1）+11（6+1）+6（6+1）
（3）6Q（15+13+5）+6V（12+9+FC）
标明钢丝绳的股数、股的层数、股的结构、绳芯类型、金属股芯（用一股作为绳芯）和金属绳芯的作用。
（1）6（12+6+1）+NF
（2）6（6+1）+IWS（6+1）
（3）6（12+6F+6+1）+IWR[6（6+1）+IWS（6+1）]
（4）12（12+6+1）+6（12+6+1）+SF
（5）6（8/8+8+NF）+NF
（6）6V（15+12+/1×
7+3/）+NF
标明股数和每股的钢丝数，中间用“×
”隔开。
在钢丝数和股的数目后面加上相应代号，此外还需标出金属绳芯类别。
19+NF
（2）6×
7+IWS
（3）6×
25Fi+IWR
（4）12×
19+SF
（5）6×
24W+7NF
（6）6V×
37+NF
七、钢丝绳生产工艺流程
线材入厂原料检、试验热处理酸洗及磷化拉丝检、试验
试验镀锌
包装入库检、试验合绳捻股
原料线材：
国内以热轧方式获得的钢材（盘条），直径范围在φ5.5~20mm，以盘卷交货，含碳量一般在0.55%~0.80%之间。
热处理：
通过对钢丝进行一定温度的加热，一定温度的保温并以一定速度的冷却，来改变钢内部结构组织，以改变钢丝的物理和机械性能的方法。
热处理方式主要有：
退火、正火、等温淬火、回火、调质处理和形变处理，在钢丝生产中，运用比较多的是铅液介质中钢丝的等温淬火热处理，以获得一种良好的金相显微组织—索氏体。
酸洗：
利用氧化铁与酸之间的化学反应，来去除钢丝表面的氧化铁皮层。
因热轧线材或经热处理后的半成品钢丝，表面均有一层硬而脆的氧化铁皮层，氧化铁皮一方面影响后步工序的润滑涂层不能牢固地与钢材基体结合，另一方面在钢丝拉拔时，因氧化铁皮硬度很高，且没有塑性，这样会刮伤模具和钢丝表面，再则氧化铁皮夹在模壁与钢丝之间，增大了摩擦力，严重时引起断丝，因此，钢丝在拉拔前必需去除氧化铁皮层，去除的方法有机械法和化学法，目前多采用化学酸洗法。
润滑处理：
用来促使钢丝冷加工变形的化学处理过程和物理表面处理过程。
通过化学和物理的作用，使钢丝表面涂上或生成一层较厚的、附着力强的、表面较粗糙的润滑层，以便后步拉拔时吸附润滑剂，将其载入模内，形成润滑模。
拉丝：
利用金属塑性在模具作用下的一种金属压力加工方法。
镀锌：
金属由于和外界介质之间发生化学作用或电化学作用而引起的破坏。
为了减缓金属腐蚀，在金属表面镀上一层镀层，形成均匀、致密、结合力良好的金属膜的表面处理，镀锌方法有电镀与热镀区分。
捻股（捻绳）：
钢丝（或股）由捻制设备的机身带动作匀速圆周运动，同时又被牵引轮带动作匀速直线运动，钢丝（或股）在股（或绳）中呈圆柱螺旋状态。
第二章矿用钢丝绳
一、矿用钢丝绳选择和计算
1.1矿用钢丝绳选择
矿井用提升钢丝绳在使用过程中强度下降的主要因素是磨损、锈蚀和疲劳断丝。
在一般情况下，这三种因素是同时出现和起作用的。
由于矿井条件不同，起
主要作用的因素也不同。
因此，各矿应根据矿井的具本条件及使用经验，并结合各种钢丝绳的特点，合理选择不同类型的钢丝绳。
选择矿用提升钢丝绳应注意以下几点：
（1）在矿井淋水大、酸碱度高的井筒中使用时，由于锈蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。
（2）在磨损严重的矿井中，选用外层钢丝较粗的线接触圆股和异型股钢丝绳或面接触钢丝绳为好。
（3）以疲劳断丝为钢丝绳损坏的主要原因时，可选用内外层钢丝直径差值小的线接触钢丝绳（其中以填充式为好）或异型股钢丝绳。
（4）矿井提升用钢丝绳以同向捻钢丝绳为好。
（5）开凿井筒提升用钢丝绳，应选用多层股不旋转钢丝绳。
（6）温度很高或有明火的矸石山等处的提升用钢丝绳，可选用带金属绳芯的钢丝绳。
（7）钢丝绳罐道用绳最好选用密封型钢丝绳。
如选用其它类型的钢丝绳时，以镀锌钢丝绳为宜。
实践证明，竖井用钢丝绳的损坏多以疲劳断丝和锈蚀为主要因素，磨损是次要因素。
斜井用钢丝绳的损坏则以磨损和锈蚀为主要因素。
对锈蚀比较严重的矿井，锈蚀与磨损起互相促进的作用。
1.2矿井用提升钢丝绳选绳参考表1
表1
用途
矿井条件
名称
结构
备注
立
井
淋水大,酸碱
度高,锈蚀严
重,或涂油困
难的矿井
异型股
钢丝绳
21,6V×
30
34,6V×
37S,6V×
43
6Q×
19+6V×
21
34+6V×
选用镀锌钢丝绳
圆股
19S,6×
19W,
62×
5FI,6×
29FI,
26SW,6×
31SW
36SW,6×
41SW
锈蚀与磨损
都较轻的矿
19W,6×
25FI,
29FI,6×
36SW,
摩擦轮提升
矿井
37S,
开凿立井用
绳
如挤压变形严重,
应选用钢芯钢丝绳
多层股
7,18×
7,
34×
7,36×
面接触
6T×
19W,6T×
19S
25FI
平衡尾绳
选用交互捻
罐道用绳
密封钢丝绳
19,6×
除密封钢丝绳外其余用
镀锌钢丝绳
名称
斜
都较严重的
矿井
7，6×
9W,
19S,6T×
锈蚀较轻磨
损都较严重
的矿井
都较轻,断丝
发展较快的
19,6V×
19S,6T×
1.3钢丝绳的计算
1.3.1计算
对一个矿井来说，根据矿井条件选定了钢丝绳结构以后，就需要通过计算来确定钢丝绳的公称直径。
矿用钢丝绳在工作过程中的受力状态是很复杂的，但是，在计算中并不需要分别考虑那些复杂因素的影响，根据《煤矿安全规程》的规定：
根据钢丝绳在工作中所承受的最大计算静拉力和钢丝绳的最小钢丝破断拉力总和来计算，使它具有一定的安全系数，即
m≤
………………………………
（1）
式中：
m—钢丝绳的安全系数；
F总合—钢丝最小破断拉力总和，kN；
Q—最大计算静拉力，kN。
式中的钢丝绳的安全系数应满足《煤矿安全规程》的要求，《煤矿安全规程》规定的安全系数见表2。
但是，按（l）式还不能进行钢丝绳的直径计算，因为最大静拉力Q不仅与绳端的荷重（提升容器、人、物及连接装置等的重量）有关，而且与钢丝绳自身的重量有关。
计算之前钢丝绳的重量还是个未知数，所以必须从别的角度来考虑。
图1是竖井提升系统的简化示意图。
图中L是钢丝绳的悬垂长度，Q。
是绳端荷重（kg），钢丝绳的每米重量p（kg/m），这时在钢丝绳上部M处承受的最大静拉力为：
矿用钢丝绳安全系数最低值表2
用途分类
安全系数*最低值
单绳缠绕提升装置
专为升降人员
9
升降人员
和物料
升降人员时
混合提升时**
升降物料时
7.5
专为升降物料
6.5
9.2-0.0005H***
提升装置
混合提升时
9.2-0.0005H
8.2-0.0005H
7.2-0.0005H
倾斜钢丝绳牵引带
式输送机
运人
6.5-0.001L****
但不小于6
运物
升级会员 