理论教育 钢丝绳的作用及选材原则

钢丝绳的作用及选材原则

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:钢丝绳是承受悬吊平台全部载荷的主要受力构件。安全钢丝绳的作用是与安全锁配套,对吊篮起安全保护作用。3)必须采用捻制均匀、紧密的优质钢丝芯或尼龙芯钢丝绳。如果采用普通纤维芯钢丝绳,其横截面将被压扁变形,所以必须采用钢丝芯或尼龙芯钢丝绳。当变形聚积到一定程度时,会产生离股现象或“憋绳”故障,因此,不宜采用6股结构的钢丝绳。公称直径的选定取决于所需钢丝绳的破断拉力。

钢丝绳的作用及选材原则

钢丝绳是承受悬吊平台全部载荷的主要受力构件。工作钢丝绳的作用是牵引悬吊平台升降并且承受悬吊平台悬空作业的全部载荷。安全钢丝绳的作用是与安全锁配套,对吊篮起安全保护作用。

1.一般钢丝绳的结构类型

除单股钢丝绳之外,一般钢丝绳均由多股捻制而成。多股钢丝绳先由多根钢丝捻制成股,然后再由多股捻制成钢丝绳。

按股捻成绳的方向不同,钢丝绳分为右捻绳和左捻绳。并且按股与绳的捻制方向是否一致,钢丝绳又有同向捻(股与绳的捻制方向一致)和交互捻(股与绳捻制方向相反)之分。

如附图4-34所示,附图4-34a所示为右交互捻——绳右捻,股左捻;附图4-34b所示为左交互捻——绳左捻,股右捻;附图4-34c所示为右同向捻——绳与股均为右捻;附图4-34d所示为左同向捻——绳与股均为左捻。

同向捻又称顺捻,其外观特征是,外层钢丝方向与钢丝绳纵轴交叉。由于股与股之间的钢丝接触良好,所以同向捻钢丝绳挠性好,比较柔软,耐磨性强,使用寿命长。但是,由于绳与股的捻制方向一致,所以具有较强的旋转松散的趋势,只适用于有导向装置且始终受拉(如电梯等)的牵引工况。

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附图4-34 钢丝绳结构简图

交互捻又称逆捻,其外观特征是,外层钢丝方向与钢丝绳纵向轴线几乎平行。由于股与股之间的钢丝接触面小,所以交互捻钢丝绳挠性差,易磨损。但是,由于绳与股的捻制方向相反,回弹旋转作相互抵消,所以不易旋转松散。

2.爬升式吊篮用钢丝绳的特点

吊篮用钢丝绳因其工作状态比较特殊,所以应具备以下特点:

1)表面无油、镀锌。由爬升式吊篮的工作原理决定,钢丝绳与绳轮之间的包角较小,S形绕法包角不足两周,α形绕法不足一周。为获得较大的摩擦力,钢丝绳表面不得涂油,甚至不宜沾油,无油钢丝绳容易锈蚀,所以爬升式吊篮所用钢丝绳的钢丝表面应有良好的镀锌层加以保护。

2)必须采用交互捻钢丝绳。爬升式吊篮用钢丝绳在工作中处于自由悬垂状态,并且钢丝绳在绳轮之间受到挤压作用,存在着强烈的旋转趋势,显然爬升式吊篮必须采用交互捻钢丝绳。

3)必须采用捻制均匀、紧密的优质钢丝芯或尼龙芯钢丝绳。由于爬升式吊篮用钢丝绳在绳轮上缠绕,被夹(压)紧的工作状况非常恶劣,在弯曲的同时,还要承受多个方向的夹紧和碾压。如果采用普通纤维芯钢丝绳,其横截面将被压扁变形,所以必须采用钢丝芯或尼龙芯钢丝绳。

如果钢丝绳捻制不紧密或各股捻制不均匀,容易使得钢丝绳发生松股或笼状现象。又因为钢丝绳在提升机内的通道非常狭窄,所以松股或笼状将引发“憋绳”(钢丝绳卡在提升机内)事故。因此爬升式吊篮必须选用捻制均匀、紧密的优质钢丝芯钢丝绳。

3.卷扬式吊篮用钢丝绳的特点

(1)采用含油、纤维芯钢丝绳 卷扬式吊篮用钢丝绳多圈密绕在卷筒上,所以不希望在绳与绳之间产生过大的摩擦力。而采用含油钢丝绳不但可以减少绳之间的摩擦力,而且可以减少钢丝之间因卷绕所产生的摩擦与磨损,以延长钢丝绳的使用寿命。与钢丝芯钢丝绳相比较,纤维芯钢丝绳挠性好,柔顺,耐弯曲疲劳性强。另外纤维芯可吸收容纳润滑油,有利于钢丝绳的润滑与防腐。

(2)宜采用交互捻钢丝绳 虽然与爬升式吊篮相比较,卷扬式吊篮对钢丝绳的旋转性不那么敏感,但是为了钢丝在卷筒上排列均匀,整齐,最好还是选用交互捻钢丝绳。

(3)注意钢丝绳的捻向必须与卷筒螺旋槽的旋向一致 如果二者之间的旋向相反,则钢丝绳在卷筒上沿螺旋槽卷绕时会产生较大的摩擦,会加快钢丝绳的磨损,缩短使用寿命。

4.吊篮用钢丝绳型号与规格的选用

(1)结构及型号选用 钢丝绳按钢丝之间的接触型式不同,分为点接触、线接触和面接触三种形式。

点接触式钢丝绳制造成本低。价格便宜,但是磨损快,使用寿命短;面接触式钢丝绳承载能力大,磨损小,使用寿命长,但是采用非圆截面钢丝,制造成本高,价格昂贵,一般应用在重要场合;线接触式钢丝绳介于前两者之间,综合性能适中。

吊篮用钢丝绳通常选用线接触式钢丝绳。线接触式钢丝绳的钢丝之间接触应力较小,挠性好,使用寿命较长。另外,线接触式钢丝绳较密实,不易被挤扁,而且破断拉力比点接触式钢丝绳大。

线接触式钢丝绳分为W(瓦林吞)型、X(西尔)型和T(填充)型三种类型。

W型钢丝绳:又称粗细丝式。其每股结构特点是,在里层钢丝形成的沟槽处布置直径不同的两种钢丝,钢丝直径必须满足每根钢丝同时与相邻的三根相切,并且外层所有钢丝共切于一个圆。此类型钢丝绳直径均匀,挠性好,是起重用钢丝绳的主要结构型式。

X型钢丝绳:又称外粗式。其每股结构特点是,内、外层钢丝根数相同,但外层钢丝须同时与相邻的四根钢丝相切,所以直径比内层钢丝直径大。此型钢丝绳耐磨损,但挠性较差,适用于表面磨损严重的工况。

T型钢丝绳:其每股用直径相同的钢丝为基础,在其空隙处填充细钢丝起稳定几何位置的作用,并提高钢丝绳的金属充满率,此类型钢丝绳便于捻制。

轴向夹绳式提升机常用钢丝绳结构型号为6×19S+IWR、6×19W+IWS和6×19W+IWR三种结构型式(见附图4-35)。

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附图4-35 吊篮常用的6股结构钢丝绳

在型式代号中“6”表示6股,“19”表示每股有19根钢丝,“S”和“W”分别表示“X”型(外粗式)和“W”型(粗细丝式),IWR表示绳芯为多股钢丝绳,IWS表示绳芯为S形钢丝股。

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附图4-36 吊篮常用的4股结构钢丝绳

径向夹绳式提升机常用的结构型号为4×25Fi+PP和4×31SW+PP两种结构型式(见附图4-36)。(www.daowen.com)

在型式代号中“4”表示4股,“25”、“31”表示每股钢丝根数,“Fi”表示股的结构为“T”型(填充式),“SW”则表示股的结构为“X”(外粗型),PP表示绳芯为合成纤维(常用尼龙)结构。上述两种结构的钢丝绳相比较,前者的表面耐磨性较高,后者的柔韧性更好些。

需要特别注意:径向夹绳式提升机若采用6股结构的钢丝绳,则钢丝绳在绳轮槽中被径向碾压时,其外层的6股与绳芯之间会产生轴向错动,这将使钢丝绳产生鼓形局部变形。当变形聚积到一定程度时,会产生离股现象或“憋绳”故障,因此,不宜采用6股结构的钢丝绳。

(2)规格选定 钢丝绳的规格由其公称直径表示。公称直径的选定取决于所需钢丝绳的破断拉力。其计算公式如下

FnFmax (附4-2)

式中 F——钢丝绳破断拉力;

n——钢丝绳安全系数(标准规定吊篮用钢丝绳安全系数n≥9);

Fmax——钢丝绳最大工作静拉力。

计算出所需钢丝绳的破断拉力F绳之后,查手册或钢丝绳厂家样本,即可选定钢丝绳公称直径的规格。

5.钢丝绳夹的固定

吊篮用钢丝绳通常采用绳夹固定绳的端部。固定的方法正确与否直接关系着钢丝绳悬挂是否牢固可靠。正确的固定方法如附图4-37所示,应特别注意以下要点:

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附图4-37 钢丝绳夹的正确布置

1)绳夹数量。根据GB/T 5976—2006《钢丝绳夹使用方式》查出,在钢丝绳公称直径不大于19mm时(吊篮用钢丝绳公称直径一般不大于19mm),承载绳夹的最少数量为3组。根据起重设备安装的规范要求,应在固定绳夹的外侧设置安全检查弯,需在承载绳夹之外,再增加一组绳夹。因此吊篮用钢丝绳使用绳夹的数量应不少于4组。

2)绳夹间距及自由端长度。绳夹间距A≥6dd为钢丝绳直径)。钢丝绳自由端距最后一个绳夹的距离B≥100mm。

3)绳夹方向。所有绳夹座必须安装在钢丝绳工作时受力的一侧,U型螺栓安装在钢丝绳的自由端上,不得一正一反交替布置。

4)绳夹夹紧程度。绳夹夹紧程度以使两钢丝绳直径高度压扁1/3为宜。

5)绳夹夹紧顺序。由第一个绳夹(距套环最近处的绳夹)开始,依次进行夹紧。夹紧时,应尽可能使第一个绳夹靠近套环,但是不得损坏钢丝绳的外层钢丝。在第三个与第四个绳夹之间设置安全检查弯。

6.钢丝绳的报废

吊篮用钢丝绳的报废应符合GB/T 5972—2009《起重机 钢丝绳 保养、维护、安装、检验和报废》的规定,出现下列情况之一的钢丝绳必须立即报废:

1)断丝:在一个捻距范围内达到钢丝绳总根数的5%(交互捻)或10%(同向捻)时。

注意:当断丝集中在同一捻距内,或集中在同一股内时,即使断丝数少于上述情况,也应报废;对由粗细钢丝捻制而成的钢丝绳,细钢丝每根按1计算,对粗钢丝每根按1.7计算。

2)钢丝磨损或腐蚀:达到表面钢丝直径的40%以上时。

3)绳径减小:达到钢丝绳公称直径7%以上时。

4)钢丝绳失去正常状态,产生下列情况之一时:波浪形、笼状畸变、绳股挤出、钢丝挤出、绳径局部增大或减小、局部被压扁、严重扭结、严重弯曲、被电焊灼伤。

7.钢丝绳的安全技术要求

1)吊篮宜选用高强度、镀锌、柔性好的钢丝绳,其性能应符合GB/T 8918—2006《重要用途钢丝绳》规定。

2)钢丝绳的安全系数不应小于9。

3)钢丝绳绳端的固定应符合GB5144—2006《塔式起重机安全规程》中的规定。钢丝绳的检查和报废应符合GB/T5972—2009中的规定。

4)工作钢丝绳最小直径不应小于6mm。

5)安全钢丝绳宜与工作钢丝绳的型号、规格相同。在正常运行时,安全钢丝绳应处于悬垂状态。

6)安全钢丝绳必须独立于工作钢丝绳另行悬挂。

7)钢丝绳在使用中每月至少检查两次。

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