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钢丝绳2钢丝3股4芯一、钢丝绳的定义钢丝绳由若干根独立的钢丝捻制成股，再由若干根股围绕钢丝绳芯捻制而成。钢丝绳主要是由钢丝、绳股、绳芯、绳用油脂所组成。1、钢丝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）。1、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。二、钢丝绳的分类1）点接触钢丝绳圆股点接触的典型结构有6×19、6×37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间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strandedrope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-layerrope（2）阻旋转钢丝绳rotation-resistantrope（3）平行捻密实钢丝绳parallel-closedrope（4）压实股钢丝绳compactedstrandrope（5）压实（锻打）钢丝绳compacted(swaged)rope:（6）编织钢丝绳braidedrope（7）扁钢丝绳flatrope5）单捻钢丝绳spiralrope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spiralstrandrope（2）半密封钢丝绳half-lockedcoilrope（3）全密封钢丝绳full-lockedcoilrope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7×7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)fibrecore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)solidpolymercore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。股的捻向（z，s）laydirectionofstrand1、钢丝绳的捻向（Z，S）laydirectionofrope2、交互捻（sZ，zS)ordinarylay（又称交捻）3、同向捻(zZ，sS)langlay4、混合捻(aZ，aS)alternatelay5、反向捻contra-lay6、弹性捻springlay4、钢丝绳按捻向分钢丝绳的捻法及捻向伸出右手,四指握紧,拇指竖直,若钢丝绳的绳股按四指弯曲的方向旋转向拇指的方向,此绳为右旋伸出左手,四指握紧,拇指竖直,若钢丝绳的绳股按四指弯曲的方向旋转向拇指的方向,此绳为左旋;钢丝绳左旋和右旋的作用？钢丝绳在卷筒上缠绕方向，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。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。三、钢丝绳的标记2、格式Format钢丝绳标记代号应按下列顺序标明：a、尺寸(见3、1)；b、钢丝的表面状态(见3、2)；c、结构型式(见3、3及3、4)；d、钢丝的抗拉强度(见3、5)；e、捻向(见3、6)；f、最小破断拉力(见3、7)；g、单位长度重量(见3、8)；h、产品标准号。如果按以上顺序标记则可以使用简略代号。18NAT6×19S+FC1770ZSGB/T20118-2006产品执行标准（一般用途）钢丝绳捻向（右交互捻）公称钢丝抗拉强度（MPa）钢丝绳表面状态（光面）钢丝绳公称直径钢丝绳结构（西鲁式、麻芯）钢丝绳完整的表示方法钢丝绳的直径量度应以最外两股的距离为准。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，在腐蚀性较强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。除此之外尚有冲击载荷影响，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：（1）安全系数法，即算出钢丝绳的最大工作拉力Smax，然后乘以安全系数n，得出绳内破断拉力S破，以此作为选绳依据，其公式为：S破≥nSmax式中S破———钢丝绳的破断拉力；n———安全系数四、钢丝绳的强度计算根据算出的S破，在设计手册中，选取合适的钢丝绳，使钢丝绳的实际破断拉力大于或至少等于S破。（2）最大工作拉力法，即钢丝绳直径根据其最大工作拉力用公式求出：式中d———钢丝绳最小直径，单位为mm；C———选择系数；Smax———钢丝绳最大工作拉力，单位为N。计算出的d值应根据钢丝绳的产品规范进行圆整，使其取为标准值。当缺乏钢丝绳的资料时，钢丝绳的最大允许工作拉力［Smax］（单位为KN）可用下列经验公式估算:［Smax］≈10d2,式中d的单位用cm。五、钢丝绳损伤及其原因1.断丝种类-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。切断断丝：钢丝被切断或勾断，断口整齐像刀锋般锐利。疲劳断丝：表面断口垂直但通常有另一小部份延续的尾部。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。外伤断丝:外伤引起应力集中造成疲劳断丝.1.断丝种类-2磨损断丝：磨损断丝显示出刀刃薄度的端部腐蚀断丝:腐蚀断丝容易见到在凹陷的表面。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。五、钢丝绳损伤及其原因2.钢丝绳损伤种类-1突出的绳股：其原因是不合适的接头或缠扎加工或纽结及打节现象。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。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。五、钢丝绳损伤及其原因2.钢丝绳损伤种类-2由于冲击负荷的回弹或极小的轮槽半径引发突出的钢芯。‘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。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。五、钢丝绳损伤及其原因2.钢丝绳损伤种类-3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型切断。由于过重负荷发生的抗张破断。由於弯曲疲劳的典型的断丝。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。五、钢丝绳损伤及其原因2.钢丝绳损伤种类-4由於太大的轮槽直径发生的疲劳断丝。由於钢丝绳浸入于化学处理的溶液发生的严重的腐蚀。由小弯曲或太小的轮槽直径的多层股钢丝绳‘鸟笼’现象。五、钢丝绳损伤及其原因缺点更换标准:必须交换的时期批注项目问题断丝断丝分布(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。一个捻距内有外股钢丝总数的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中断丝在一个绳股上有超过外股的钢丝总数的5%集中断丝在一个地方上有超过外股的钢丝总数的5%六、钢丝绳更换标准缺点更换标准:必须交换的时期批注项目问题断丝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快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%。局部的磨损随着钢丝绳的磨损，在磨损地方的横断面的钢丝绳直径比最初的减小到93%。六、钢丝绳更换标准缺点更换标准:必须交换的时期批注项目问题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%。内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。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。“+”纽结六、钢丝绳更换标准缺点更换标准:必须交换的时期批注项目问题变形波形波形的高度(d1)是在钢丝绳直径的25倍以内的4/3以上挤压挤压的钢丝绳横断面最小