钢丝绳(基础知识).docVIP

钢丝绳用多根或多股细钢丝拧成的挠性绳索，钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。目 录钢丝绳的构造按拧绕的层次分类按接触状态分类截面说明一、钢丝绳的构造1、钢丝钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。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，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理2、绳芯它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑钢丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。（常用麻芯，高温作业宜用石棉芯或软钢丝拧成的金属芯）作用为：支持绳股，保持钢丝绳的断面形状，减少钢丝的挤压和变形，还可降低绳股间钢丝的接触应力；缓和钢丝绳的弯曲应力，使钢丝绳富有弹性；储存润滑油，预防钢丝绳内部钢丝锈蚀，减少钢丝间的摩擦。分类：麻绳芯（黄麻芯）为FC，天然纤维芯（纤维芯中的剑麻绳芯）为NF，合成纤维芯为SF，金属丝绳芯(独立的钢丝绳芯)为IWR，钢丝股芯为IWS2、钢丝绳常用分类为六种圆股钢丝绳、异型股钢丝绳（有三角股、椭圆股和扇形股）、多层绳股钢丝绳、扁钢丝绳、密封钢丝绳、棒状钢丝绳（单绕绳）。3、按绳股层次分为单层股钢丝绳和多层股钢丝绳单层股钢丝绳：有一层股围绕一个绳芯螺旋捻制而成的多股钢丝绳；多层股钢丝绳：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）螺旋捻制成一层或多层的钢丝绳。3、按拧绕的层次分类钢丝绳按拧绕的层次可分为单绕绳、双绕绳和三绕绳单绕绳:由若干细钢丝围绕一根金属芯拧制而成，挠性差，反复弯曲时易磨损折断，主要用作不运动的拉紧索。（一次捻：由钢丝直接捻成绳，没有绳股）双绕绳:由钢丝拧成股后再由股围绕绳芯拧成绳。常用的绳芯为麻芯，高温作业宜用石棉芯或软钢丝拧成的金属芯。制绳前绳芯浸涂润滑油，可减少钢丝间互相摩擦所引起的损伤。双绕绳挠性较好，制造简便，应用最广。（二次捻：）三绕绳:以双绕绳作股再围绕双绕绳芯拧成绳，挠性好；但制造较复杂，且钢丝太细，容易磨损，故很少应用。4、钢丝绳的绕制方向有顺绕和交绕两种。钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相同者称顺绕。顺绕钢丝绳的钢丝间接触较好，挠性也较好，使用寿命长，但有扭转松散的趋向，不宜用作自由端悬吊重物的提升绳，可作为有刚性导轨对重物导行时的提升绳或牵引绳。钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相反者称交绕。交绕的钢丝绳不易扭转松散，在起重作业中广泛使用。a 右交互捻ZS：绳右捻，股左捻股捻的方向与股内钢丝捻的方向相反称交互捻b 左交互捻SZ：绳左捻，股右捻c 右同向捻ZZ：绳右捻，股右捻d 左同向捻：绳左捻，股左捻e 右混合捻：绳右捻，部分股左捻，部分股右捻f左混合捻：绳左捻，部分股右捻，部分股左捻5、按接触状态分类钢丝绳也可按股中每层钢丝之间的接触状态分为点接触、线接触或面接触3种。 点接触的钢丝绳：股中钢丝直径均相同。为使钢丝受力均匀，每层钢丝拧绕后的螺旋角大致相等，但拧距不等，所以内外层钢丝相互交叉，呈点接触状态。 线接触的钢丝绳：股中各层钢丝的拧距相等，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上，呈线接触状态。线接触钢丝绳的性能比点接触的有很大改善，所以使用广泛。 面接触钢丝绳：面接触绳股的一种，外层用异形钢丝制成，表面光滑，耐磨性好，与相同直径的其他类型钢丝绳相比，抗拉强度较大，并能承受横向压力，但挠性差、工艺较复杂、制造成本高，常用作承载索，如缆索起重机和架空索道上的缆索。6、截面除了圆股外，还有三角股、椭圆股和扁股等异型股。与圆股的相比，它们有较高的强度，与卷筒或滑轮绳槽的接触性能好，使用寿命长，但制造较复杂。说明钢丝用优质碳钢制成，经多次冷拔和热处理后可达到很高的强度。潮湿或露天环境等工作场所可采用镀锌钢丝拧成的钢丝绳，以增强防锈性能。钢丝绳在各工业国家中都是标准产品，可按用途需要选择其直径、绳股数、每股钢丝数、抗拉强度和足够的安全系数，它的规格型号可在有关手册中查得。钢丝绳除外层钢丝的磨损外，主要因绕过滑轮和卷筒时反复弯曲引起金属疲劳而逐渐折断，因此滑轮或卷筒与钢丝绳直径的比值是决定钢丝绳寿命的重要因素。比值大，钢丝弯曲应力小，寿命长，但机构庞大。必须根据使用场合确定适宜的比值。钢丝绳表面层的磨损、腐蚀程度或每个拧距内断丝数超过规定值时应予报废。钢丝绳主要用在吊运，拉运等需要高强度线绳的运输中。二、断丝的性质和数量起重机械的总体设计不允许钢丝绳具有无限长的寿命。对于6股和8股的钢丝绳，断丝主要发生在外表。而对于多层绳股的钢丝绳(典型的多股结构)就不同，这种钢丝绳断丝大多数发生在内部，因而是“不可见的”断裂。1、绳端断丝当绳端或其附近出现断丝时，即使数量很少也表明该部位应力很高，可能是由于绳端安装不正确造成的，应查明损坏原因。如果绳长允许，应将断丝的部位切去重新合理安装。2、断丝的局部聚集如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。如这种断丝聚集在小于6d的绳长范围内，或者集中在任一支绳股里，那么，即使断丝数比表列的数值少，钢丝绳也应予报废。3、断丝的增加率在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，断丝则是在使用一个时期以后才开始出现，但断丝数逐渐增加，其时间间隔越来越短。在此情况下，为了判定断丝的增加率，应仔细检验并记录断丝增加情况。判明这个“规律”可用来确定钢丝绳未来报废的日期。4、绳股断裂如果出现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。5、由于绳芯损坏而引起的绳径减小当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯(或多层结构中的内部绳股)断裂而造成绳径显著减小时，钢丝绳应报废。微小的损坏，特别是当所有各绳股中应力处于良好平衡时，用通常的检验方法可能是不明显的。然而这种情况会引起钢丝绳的强度大大降低。所以，有任何内部细微损坏的迹象时，均应对钢丝绳内部进行检验予以查明。一经证实损坏，则该钢丝绳就应报废。6、弹性减小在某些情况下(通常与工作环境有关)，钢丝绳的弹性会显著减小，若继续使用则是不安全的。钢丝绳的弹性减小是较难发觉的，如检验人员有任何怀疑，则应征询钢丝绳专家的意见。然而，弹性减小通常伴随下述现象：a.绳径减小b.钢丝绳捻距伸长c.由于各部分相互压紧，钢丝之间和绳股之间缺少空隙d.绳股凹处出现细微的褐色粉末e.虽未发现断丝，但钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小比起单纯是由于钢丝磨损而引起的也要快得多。这种情况会导致在动载作用下突然断裂，故应立即报废。7、外部及内部磨损产生磨损的两种情况：a.内部磨损及压坑这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的摩擦引起的，特别是当钢丝绳经受弯曲时更是如此。b.外部磨损钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损，是由于它在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦造成的。这种现象在吊载加速和减速运动时，钢丝绳与滑轮接触的部位特别明显，并表现为外部钢丝磨成平面状。润滑不足或不正确的润滑以及还存在灰尘和砂粒都会加剧磨损。磨损使钢丝绳的断面积减小因而强度降低。当外层钢丝磨损达到其直径的40%时，钢丝绳应报废。当钢丝绳直径相对于公称直径减小7%或更多时，即使未发现断丝，该钢丝绳也应报废。8、外部及内部腐蚀（钢丝绳锈蚀等级、判断方法及处理方法一级锈蚀：判断方法：外观检查钢丝变色、失去光泽、有轻微锈皮或细小的点蚀抗拉强度损失在10以下。处理方法：钢丝绳出现一级锈蚀，仍可作为升降人员使用，但必须加强检查，记录锈蚀发展情况，并结合断丝、变细和使用时间等具体情况确定是否更换。二级锈蚀：判断方法：外观检查钢丝表面锈皮轻厚，出现点蚀麻坑，但尚未连成沟纹，抗拉强度损失10至20。处理方法：钢丝绳出现二级锈蚀，不能用作升降人员使用。升降无聊的钢丝绳达到二级锈蚀并发现断丝时，必须加强检查，如果断丝发展速度较快，应结合锈蚀因素，确定是否更换。三级锈蚀：判断方法：外观检查钢丝绳表面有严重的锈蚀裂纹、点蚀麻坑形成沟纹、外层钢丝松动，抗拉强度损失20以上。处理方法：钢丝绳达到三级锈蚀，必须立即更换。）腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发生。它不仅减少了钢丝绳的金属面积从而降低了破断强度，而且还将引起表面粗糙并从中开始发展裂纹以至加速疲劳。严重的腐蚀还会引起钢丝绳弹性的降低。外部腐蚀外部钢丝的腐蚀可用肉眼观察。当表面出现深坑，钢丝相当松弛时应报废。内部腐蚀内部腐蚀比经常伴随它出现的外部腐蚀较难发现。但下列现象可供识别：a.钢丝绳直径的变化。钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位直径通常变小。但对于静止段的钢丝绳则常由于外层绳股出现锈积而引起钢丝绳直径的增加。b.钢丝绳外层绳股间的空隙减小，还经常伴随出现外层绳股之间断丝。如果有任何内部腐蚀的迹象，则应由主管人员对钢丝绳进行内部检验。若确认有严重的内部腐蚀，则钢丝绳应立即报废。9、变形钢丝绳失去正常形状产生可见的畸形称为“变形”。这种变形部位(或畸形部位)可能引起变化，它会导致钢丝绳内部应力分布不均匀。钢丝绳的变形从外观上区分，主要可分下述几种：波浪形：钢丝绳的纵向轴线成螺旋线形状。这种变形不一定导致任何强度上的损失，但如变形严重即会产生跳动造成不规则的传动。时间长了会引起磨损及断丝。出现波浪形时，在钢丝绳长度不超过25d的范围内，若d14d/3，则钢丝绳应报废。（其中d为钢丝绳的公称直径；d1是钢丝绳变形后包络的直径）笼状畸变：这种变形出现在具有钢芯的钢丝绳上。当外层绳股发生脱节或者变得比内部绳股长的时候就会发生这种变形。笼状畸变的钢丝绳应立即报废。绳股挤出：这种状况通常伴随笼状畸变一起产生。绳股被挤出说明钢丝绳不平衡。绳股挤出的钢丝绳应立即报废。钢丝挤出：此种变形是一部分钢丝或钢丝束在钢丝绳背着滑轮槽的一侧拱起形成环状。这种变形常因冲击载荷而引起。若此种变形严重时，则钢丝绳应报废。绳径局部增大：钢丝绳直径有可能发生局部增大，并能波及相当长的一段钢丝绳。绳径增大通常与绳芯畸变有关(如在特殊环境中，纤维芯因受潮而膨胀)，其必然结果是外层绳股产生不平衡，而造成定位不正确。绳径局部严重增大的钢丝绳应报废。扭结：扭结是由于钢丝绳成环状在不可能绕其轴线转动的情况下被拉紧而造成的一种变形。其结果是出现捻距不均而引起格外的磨损，严重时钢丝绳将产生扭曲，以致只留下极小一部分钢丝绳强度。严重扭结的钢丝绳应立即报废。绳径局部减小：钢丝绳直径的局部减小常常与绳芯的断裂有关。应特别仔细检验靠绳端部位有无此种变形。绳径局部严重减小的钢丝绳应报废。部分被压扁：钢丝绳部分被压扁是由于机械事故造成的。严重时，则钢丝绳应报废。弯折：弯折是钢丝绳在外界影响下引起的角度变形。这种变形的钢丝绳应立即报废。10、由于热或电弧的作用而引起的损坏钢丝绳经受了特殊热力的作用其外表出现可以识别的颜色时，该钢丝绳应予报废。三、钢丝绳的连接1、钢丝绳的连接方法有小接法与大接法两种。小接法在接头范围内，是两根绳子的绳股合在一起，因此绳头变粗，它的接头长度较短。大接法将两个绳头的绳股各剁去一半，然后将两个绳头对在一起插接，它的接头长度较长，用这个方法接出的绳子，绳的粗细保持不变，表面上看不出接头的位置。钢丝绳用作吊索时，需要经过人工的插接后才能成为吊索，俗称小接法。钢丝绳的插接方法一般可分为5种：即一进一插接法、一进二插接法、一进三插接法、一进四和一进五插接法。最常用的是一进三插接法，一进五插接法多用于钢丝绳的小结2、钢丝绳采用编结固接时，编接长度不得小于钢线绳直径的20倍，并不短于0.3米，在编结部分应捆扎细钢丝。3、钢丝绳采用绳卡固接时，数量不得少于3个，最后一个卡子距绳头不得小于0.14米。绳卡夹板应在受力的一侧“U”形螺栓须在钢丝绳尾端，不得正反交叉。卡子应拧紧到使两绳直径高度压扁1/3左右。绳卡固定后，待钢丝绳受力后应再次紧固。绳卡匹配表：钢丝绳直径（mm） 10 1020 2126 2836 3640最少绳卡数（个） 3 4 5 6 7绳卡 间距（mm） 80 140 160 220 240四、钢丝绳使用注意事项（一）使用前应进行检查检查范围：拉查钢丝绳的磨损、锈蚀、拉伸、弯曲、变形、疲劳、断丝、绳芯露出的程度，确定其安全起重量(包括报废)。（二）保养注意事项(1)钢丝绳的使用期限与使用方法有很大的关系，因此应做到按规定使用，禁止拖拉、抛掷，使用中不准超负荷，不准使钢丝绳发生锐角折曲，不准急剧改变升降速度，避免冲击载荷(2)钢丝绳有铁锈和灰垢时，用钢丝刷刷去并涂油(3)钢丝绳每使用4个月涂油一次，涂油时最好用热油(50左右)浸透绳芯，再擦去多余的油脂(4)钢丝绳盘好后应放在清洁干燥的地方，不得重叠堆置，防止扭伤(5)钢丝绳端部用钢丝扎紧或用熔点低的合金焊牢，也可用铁箍箍紧，以免绳头松散(6)使用中，钢丝绳表面如有油滴挤出，表示钢丝绳已承受相当大的力量，这时应停止增加负荷，并进行检查，必要时更换新钢丝绳。(7)牵引钢丝绳的承载能力应为总牵引力的58倍。五、钢丝绳选型时应考虑提升机类型、提升负荷、使用环境、缠绳层数等因素，钢丝绳安全系数必须符合煤矿安全规程规定。其选用原则如下：（一）对于立井单绳缠绕式提升，以疲劳断丝为钢丝绳损坏的主要原因的，可选用线接触圆形股或三角形股钢丝绳。（二）对于立井多绳摩擦式提升，应选用同向捻钢丝绳对称各半使用或使用不松散钢丝绳，应做预拉伸，防止钢丝绳受力不均。（三）对于斜井（斜巷）提升，选用外粗式线接触钢丝绳或面接触钢丝绳。（四）在矿井淋水大、酸碱度高和作为回风井的井筒中，由于锈蚀严重而影响钢丝绳使用寿命的，选用镀锌钢丝绳为宜。（五）钢丝绳选型除考虑以上因素外，还要综合考虑钢丝绳的表面状态、钢丝绳的捻向、钢丝绳的结构、绳股的结构、钢丝绳芯和钢丝绳的工程抗拉强度等因素。按照钢丝绳及其绳股的结构选型建议如下表附表： 钢丝绳主要用途推荐表用 途名 称结 构备 注立井提升三角股钢丝绳6V37S、6V37、6V34、6V30、6V43、6V21线接触钢丝绳619S、619W、625Fi、629Fi、626WS、631WS、636WS、641WS推荐同向捻多层股钢丝绳187、177、35W7、24W7用于钢丝绳罐道的立井6Q196V21、6Q336V21斜井提升（绞车）三角股钢丝绳6V18、6V19钢丝绳67、69W推荐同向捻开凿立井提升（建井用）多层股钢丝绳及异型股钢丝绳6Q336V21、6Q196V21、177、187、347、367、4V39S、4V48S、35W7、24 W7立井平衡绳扁钢丝绳647、847、849、8419钢丝绳637S、636WS、4V39S、4V48S仅适用于交互捻多层股钢丝绳177、187、347、367、35W7、24W7立井罐道及索道密封钢丝绳（见密封钢丝绳标准）钢丝绳67三角股钢丝绳6V18、6V19多层股钢丝绳187、177推荐同向捻钢丝绳牵引胶带运输机线接触钢丝绳619S、619W、625Fi、629Fi、626WS、631WS、636WS、641WS推荐同向捻六、提交钢丝绳采购计划时，在订货合同中应注明：标准号、产品名称、结构（标记代号）、公称直径、捻向、表面状态、公称抗拉强度、数量（长度）、用途和使用地点、其他要求（如绳股断面形状、绳芯、涂油、生产厂家、到货日期及其他特殊要求等）到内容。（一）钢丝绳的表面状态标记为：光面钢丝绳标记为NAT,镀锌钢丝绳按照A级、AB级和B级的镀锌级别（镀锌级别依次降低）分别标记为ZAA、ZAB和ZBB。（二）钢丝绳的捻向标记为：ZS为右交互捻、SZ为左交互捻、ZZ为右同向捻、SS为左同向捻。（三）钢丝绳芯标记为：FC为纤维芯（黄麻绳芯）、NF为天然纤维芯（纤维芯中的剑麻绳芯）、SF为合成纤维芯、IWR为钢丝绳芯(独立的钢丝绳芯)、IWS为钢丝股芯。（四）钢丝绳股断面形状标记为：圆形股不标注、三角形股标记为V、椭圆形股标记为W（五）钢丝绳股结构标记为： S为西鲁式（外粗式）、W为瓦林吞式（粗细丝式）、WS为西瓦式（混合式）、Fi为填充式、K为压实股类。七、新绳到货后，使用单位必须认真验收。钢丝绳原始资料齐全，铭牌与实物一致，外观检查无明显缺陷。验收合格后出具验收报告，验收人须在验收报告上签字。（一）对钢丝绳及其绳股进行外观检查，通过手感和目测的方法，检查钢丝绳是否存在制造缺陷。（二）对钢丝绳涂油情况进行检查，除要求增加增摩性能的涂增摩油脂外，其它应均匀地连续涂敷防锈润滑油。（三）实测钢丝绳直径，实测钢丝绳直径偏差，圆股钢丝绳允许下限为0，上限为5%；异型股钢丝绳允许下限为0，上限为6%。（四）实测钢丝绳的不圆度，应不大于钢丝绳公称直径的4%。（五）在无负荷的状态下实测钢丝绳长度和订货长度的偏差，订货长度不大于400m时允许下限为0，上限为5%；订货长度在400m-1000m之间时允许下限为0，上限为20%；订货长度大于1000m时允许下限为0，上限为2%。（六）钢丝绳不松散性检查，将钢丝绳一端解开相对称的两个股，约有两个捻距长，当这两个股重新恢复到原位后，不应自行再散开（多层股、四股扇形股及编结使用的钢丝绳除外）。七、钢丝绳综合知识按用途分：除普通型外，还有耐磨、耐热、耐寒、耐酸碱、阻燃、防撕裂、难燃、耐臭氧等类型。钢丝绳相关标准GB 8918-2006 重要用途钢丝绳GB/T 2104-2008 钢丝绳包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T 8706-2006 钢丝绳-术语、标记和分类GB/T 24811.1-2009 起重机和起重机械钢丝绳选择第1部分：总则GB/T 24811.2-2009 起重机和起重机械钢丝绳选择第2部分：流动式起重机利用系数GB/T 5972-2009 起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废GB/T 5975-2006 钢丝绳用压板GB/T 5976-2006 钢丝绳夹GB/T 5973-2006 钢丝绳用