起重钢丝绳认识机电设备技术专业机电工程学院主讲教师:刘庆才
可以向任意方向弯曲,适用于多分支的滑轮组,提高了起重能力;可以多层卷绕,在起升高度很大时尤为重要;钢丝绳在起重机上广泛应用,主要优点是:钢丝绳承受骤加载荷和过载能力强,极少有骤然破断的现象;钢丝绳强度高、弹性好、自重小、工作平稳、噪音小。
(1)按钢丝绳的捻绕次数,分为单捻绳、双捻绳和三捻绳3种。起重机用的钢丝绳多为双捻绳,即先由钢丝捻成股,再由股围绕着绳芯捻成绳。单捻绳实际只有一股,经一次捻制而成,三捻绳是把双捻绳作为股,再由几股捻绕成绳。1.钢丝绳的种类、构造和标记
(2)按钢丝捻成股和股捻成绳的相互方向,分为同向捻、交互捻两种,如图1所示。钢丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相同的称为同向捻,捻向相反的称为交互捻。同向捻的钢线绳挠性好、寿命长,但易松散和产生扭转,用于经常保持张紧状态的场合较好,在起升机构中不宜采用。交互捻的钢丝绳挠性与使用寿命比同向捻的差,但这种钢丝绳不易松散和扭转,所以在起重机中应用广泛。
图1钢丝绳捻绕方向
钢丝绳的捻制方向,国标规定用两个字母表示,第一个字母表示钢丝绳的捻向,第二个字母表示股的捻向。字母“Z”表示右向捻(与右旋螺纹或“Z”字形同向),字母“S”表示左向捻。ZZ”或“SS”表示右同向捻或左同向捻。ZS”或“SZ”表示右交互捻或左交互捻。
在捻制钢丝绳时,捻角和捻距是重要的工艺参数。捻角指捻制时钢丝(或股)中心线与股(或绳)中心线的夹角。捻距指钢丝绳围绕股芯或股围绕绳芯旋转一周对应两点间的距离。
(3)按钢丝绳中股的捻制类型划分,常用的主要有点接触绳和线接触绳两种。点接触绳绳股中相邻两层钢丝捻距不同,它们之间呈点接触状态,如图2所示。由于接触应力较大,在反复弯曲时,绳内钢丝易于磨损折断,使寿命降低。为使各层钢丝绳受力均匀,各层捻角应大致相等。点接触的钢丝绳,其截面结构形式如图3所示。
图2点接触钢丝绳的股
图3点接触钢丝绳
在起重机中常用线接触绳替代点接触绳。线接触绳绳股中的所有钢丝具有相同的捻距,外层钢丝位于里层各钢丝之间的沟缝里,内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上,形成了线接触,如图4所示。为了形成这种构造,需要采用不同直径的钢丝。这种构造有利于钢丝之间的滑动,使钢丝绳的挠性得以改善。
图4线接触钢丝绳的股
当承载能力相同时,选用线接触绳可以取较小的绳径,从而可以选用较小直径的卷筒、滑轮和较小输出转矩的减速器,使整个起升机构尺寸、质量都得以减小。所以线接触绳被广泛地应用于起重机中。
(4)线接触绳根据绳股结构的不同,典型结构有西鲁式(外粗式,代号S)、瓦林吞式(粗细式,代号W)、填充式(代号Fi)。这些线接触钢丝绳的构成如图5所示。
图5中西鲁式钢丝绳的结构标记为6x19S,它由6股组成,每股又由19丝构成,这种绳股记为(9+9+1),表示最外层布置9根钢丝(粗),第二层布置9根钢丝(细),股中心只有1根钢丝(粗)。西鲁式绳股的优点是外层钢丝较粗,所以又称为外粗式。它适用于磨损较严重的地方。
图5中瓦林吞式钢丝绳的结构标记为6x19W,它也由6股组成,每股由19丝构成,这种绳股记为(6/6+6+1)。它分为3层,6/6表示最外层由6根细的和6根粗的钢丝组成。所以,瓦林吞式又称为粗细式。
图5线接触钢丝绳(a)西鲁式(外粗式,代号S)(b)瓦林吞式(粗细式,代号W)(c)填充式(代号Fi)
图1-12中的填充式钢丝绳,其结构标记为8x25Fi。它的每股是这样构成的,在外层布置12根相同直径的钢丝,外层钢丝与里层钢丝所形成的空隙中,填充6根称为填充丝的细钢丝,这样做提高了钢丝绳截面的金属充满率,增加了破断拉力。它的绳股记为(12+6F+6+1)。6F表示第二层有6根填充钢丝。
(5)钢丝绳的股芯或绳芯。第一种是常见的用剑麻或棉芯做成的有机物芯,采用这种芯的钢丝绳具有较大的挠性和弹性,润滑性也好,但不能承受横向压力且不耐高温;第二种是石棉芯,性能与有机物芯相似,但能在高温条件下工作。第一、第二种都属于天然纤维芯,代号为NF;第三种是用高分子材料制成的合成纤维芯,如聚乙烯、聚丙烯纤维,代号为SF;第四种是用软钢钢丝的绳股做成的金属丝股芯或绳芯,代号分别为IWS或IWR。
钢丝绳芯的强度高,能承受高温和横向压力,但润滑性较差。泛指的钢丝绳为纤维芯(天然或合成的),代号则为FC。一般情况下常选用有机物芯的钢丝绳,高温工作时用石棉芯或金属芯钢丝绳,在卷筒上多层卷绕时宜用金属芯钢丝绳。
(6)钢丝的表面状态。钢丝绳所用的钢丝表面状态,一种为光面钢丝,代号为NAT,用于一般场合。在有腐蚀性的场所应用镀锌钢丝,它分为3种级别:A级镀锌钢丝,代号为ZAA;AB级镀锌钢丝,代号为ZAB;B级镀锌钢丝,代号为ZBB。(7