鋼絲繩受力計算方法

1、鋼絲繩受力計算公式鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣泛的撓性構(gòu)件 , 也是起重機(jī)械安全生產(chǎn)三大重要構(gòu)件（ 制動器、鋼絲繩和吊鉤 ） 之一。鋼絲繩具有重量輕、撓性好、使用靈活、韌性好、能承 受沖擊載荷、高速運行中沒有噪音、破斷前有斷絲預(yù)兆等優(yōu)點。但起重鋼絲繩頻繁用于 各種作業(yè)場所 , 因此易磨損、易腐蝕等。如果鋼絲繩的選擇、維護(hù)、保養(yǎng)和使用不當(dāng) , 容 易發(fā)生鋼絲繩斷裂 , 造成傷亡事故或重大險情。因此正確掌握使用鋼絲繩的方法是十分 重要的。一、鋼絲繩的種類鋼絲繩是把很多根直徑為 0.3 3mm的高強(qiáng)度碳素鋼鋼絲先擰成股 , 再把若干股 圍繞著繩芯擰成繩的。鋼絲繩種類很多 , 按繞捻方法不同可分為左同向捻

2、、右同向捻、 左交互捻、右交互捻四種 , 起重作業(yè)中常用右交互捻鋼絲繩。按鋼絲繩芯材料不同可分為麻芯、 石棉芯和金屬繩芯三種 , 起重作業(yè)中常采用麻 芯鋼絲繩 , 麻芯中浸有潤滑油 , 起減小繩股及鋼絲之間的摩擦和防腐蝕的作用。按鋼絲繩繩股及絲數(shù)不同可分為 619、637 和 661 三種, 起重作業(yè)中最常 用的是 619和 637鋼絲繩。按鋼絲表面處理不同又可分為光面和鍍缽兩種 , 起重作業(yè)中常用光面鋼絲繩。 按鋼絲繩股結(jié)構(gòu)分類 , 又可分為點接觸繩、線接觸繩和面接觸繩。點接觸繩的各層鋼絲直徑相同 , 但各層螺距不等 , 所以鋼絲互相交叉形成點接觸 在工作中接觸應(yīng)力很高 , 鋼絲易磨損折斷

3、, 但其制造工藝簡單。線接觸繩的股內(nèi)鋼絲粗細(xì)不同 , 將細(xì)鋼絲置于粗鋼絲的溝槽內(nèi) , 粗細(xì)鋼絲間成線 接觸狀態(tài)。由于線接觸鋼絲繩接觸應(yīng)力較小 , 鋼 ?繩壽命長 , 同時撓性增加。由于線接 觸鋼絲繩較為密實 , 所以相同直徑的鋼絲繩 , 線接觸繩破斷拉力大些。 繩股內(nèi)鋼絲直徑相 同的同向捻鋼絲繩也屬線接觸繩。面接觸繩的股內(nèi)鋼絲形狀特殊 , 采用異形斷面鋼絲 ,鋼絲間呈面狀接觸。其優(yōu)點是外表光滑 ,抗腐蝕和耐磨性好 ,能承受較大的橫向力 ;但價格昂貴 ,故只能在特 殊場合下使用。二、鋼絲繩的規(guī)格參數(shù) 一般起重作業(yè)可采用 GB/T8918-1996鋼絲繩中 619和 637鋼絲繩,其規(guī)格參 數(shù)見表

4、 1 和表 2。表 1鋼絲繩的破斷拉力直徑鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度 /MPa鋼絲 繩 /mm鋼絲/mm14001550170018502000鋼絲破斷拉力總和 /kN6.20.420.0022.1024.3026.4028.607.70.531.3034.6038.0041.3044.709.30.645.1049.6054.7059.6064.4011.O0.761.3067.9074.5081.1087.7012.50.880.1088.7097.30105.50114.5014.O0.9101.00112.00123.00134.00114.5015.51.O125.00138.50152.00

5、165.50178.5017.O1.1151.50167.50184.00200.00216.5018.51.2180.00199.50219.00238.00257.5020.O1.321150234.00257.00279.50302.0021.51.4245.50271.50298.00324.00350.5023.O1.5281.50312.00342.00372.00402.5024.51.6320.50355.00389.00423.50458.0026.O1.7362.00400.50439.50478.00517.0028.O1.8405.50499.00492.50536.0

6、0579.5031.O2.O501.00554.50608.50662.00715.5034.O2.2606.00671.00736.00801.0037.O2.4721.50798.50876.00953.5040.O2.6846.50937.501025.001115.00表 2 鋼絲繩的破斷拉力直徑鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度 /MPa鋼絲繩鋼絲14001550170018502000/mm/mm鋼絲破斷拉力總和 /kN8.70.439.0043.2047.3051.5055.7011.O0.560.0067.5074.0080.6087.1013.O0.687.8097.20106.50116.0

7、0125.0015.O0.7119.50132.00145.00157.50170.5017.50.8156.00172.50189.50206.00223.0019.50.9197.50218.50239.50261.00282.0021.51.O243.50270.00296.00322.00348.5024.O1.1295.00326.50358.00390.00421.5026.O1.2351.00388.50426.50464.00501.5028.O1.3412.00456.50500.50544.50589.0030.O1.4478.00529.00580.50631.50683

8、.0032.51.5548.50607.50666.50725.00784.0034.51.6624.50691.50758.00825.00892.0036.51.7705.00780.50856.00931.501005.0039.O1.8790.00875.00959.50040.001125.0043.O2.O975.501080.001185.001285.001390.0047.52.21180.001305.001430.001560.0052.O2.41405.001555.001705.001855.0056.O2.61645.001825.002000.002175.00三

9、、鋼絲繩的標(biāo)記 目前在起重機(jī)上所采用的鋼絲繩主要是普通型結(jié)構(gòu)鋼絲繩 ,繩 619和繩 637。按照國 家標(biāo)準(zhǔn)圓股鋼絲繩 (GB1102一 74)的規(guī)定, 鋼絲繩的標(biāo)記方法如下 : 如, 鋼絲繩 637-15.0-170-I 一甲一鍍一右交 GB1102-74這表示該圓股鋼絲繩由 6 股捻制,股的結(jié)構(gòu)形式為點接觸 ,每股有 37根鋼絲,纖 維繩芯, 鋼絲繩直徑 15.Omm由, 公稱抗拉強(qiáng)度 1700MPa的I 號甲組鍍缽鋼絲制成 ,鋼絲繩 的捻向為右交互捻。四、鋼絲繩的選用鋼絲繩在同直徑時公稱抗拉強(qiáng)度越低 ,每股繩內(nèi)鋼絲越多 , 鋼絲直徑越細(xì) , 則繩 的撓性越好 , 但鋼絲繩易磨損。反之,

10、每股繩內(nèi)鋼絲直徑越粗 ,則鋼絲繩撓性越差 ,鋼絲繩 耐磨損。因此,不同型號的鋼絲繩 ,它的使用范圍也不同。 根據(jù)起重吊裝作業(yè)的實際需要 , 一般情況下 , 鋼絲繩的選用可考慮以下原則 :(1) 6 19鋼絲繩用做纜風(fēng)繩、拉索及制作起重索具 , 一般用于受彎曲載荷較小或遭受磨損的地方。(2) 6 37 鋼絲繩用于起重作業(yè)中捆扎各種物件、設(shè)備及穿繞滑車組和制作起重 用索具。適用于繩索受彎曲時。(3) 6 61鋼絲繩用于綁扎各類物件。 繩?剛性較小,易于彎曲,用于受?不大的 地方。同向捻的鋼絲繩 ,表面較平整、柔軟 ,具有良好的抗彎曲疲勞性能 ,比較耐用 ;其 缺點是繩頭斷開處繩股易松散 ,懸吊重物

11、時容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn) ,易卷曲扭結(jié) ,因此在吊裝中不 宜單獨采用。起重吊裝作業(yè)常用存交互捻鋼絲繩。五、鋼絲繩的受力計算某一規(guī)格的鋼絲繩允許承受的最大拉力是有一定限度的 ,超過這個限度 ,鋼絲繩 就會被破壞或拉斷 , 因此在工作中需對鋼絲繩的受力進(jìn)行計算。( 一 ) 鋼絲繩的破斷控力鋼絲繩的破斷拉力可由表 1、2中查出, 考慮鋼絲繩捻制使每根鋼絲受力不均勻 , 整根鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)按下式計算 :SP =Si式中 SP 鋼絲繩的破斷拉力 ,kN;Si 鋼絲絲繩規(guī)格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和 , kN;鋼絲捻制不均折減系數(shù) ,對 619繩, =0.85; 對 637繩, =0.82; 對 6 61 繩

12、, =0.80。但在工作現(xiàn)場 ,一般缺少圖表資料 , 同時也不要求精確計算 , 此時可采用下式（僅為數(shù)據(jù)估算用 ,非規(guī)范公式 ）估算鋼絲繩的破斷拉力SP =500d 2 式中 SP 鋼絲繩的破斷拉力 ,N;d 鋼絲繩的直徑 ,mm。破斷拉（ 二）鋼絲繩的安全系數(shù) 為了保證起重作業(yè)的安全 , 鋼絲繩許用拉力只是其破斷拉力的幾分之一。力與許用拉力之比為安全系數(shù)。下表列出了不同用途鋼絲繩的安全系數(shù)。 表為 鋼絲繩的安全系數(shù)使用情況安全系數(shù)使用情況安全系數(shù)用做纜風(fēng)繩、拖拉繩3.5機(jī)械驅(qū)動起重設(shè)備5-6人力驅(qū)動起重設(shè)備4.5用做吊索 （ 無彎 曲）6-7用做捆綁吊索810用做載人升降機(jī)14（三）鋼絲繩的

13、許用扭力 P = S P / K式中 P 鋼絲繩的許用拉力 ,N;SP鋼絲繩的破斷拉力 ,N;K 鋼絲繩的安全系數(shù)。例 : 型號 637-26 的鋼絲繩 ,用做捆綁繩時其許用拉力為多大？解: S P =500d2=500262=338000（N）用做捆綁繩時 ,取 K=10,則P = S P / K =338000 / 10=33800 (N)六、鋼絲繩報廢標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩使用到一定的損壞程度時 , 必須按規(guī)定報廢 , 其報廢標(biāo)準(zhǔn)如下 : 每一節(jié)距 (也稱捻距 , 指鋼絲繩中的任何一股纏繞一周的軸向長度 )內(nèi)鋼絲斷 裂的數(shù)目超過表 2.4 規(guī)定的數(shù)目時應(yīng)報廢。鋼絲繩斷絲數(shù)量不多 , 但斷絲增加很快時

14、也 應(yīng)報廢。 鋼絲繩的鋼絲磨損或腐蝕達(dá)到或超過原來鋼絲直徑的 40%以上時, 即應(yīng)報廢。 在 40%以內(nèi)者應(yīng)按表 2.5 降級使用。當(dāng)整根鋼絲繩的外表面受腐蝕而形成的麻面達(dá)到肉 眼很容易看出的程度時 , 應(yīng)予報廢。表為 折減系數(shù)鋼絲表面磨損或腐蝕量(%)折減系數(shù)(%)鋼絲表面磨損或腐蝕盤(%)折減系數(shù)(%)10852560157530-40502070大于 40O 鋼絲繩受過火燒或局部電弧作用應(yīng)報廢。 鋼絲繩壓扁變形、有繩股或鋼絲擠出、籠形畸變、繩徑局部增大、扭結(jié)、彎 折時應(yīng)報廢。 鋼絲繩繩芯損壞而造成繩徑顯著減少 ( 達(dá) 7%)時應(yīng)報廢。 吊運熾熱金屬或危險品的鋼絲繩 , 報廢斷絲數(shù)取通用起

15、重機(jī)鋼絲繩斷絲數(shù)的一半, 其中包括鋼絲繩表面磨損或腐蝕的折減。七、鋼絲繩使用、維護(hù)與保養(yǎng) 鋼絲繩要正確開卷。鋼絲繩開卷時 ,要避免鋼絲繩扭結(jié) , 強(qiáng)度降低以致?lián)p壞。 鋼絲繩切斷時要扎緊防止松散。 鋼絲繩不得超負(fù)荷使用 , 不能在沖擊載荷下工作 , 工作時速度應(yīng)平穩(wěn)。 在捆綁或吊運物件時 ,鋼絲繩應(yīng)避免和物體的尖角棱邊直接接觸 , 應(yīng)在接觸處 墊以木塊、麻布或其他襯墊物。 嚴(yán)禁鋼絲繩與電線接觸 , 以免被打壞或發(fā)生觸電?？拷邷匚矬w時 , 要采取隔 熱措施。 鋼絲繩在使用中應(yīng)避免扭結(jié) , 一旦扭結(jié) , 應(yīng)立即抖直。使用中應(yīng)盡量減少彎折 次數(shù) , 并盡量避免反向彎折。 鋼絲繩與卷筒或滑車配用時 ,

16、卷筒或滑輪的直徑至少比鋼絲繩直徑大 16 倍。 不能穿過已經(jīng)破損的滑輪 , 以免磨損鋼絲繩或使繩脫出滑輪 ,造成事故。 鋼絲繩穿過滑輪時 , 滑輪槽的直徑應(yīng)比鋼絲繩的直徑大 12.5mm。如滑輪槽的 直徑過大 , 則繩易被壓扁 ;過小, 則繩易磨損。 鋼絲繩應(yīng)防止磨損、腐蝕或其他物理條件、化學(xué)條件造成的性能降低。吊運 熔化及灼熱金屬的鋼絲繩 , 要有防止高溫?fù)p壞的措施。 使用前要根據(jù)使用情況選擇合適直徑的鋼絲繩 ;在使用過程中 , 要經(jīng)常檢查其 負(fù)荷能力及破損情況 ; 使用后及時保養(yǎng) ,正確存放。八、鋼絲繩的安全檢查鋼絲繩的檢查可分為日常檢驗、定期檢驗和特殊檢驗 , 日常檢驗就是自檢 ; 定期

17、 檢驗根據(jù)裝置形式、使用率、環(huán)境以及上次檢驗的結(jié)果 , 可確定采用月檢還是年檢。鋼絲繩的檢查內(nèi)容及要求見下表。 具體檢驗方法如下 :(1) 斷絲 在一個捻距統(tǒng)計斷絲數(shù) , 包括外部和內(nèi)部的斷絲。 即使在同一根鋼絲 上有 2處斷絲, 統(tǒng)計時也應(yīng)按 2根斷絲數(shù)統(tǒng)計。鋼絲斷裂部分超過本身半徑者 , 應(yīng)以斷絲 處理。檢驗時應(yīng)注 意斷絲的位置 ( 如距末端多遠(yuǎn) ) 和斷絲的集 中程度 , 以決定處理方法。注意斷絲的部位和形態(tài) , 即斷絲發(fā)生在繩股的凸出部位 ,還是凹谷部位。根據(jù) 斷絲的形態(tài) , 可以判斷出斷絲的原因。鋼絲繩檢驗部位項目日常檢驗定期檢驗與特殊檢驗動繩起重機(jī)起 升、變幅、 牽引用鋼 絲繩微速

18、運轉(zhuǎn)觀察全 部 鋼絲繩, 特別注意 下 列部位:末端固定部位 通過滑輪的部 分微速運轉(zhuǎn)作全面檢驗外 , 特別注意 下列部位 :在卷筒上的固接部位 繞在卷筒上的繩 通過滑輪的鋼絲繩平衡輪處鋼絲繩其他固定連接部位纜索起重機(jī)鋼絲繩除通常能觀察到 的 部分外, 特別注意 末 端固定部位全長仔細(xì)檢驗靜繩纜風(fēng)繩除通常能觀察到 的 部分外, 特別注意 末端固定部位全長仔細(xì)檢驗捆綁繩除全長觀察外 , 特別注意下列部位 :編結(jié)部分與吊具連接部分(2) 磨損 磨損檢驗主要是磨損狀態(tài)和直徑的測量。磨損的狀態(tài)有兩種 :一種是同心磨損 ,另一種是偏心磨損。 偏心磨損的鋼絲繩多數(shù)發(fā)生在 繩索移動量不大、吊具較重、拉力變化較大的場合。例如 , 電磁吸盤起重機(jī)的起升繩易 發(fā)生這種磨損。偏心磨損和同心磨損同樣使鋼絲繩強(qiáng)度降低。(3) 腐蝕 腐蝕有外部腐蝕和內(nèi)部腐蝕兩種。內(nèi)部腐外部腐蝕的檢驗 : 目視鋼絲繩生銹、點蝕 , 鋼絲松弛狀態(tài)。蝕不易檢驗。 內(nèi)部腐蝕不易檢驗。如果是直徑較細(xì)的鋼絲繩 ( 20m