鋼絲繩受力計(jì)算方法1

1、鋼絲繩受力計(jì)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(dòng)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(yùn)行中沒有噪音、破斷前有斷絲預(yù)兆等優(yōu)點(diǎn)。但起重鋼絲繩頻繁用于各種作業(yè)場(chǎng)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(xiǎn)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0.33mm的高強(qiáng)度碳素鋼鋼絲先

2、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、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(rùn)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6×19、6×37和6×61三種,起重作業(yè)中最常用的是6×19和6×37鋼絲繩。    按鋼絲表面處理不同又可分為光面和鍍缽兩種

3、,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(diǎn)接觸繩、線接觸繩和面接觸繩。    點(diǎn)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(diǎn)接觸,在工作中接觸應(yīng)力很高,鋼絲易磨損折斷,但其制造工藝簡(jiǎn)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(zhǎng),同時(shí)撓性增加。由于線接觸鋼絲繩較為密實(shí),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。 

4、60;  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(diǎn)是外表光滑,抗腐蝕和耐磨性好,能承受較大的橫向力;但價(jià)格昂貴,故只能在特殊場(chǎng)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6×19和6×37鋼絲繩,其規(guī)格參數(shù)見表 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/kN 6.20.420.0022.1024.3026.4028.60 

5、;7.70.531.3034.6038.0041.3044.70 9.30.645.1049.6054.7059.6064.40 11.O0.761.3067.9074.5081.1087.70 12.50.880.1088.7097.30105.50114.50 14.O0.9101.00112.00123.00134.00114.50 15.51.O125.00138.50152.00165.50178.50 17.O1.1151.50167.50184.00200.00216.50 18.51.2180.00199.5

6、0219.00238.00257.50 20.O1.321150234.00257.00279.50302.00 21.51.4245.50271.50298.00324.00350.50 23.O1.5281.50312.00342.00372.00402.50 24.51.6320.50355.00389.00423.50458.00 26.O1.7362.00400.50439.50478.00517.00 28.O1.8405.50499.00492.50536.00579.50 31.O2.O501.00554.5

7、0608.50662.00715.50 34.O2.2606.00671.00736.00801.0037.O2.4721.50798.50876.00 953.50 40.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/mm鋼絲/mm14001550170018502000鋼絲破斷拉力總和/kN8.70.439.0043.2047.3051.5055.7011.O0.560.0067.5074.0080.60

8、87.1013.O0.687.8097.20106.50116.00125.0015.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.O1.3412.00456.50500.50544.50589.003

9、0.O1.4478.00529.00580.50631.50683.0032.51.5548.50607.50666.50725.00784.0034.51.6624.50691.50758.00825.00892.0036.51.7705.00780.50856.00931.501005.0039.O1.8790.00875.00959.501040.001125.0043.O2.O975.501080.001185.001285.001390.0047.52.21180.001305.001430.001560.0052.O2.41405.001555.001705.001855.0056

10、.O2.61645.001825.002000.002175.00三、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6×19和繩6×37。按照國(guó)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6×37-15.0-170-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(diǎn)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(hào)甲組鍍缽鋼絲制成,鋼絲繩的捻向?yàn)橛医换ツ?。四、鋼絲繩的選用  

11、60; 鋼絲繩在同直徑時(shí)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,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(hào)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(shí)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(shí)。  

12、0; (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(diǎn)是繩頭斷開處繩股易松散,懸吊重物時(shí)容易出現(xiàn)旋轉(zhuǎn),易卷曲扭結(jié),因此在吊裝中不宜單獨(dú)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(jì)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(gè)限度,鋼絲繩就會(huì)被破壞或拉斷,因此在工作中需對(duì)鋼絲繩的受力進(jìn)行計(jì)算。    (一) 鋼絲繩的破斷控力  

13、  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(jì)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(duì)6×19繩,=0.85;對(duì)6×37繩,=0.82;對(duì)6×61 繩, =0.80。       但在工作現(xiàn)場(chǎng),一般缺少圖表資料,同時(shí)也不要求精確計(jì)算,此

14、時(shí)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 =500d2式中SP 鋼絲繩的破斷拉力,N;             d鋼絲繩的直徑 ,mm。    (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。破斷拉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

15、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(dòng)起重設(shè)備5-6人力驅(qū)動(dòng)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)鋼絲繩的許用扭力     P = SP / 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(hào)6×37-26的鋼絲繩,用

16、做捆綁繩時(shí)其許用拉力為多大？    解: SP =500d2=500×262=338000(N)    用做捆綁繩時(shí),取K=10,則    P = SP / K =338000 / 10=33800（N）六、鋼絲繩報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)    鋼絲繩使用到一定的損壞程度時(shí),必須按規(guī)定報(bào)廢,其報(bào)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(zhǎng)度)內(nèi)鋼絲斷裂的數(shù)目超過表2.4規(guī)定的數(shù)目時(shí)應(yīng)報(bào)廢。鋼絲繩斷絲數(shù)量不多,但斷絲增加很

17、快時(shí)也應(yīng)報(bào)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(shí),即應(yīng)報(bào)廢。在40%以內(nèi)者應(yīng)按表2.5降級(jí)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(shí),應(yīng)予報(bào)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(bào)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(shí)應(yīng)報(bào)廢。   

18、鋼絲繩繩芯損壞而造成繩徑顯著減少(達(dá)7%)時(shí)應(yīng)報(bào)廢。    吊運(yùn)熾熱金屬或危險(xiǎn)品的鋼絲繩,報(bào)廢斷絲數(shù)取通用起重機(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(shí),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(shí)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(shí)速度應(yīng)平穩(wěn)。    在捆綁或吊運(yùn)物件時(shí),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。

19、0;   嚴(yán)禁鋼絲繩與電線接觸,以免被打壞或發(fā)生觸電。靠近高溫物體時(shí),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(shí),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(shí),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

20、絲繩應(yīng)防止磨損、腐蝕或其他物理?xiàng)l件、化學(xué)條件造成的性能降低。吊運(yùn)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(shí)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(yàn)、定期檢驗(yàn)和特殊檢驗(yàn),日常檢驗(yàn)就是自檢;定期檢驗(yàn)根據(jù)裝置形式、使用率、環(huán)境以及上次檢驗(yàn)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(yàn)方法如下:    (1)斷絲 

21、; 在一個(gè)捻距統(tǒng)計(jì)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(jì)時(shí)也應(yīng)按2根斷絲數(shù)統(tǒng)計(jì)。鋼絲斷裂部分超過本身半徑者,應(yīng)以斷絲處理。    檢驗(yàn)時(shí)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(yàn)部位      項(xiàng)目日常檢驗(yàn)定期檢驗(yàn)與特殊檢驗(yàn)     動(dòng) 繩    起重機(jī)起升、變幅、牽引用鋼絲繩微速運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)作全面檢驗(yàn)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(zhǎng)仔細(xì)