鋼絲繩基本知識(shí)講解課件

1、鋼絲繩基本知識(shí)咸陽石油鋼管鋼繩有限責(zé)任公司2004年5月 前 言 鋼絲繩作為一種特殊的構(gòu)（零）件，廣泛應(yīng)用石油、 煤炭、 港口、 海洋、礦山、航空、醫(yī)療、 通訊、 林業(yè)、建筑、 冶金等國民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域，迄今無法取代。本資料僅就該產(chǎn)品相關(guān)知識(shí)以及本公司產(chǎn)品生產(chǎn)基本情況進(jìn)行介紹。1 鋼絲繩產(chǎn)品基本特點(diǎn)1.1性能特點(diǎn)鋼絲繩能夠傳遞長距離的負(fù)載；鋼絲繩能夠承受多種載荷及交變載荷的作用；鋼絲繩具有較高的抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性；鋼絲繩在高速工作條件下，耐磨、抗震、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好；鋼絲繩的耐腐蝕性好，在有害介質(zhì)的環(huán)境中可正常工作；鋼絲繩的柔軟性好，適宜于牽引、拉曳、捆扎等用途；鋼絲繩的承載安全系數(shù)大，使

2、用安全可靠；鋼絲繩的自身重量輕，便于攜帶和運(yùn)輸。1.2生產(chǎn)工藝特點(diǎn)鋼絲繩生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜；鋼絲繩是由制繩鋼絲按照一定的規(guī)則捻制而成。經(jīng)過捻 制，鋼絲由直線狀態(tài)變成了螺旋線狀態(tài)；捻制過程中，鋼絲經(jīng)受彈性-塑性變形，其橫截面的形狀、尺寸、金屬量和內(nèi)部組織并沒有明顯的變化；捻制以后，制繩鋼絲的力學(xué)性能有所削弱；生產(chǎn)工藝線比較長，工序之間的銜接性比較強(qiáng)；生產(chǎn)配套設(shè)備比較多，生產(chǎn)過程和管理比較復(fù)雜和嚴(yán)密。2 鋼絲繩產(chǎn)品基本術(shù)語2.1 鋼絲繩捻法 圖1 SZ 圖2 ZS 圖3 ZZ 圖4 SS 國外對(duì)捻向的描述方法通常由: RIGHT HAND、LEFT HAND、ORDINARY LAY、LANGS L

3、AY 幾個(gè)英文單詞起始字母 大寫方式來描述。RIGHT HAND-右手 LEFT HAND- 左手ORDINARY LAY -普通（交叉）捻LANGS LAY - 同向（LANGS）捻RHLL- 右同向捻；LHL- 左同向捻；RHOL-右交互捻；LHOL-左交互捻 2.2鋼絲繩的不松散性 采用降低捻制應(yīng)力（對(duì)股捻制前進(jìn) 行預(yù)變形） 方法制造鋼絲繩具有較 低的內(nèi)應(yīng)力 從而使鋼絲繩呈現(xiàn)不松 散性（鋼 絲繩繩斷自由時(shí)，保持其 捻制狀態(tài)、尺寸特性的能力） 圖5 不松散 圖6 松散 2.3 鋼絲繩的不旋轉(zhuǎn)性 鋼絲繩具有較低扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，呈現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)或微旋轉(zhuǎn) 特性（通過特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)） 圖7 單層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩

4、圖8 多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩 2.4 捻制特性 2.4.1 層數(shù) 2.4.2 股的捻制類型 a) 點(diǎn)接觸（非平行捻） b) 線接觸（平行捻） c) 面接觸鋼絲繩 圖9 點(diǎn)接觸 圖10 線接觸圖11 面接觸鋼絲繩 2.4.2捻制 鋼絲捻成股或股捻成繩的過程。捻角：捻制鋼絲（或股）中心線與股（或繩）中心線的夾角。捻向：絲在股中或股在繩中捻制螺旋線方向。捻法：對(duì)絲在股中與股在繩中捻向的綜合表述。捻距：絲繞股芯或股繞繩芯旋轉(zhuǎn)360相應(yīng)兩點(diǎn)間距離。 捻距倍數(shù)：捻距與繩（股）直徑的比值。2.5 鋼絲繩破斷拉力和鋼絲破斷拉力總和 2.5.1鋼絲繩破斷拉力 a) 最小破斷拉力( 理論計(jì)算的鋼絲繩破斷拉力最小值)：

5、 F0=KD2Ro/1000 式中：F0-最小破斷拉力，KN； D-鋼絲繩公稱直徑，mm； R0-鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度，N/mm2; K-一定結(jié)構(gòu)的鋼絲繩最小破斷拉力的換算系數(shù) b) 實(shí)測(cè)破斷拉力 整根鋼絲繩在拉伸試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的最大拉力。2.5.2鋼絲破斷拉力總和a) 鋼絲計(jì)算破斷拉力總和 鋼繩中鋼絲總截面積與鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度乘積。b) 鋼絲實(shí)測(cè)破斷拉力總和 鋼絲繩中全部或部分鋼絲按規(guī)定方法測(cè)得（或計(jì)算）破斷拉力總和。2.5.3 鋼絲繩破斷拉力和鋼絲破斷拉力總和之間關(guān)系a) 最小鋼絲破斷拉力總和 =鋼絲繩最小破斷拉力換算系數(shù)b) 鋼絲破斷拉力總和鋼絲繩破斷拉力2.6 鋼絲繩韌性 GB1102-74(

6、特/)/ GB/T8918-1996：重要/用途2.7 鋼絲繩的強(qiáng)度級(jí)別 2.7.1 按照數(shù)值分 1370Mpa2160Mpa 通用強(qiáng)度級(jí)別： 1570Mpa/1770 Mpa/1960 Mpa 2.7.2 按照類別分 E類（1320Mpa）/G類（1470Mpa）/A類（1620Mpa） B類（1770Mpa）/C類（1920Mpa）*-企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） B類（1770Mpa）最常用 2.7.3 按照鋼級(jí)分 PS-Plow steel、IPS-Improved plow steel EIPS-Extra improved plow steel EEIPS- -Extra extra improve

7、d plow steel 其中 IPS、EIPS最常用。2.8鋼絲表面狀態(tài)代號(hào) 光面：NAT A類鍍鋅（ZAA） / B類（普遍）鍍鋅（ZBB） AB類鍍鋅（ZAB）2.9鋼絲繩芯及代號(hào) 纖維芯（天然或合成）：FCFiber Core (natural or synthetic) 天然纖維芯NF- natural core 合成纖維芯SF- synthetic core 金屬絲繩芯IWR（C） Independent wire rope core 金屬絲股芯IWS（C）- Independent wire strand core3 鋼絲繩的分類3.1 按結(jié)構(gòu)分3.2 按直徑分3.3 按用途分3

8、.4 按照鋼絲繩截面分3.5 按照股截面分3.6 按照級(jí)別分3.7 按照鋼絲繩捻法分3.8 按照繩芯材質(zhì)分3.9 按照鋼絲表面狀態(tài)分3.10 按照生產(chǎn)方法分3.11 按照捻制特性分3.12 按照鋼絲繩特性4 常用典型結(jié)構(gòu)與特性4.1 點(diǎn)接觸鋼絲繩4.2 線接觸鋼絲繩4.3 點(diǎn)、線接觸鋼絲繩4.4 面接觸鋼絲繩4.5 異形股鋼絲繩4.6 不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩4.7 涂塑鋼絲繩4.8 鍍鋅鋼絲繩4.9 壓實(shí)鋼絲繩 圖12 619 點(diǎn)接觸 圖13 636SW 線接觸 圖14 6T19 S 圖15 Swaged626SW 圖16 6V 37S 圖17 6Q21+6V8+7FC 圖18 35 7 線接觸結(jié)構(gòu)基本

9、形式 圖18 西魯式-瓦林吞式-填充式-復(fù)合線結(jié)構(gòu) 4.10線接觸鋼絲繩與點(diǎn)接觸鋼絲繩替換 日本東京鋼繩公司提出線接觸鋼絲繩與點(diǎn)接觸鋼絲繩替換表。 表1 線接觸鋼絲繩替代點(diǎn)接觸鋼絲繩推薦表點(diǎn)接觸鋼絲繩建議采用的線接觸鋼絲繩67615S617Fi619S619621Fi625Fi626SW624629Fi625Fi631SW637641SW641Fi643FiS629Fi636SW637S5 鋼絲繩選擇 為了達(dá)到預(yù)期使用效果，鋼絲繩的正確選擇極其重要。 5.1選擇總原則5.2選擇特別提示 6 鋼絲繩的搬運(yùn)、裝卸與保管與使用6.1 搬運(yùn)、裝卸與保管6.2 鋼絲繩使用指南6.2.1 正確放繩 圖19

10、、20 正確及錯(cuò)誤的放繩方法 6.2.2 正確繞繩 原則： 進(jìn)行第一層纏繞時(shí)，鋼絲繩在卷筒或繩輪上 的纏繞方向必須和鋼絲繩捻制方向保持相反 圖21 正確繞繩 6.2.3 正確重卷分輪 圖22 正確重卷分輪 6.2.4 正確安裝繩卡 繩卡安裝時(shí)，繩卡馬鞍形應(yīng)當(dāng)和鋼絲繩的長端相 接觸， 而U形螺栓應(yīng)當(dāng)和鋼絲繩的環(huán)狀端相接觸圖23 正確安裝方法 6.2.5卷筒繩槽的正確尺寸繩槽對(duì)鋼絲繩使用壽命具有重要影響，安裝新繩前必須檢查通常情況下， 繩槽半徑應(yīng)當(dāng)比鋼絲繩公稱半徑大7.5%左右絕不能小于5%， 繩槽過小，鋼絲繩使用早期就可能出現(xiàn)變 形、斷絲等嚴(yán)重影響使用壽命和作業(yè)安全問題。鋼絲繩繩槽與鋼絲繩之間必

11、須有空隙， 且對(duì)鋼絲繩形成足 夠環(huán)形支撐。石油用鋼絲繩與輪槽半徑之間數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)符合表2規(guī)定。 日本帝國鋼繩輪槽直徑與鋼繩直徑之間的關(guān)系 表3 輪槽直徑與鋼絲繩直徑鋼繩公稱直徑輪槽直徑鋼繩公稱直徑輪槽直徑鋼繩公稱直徑輪槽直徑推薦最小推薦最小推薦最小1011.010.72224.223.63235.234.311.212.312.022.424.624.033.536.935.91213.212.92426.425.73437.436.412.513.813.42527.526.835.539.138.01415.415.02628.627.83639.638.61617.617.12830.

12、830.037.541.340.21819.819.33033.032.13841.840.72022.021.431.534.633.84044.042.8 圖24 鋼絲繩與繩槽匹配 6.2.6繞繩的正確偏心角 偏心角： 指鋼絲繩纏繞到繩輪最邊沿位置時(shí)，鋼絲繩中心線與繩輪軸線垂線之間的夾角。一般不應(yīng)超過130。 圖25 偏心角 6.3 鋼絲繩使用指南嚴(yán)禁新鋼絲繩直接大載荷使用嚴(yán)禁鋼絲繩出現(xiàn)跳槽現(xiàn)象嚴(yán)禁鋼絲繩擠壓變形 嚴(yán)禁鋼絲繩高速運(yùn)行時(shí)和其它物體摩擦 嚴(yán)禁鋼絲繩散亂纏繞 嚴(yán)禁鋼絲繩過載使用 嚴(yán)禁鋼絲繩受到劇烈的沖擊和振動(dòng) 6.4 鋼絲繩在使用過程中檢查 使用過程檢查包括外部與內(nèi) 部 檢查兩部

13、分。6.4.1檢查鋼絲繩的重點(diǎn)部位6.4.2鋼絲繩外部檢查 鋼絲繩直徑檢查 鋼絲繩磨損檢查 表面斷絲情況檢查 鋼絲繩潤滑檢查 圖26 鋼絲繩直徑測(cè)量 6.4.3 鋼絲繩內(nèi)部檢查 圖27 鋼絲繩內(nèi)部檢查 6.4.4其它檢查 前面敘述的檢查僅是對(duì)鋼絲繩本身而言，這只是 保證鋼絲繩安全使用要求的一個(gè)方面。除之， 還必須 對(duì)與鋼絲繩使用的外圍條件-匹配輪槽的表面磨損 情況輪槽半徑幾何尺寸及轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性進(jìn)行檢查， 以保 證鋼絲繩在運(yùn)行過程中與其始終處于良好的接觸狀態(tài)、 運(yùn)行摩擦阻力最小 6.4.5 斷絲處理 圖28 鋼絲斷頭處理 7 鋼絲繩制造缺陷7.1 斷絲7.2 缺絲7.3 鋼絲交錯(cuò)7.4 接頭不良7

14、.5 股絲松動(dòng)7.6 股絲松散7.7 捻距不均7.8 股松弛7.9 波浪形：7.10 燈籠形7.11 扭結(jié)7.12 麻芯外露7.13 涂油不良：鋼絲繩繩在使用過程中會(huì)出現(xiàn)典型缺陷形式及產(chǎn)生的原因 8.1 過載引起的斷絲 圖 29 過載引起的斷絲 8.2 正常疲勞斷絲圖 30 正常疲勞斷絲 8.3 “燈（鳥）籠”圖 31 ”燈（鳥）籠“缺陷 8.4 早期疲勞斷絲 圖32 早期疲勞斷絲 8.5 股凸起引起的周期性斷絲 圖33 股凸起引起的周期性斷絲 8.6 馬氏體化斷絲圖34 馬氏體化斷絲 8.7 打扭引起的鋼絲及股繩排列錯(cuò)亂 圖35 打扭引起的鋼絲及股繩排列錯(cuò)亂 8.8 擠壓引起的股形潰裂 圖3

15、6 擠壓引起的股形潰裂 8.9 繩槽修補(bǔ)不當(dāng)引起的局部磨損圖37 繩槽修補(bǔ)不當(dāng)引起的局部磨損 8.10 股間擠壓、磨損引起的鋼絲損傷圖38 股間擠壓、磨損引起的鋼絲損傷 8.11 跳槽引起的斷繩 圖39 跳槽引起的斷繩9 港口機(jī)械用鋼絲繩 9.1 國內(nèi)港口機(jī)械用鋼絲繩基本現(xiàn)狀 9.2 對(duì)鋼絲繩的質(zhì)量要求特點(diǎn) 要求鋼絲繩使用安全 鋼絲繩質(zhì)量穩(wěn)定 特殊環(huán)境對(duì)鋼絲繩潤滑要求高 實(shí)際國產(chǎn)化比照對(duì)象水平高 9.3 鋼絲繩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)9.3.1集裝箱裝卸橋用鋼絲繩 通常使用鋼芯結(jié)構(gòu) 全部采用線接觸 625FI/629FI/636SW+IWRC是常用結(jié)構(gòu)9.3.2門座式起重機(jī)用鋼絲繩 在用鋼絲繩結(jié)構(gòu)差異大9.

16、3.3兩種特殊結(jié)構(gòu)的鋼絲繩9.3.3.1 177類、347類 鋼絲繩早期失效原因內(nèi)層繩組股鋼絲始終處于高應(yīng)力工作狀態(tài)內(nèi)層繩外股鋼絲容易產(chǎn)生相對(duì)嚴(yán)重的機(jī)械損傷內(nèi)層繩承載鋼絲容易過載層繩股張力控制不均勻?qū)е聜€(gè)別股存在過載現(xiàn)象纖維芯尺寸控制較困難影響鋼絲繩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性鋼絲繩按照不松散要求捻制容易導(dǎo)致受力不均9.2.3.2 “優(yōu)你”鋼絲繩、FNR系列鋼絲繩“優(yōu)你”鋼絲繩采用減少組繩股數(shù)與增大繩捻距、縮小股捻距思路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定/檢查方便/與輪槽接觸面積大柔軟性介于619與637結(jié)構(gòu)鋼絲繩之間FNR系列鋼絲繩內(nèi)層繩股按照線接觸形式排列，抗過載能力提高鋼絲繩破斷拉力高從整繩破斷拉力試驗(yàn)斷股情況，鋼絲繩股股受力均勻

17、性 較好（一般情況下，斷股率均在80%以上） 圖 40 鋼絲繩旋轉(zhuǎn)性 圖41 FNR35 9.4 發(fā)展趨勢(shì)9.4.1 面接觸鋼絲繩9.4.2 填塑鋼絲繩9.4.3 八股鋼絲繩9.4.4 特殊結(jié)構(gòu)鋼絲繩 圖42 面接觸鋼絲繩/填塑鋼絲繩 圖43 特殊八股鋼絲繩 10 GB/T8918與JIS G 3525 主要區(qū)別結(jié)構(gòu) 10.1鋼絲繩分級(jí)方法10.2鋼絲繩檢驗(yàn)指標(biāo)10.3鋼絲繩破斷拉力10.4鋼絲繩尺寸偏差10.5尺寸系列 10.6含蓋鋼絲繩結(jié)構(gòu)10.7鋼絲繩結(jié)構(gòu)表示方法10.8鋼絲繩結(jié)構(gòu)表示方法 本公司生產(chǎn)港口用鋼絲繩基本情況 11.1 本公司生產(chǎn)港口機(jī)械用鋼絲繩優(yōu)勢(shì)11.1.1具有優(yōu)良的裝備條件11.1.2具有引進(jìn)技術(shù)的強(qiáng)大支持 本公司港口用鋼絲繩設(shè)計(jì)完全采用引進(jìn)技術(shù)對(duì)比 表 4 鋼絲繩結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)方法鋼絲直徑外層次外層大次外層小內(nèi)層中心GB1102-741.701.401.051.402.00公司設(shè)計(jì)1.671.381.051.381.95 表5 鋼絲繩捻制參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)比項(xiàng)目GB