工程索道課件：鋼絲繩與索具

Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)Section

2

鋼絲繩的機械性能

Section

3

國外索道用鋼絲繩評述

Section

4

林業(yè)索道所用鋼索的選擇

Section

5

鋼索的使用與管理

Section

6

鋼索的連接與索具

鋼絲繩與索具Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)一、鋼絲繩的基本知識1

．什么叫鋼索？數(shù)根鋼絲或數(shù)股鋼絲按一定順序，繞著一個索芯捻制而成，稱為鋼絲繩，簡稱鋼索。2

．鋼索的作用和組成

⑴

作用鋼索是索道重要組成部分，關(guān)系到索道性能與生產(chǎn)安全。

⑵

組成鋼絲：強度高，安全系數(shù)大，但彎扭低；繩股：普通6×19(圓形)；繩(索)芯：金屬芯，麻芯(柔軟、貯油潤滑)。Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)一、鋼絲繩的基本知識3

．直徑與捻(節(jié))距直徑：標準所列鋼絲繩公稱直徑或稱名義直徑，指其外接圓直徑。Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)一、鋼絲繩的基本知識捻(節(jié))距t：從某一股(設(shè)為第

1

股)的某一點繞索芯旋轉(zhuǎn)

1

周，至第

7

股(仍是原股)的相應(yīng)點間的直線距離稱之。4

．鋼索的標記鋼絲繩

6×19－28－155－特－光－右交(GB1102－1974)本示例及本標準其它部分各特性之間的間隔在實際應(yīng)用中通常不留空間。芯結(jié)構(gòu)：天然纖維芯NFC，合成纖維芯SFC，鋼絲股芯W(wǎng)SC。捻制類型及方向：右捻Z，左捻S。第1個字母代表鋼絲在股中的捻制方向，第2個字母代表股在鋼絲繩中的捻制方向。捻制類型及方向鋼絲表面狀態(tài)(光面U

，鍍鋅B)鋼絲繩級別，適用時(鋼絲公稱抗拉強度)

芯結(jié)構(gòu)鋼絲繩結(jié)構(gòu)尺寸(鋼絲繩公稱直徑)Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)二、鋼絲繩類型與結(jié)構(gòu)1

．按用途分：普通、航空、電梯。2

．按結(jié)構(gòu)分：圓股、封閉、異型股。3

．按表面特征分：敞露式、密封式、半密封式。Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)二、鋼絲繩類型與結(jié)構(gòu)4

．按捻制方法分⑴

單股索：數(shù)根鋼絲繞著一個索芯捻制而成稱為單股索。⑵

多股索：數(shù)股繩繞著一個索芯捻制而成的鋼

索稱為多股索。雙繞索：

由一層繩股繞著一個索芯捻制而成的鋼索稱為雙繞索。它分成順繞索、交繞索、混合繞索。①

順繞索：絲繞股、股繞索方向相同；②

交繞索：絲繞股、股繞索方向相反；③

混合繞索：相鄰股內(nèi)捻繞方向相反。結(jié)構(gòu)與性能絲繞股、股繞索表面鋼絲與索軸線柔軟性耐磨性扭轉(zhuǎn)性順

繞

索同

向斜

交好好大交

繞

索反

向平

行較

差差小混合繞索相鄰股繞向相反斜交、平行相間中中中Section

1

鋼絲繩類型及其結(jié)構(gòu)二、鋼絲繩類型與結(jié)構(gòu)a

順右

a′

順左

b

交右

b

′

交左

c

混右圖2─

1

雙繞索捻向和捻法返回Section

2

鋼絲繩的機械性能一、抗拉強度與破斷拉力1

．抗拉強度σb(MPa)GB1102－1974規(guī)定：鋼絲公稱σb為1

400

、1

550

、1

700、

1

850

MPa和2

000

MPa共

5

種。GB/T

20118－2006規(guī)定：鋼絲公稱σb為1

570

、1

670

、1

770

、1

870

、1

960

MPa

和

2

160

MPa共

6

種，常用前

4

種。一、抗拉強度與破斷拉力2

．破斷拉力TP(N)由于捻繞鋼絲受損與結(jié)構(gòu)緣故：TP=σb

·F

·

CT式中

σb—鋼絲的抗拉強度；F—鋼絲的橫截面面積總和；CT—鋼索拉力的降低系數(shù)：CT=0.8~0.9

，對于6×19股

的鋼索為0.85。GB1102－1974(GB/T

8918－1996)可查得，鋼絲破斷拉力

總和σbFK

；鋼索破斷拉力降低系數(shù)(亦稱捻繞率)

，對6×19鋼

索，CT＝0.85

，從而得到鋼索的破斷拉力。鋼絲繩新標準(GB/T

20118－2006)可直接查出鋼絲繩最小

破斷拉力TP。二者的結(jié)果并非一致，這是不同鋼絲繩標準的不同之處。鋼絲繩機械性能與參數(shù)(GBT

20118－2006).doc二、彈性伸長與彈性模量彈性伸長量符合虎克定律

S

=L

=

E

=

TL

F

L鋼絲的彈性橫量：E

=2.16×105

MPa

。鋼絲繩的彈性模量：

E

K

=

(0.9~1.1)×105

MPa。Section

2

鋼絲繩的機械性能KSection

2

鋼絲繩的機械性能二、彈性伸長與彈性模量①

與使用時間有關(guān)

新索

E

K↓

(0.9~1.0)×105；舊索

E

K↑

(1.0~1.1)×105

常規(guī)

1.0×105。②

與結(jié)構(gòu)關(guān)系

簡單

E

K↑

：單繞

E

K=(0.65~0.85)E；

復(fù)雜

E

K↓

：雙繞

EK=(0.35~0.60)E。③

與跨距l(xiāng)

0大小有關(guān)(由于支點位移)長

E

K↑

：(0.9~1.0)×105；短

E

K↓

：l

0＜200

m

E

K=0.65×105；吊索：

l

0

＜75

m

E

K=(0.15~0.35)×105。④

與安裝拉力大小

預(yù)張力To

↑

，E

K

↑；預(yù)張力To

↓

，E

K

↓。Section

2

鋼絲繩的機械性能三、剛性與旋轉(zhuǎn)1

．剛性阻力抵抗彎曲的力。鋼絲彈性力，鋼絲間摩擦阻力形成。式中

f

—

剛性

于雙繞索

f

=

d

T)

。滑輪(卷筒)D使鋼索彎曲，為使Pzh↓

，則D↑

，索d↓。在破斷負荷作用下，從受應(yīng)力最大的鋼絲和繩股逐漸破斷。。魯浜公式與實測值接近：f

=

0.09

(1

+

)220)0/一120011(對T系PSection

2

鋼絲繩的機械性能三、剛性與旋轉(zhuǎn)2

．旋轉(zhuǎn)由于鋼索屬纏繞而成，拉伸負荷使之產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。其旋轉(zhuǎn)扭矩為M=G

TdGS3索道的起重索常是松散而報廢。其扭矩M與鋼索結(jié)構(gòu)、鋼絲直徑、數(shù)量、捻距、捻向、載荷情況和鋼索的新舊程度等。因素有關(guān)。Gc

為鋼索的旋轉(zhuǎn)系數(shù)，對于6×19股鋼索：

順繞索Gc=0.144

，交繞索Gc=0.075。返回cSection

3

國外索道用鋼絲繩評述一、索道用鋼絲繩的定義鋼絲繩是一種多用途的線材制品。鋼絲繩及鋼絲繩制品

(鋼纜、鋼絲繩網(wǎng)具、鋼絲繩索具、引繩器等)

。密封鋼絲繩按用途分2類：用作礦山井筒提升容器的導(dǎo)軌；用作貨(客)運索道和起重機承載索與牽引索，以及吊橋懸索。點接觸鋼絲繩：同徑絲捻制；線接觸鋼絲繩：異徑絲捻制。線接觸比點接觸鋼絲繩的承載能力高25%。國際索道協(xié)會建議：往復(fù)式客運索道承載索不允許有接頭，必須整根的。國內(nèi)外線材制品企業(yè)可生產(chǎn)每根最大長度2

000

m

左右。長距離往復(fù)式客運索道必須分段建設(shè)。Section

3

國外索道用鋼絲繩評述二、美國索道鋼絲繩的使用美國“虎牌”鋼絲繩用于大、巨型電鏟提運，我國霍林河、安太堡、準格爾等大型現(xiàn)代化煤礦應(yīng)用。美國鋼公司等國外著名的線材制品企業(yè)強調(diào)“合理用繩”、“優(yōu)繩善用”的原則。設(shè)計系數(shù)的確定，使得鋼絲繩的初始強度對額定負載有一足夠比例，在鋼絲繩被更換下來后仍保持足夠的強度，以防斷

繩事故的發(fā)生。承載索：固定的最小設(shè)計系數(shù)

3.0運動的最小設(shè)計系數(shù)

2.5牽引索：固定的最小設(shè)計系數(shù)

5.0平衡索：最小設(shè)計系數(shù)

6.0Section

3

國外索道用鋼絲繩評述三、

日本索道鋼絲繩的使用日本東京制鋼株式會社始建于1887年，約占日本鋼絲繩總

產(chǎn)量的30%

。國內(nèi)著名的黃山、泰山、峨嵋山等客運索道用鋼

絲繩均為日本產(chǎn)品。(1)

一切從“最佳值”目標出發(fā)，來研制和生產(chǎn)鋼絲繩。(2)

著力研究大型起重機、高揚程用鋼絲繩。(3)

針對鋼絲繩的不同使用條件，選用不同類型的油脂。(4)

重視對鋼絲繩結(jié)構(gòu)、品種的開發(fā)和研究工作。(5)

重視研究、滿足用戶對鋼絲繩各種性能的專項要求。Section

3

國外索道用鋼絲繩評述四、英國索道鋼絲繩的使用波來頓鋼絲繩公司有百年以上生產(chǎn)架空索道鋼絲繩的經(jīng)驗。我國四川峨眉山萬年寺客運索道應(yīng)用。五、礦用運輸架空索道1

．單纜架空索道：用一根無極繩，即用于承載吊籃、又起牽引作用。2

．雙纜架空索道：使用的獨立承載索和獨立牽引索，通常選用密封鋼絲繩。返回Section

4

林業(yè)索道所用鋼索的選擇一、索道對鋼絲繩的一般要求林業(yè)索道具有載量大、距離長、露天作業(yè)、移動頻繁、易受各種沖擊等特點，對鋼索的一般要求為1

．耐拉力強，耐疲勞能力強，耐腐蝕；2

．具有較大的抗磨性和抗橫向沖擊能力；3

．表面盡可能平滑、柔軟，便于搬遷；4

．易于插接，不自轉(zhuǎn)，不回捻。Section

4

林業(yè)索道所用鋼索的選擇二、索道中各索的選擇及其要求從工藝要求和經(jīng)濟條件出發(fā)1

．承載索

(

SKL

=

Skyline

，Φ28

)

：支承著索道的全部荷重，要求具有高強度、抗沖擊及抗橫向壓力的能力，表面平滑而耐磨。故最好選用密封式鋼索，但此類鋼索價格高、柔性差，

不能插接，則林區(qū)很少采用；其次宜選順繞索，但此類鋼索生

產(chǎn)數(shù)量少且宜于扭結(jié)；現(xiàn)廣泛采用6×19+1纖維麻芯交繞索。2

．起重索

(

LFL

=

Liftline

，Φ14

)

：

由于頻繁升降、拖集、全懸工作，除應(yīng)具有抗拉外，應(yīng)在工作中不產(chǎn)生回捻扭結(jié)和自

轉(zhuǎn)松散，故應(yīng)選雙繞交繞索，既經(jīng)濟又實用。Section

4

林業(yè)索道所用鋼索的選擇二、索道中各索的選擇及其要求3

．牽引索

(

HAL

=

Haulline

，

Φ12

)

與回空索

(

HBL

=

Haulback

Line

，Φ10)

：因經(jīng)卷筒的收放和多個導(dǎo)向滑輪的彎曲、

橫向擠壓和拉伸，要求表面平滑、柔軟。故閉合式牽引選用順

繞索

(

循環(huán)索ELL

=Endlessline

，Φ10

)

，

往復(fù)式牽引選用交繞

索為好。4

．捆木索、繃索、吊索等：應(yīng)具有一定強度且柔軟，可在報廢鋼索中截取較好的一段，

比較經(jīng)濟。有的班組為少換捆木索，用新索Φ14是不經(jīng)濟的，可采用舊索多條預(yù)備插接好。返回Section

5

鋼索的使用與管理一、正確使用鋼索1

．搬運：小心輕放重(＞700

kg)

：筒式—垂直放置輕(≤700

kg)

：盤式—水平放置Section

5

鋼索的使用與管理一、正確使用鋼索2

．解卷正確不產(chǎn)生扭結(jié)。圖2-2

：不正確的解卷方法，易引起扭結(jié)。圖2-2

不正確解卷

a

卷筒

b

繩盤

c

繩盤圖2-3

正確解卷法

a

繩盤

b

卷筒4

．作業(yè)時防止超載防超載，防止沖擊負荷，不猛拉，避免急剎車；作業(yè)中避免工作索與巖

石摩擦，鋼索與鋼索間發(fā)生摩擦(建甌市大源林業(yè)采育場Ⅰ段拍電視時發(fā)現(xiàn)此

現(xiàn)象)。Section

5

鋼索的使用與管理一、正確使用鋼索3

．鋼索的剪切剪切部位間距為(2~6)d，剪切部位用細鐵絲捆扎好。Section

5

鋼索的使用與管理二、鋼索的養(yǎng)護1

．貯存管理通風(fēng)干燥，長期貯存應(yīng)涂油防銹。2

．鋼絲繩的潤滑潤滑方法：涂油法、澆注法、油浸法。鋼絲繩為何要用油煮？如何進行油煮？由于大拉力工作，雨淋日曬，麻芯含油量逐漸減少，所配潤滑油較濃，不易進入麻芯，故采用加溫使油變稀易進入麻芯。油脂配方：機油60%

，柏油2.5%

，松香2.5%

，2#鈣基潤滑脂

35%

。油溫60~70

℃

，浸油10~20

h。Section

5

鋼索的使用與管理三、鋼索的損耗與報廢1

．損耗損耗是由于磨損、變形、斷絲、扭結(jié)、腐蝕、疲勞引起的。鋼索彎曲疲勞引起斷絲較多，超拉力斷絲居次，銹斷較少。表面斷絲的斷頭短，

內(nèi)部斷絲露出的斷頭長。2

．報廢標準福建省林業(yè)廳1986年標準：SKL集材10

000

m3

。實際集材5

000~7

000

m3報廢。Section

5

鋼索的使用與管理三、鋼索的損耗與報廢⑴

斷絲：一個捻距斷絲數(shù)達總絲數(shù)(NT

≤6時，6×19鋼索)①

交繞索10%

，12根；②

順繞索

5%

，

6根。⑵

磨損或腐蝕：達原鋼絲直徑的40%以上；無斷絲，鋼索

直徑減少10%

，出現(xiàn)斷絲，鋼索直徑減少7%。⑶

整股繩斷，建甌長源林業(yè)采育場SKL一股繩斷，斷絲局部集中或集中在一股中。⑷

嚴重扭結(jié)。⑸

安全系數(shù)：承載索＜2.5

，工作索＜3.5。返回Section

6

鋼索的連接與索具一、鋼索的連接⑴

要求：長、短接(不變、變直徑)①

長、短接的

2

條鋼索必須同類型、同直徑、同捻距；②

接頭長度：長接(800~1

000)d；短接(50~80)d(即“三刀半”)。⑵

應(yīng)用范圍①

長接適用于彎、拉力共存，如承載索、起重索、牽引索、

回空索、循環(huán)索等；②

短接適用于純拉作用，如繃索、捆木索等。Section

6

鋼索的連接與索具二、索具1

．卡子①

卡法：卡子的蓋板與主索相貼，U型桿與折回端貼附。

為什么？卡子的蓋板的受力面積大，受力的單位面積壓強小，保護主索不損壞。光澤縣西口林業(yè)采育場相反卡法，SKL主索邊斷。圖

2－5

卡子a

卡子結(jié)構(gòu)

b

卡子固定法Section

6

鋼索的連接與索具二、索具②

上緊力：從折回端到最后一個，用力逐漸增加，防止某個太緊，應(yīng)力集中破斷。第一個卡子離伐根L=1.5D(D—根徑)。政和縣松源林