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1、钢丝绳基本知识,咸阳石油钢管钢绳有限责任公司2004年5月,前 言 钢丝绳作为一种特殊的构（零）件，广泛应用石油、 煤炭、 港口、 海洋、矿山、航空、医疗、 通讯、 林业、建筑、 冶金等国民经济诸多领域，迄今无法取代。本资料仅就该产品相关知识以及本公司产品生产基本情况进行介绍。,1 钢丝绳产品基本特点,1.1性能特点钢丝绳能够传递长距离的负载；钢丝绳能够承受多种载荷及交变载荷的作用；钢丝绳具有较高的抗拉强度、疲劳强度和冲击韧性；钢丝绳在高速工作条件下，耐磨、抗震、运转稳定性好；钢丝绳的耐腐蚀性好，在有害介质的环境中可正常工作；钢丝绳的柔软性好，适宜于牵引、拉曳、捆扎等用途；钢丝绳的承载安全系数
2、大，使用安全可靠；钢丝绳的自身重量轻，便于携带和运输。,1.2生产工艺特点钢丝绳生产工艺比较复杂；钢丝绳是由制绳钢丝按照一定的规则捻制而成。经过捻 制，钢丝由直线状态变成了螺旋线状态；捻制过程中，钢丝经受弹性-塑性变形，其横截面的形状、尺寸、金属量和内部组织并没有明显的变化；捻制以后，制绳钢丝的力学性能有所削弱；生产工艺线比较长，工序之间的衔接性比较强；生产配套设备比较多，生产过程和管理比较复杂和严密。,2 钢丝绳产品基本术语,2.1 钢丝绳捻法,图1 SZ 图2 ZS 图3 ZZ 图4 SS,国外对捻向的描述方法通常由: RIGHT HAND、LEFT HAND、ORDINARY LAY、L
3、ANGS LAY 几个英文单词起始字母 大写方式来描述。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钢丝绳的不松散性 采用降低捻制应力（对股捻制前进 行预变形） 方法制造钢丝绳具有较 低的内应力 从而使钢丝绳呈现不松 散性（钢 丝绳绳断自由时，保持其 捻制状态、尺寸特性的能力）,图5 不松散 图6 松散,2.3 钢丝绳的不旋转性 钢丝绳具有较低扭转应力，呈现不旋转或微旋转 特性（通过特殊结构实现）,图7 单层股不
4、旋转钢丝绳 图8 多层股不旋转钢丝绳,2.4 捻制特性 2.4.1 层数 2.4.2 股的捻制类型,a) 点接触（非平行捻） b) 线接触（平行捻） c) 面接触钢丝绳,图9 点接触 图10 线接触,图11 面接触钢丝绳,2.4.2捻制 钢丝捻成股或股捻成绳的过程。捻角：捻制钢丝（或股）中心线与股（或绳）中心线的夹角。捻向：丝在股中或股在绳中捻制螺旋线方向。捻法：对丝在股中与股在绳中捻向的综合表述。捻距：丝绕股芯或股绕绳芯旋转360相应两点间距离。 捻距倍数：捻距与绳（股）直径的比值。,2.5 钢丝绳破断拉力和钢丝破断拉力总和,2.5.1钢丝绳破断拉力 a) 最小破断拉力( 理论计算的钢丝绳破
5、断拉力最小值)： F0=KD2Ro/1000 式中：F0-最小破断拉力，KN； D-钢丝绳公称直径，mm； R0-钢丝公称抗拉强度，N/mm2; K-一定结构的钢丝绳最小破断拉力的换算系数 b) 实测破断拉力 整根钢丝绳在拉伸试验时测得的最大拉力。,2.5.2钢丝破断拉力总和a) 钢丝计算破断拉力总和 钢绳中钢丝总截面积与钢丝公称抗拉强度乘积。b) 钢丝实测破断拉力总和 钢丝绳中全部或部分钢丝按规定方法测得（或计算）破断拉力总和。2.5.3 钢丝绳破断拉力和钢丝破断拉力总和之间关系a) 最小钢丝破断拉力总和 =钢丝绳最小破断拉力换算系数b) 钢丝破断拉力总和钢丝绳破断拉力,2.6 钢丝绳韧性
6、GB1102-74(特/)/ GB/T8918-1996：重要/用途2.7 钢丝绳的强度级别 2.7.1 按照数值分 1370Mpa2160Mpa 通用强度级别： 1570Mpa/1770 Mpa/1960 Mpa 2.7.2 按照类别分 E类（1320Mpa）/G类（1470Mpa）/A类（1620Mpa） B类（1770Mpa）/C类（1920Mpa）*-企业标准） B类（1770Mpa）最常用 2.7.3 按照钢级分 PS-Plow steel、IPS-Improved plow steel EIPS-Extra improved plow steel EEIPS- -Extra ext
7、ra improved plow steel 其中 IPS、EIPS最常用。,2.8钢丝表面状态代号 光面：NAT A类镀锌（ZAA） / B类（普遍）镀锌（ZBB） AB类镀锌（ZAB）2.9钢丝绳芯及代号 纤维芯（天然或合成）：FCFiber Core (natural or synthetic) 天然纤维芯NF- natural core 合成纤维芯SF- synthetic core 金属丝绳芯IWR（C） Independent wire rope core 金属丝股芯IWS（C）- Independent wire strand core,3 钢丝绳的分类,3.1 按结构分3.2
8、按直径分3.3 按用途分3.4 按照钢丝绳截面分3.5 按照股截面分3.6 按照级别分3.7 按照钢丝绳捻法分3.8 按照绳芯材质分3.9 按照钢丝表面状态分3.10 按照生产方法分3.11 按照捻制特性分3.12 按照钢丝绳特性,4 常用典型结构与特性,4.1 点接触钢丝绳4.2 线接触钢丝绳4.3 点、线接触钢丝绳4.4 面接触钢丝绳4.5 异形股钢丝绳4.6 不旋转钢丝绳4.7 涂塑钢丝绳4.8 镀锌钢丝绳4.9 压实钢丝绳,图12 619 点接触 图13 636SW 线接触,图14 6T19 S 图15 Swaged626SW,图16 6V 37S 图17 6Q21+6V8+7FC 图
9、18 35 7,线接触结构基本形式,图18 西鲁式-瓦林吞式-填充式-复合线结构,4.10线接触钢丝绳与点接触钢丝绳替换 日本东京钢绳公司提出线接触钢丝绳与点接触钢丝绳替换表。 表1 线接触钢丝绳替代点接触钢丝绳推荐表,5 钢丝绳选择,为了达到预期使用效果，钢丝绳的正确选择极其重要。 5.1选择总原则5.2选择特别提示,6 钢丝绳的搬运、装卸与保管与使用,6.1 搬运、装卸与保管6.2 钢丝绳使用指南6.2.1 正确放绳,图19、20 正确及错误的放绳方法,6.2.2 正确绕绳 原则： 进行第一层缠绕时，钢丝绳在卷筒或绳轮上 的缠绕方向必须和钢丝绳捻制方向保持相反,图21 正确绕绳,6.2.3
10、 正确重卷分轮,图22 正确重卷分轮,6.2.4 正确安装绳卡 绳卡安装时，绳卡马鞍形应当和钢丝绳的长端相 接触， 而U形螺栓应当和钢丝绳的环状端相接触,图23 正确安装方法,6.2.5卷筒绳槽的正确尺寸,绳槽对钢丝绳使用寿命具有重要影响，安装新绳前必须检查通常情况下， 绳槽半径应当比钢丝绳公称半径大7.5%左右绝不能小于5%， 绳槽过小，钢丝绳使用早期就可能出现变 形、断丝等严重影响使用寿命和作业安全问题。钢丝绳绳槽与钢丝绳之间必须有空隙， 且对钢丝绳形成足 够环形支撑。石油用钢丝绳与轮槽半径之间数值对应关系应符合表2规定。,日本帝国钢绳轮槽直径与钢绳直径之间的关系 表3 轮槽直径与钢丝绳直
11、径,图24 钢丝绳与绳槽匹配,6.2.6绕绳的正确偏心角,偏心角： 指钢丝绳缠绕到绳轮最边沿位置时，钢丝绳中心线与绳轮轴线垂线之间的夹角。一般不应超过130。,图25 偏心角,6.3 钢丝绳使用指南,严禁新钢丝绳直接大载荷使用严禁钢丝绳出现跳槽现象严禁钢丝绳挤压变形 严禁钢丝绳高速运行时和其它物体摩擦 严禁钢丝绳散乱缠绕 严禁钢丝绳过载使用 严禁钢丝绳受到剧烈的冲击和振动,6.4 钢丝绳在使用过程中检查,使用过程检查包括外部与内 部 检查两部分。6.4.1检查钢丝绳的重点部位6.4.2钢丝绳外部检查 钢丝绳直径检查 钢丝绳磨损检查 表面断丝情况检查 钢丝绳润滑检查,图26 钢丝绳直径测量,6.
12、4.3 钢丝绳内部检查,图27 钢丝绳内部检查,6.4.4其它检查 前面叙述的检查仅是对钢丝绳本身而言，这只是 保证钢丝绳安全使用要求的一个方面。除之， 还必须 对与钢丝绳使用的外围条件-匹配轮槽的表面磨损 情况轮槽半径几何尺寸及转动灵活性进行检查， 以保 证钢丝绳在运行过程中与其始终处于良好的接触状态、 运行摩擦阻力最小,6.4.5 断丝处理,图28 钢丝断头处理,7 钢丝绳制造缺陷,7.1 断丝7.2 缺丝7.3 钢丝交错7.4 接头不良7.5 股丝松动7.6 股丝松散7.7 捻距不均7.8 股松弛7.9 波浪形：7.10 灯笼形7.11 扭结7.12 麻芯外露7.13 涂油不良：,钢丝绳
13、绳在使用过程中会出现典型缺陷形式及产生的原因,8.1 过载引起的断丝,图 29 过载引起的断丝,8.2 正常疲劳断丝,图 30 正常疲劳断丝,8.3 “灯（鸟）笼”,图 31 ”灯（鸟）笼“缺陷,8.4 早期疲劳断丝,图32 早期疲劳断丝,8.5 股凸起引起的周期性断丝,图33 股凸起引起的周期性断丝,8.6 马氏体化断丝,图34 马氏体化断丝,8.7 打扭引起的钢丝及股绳排列错乱,图35 打扭引起的钢丝及股绳排列错乱,8.8 挤压引起的股形溃裂,图36 挤压引起的股形溃裂,8.9 绳槽修补不当引起的局部磨损,图37 绳槽修补不当引起的局部磨损,8.10 股间挤压、磨损引起的钢丝损伤,图38
14、股间挤压、磨损引起的钢丝损伤,8.11 跳槽引起的断绳,图39 跳槽引起的断绳,9 港口机械用钢丝绳,9.1 国内港口机械用钢丝绳基本现状 9.2 对钢丝绳的质量要求特点 要求钢丝绳使用安全 钢丝绳质量稳定 特殊环境对钢丝绳润滑要求高 实际国产化比照对象水平高,9.3 钢丝绳的结构特点,9.3.1集装箱装卸桥用钢丝绳 通常使用钢芯结构 全部采用线接触 625FI/629FI/636SW+IWRC是常用结构9.3.2门座式起重机用钢丝绳 在用钢丝绳结构差异大9.3.3两种特殊结构的钢丝绳,9.3.3.1 177类、347类 钢丝绳早期失效原因,内层绳组股钢丝始终处于高应力工作状态内层绳外股钢丝容
15、易产生相对严重的机械损伤内层绳承载钢丝容易过载层绳股张力控制不均匀导致个别股存在过载现象纤维芯尺寸控制较困难影响钢丝绳结构稳定性钢丝绳按照不松散要求捻制容易导致受力不均,9.2.3.2 “优你”钢丝绳、FNR系列钢丝绳,“优你”钢丝绳采用减少组绳股数与增大绳捻距、缩小股捻距思路结构稳定/检查方便/与轮槽接触面积大柔软性介于619与637结构钢丝绳之间FNR系列钢丝绳内层绳股按照线接触形式排列，抗过载能力提高钢丝绳破断拉力高从整绳破断拉力试验断股情况，钢丝绳股股受力均匀性 较好（一般情况下，断股率均在80%以上）,图 40 钢丝绳旋转性 图41 FNR35,9.4 发展趋势9.4.1 面接触钢丝
16、绳9.4.2 填塑钢丝绳9.4.3 八股钢丝绳9.4.4 特殊结构钢丝绳,图42 面接触钢丝绳/填塑钢丝绳,图43 特殊八股钢丝绳,10 GB/T8918与JIS G 3525 主要区别结构,10.1钢丝绳分级方法10.2钢丝绳检验指标10.3钢丝绳破断拉力10.4钢丝绳尺寸偏差10.5尺寸系列 10.6含盖钢丝绳结构10.7钢丝绳结构表示方法10.8钢丝绳结构表示方法,本公司生产港口用钢丝绳基本情况,11.1 本公司生产港口机械用钢丝绳优势11.1.1具有优良的装备条件11.1.2具有引进技术的强大支持 本公司港口用钢丝绳设计完全采用引进技术对比 表 4 钢丝绳结构参数设计,表5 钢丝绳捻制参数设计对比,注：表中D、d分别表示绳径和股径。,使用Solidworks制图软件绘制捻制状态绳、股截面,图 44 引进设计 图45 GB1102 设计,11.1.3 完善的质量保证11.1.4 注重过程服务11.2 本公司港口机械用钢丝绳业绩,谢 谢,
