钢丝绳的性能现场起吊时钢丝绳直径的选择

钢丝绳的性能、现场起吊时钢丝绳直径的选择一、钢丝绳的用途及性能钢丝绳又叫“钢索”广泛用于起重运输作业中，它既是起重机械的重要组成部分，又可在起重作业中作为索具单独使用。与其它绳索相比，钢丝绳具有以下优点：（1）强度高，耐磨损，弹性大，能承受冲击载荷。（2）挠性的，易弯曲，使用灵活。（3）在高速运行中没有噪声。（4）安全性能好，钢丝绳在破断前有断丝的预兆，容易发现，整根钢丝绳在使用前，不会立即折断，便于采取防范措施。纲丝绳是由高强度的优质碳素钢丝制成，帮刚性较大，在与卷筒或滑轮配合使用时，如果卷筒或滑轮过小，钢丝绳容易断丝损坏，缩短其使用寿命。二、钢丝绳的构造与规格1、钢丝绳的构造及种类钢丝绳是由很多根直径为0.3－3mm的钢丝绕着中心钢丝先拧成股，再把若干个股围绕着芯子拧成绳的。起重作业中多采用互捻，一般为右交互捻。因为这种钢丝绳扭转力互相抵消，不易卷曲扭结，悬吊重物时不会发生施旋转，使用方便。按钢丝绳芯材料分钢丝绳按绳芯材料分类特点麻芯（棉芯）石棉芯金属芯优点较柔软、易弯曲、浸油后能对钢丝绳油润较柔软，易弯曲，可在高温下使用耐重压，可在高温下使用缺点不能在高温下使用，不能受重压不能受重压太硬、不易弯曲在起重作业中，多采用麻芯或棉芯钢丝绳。按每股丝数分，起重作业中所用钢丝绳为6股，每股丝数有19丝，37丝及61丝三种，以37丝应用较多。钢丝绳的规格钢丝绳所用钢丝的抗拉强度，按国家标准规定分为1400MPa、1550MPa、1700MPa、1850MPa和2000MPa等五个等级，所制成的钢丝绳的最小破断拉力也不相同。在起重作业中，经常使用的钢丝绳有6×61＋1等几种规格。这里，表示钢丝绳规格的三个数字分别代表三种含义，如6×37＋1表示6股，每股37丝，1根油浸剑麻或棉纱芯。三、钢丝绳的计算与选用。1、钢丝绳破断拉力的计算钢丝绳是由若干根钢丝捻制而成的，理论上，钢丝绳的破断拉力应为所有钢丝破断拉力之和。实际上，考虑到钢丝绳在承载时各钢丝受力不均匀，绳芯及钢丝绳弯曲、挤压所产生应力的影响，通常只能进行近似计算其破断拉力。钢丝绳的破断拉力Sp为：Sp＝фΣS。（2—6）式中ΣS。—钢丝绳所有钢丝破断拉力的总和，N，可查表2—8。ф—钢丝绳强度的捻制折减系数，常用钢丝绳的ф见表2—9。表2—9常用钢丝绳的捻制折减系数钢丝绳6×196×376×61ф0.85.0.820.80例如：表2—8中，绳6×19＋1，直径12.5mm，公称抗拉强度1700MPa，其破断拉力总和查表97.3KN，则其破断拉力为0.85×97.3＝82.7KN。在工作现场，无资料在手，可用经验公式估算钢丝绳的破断拉力，不同抗拉强度等级的钢丝绳的经验公式见表2—10。表2—10不同强度等级钢丝绳破断拉力计算的经验公式破断拉力（N）1400MPaMPaMPaMPaMPaSp428d2474d2520d2566d2612d2表中d—钢丝绳直径，mm.上例中的钢丝绳用经验公式计算，其Sp为520×12.52＝81.25KN，与上述计算近似。2.钢丝绳的安全系数钢丝绳在起重作业中的受力情况比较复杂，为了确保起重吊装作业的安全可靠，钢丝绳在工作中允许承受的力只能是其破断拉力的几分之一。破断拉力与许用拉力的比值，称为安全系数。使用场合不同，钢丝绳的安全系数也不相同，现将不同用途钢丝绳的安全系数列于表2—11中。表2—11钢丝绳安全系数K使用情况安全系数使用情况安全系数缆风绳及拖拉绳3.5有绕曲4斤绳6—8人力驱动的起重机械4.5锚锭绳5—6机械驱动的起重机械5—6捆绑绳10无绕曲千斤绳5—7载人升降机14注1.千斤绳无绕曲指的是以两绳套与卸扣连接，中间无弯曲情况。2.拖拉绳指的是拖拉滑车组串绕的钢丝绳与千斤绳。3.钢丝绳许用拉力的计算钢丝绳的许用拉力，即在保证起重作业安全的条件下钢丝所允许承受的拉力。许用拉力等于破断拉力除以安全系数，即P＝Sp／K(2—7)式中P—钢丝绳的许用拉务，N；Sp—钢丝绳的破断拉务，N；K—钢丝绳的安全系数。例1有一钢丝绳的规格为6×37－26－1550，求用作捆绑绳时的许用拉力。解：其破断拉力为Sp＝474d2＝474×262＝320424N用于捆绑时，K取10，其许用拉力为P＝Sp／K＝320424／10＝32042.4N4.吊装千斤绳的计算与选择在起重吊装作业中，用来连接吊物与吊钩或滑车组的钢丝绳两端都插接有绳扣，这种两端插接有绳扣的钢丝绳称为千斤绳，也叫吊索、绳套等。起吊重珠时，吊索受力的大小随吊装方式而定。单根吊索吊物时，钢丝绳所受拉力等于吊物的重量；用互相平行的吊索吊物，钢丝绳所受的拉力将视吊点所在重物的位置有所不同。如果重物被彼此互成角度的钢丝绳索吊起时，每根吊索的受力与吊物的重心、吊索根数及吊索之间的夹角有关。图2－5为千斤绳吊装重物时的受力示意图。吊索长度相同时，每根吊索与铅垂线夹角相等，则每根千斤绳受力为S＝(Q／n)×（1／cosθ）=KQ／n（2—8）式中S—每根吊索受到的力，N；Q—起吊物体的重力，N；n—千斤绳根数；θ—千斤绳与铅垂线的夹角；K—随夹角θ变化的系数，见表2—12表2—12随夹角θ变化的系数Kθ0º15º20º25º30º35º40º45º50º55º60ºK11.0351.061.101.151.221.311.411.561.752在起吊重物时，θ越大，千斤绳的受力就越大。因此,在条件允许的情况下,应尽量减小θ角，通常θ不大于45度，最大不超过60度。千斤绳的直径可根据吊索受到的力来选择。例2如图2－5，有一台设备的重量Q＝100KN，用4根等千斤绳起吊，千斤绳与铅垂线的夹角θ＝30º，问需选用多大直径的钢丝绳？解：每根钢丝绳受力为S＝KQ／n=1.15×(100×103/4)=28750N吊装千斤绳是无绕曲的，取K＝7，该千斤绳的破断拉力至少为Sp＝PK＝Sk＝28750×7＝20125N选用公称抗拉强度为1550MPa的钢丝绳。由Sp＝474d2得d=(Sp/474)1/2=(20125/474)1/2=20.6mm取d=21.5mm故至少选用直径为21.5mm的钢丝绳。