钢丝绳及索具分解

1Chapter2CableandRigging第二章钢丝绳与索具2Section1钢丝绳类型及其结构第二章钢丝绳与索具Section2钢丝绳的机械性能Section3国外索道用钢丝绳评述Section4林业索道所用钢索的选择Section5钢索的使用与管理Section6钢索的连接与索具3Section1钢丝绳类型及其结构一、钢丝绳的基本知识1．什么叫钢索？数根钢丝或数股钢丝按一定顺序，绕着一个索芯捻制而成，称为钢丝绳，简称钢索。2．钢索的作用和组成⑴作用钢索是索道重要组成部分，关系到索道性能与生产安全。⑵组成钢丝：强度高，安全系数大，但弯扭低；绳股：普通6×19(圆形)；绳(索)芯：金属芯，麻芯(柔软、贮油润滑)。456Section1钢丝绳类型及其结构一、钢丝绳的基本知识3．直径与捻(节)距直径：标准所列钢丝绳公称直径或称名义直径，指其外接圆直径。7Section1钢丝绳类型及其结构一、钢丝绳的基本知识捻(节)距t：从某一股(设为第1股)的某一点绕索芯旋转1周，至第7股(仍是原股)的相应点间的直线距离称之。t4．钢索的标记钢丝绳6×19－28－155－特－光－右交(GB1102－1974)8钢丝绳的规定标记(GB/T8706－2006)示例如下：捻制类型及方向钢丝表面状态(光面U，镀锌B)钢丝绳级别，适用时(钢丝公称抗拉强度)芯结构钢丝绳结构尺寸(钢丝绳公称直径)钢丝绳286×19NFC1670BSZ本示例及本标准其它部分各特性之间的间隔在实际应用中通常不留空间。芯结构：天然纤维芯NFC，合成纤维芯SFC，钢丝股芯WSC。捻制类型及方向：右捻Z，左捻S。第1个字母代表钢丝在股中的捻制方向，第2个字母代表股在钢丝绳中的捻制方向。9Section1钢丝绳类型及其结构二、钢丝绳类型与结构1．按用途分：普通、航空、电梯。2．按结构分：圆股、封闭、异型股。3．按表面特征分：敞露式、密封式、半密封式。1011Section1钢丝绳类型及其结构二、钢丝绳类型与结构124．按捻制方法分⑴单股索：数根钢丝绕着一个索芯捻制而成称为单股索。⑵多股索：数股绳绕着一个索芯捻制而成的钢索称为多股索。双绕索：由一层绳股绕着一个索芯捻制而成的钢索称为双绕索。它分成顺绕索、交绕索、混合绕索。①顺绕索：丝绕股、股绕索方向相同；②交绕索：丝绕股、股绕索方向相反；③混合绕索：相邻股内捻绕方向相反。13Section1钢丝绳类型及其结构二、钢丝绳类型与结构图2─1双绕索捻向和捻法a顺右a′顺左b交右b′交左c混右返回结构与性能丝绕股、股绕索表面钢丝与索轴线柔软性耐磨性扭转性顺绕索同向斜交好好大交绕索反向平行较差差小混合绕索相邻股绕向相反斜交、平行相间中中中14Section2钢丝绳的机械性能一、抗拉强度与破断拉力1．抗拉强度σb(MPa)GB1102－1974规定：钢丝公称σb为1400、1550、1700、1850MPa和2000MPa共5种。GB/T20118－2006规定：钢丝公称σb为1570、1670、1770、1870、1960MPa和2160MPa共6种，常用前4种。15一、抗拉强度与破断拉力2．破断拉力TP(N)由于捻绕钢丝受损与结构缘故：TP=σb·F·CT式中σb—钢丝的抗拉强度；F—钢丝的横截面面积总和；CT—钢索拉力的降低系数：CT=0.8～0.9，对于6×19股的钢索为0.85。GB1102－1974(GB/T8918－1996)可查得，钢丝破断拉力总和σbFK；钢索破断拉力降低系数(亦称捻绕率)，对6×19钢索，CT＝0.85，从而得到钢索的破断拉力。钢丝绳新标准(GB/T20118－2006)可直接查出钢丝绳最小破断拉力TP。二者的结果并非一致，这是不同钢丝绳标准的不同之处。钢丝绳机械性能与参数(GBT20118－2006).doc16Section2钢丝绳的机械性能二、弹性伸长与弹性模量弹性伸长量符合虎克定律钢丝的弹性横量：E=2.16×105MPa。钢丝绳的弹性模量：EK=(0.9～1.1)×105MPa。17Section2钢丝绳的机械性能二、弹性伸长与弹性模量①与使用时间有关新索EK↓(0.9～1.0)×105；旧索EK↑(1.0～1.1)×105常规1.0×105。②与结构关系简单EK↑：单绕EK=(0.65～0.85)E；复杂EK↓：双绕EK=(0.35～0.60)E。③与跨距l0大小有关(由于支点位移)长EK↑：(0.9～1.0)×105；短EK↓：l0＜200mEK=0.65×105；吊索：l0＜75mEK=(0.15～0.35)×105。④与安装拉力大小预张力To↑，EK↑；预张力To↓，EK↓。18Section2钢丝绳的机械性能三、刚性与旋转1．刚性阻力抵抗弯曲的力。钢丝弹性力，钢丝间摩擦阻力形成。Pzh=fT式中f—刚性系数，对于双绕索。滑轮(卷筒)D使钢索弯曲，为使Pzh↓，则D↑，索d↓。在破断负荷作用下，从受应力最大的钢丝和绳股逐渐破断。鲁浜公式与实测值接近：。19Section2钢丝绳的机械性能三、刚性与旋转。2．旋转由于钢索属缠绕而成，拉伸负荷使之产生旋转。其旋转扭矩为M=GcTdGS3索道的起重索常是松散而报废。其扭矩M与钢索结构、钢丝直径、数量、捻距、捻向、载荷情况和钢索的新旧程度等因素有关。Gc为钢索的旋转系数，对于6×19股钢索：顺绕索Gc=0.144，交绕索Gc=0.075。返回20Section3国外索道用钢丝绳评述一、索道用钢丝绳的定义钢丝绳是一种多用途的线材制品。钢丝绳及钢丝绳制品（钢缆、钢丝绳网具、钢丝绳索具、引绳器等）。密封钢丝绳按用途分2类：用作矿山井筒提升容器的导轨；用作货(客)运索道和起重机承载索与牵引索，以及吊桥悬索。点接触钢丝绳：同径丝捻制；线接触钢丝绳：异径丝捻制。线接触比点接触钢丝绳的承载能力高25%。国际索道协会建议：往复式客运索道的承载索不允许有接头，必须是整根的。目前国内外线材制品企业可生产每根最大长度2000m左右。长距离往复式客运索道必须分段建设。21Section3国外索道用钢丝绳评述二、美国索道钢丝绳的使用美国“虎牌”钢丝绳用于大、巨型电铲提运，我国霍林河、安太堡、准格尔等大型现代化煤矿应用。美国钢公司等国外著名的线材制品企业强调“合理用绳”、“优绳善用”的原则。设计系数的确定，使得钢丝绳的初始强度对额定负载有一足够比例，在钢丝绳被更换下来后仍保持足够的强度，以防断绳事故的发生。承载索：固定的最小设计系数3.0运动的最小设计系数2.5牵引索：固定的最小设计系数5.0平衡索：最小设计系数6.022Section3国外索道用钢丝绳评述三、日本索道钢丝绳的使用日本东京制钢株式会社始建于1887年，约占日本钢丝绳总产量的30%。国内著名的黄山、泰山、峨嵋山等客运索道用钢丝绳均为日本产品。(1)一切从“最佳值”目标出发，来研制和生产钢丝绳。(2)着力研究大型起重机、高扬程用钢丝绳。(3)针对钢丝绳的不同使用条件，选用不同类型的油脂。(4)重视对钢丝绳结构、品种的开发和研究工作。(5)重视研究、满足用户对钢丝绳各种性能的专项要求。23Section3国外索道用钢丝绳评述四、英国索道钢丝绳的使用波来顿钢丝绳公司有百年以上生产架空索道钢丝绳的经验。我国四川峨眉山万年寺客运索道应用。五、矿用运输架空索道1．单缆架空索道：用一根无极绳，即用于承载吊篮、又起牵引作用。2．双缆架空索道：使用的独立承载索和独立牵引索，通常选用密封钢丝绳。返回24Section4林业索道所用钢索的选择一、索道对钢丝绳的一般要求林业索道具有载量大、距离长、露天作业、移动频繁、易受各种冲击等特点，对钢索的一般要求为1．耐拉力强，耐疲劳能力强，耐腐蚀；2．具有较大的抗磨性和抗横向冲击能力；3．表面尽可能平滑、柔软，便于搬迁；4．易于插接，不自转，不回捻。25Section4林业索道所用钢索的选择二、索道中各索的选择及其要求从工艺要求和经济条件出发1．承载索(SKL=Skyline，Φ28)：支承着索道的全部荷重，要求具有高强度、抗冲击及抗横向压力的能力，表面平滑而耐磨。故最好选用密封式钢索，但此类钢索价格高、柔性差，不能插接，则林区很少采用；其次宜选顺绕索，但此类钢索生产数量少且宜于扭结；现广泛采用6×19+1纤维麻芯交绕索。2．起重索(LFL=Liftline，Φ14)：由于频繁升降、拖集、全悬工作，除应具有抗拉外，应在工作中不产生回捻扭结和自转松散，故应选双绕交绕索，既经济又实用。26Section4林业索道所用钢索的选择二、索道中各索的选择及其要求3．牵引索(HAL=Haulline，Φ12)与回空索(HBL=HaulbackLine，Φ10)：因经卷筒的收放和多个导向滑轮的弯曲、横向挤压和拉伸，要求表面平滑、柔软。故闭合式牵引选用顺绕索(循环索ELL=Endlessline，Φ10)，往复式牵引选用交绕索为好。4．捆木索、绷索、吊索等：应具有一定强度且柔软，可在报废钢索中截取较好的一段，比较经济。有的班组为少换捆木索，用新索Φ14是不经济的，可采用旧索多条预备插接好。返回27Section5钢索的使用与管理一、正确使用钢索1．搬运：小心轻放轻(≤700kg)：盘式—水平放置重(＞700kg)：筒式—垂直放置28Section5钢索的使用与管理一、正确使用钢索2．解卷正确图2-2不正确解卷a卷筒b绳盘c绳盘图2-3正确解卷法a绳盘b卷筒不产生扭结。图2-2：不正确的解卷方法，易引起扭结。29Section5钢索的使用与管理一、正确使用钢索3．钢索的剪切(2～6)d剪切部位间距为(2～6)d，剪切部位用细铁丝捆扎好。细铁丝捆扎好后剪切4．作业时防止超载防超载，防止冲击负荷，不猛拉，避免急刹车；作业中避免工作索与岩石摩擦，钢索与钢索间发生摩擦(建瓯市大源林业采育场Ⅰ段拍电视时发现此现象)。30Section5钢索的使用与管理二、钢索的养护1．贮存管理通风干燥，长期贮存应涂油防锈。2．钢丝绳的润滑润滑方法：涂油法、浇注法、油浸法。钢丝绳为何要用油煮？如何进行油煮？由于大拉力工作，雨淋日晒，麻芯含油量逐渐减少，所配润滑油较浓，不易进入麻芯，故采用加温使油变稀易进入麻芯。油脂配方：机油60%，柏油2.5%，松香2.5%，2#钙基润滑脂35%。油温60～70℃，浸油10～20h。31Section5钢索的使用与管理三、钢索的损耗与报废1．损耗损耗是由于磨损、变形、断丝、扭结、腐蚀、疲劳引起的。钢索弯曲疲劳引起断丝较多，超拉力断丝居次，锈断较少。表面断丝的断头短，内部断丝露出的断头长。2．报废标准福建省林业厅1986年标准：SKL集材10000m3。实际集材5000～7000m3报废。32Section5钢索的使用与管理三、钢索的损耗与报废⑴断丝：一个捻距断丝数达总丝数(NT≤6时，6×19钢索)①交绕索10%，12根；②顺绕索5%，6根。⑵磨损或腐蚀：达原钢丝直径的40%以上；无断丝，钢索直径减少10%，出现断丝，钢索直径减少7%。⑶整股绳断，建瓯长源林业采育场SKL一股绳断，断丝局部集中或集中在一股中。⑷严重扭结。⑸安全系数：承载索＜2.5，工作索＜3.5。返回33Section6钢索的连接与索具一、钢索的连接⑴要求：长、短接(不变、变直径)①长、短接的2条钢索必须同类型、同直径、同捻距；②接头长度：长接(800～1000)d；短接(50～80)d(即“三刀半”)。⑵应用范围①长接适用于弯、拉力共存，如承载索、起重索、牵引索、回空索、循环索等；②短接适用于纯拉作用，如绷索、捆木索等。34Section6钢索的连接与索具二、索具1．卡子①卡法：卡子的盖板与主索相贴，U型杆与折回端贴附。为什么？卡子的盖板的受力面积大，受力的单位面积压强小，保护主索不损坏。光泽县西口林业采育场相反卡法，SKL主索边断。图2－5卡子a卡子结构b卡子固定法35Section6钢索的连接与索具二、索具②上紧力：从折回端到最后一个，用力逐渐增加，防止某个太紧，应力集中破断。第一个卡子离伐根L=1.5D(D—根径)。某