钢丝绳应力场与疲劳寿命研究

钢丝绳以独特的螺旋结构广泛应用于起重装备中,其应力与疲劳寿命特性是评价钢丝绳工作性能的重要指标。基于SolidWorks-ANSYS平台,运用空间扭曲特征建立一个完整捻距钢丝绳模型,结合虚拟疲劳寿命分析方法,对不同钢丝捻矩6×7+IWS型钢丝绳进行应力与疲劳寿命有限元分析。通过分析发现,6×7+IWS型钢丝绳芯股主要承担着轴向载荷的作用,钢丝捻距的大小影响着钢丝绳的应力分布特性,同时应力大小决定着钢丝绳的疲劳寿命,应力越大疲劳寿命越小。研究结果表明,选取合适的钢丝捻距值,直径、侧股捻距的6×7+IWS型钢丝绳采用钢丝捻距,能有效改善钢丝绳应力分布和提高疲劳寿命,更好的满足工作要求。     

捻距单股钢丝绳侧丝与股芯的应力场研究

基于SolidWorks-Ansys平台,以IWRC1×7线接触单股钢丝绳为研究对象,在侧丝与股芯之间建立一种新的凹凸匹配小面接触模型,对已建立的有限元模型施加合适的边界条件和载荷,对奇偶捻距侧丝以及多捻距侧丝与股芯进行应力场分析,从而得到侧丝以及绳股在单向拉伸载荷作用下各自的应力场分布。分析表明:捻距数目为偶数的侧丝应力集中的最大应力值要小于捻距数目为奇数侧丝的最大应力值;多捻距单股钢丝绳应力最大值发生在施加载荷端第一个捻距中部,一个捻距的应力最大值明显大于多个捻距的应力最大值,并且随着捻距数目的增加,最大接触应力值成波浪式下降趋势。     

矩形线圈钢丝绳捻距涡流检测研究

捻距不均匀会造成钢丝绳提前报废,对捻距进行检测可以为其生产工艺的改进提供设计依据,提升钢丝绳的安全使用性能。针对传统捻距检测无法对运动中钢丝绳进行实时检测,机器视觉检测对外界光照和钢丝绳表面清洁度要求高等问题,提出用涡流法对钢丝绳捻距进行检测。为扩大细长钢丝绳结构表面磁场的覆盖面积,利用矩形线圈组成的差分电桥进行检测。对钢丝绳捻距双矩形差分电桥涡流检测进行有限元分析,差分电压实部变化曲线中相邻波峰或者波谷的间距为钢丝绳的股间隙,一个捻距扫描范围内出现的波峰和波谷数量与钢丝绳的股数相对应。矩形线圈上、下边电流元感应的涡流会在钢丝绳表面对消,对消效应越小,钢丝绳捻距检测灵敏度越高。为提取试验中的有用信号,利用集合经验模态分解对扫描信号进行后处理。当相关系数较大时,相邻波峰或波谷的间距为钢丝绳捻距。当相关系数较小时,一个捻距内的波峰或波谷数与有限元分析结果吻合。涡流法得到的捻距与理论捻距的最大相对误差为2.38%。     

钢丝绳三维有限元建模及静态拉伸应力状态分析

钢丝绳由多根高强度钢丝捻制而成,具有强度高、柔性好、承载力强等特点,在矿山、码头、交通等领域得到了广泛的应用.根据钢丝绳的几何结构特点,建立了 7×7交互捻的钢丝绳三维有限元模型,并分析了钢丝直径、中心股捻距、外层股捻距和整绳捻距对钢丝绳周期性的影响.采用ANSYS进行优化参数的有限元模型进行静态拉伸载荷下的应力-应变...     

钢丝绳股内钢丝弯曲张力有限元分析

提升钢丝绳绕过天轮弯曲时,会导致股内钢丝张力发生变化,从而影响钢丝绳的使用寿命。以1+6型钢丝绳绳股为研究对象,应用有限元方法对绳股弯曲进行了仿真,得到了在不同包角下股内各丝张力沿接触弧长的分布。结果表明:绳股与天轮的接触弧长等于绳股捻距整数倍时,股内钢丝弯曲张力变化幅度最小;接触弧长等于捻距整数倍加上捻距一半时,弯曲张力变化幅度最大;中心钢丝的弯曲张力随着接触弧长的增大而缓慢减小。通过调整天轮与绳股的接触弧长为捻距的整数倍,可降低股内钢丝张力变化幅度,延长钢丝绳的使用寿命。研究结果为提升机包角的选取提供了理论依据。     

工程机械钢丝绳设计的重要参数计算

通过对工程机械用的钢丝绳质量和使用要求分析,仔细研究了钢丝绳的绳芯直径、捻距、捻角的确定、螺旋线长度和曲率半径等结构参数.本文用数学的方式推断出钢丝绳的直径、捻距、捻角、螺旋线长度和曲率半径等结构参数的计算公式,并编制成工程机械钢丝绳设计的重要参数表,利用它可省去大量的运算过程,对工程机械用的钢丝绳生产有很大的指导意义.     

钢丝绳捻距与托压索轮轮距对客运索道振动的影响

在客运索道运行过程中,由于钢丝绳与托压索轮的相互作用会产生振动现象,降低乘客乘坐的舒适性,也影响索道的安全运行.文中在参考相关文献的基础上对钢丝绳捻距进行了介绍,对托压索轮轮距与钢丝绳捻距的关系及其对索道振动的影响进行了介绍和分析,并对如何对两者进行匹配以最大程度地降低振动的影响进行了说明,为相关结构设计和参数选取提供...     

钢丝绳三维接触模型及丝间应力分布研究

建立了1×19IWS钢丝绳三维接触模型,该模型采用Splitting-pinball算法进行接触位置搜索,采用Augmented-Lagrangian算法进行接触载荷计算。对模型施加拉伸载荷,应用有限元进行了计算。分析计算结果,得出了钢丝沿轴线方向及在钢丝横截面内的应力分布规律;对照摩擦因数分别取0.10、0.11、0.12时的计算结果,得出摩擦因数对钢丝应力的影响规律,摩擦因数对钢丝切应力影响显著。分析了5个不同捻距倍数的钢丝绳计算结果,得出了捻距倍数对钢丝应力的影响规律,钢丝vonMises应力随捻距倍数增大而增大,但增大不明显,钢丝切应力随捻距倍数增大而减小,且在捻距倍数较小时变化幅度较大。进行了钢丝绳拉伸变形试验,试验结果与计算结果一致,说明所选用的模型是合理的。     

三角股钢丝绳应力平衡分析及提高捻制质量的研究

实施以应力平衡为主,消除应力为辅取代传统单一的消除应力的生产方式。研究发现三角股钢丝绳捻制应力产生的关键环节是三角股的捻制,利用捻制三角股的特殊装备,采取工字轮后翻身的方式,促成钢丝的正向预应力来平衡捻股产生的负向捻制应力,实现三角股捻制应力的有效控制。应用盘式成绳预变形器,采用一次预变形工艺替代传统两次预变形的生产方式,使三角股钢丝绳六股变形率一致性得以稳定提高。     

起重机钢丝绳的疲劳可靠性设计

指出了两种传统钢丝绳设计计算方法的弊端.根据起重机钢丝绳失效主要是金属疲劳的原理,采用应力一强度干涉模型,对起重机钢丝绳进行了疲劳可靠性设计.通过实例计算,得出了钢丝绳所需直径大小,并与两种传统设计方法得出的结果进行比较,可以看出,疲劳可靠性设计方法更为符合实际.     

Augmented Lagrange方法在钢丝绳捻制成形摩擦接触数值模拟中的应用

钢丝绳中金属线间接触摩擦会影响捻制成形加工应力和结构强度。在经典的Coulom摩擦理论的基础上,本文采用AugmentedLagrange方法计算钢丝绳捻制过程中的法向接触力和摩擦接触力,并应用radial return径向回映法修正摩擦接触力试算值。以钢丝绳一次捻制成形过程为例,分析并讨论了摩擦系数和自扭转系数对接触应力和加工应力应变的影响,为钢丝绳成形工艺和结构强度的合理设计提供依据。     

Augmented Lagrange方法在钢丝绳捻制成形磨擦接触数值模拟中的应用

钢丝绳中金属线间接触摩擦会影响捻制成形加工应力和结构强度.在经典的Coulom摩擦理论的基础上,本文采用Augmented Lagrange方法计算钢丝绳捻制过程中的法向接触力和摩擦接触力,并应用radial-return径向回映法修正摩擦接触力试算值.以钢丝绳一次捻制成形过程为例,分析并讨论了摩擦系数和自扭转系数对接触应力和加工应力应变的影响,为钢丝绳成形工艺和结构强度的合理设计提供依据.     

矿井提升钢丝绳结构选型与应用

矿井提升钢丝绳在工作过程中会经受各种载荷的作用。为了提高钢丝绳使用寿命,选择钢丝绳时应从钢丝绳结构形式、绳股形状、提升安全系数、提升机直径与钢丝绳直径的比值、钢丝绳的润滑和防腐等方面均衡考虑。合理设计提升系统参数和恒减速制动系统,均衡钢丝绳的拉伸、扭转和弯曲,达到延长钢丝绳使用寿命的目的。     

起重机钢丝绳的疲劳可靠性设计

指出了传统钢丝绳设计计算的两种方法的弊端。根据起重机钢丝绳失效的主要原理是金属疲劳的原理，采用可靠性理论的应力一强度干涉模型，对起重机钢丝绳进行了疲劳可靠性设计。通过实例计算，得出了钢丝绳所需直径大小，并与传统两种设计方法得出的结果进行比较，可以看出，疲劳可靠性设计方法更为符合实际。     

卷筒筒绳直径比、卷筒钢丝绳偏角与倍率间的设计关系

GB/T 3811—2008《起重机设计规范》(以下简称《规范》)中规定了各种工作级别时卷筒的计算直径D与钢丝绳直径d之间的比值(即筒绳直径比)h=D/d需不小于规定值h1,并规定了钢丝绳绕进和绕出卷筒时钢丝绳的偏角不应大于3.5°.在实际工作中,在较大起重量(通常50 t以上)起重机设计时,希望选取较小的h值,较小直...     

弯曲钢丝绳股内钢丝张力变化仿真与实验

以1+6型钢丝绳为研究对象,应用有限元方法进行仿真分析,得到绳股内各丝张力随钢丝绳-天轮接触弧长与钢丝绳捻距比值的变化规律,并通过实验对仿真结果进行验证。运用灰色关联度分析法对仿真结果和实验结果进行对比分析,阐述了钢丝张力变化的周期性规律。研究结果表明：当钢丝绳-天轮接触弧长等于钢丝绳捻距一半的奇数倍时,绳股内钢丝弯曲张力差值较大;当钢丝绳-天轮接触弧长等于钢丝绳捻距一半的偶数倍时,绳股内钢丝弯曲张力差值较小。     

钢丝绳股内钢丝应力—应变分布的计算模型及数值模拟

应用微分几何理论及利用ANSYS软件进行6×7IWS钢丝绳的几何建模和有限元建模,进行6×7IWS右同向捻和右交互捻两种钢丝绳模型对比,从几何结构上得出规律性结论,对两类钢丝绳确定相同的边界条件进行有限元计算。结果显示了两种捻向组合下钢丝绳股内钢丝应力分布及应力值的区别。对照几何模型的分析,得出相关性规律,同向捻制钢丝绳股内钢丝的应力变化幅度高于交互捻钢丝绳,应力变化周期同向捻高于交互捻,绳股中钢丝所处的位置不同,钢丝的应力也有很大差别,在一根钢丝中,应力分布与该丝所处的捻绕位置有很大相关性。通过试验验证分析结论,与模拟结果基本相符。     

桥式起重机箱形主梁的失效研究

桥式起重机箱形主梁主要失效形式包括弯曲失效、疲劳失效、腐蚀失效、焊接失效和开裂失效。对5种失效形式及产生原因、应对方法进行介绍,并在此基础上结合实际案例展开具体分析。案例中的桥式起重机箱形主梁的失效形式属于焊接失效,在修复处理时,应重点考虑因焊接而产生的内部拉应力,在成功处理失效的前提下,降低后续出现同类型失效现象的概率。     

钢丝绳旋转调节装置

在吊钩式起重机上 ,吊钩处于任一高度 ,各吊钩均有不同程度的偏转。当吊钩下降的高度越小 ,偏转的角度也越小。起重机目前较常用的钢丝绳分右向捻和左向捻 ,并以右向捻居多 (以ＺＳ型最为普通 )。ＺＳ型钢丝绳的旋转趋势与所接触的吊钩滑轮槽产生的摩擦力平行于滑轮的中垂线 ,摩擦力的大小相等且其偶矩均为逆时针方向 (从上向下看 )。当吊钩有向左偏的趋势时 ,吊钩的偏转角度与其下落的高度和钢丝绳的回转摩擦力成正比 ,与该吊钩的重量成反比 ;对于相同的吊钩重量、下落的高度相同、且钢丝绳的回转摩擦力也相等 ,该吊钩组滑轮的直径越大 ,则…     

集装箱起重机钢丝绳的选用

钢丝绳是集装箱起重机使用中的主要绕性构件,根据起重机的工作级别、工作载荷、滑轮和滚筒的技术参数、合理选择钢丝绳的直径、结构形式和公称抗拉强度,对保证集装箱起重机安全、经济、高效的生产作业是十分重要的。