钢丝绳钢芯结构与参数设计问题探讨

对国内外钢丝绳使用现状和生产标准进行研究和分析,得出:单层股并非钢芯结构唯一选项,2层股2次合绳结构与2层股1次合绳结构也可能是提高钢丝绳使用寿命合理的钢芯。提出:钢芯结构与参数设计应和主绳结构与参数设计联动;钢芯直径应稍大于外层股内切圆直径,其结构与参数设计应考虑使钢芯钢丝受到外层绳股挤压应力最小以及钢芯与钢芯股应能正常捻制等因素;钢芯中心股捻向应与钢芯捻向相反,其外层钢丝捻角宜稍大于钢芯外股在绳中捻角,且应将中心股捻距倍数控制在合理范围。     

超高速电梯钢丝绳研制及使用状况

电梯钢丝绳要求使用寿命长和质量稳定。以9×25Fi+IWRC—13.0钢丝绳为例,介绍超高速电梯用钢丝绳的研制过程及检测和安装使用情况。外层钢丝强度确定为1 600~1 700 MPa,外股内层钢丝、中心钢丝和绳芯钢丝的强度为1 620~1 850 MPa,钢丝的扭转、弯曲次数比《电梯钢丝绳用钢丝》标准规定提高15%。钢丝绳捻制时控制钢丝及股张力的均匀性、绳股和绳芯的捻制应力状态等;选择300系列捻股机对股绳进行捻制,绳股含油率控制在1.5%~2.0%;采用8辊预变形器对绳芯股进行预变形,用18辊后变形器减小绳芯的捻制应力,将绳芯股的变形率控制在50%。经过检测,钢丝绳力学性能满足相关标准要求。     

YB/T 5359—2010相关问题商榷与探讨

YB/T 5359—2010定义压实股压实前后组股钢丝横截面积不变,该规定既难实现,又难验证;依据组绳股数和股外层钢丝数目对钢丝绳分类在内容上不完整; 6×K29F钢丝绳无法在钢丝绳结构类别表中归类; 15×K7类与15×K6类钢丝绳应同归23×K7类,均为2层股抗旋转钢丝绳;限定平行捻钢丝绳2层股组绳不符合GB/T 8706—2006/ISO17893:2004组绳股组最少2层规定;左交互捻、右交互捻、左同向捻、右同向捻不能并称圆截面钢丝绳捻法;多层股钢丝绳中心结构与外层绳股不同时应在结构式中单独标记;钢丝绳直接测量不应存在争议,"可在不超过钢丝绳最小破断拉力5%的负荷下进行"规定存在诸多不妥;低值钢丝不是规范术语应该修改;钢丝镀层试验不应由需方提出。     

金属绳芯早期失效原因分析及改进

对钢丝绳绳芯早期失效原因进行分析 ,认为失效的主要原因有 :绳芯内外层股受力不均匀 ,绳芯钢丝与钢丝绳主股外层丝直径相差较大造成使用中的磨损程度不同 ,金属绳芯储油能力低 ,钢丝绳受轴向周期性载荷 ,钢丝绳中钢丝间接触应力过大造成裂纹源等。可通过提高绳芯钢丝强度、增大绳芯捻距 ,采用合适结构的绳芯 ,改善润滑效果和采取涂 (填 )塑工艺等措施来改善绳芯质量和寿命     

内层绳捻制类型对多层股阻旋转钢丝绳性能影响

多层股阻旋转钢丝绳内层绳直径相对单层股钢芯钢丝绳钢芯直径明显要大，且内外层绳捻向相反，该特点使内层绳捻制类型对钢丝绳性能影响相对更为显著。从目前资料看，多层股阻旋转钢丝绳内层绳捻制类型设计并不唯一。对多层股阻旋转钢丝绳，当考虑减小内外层绳股钢丝接触应力时，将内层绳捻制类型设计成交互捻是相对合适的，该设计也有利于提高钢丝绳破断拉力，当考虑提高钢丝绳阻旋转性能时，将内层绳捻制类型设计成同向捻是相对合适的，该设计也有利于提高钢丝绳柔软性与内层绳耐磨损性能，当内层绳由多层股组成时，内层绳的层绳捻向、捻制类型设计应同单层股独立钢芯钢丝绳。     

35W×7高强度大直径多层股钢丝绳生产

针对35W×7高强度大直径多层股钢丝绳采用多次捻制成型,生产难度较大,钢丝绳股容易出现裂缝,钢丝绳松散,内层绳早期断裂,钢丝绳抗旋转性能差等问题,提出解决措施:钢丝绳采用压实股生产,股压实率控制在6.5%~8.5%,提高钢丝绳破断拉力;股内层采用6.5~7.0倍小捻距,外层采用7.0~7.5倍较大捻距,钢丝绳合绳时内层绳股不预变形,外层绳股预变形充分;采用内外层绳一次捻制成型,确保钢丝绳内外层扭转力矩平衡。结果表明,采用新工艺生产的钢丝绳不松散,结构稳定,且破断拉力高,耐磨性和阻旋转性能好,钢丝绳与卷筒及滑轮的接触面积大,提高了钢丝绳的使用寿命。     

如何提高多层压实股钢丝绳破断拉力

国内目前制造比肩欧洲企业破断拉力水准的多层压实股抗旋转钢丝绳需要研究问题很多。要将提高填充系数作为提高钢丝绳破断拉力的重要技术思路;考虑到钢丝在绳中受力的复杂性,应研究提高钢丝综合性能的试验方法;重视合绳过程中直径压缩系数的存在;根据钢丝绳破断拉力试验观察结果不断优化股、绳设计;注意捻法对钢丝绳破断拉力的影响;关注提高组绳股受力均匀性与设法减小层股钢丝间接触应力;加强压实股生产过程中股尺寸精度控制;研究提高压实股生产用钢丝综合性能;分析国外技术标准与钢丝绳实物,慎重对待合绳预变形以及对预变形度的掌握;重视钢丝绳破断拉力试验与试样制备。     

Dyform 28 HML钢丝绳特点分析

Dyform 28 HML钢丝绳外层16根压实股、内层3根压实股、次外层6根小直径压实股与3根相对较大直径压实股,2次合绳,对外层绳压实。研究发现其特点:(1)抗旋转性能优异;(2)破断拉力高、结构稳定性好,与匹配滑轮(卷筒)接触面积大;(3)内外层绳反向捻制导致对外层绳压实量不大,破断拉力与35(W)×K7类钢丝绳相当;(4)抗冲击性能与27×K7类钢丝绳相似;(5)密实结构外层股数为内层股数的3倍,且外层同层股直径不同,相对内层股数相同的瓦林吞密实钢丝绳组绳股直径均匀;(6)内层绳股股结构不同可提高内层绳股疲劳性能并适度改善钢丝绳的柔软性。     

关于我国多股抗旋转钢丝绳发展方向的思考(待续)

对国内外多股抗旋转钢丝绳生产研发和使用现状进行分析研究,得出以下观点:慎重生产和使用压实单层股钢丝绳;加速淘汰外层股11-12根2层股2次合绳钢丝绳;不断减少产出外层股17-18根3层股3次合绳钢丝绳;大力发展外层股15-18根2层股2次合绳钢丝绳。对国内发展多股抗旋转钢丝绳提出建议:研究强企采用外层绳或者内层绳压实、填塑、压实股与捻制股混合组绳等有效改善钢丝绳寿命技术;关注海工市场粗直径非标结构多层股钢丝绳普遍应用的现状;在持续关注钢丝绳破断拉力、抗旋转性能和优化生产工艺的同时,拓展对钢丝绳其他性能分析;多视角探讨如何提高成熟结构钢丝绳制造水平。     

对压实单层股抗旋转钢丝绳相关问题的再认识

简述压实单层股抗旋转钢丝绳演变过程;介绍其结构品种,给出单层钢丝股、纤维芯多工序交叉捻股、纤维芯复合捻股、纤维芯平行捻股、纤维芯组合平行捻股、全钢丝平行捻股、全钢丝组合平行捻股、压实组合平行捻股等压实单层股抗旋转钢丝绳的结构示意图;叙述其在国内生产、使用情况及与国外在结构品种上的差距;研究其用于频繁冲击载荷时股间断丝、表面断丝、次外层断丝以及断股、断绳几率相对较高的主要原因;提出产品质量改进与应用推广建议。     

多工序交叉捻股钢丝绳结构特性与参数设计

对多工序交叉捻股钢丝绳组股不同层钢丝直径是否相等和组股不同层钢丝在股中是否应具有相同捻角进行研究,分析认为,无论组股相邻层钢丝相差多少根,对多工序交叉捻股,当遵循不同层钢丝在股中具有相同捻角与钢丝无间隙时,不同层钢丝直径并不相等,而当相邻层钢丝相差6根时,不同层钢丝直径差异不大。为提高组股钢丝受力均匀性并保持钢丝间合理间隙,应按照从外到内捻角逐渐增大的方式设计不同层钢丝直径与捻距。     

压实钢丝绳与三角股钢丝绳之异同

从组绳股截面形状特征看,压实钢丝绳与三角股钢丝绳均属异型股钢丝绳,但又有明显不同:前者能捻成同向捻、交互捻,甚至是混合捻,后者只能捻成同向捻;前者组绳股可以是单层钢丝股、平行捻股、组合平行捻股、压实股、股中心为纤维芯多工序捻股,后者只能是交互捻股,且股中心不能为纤维芯;前者股捻制参数是股径、捻距,且对股、绳捻制机组无特殊要求,但要配置专用压实设备,后者股捻制参数是螺距、股高、股宽和捻距,需要专门设备;前者股形状参数不像后者可以相对准确描述;前者外股外层钢丝截面不像后者能够保持圆形特征;前者可以生产成密实结构,后者十分困难;前者不像后者有正式的技术标准。     

特殊点-线复合结构股参数设计探讨

对于单纯点(线)接触结构股,其参数通常按照相邻层钢丝具有相等捻角(距)原则进行设计。对在线接触结构外再捻制1层西鲁式结构而形成的特殊点-线复合结构股钢丝绳进行分析,提出在尽可能实现组股钢丝受力均匀一致和使组股钢丝捻制紧密前提下,参数设计应基于保持内层股最外层钢丝捻角与外层西鲁式结构内(外)层钢丝捻角相等的原则。计算出钢丝层中不同钢丝根数时捻距倍数与捻角的关系,给出不同钢丝根数的西鲁式结构内层和外层丝的捻角和捻距倍数的计算结果。     

18×7类与23×7类钢丝绳结构与层绳捻法关系研究

18×7类钢丝绳结构形式为在中心结构外依次捻制内层股和外层股,而与之同为2层股结构的23×7类钢丝绳,由于外层绳股数、组绳总股数相对较多,使在内层股谷部增加填充股成为现实,故其结构形式增加1种。2类钢丝绳层绳捻法配置涉及钢丝绳抗旋转性、组绳不同层股钢丝接触应力、生产技术难度等多种因素,不可一概而论。在破断拉力、抗旋转性能、抗冲击性能方面,23×7类钢丝绳具有明显优势。     

4V×48S+5FC—36阻旋转钢丝绳生产工艺改进

对4V×48S+5FC—36异型股钢丝绳的捻股、合绳工艺参数和制造方式进行改进。合绳成型方式由用专门辊压装置对圆股钢丝绳进行挤压成型改为在线锻打成型,股绳的捻距倍数由7.3改为7.8,钢丝绳捻距倍数由7.8改为8.3。按照绳和股的捻距倍数计算各层钢丝的直径,纤维绳芯公称直径与钢丝绳公称直径比为0.305~0.325。结果表明,合绳成型方式由辊压改为锻打后,钢丝绳的抗旋转性能、直径的通条性均得到很大改善,缩小了绳径变化范围,各股的成型率更加均匀,满足了客户使用要求。     

对压实(股)钢丝绳特性与生产技术难度的认识

压实股钢丝绳具有与匹配滑轮(卷筒)沟槽有较大接触面积、不同层钢丝间接触应力小、更加适应多层缠绕和较高破断拉力等优点,缺点在于钢丝截面存在应力集中、钢丝间相互滑动受阻、塑性变形热对钢丝性能有不利影响和股绳捻距倍数匹配不合理会加大摩擦副的磨损;生产技术难度在于对钢丝质量、润滑油脂质量、压实工装模具质量要求高及结构参数设计难度大,另外,要求捻股机有足够动力。压实钢丝绳具有与匹配滑轮(卷筒)沟槽接触面积大、钢丝绳破断拉力高、更加适合多层缠绕和使钢丝绳抗旋转性能得到改善等优点,缺点在于同层股滑动能力降低、组股相邻层钢丝接触紧密性受影响而降低其疲劳性能;生产技术难度在于对钢丝质量、纤维芯质量要求较高和对组绳股合理间隙控制要求比较严格。     

多股钢丝绳的生产

生产多股钢丝绳的技术要求很高,以18×7—28钢丝绳为例,改进配丝工艺,外层股配丝为1.85 mm,内层股配丝是1.95 mm;内层正常绳径18 mm左右,可满足外层股的捻制要求。生产时要求内层绳略松散,外层绳不松散;外层绳的旋转力矩大于内层绳,改变内层绳的捻向及各层股的捻向,减小内层绳的捻距,尽量减小合力矩;不松散性能检查时一般股的螺旋高度是钢丝绳直径的0.90～0.95倍为宜。为适应产品要求,内层绳应使用旋转放芯架。股生产时应采用专用设备,每股及工字轮应做标记;不用专有设备时,内层绳和外层绳生产时确保股的张力控制一致,先合两股,变成六股后再捻制外层绳。     

提高钢丝绳紧密捻制性因素分析

捻制紧密是标准对钢丝绳捻制质量的技术要求之一。提高钢丝绳捻制紧密性可考虑:同向捻钢丝绳股应保持适当的加捻应力状态,交互捻钢丝绳股应保持适当的松捻应力状态,大规格同向捻钢丝绳股应优先考虑使用筐篮机捻制;股、绳捻制压线模长度与直径应考虑所捻制股、绳捻距和直径,并尽可能减小压线模间隙;应量化控制钢丝绳中股的螺旋高度与螺旋长度;在合绳工序慎用后矫直器,捻制多层股钢丝绳则更不宜使用;选择相对较大合绳机对提高钢丝绳捻制紧密性总是有益的。     

同向捻捻法特点及对钢丝绳性能影响分析

分析同向捻钢丝绳所述特点背后原因,拓展同向捻捻法对钢丝绳其他性能影响研究,并就钢丝绳报废标准因捻法不同而允许最多断丝数存在显著差异进行研究。同向捻钢丝绳耐磨损基于股中可视钢丝与匹配滑轮(卷筒)有较大的接触面积。柔软性好基于股中钢丝与绳芯接触面积小,以及组绳同层股与股间钢丝接触面积小。疲劳性能优基于:(1)钢丝捻制变形过程性能损失小;(2)耐磨损延缓了承载钢丝截面减小速度、钢丝表面裂纹产生速度及裂纹后续扩展速度;(3)柔软性好使绳内钢丝弯曲应力小;(4)改善外层股数相对较少的2层股钢丝绳抗旋转性。结构不稳定基于钢丝绳受垂直钢丝绳轴线挤压载荷时分开趋势更强。具有较大反拨力基于丝在股中、股在绳中具有相同松捻趋势和股具有较大的加捻应力。捻法对抗旋转性影响基于:(1)单层股钢丝绳只有交互捻才具有抗旋转性;(2)层绳捻法影响各自股所在层绳旋转力矩。同向捻和混合捻钢丝绳折返后因为钢丝绳间钢丝严重交叉而不适合加工套管固接折返式索具。标准规定同向捻钢丝绳报废最多可见断丝数少于交互捻因为股间钢丝可视长度大,最多可见断丝数仅是交互捻时之半乃基于1个捻距内单根钢丝出现可视部位频数仅为交互捻时之半。     

提升用多股钢丝绳抗旋转性能影响因素研究

钢丝绳受力分析与扭转力矩计算结果表明,对提升用多股抗旋转钢丝绳:当选择单层股结构时,钢丝绳捻法应为交互捻,且组绳股数越少钢丝绳抗旋转性能越好;当选择多层股结构时,钢丝绳捻法应为反向捻,且对相同类别的多层股钢丝绳,外层绳股数越多,钢丝绳抗旋转性能越好。钢丝绳(股)捻距倍数、层绳捻法(向)配置方式对钢丝绳抗旋转性能有重要影响;采用特殊工艺可提高钢丝绳的抗旋转性能。