对钢丝绳结构伸长及预张拉的认识

军用钢丝绳是重要用途钢丝绳中的极品,对钢丝绳性能有更高的要求,包括钢丝绳的结构伸长。结构伸长是钢丝绳的固有属性,受钢丝绳自身结构和捻制应力分布的影响。提出钢丝绳预张拉只能部分减少而不能最终全部消除钢丝绳结构伸长的观点,钢丝绳的结构伸长率一般在0.7%～1.0%,经过预张拉后结构伸长仍有0.1%～0.7%。钢丝绳预张拉尚待充分开发消除钢丝绳捻制残余应力、克服捻制不均、提高钢丝绳使用性能和疲劳寿命的功能。国内企业设计的钢丝绳索具拉脱试验机兼有整绳破断拉力试验功能及钢丝绳分段预张拉功能,是对设备有效功能最大限度的挖掘和利用。     

6SW(36)钢丝绳生产要点

６ＳＷ（３６）是优于普通点接触钢丝绳的先进结构钢绳。文章以６ＳＷ（３６） ２０ｍｍ为例，介绍该产品的生产参数、设备、捻制要点及预变形等。     

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。     

钢丝绳预变形器结构设计

钢丝绳制造过程中,通过预变形器来提高钢丝绳的不松散性能。介绍几种常用的钢丝绳预变形器结构设计,分线盘式预变形器每个分线盘中穿丝孔数必须与钢丝数相等;锥形预变形器通过3块可以旋转的锥形板固定在捻股机分线盘上;三段可调式锥型预变形器股绳压弯变形量大小通过蜗杆和蜗轮装置进行调整;立式预变形器股绳的变形压弯量是靠拧动螺丝把滑轮调整到需要的位置,以达到所要求的压弯量。以8×19S—10钢丝绳为例对三段可调式锥型预变形器进行参数计算。合理选择预变形器能够消除或减少钢丝绳股的应力,提高钢丝绳股不松散性能。     

滚针轴承预变形器

预变形器是生产钢丝绳不可缺少的工艺装备之一。一般生产规格较小、调整范围也偏小的钢丝绳时采用锥形变形器;规格较大、调整范围较宽的钢丝绳,采用柱形立式预变形器。笔者设计了一种滚针轴承预变形器,对其结构进行分析。     

密封钢丝绳生产工艺探索

介绍密封钢丝绳生产工艺中异型钢丝的生产和异型钢丝层的捻制。给出生产过程控制要点:(1)合理设计异型钢丝断面结构是保障异型钢丝和密封钢丝绳生产的关键。(2)通过全模拉生产方式,可以得到性能稳定、断面尺寸精确的异型钢丝。(3)在拉拔过程中,拉丝模定位、水冷、润滑、拉拔速度是保障异型钢丝优异性能的关键,需保证各道次出线温度在120℃以内。(4)在捻制异型钢丝层时保证异型钢丝出线方向正确;成绳机工字轮筐篮100%翻身,并加强后变形程度,消除捻制应力。该工艺生产的60U-WSC(1×19)+33Z+31Z+24Z密封钢丝绳抗拉强度为1 600 MPa,其余各项指标均达到YB/T 5295—2010的要求。     

平行捻钢丝绳结构和捻制方法探讨

介绍平行捻钢丝绳的结构、性能特点和捻制关键,指出平行捻钢丝绳具有破断拉力高、结构伸长小和钢芯使用寿命长等特点。实现股在绳中等捻距捻制是制造西鲁式、填充式、瓦林吞式3种基本结构,尤其是大规格钢丝绳的技术关键。     

生产小直径钢丝绳用预变形器——介绍一种高性能预变形器

在普通预变形器的基础上,将各辊直径及辊间距离改变,变形的原理亦发生改变。利用新原理制成的预变形器的预变形效果明显,使用这种预变形器捻制的钢丝绳具有优良的不松散性能。     

间歇式钢丝绳预张拉技术

阐述钢丝绳的结构伸长机理 ,对连续式预张拉和间歇式预张拉的优缺点进行对比 ,介绍了国产间歇式钢丝绳预张拉设备的性能特点 ,提出了需要进行预张拉的钢丝绳的生产控制要求 ,对钢丝绳结构伸长进行了实际测试 ,结果表明对 6× 1 9+FC - 37- 1 670MPa级钢丝绳实施 441kN预张拉 ,钢丝绳伸长率为 0 .858% ,预张拉后可消除结构伸长 ,能满足实际使用     

点接触圆股钢丝绳的特点与优质捻制

介绍圆股点接触钢丝绳的结构特点及缺陷。点接触钢丝绳应用范围缩小、数量减少,将部分或者全面退出重要用途领域,是国内外钢丝绳行业发展的必然趋势,但仍然有可开发利用之处,在载货、捆绑吊索、江海打捞等领域内点接触钢丝绳依然在用。为全面提高钢丝绳使用性能与寿命,应重新认识点接触钢丝绳,重点阐明点接触钢丝绳的基础功能以及优质捻制点接触钢丝绳的必要性。以捻制6×37+FC—17.5点接触钢丝绳为例,介绍凸丝捻制缺陷的内涵、危害及产生的原因,以及国内钢丝绳企业进行优质捻制的观点与具体措施。     

钢芯钢丝绳的捻制与使用

分析6×37+IWR—17.5钢芯钢丝绳出现质量异议的原因,介绍国内钢芯钢丝绳推广应用过程中出现的问题。阐述独立绳芯结构的多样性:简单结构绳芯、复合结构绳芯、纤维包覆钢制芯、压实股与普通绳股结合绳芯。列举钢芯钢丝绳的结构特点:金属密度系数提高约17%,钢丝绳破断拉力提高,直径均匀性好,提高钢丝绳抵抗径向压力的能力,承受较大的横向压缩载荷,钢丝绳结构伸长减少,结构稳定性好,平均使用寿命提高1.2～1.3倍。介绍在提高钢芯钢丝绳使用性能方面的探索。对提高钢丝绳实物质量提出建议:重视钢芯的设计,提高钢芯的捻制质量,钢芯钢丝绳捻制过程必须自动翻身,改变钢丝绳股间处置状态。     

钢丝绳吊索结构实际弹性模量测试和长度精度控制

钢丝绳吊索是悬索桥应用较多的一种吊索结构形式。计算钢丝绳吊索弹性模量需要采用国际标准规定的钢丝绳索体金属横截面积的计算方法;减少钢丝绳吊索长度偏差的适用方法是荷载测量长度下料和荷载长度复测调整长度;实用工程控制钢丝绳吊索长度精度需要通过预张拉消除钢丝绳结构伸长,设计施工应规定统一的方法测量和计算弹性模量。欧美和日本钢丝绳吊索主要使用专用钢丝绳,表观弹性模量比较大,并以钢丝累计面积来计算宏观弹性模量,实际结果分别为约135 GPa和大于140 GPa,国内吊索规范对钢丝绳吊索弹性模量提出了要求和测量方法,规定弹性模量大于110 GPa。     

钢丝绳浇铸索具的研究与应用

介绍钢丝绳浇铸索具相关标准现状。对浇铸接头基本结构的加工制作方法、优缺点及使用场合进行说明;介绍常见的叉耳、单耳式浇铸索具的基本结构和连接方式,以及3种可调节浇铸索具的结构和使用场合;分析几种典型专用形式钢丝绳浇铸索具的基本特点和连接方式。提出钢丝绳浇铸索具生产过程无害化及专用化的发展方向,以便钢丝绳浇铸索具更好地满足实际应用的需求。     

粗直径单股钢丝绳的研制开发

粗直径单股钢丝绳具有较大的破断拉力、较高的耐腐蚀性、较高的弹性模量及良好的不旋转性能,市场前景广阔。按照美国ASTM A 586—2004 a《镀锌线接触和点接触钢绞线》标准研发不同结构粗直径单股钢丝绳。工艺设计方案:采用线接触加多层点接触结构,相邻层钢丝等捻角(17°~19°)捻制;对拉拔及热处理工艺进行优化,半成品拉拔部分压缩率≤32%,成品拉拔后几道采用钠系拉拔粉,控制部分压缩率≤28%,采用直接水冷模盒;给出镀锌槽溶液及镀前表面处理的工艺参数;捻制工装采用自制筐篮式无极调速、工字轮可翻身捻股机。按此工艺方案,以1×145(1-9-9-9+9-18/24/30/36)结构、Φ50.8 mm单股钢丝绳为例进行生产,给出钢丝绳设计参数,成品全部为A组镀层、2级品,符合标准要求。     

钢丝绳预张拉的有效应用

对8×9S+NF—16结构钢丝绳进行预张拉处理,对预张拉设备的力矩电机转速、动平衡、测长仪以及汽缸等进行自动控制。设备牵引轮直径1m,左右各有12道槽口,尾部大滑轮直径1.5m。样品钢丝绳实测直径16.38mm,经过加载40%抗拉强度的张拉力时,绳子实测直径缩减为16.04mm,和未经预张拉处理的样品钢丝绳相比,平整度更高,表面更光滑,钢丝绳更紧密。对35W×7—14结构多层股钢丝绳进行预松散型试制,在控制捻距的同时,降低对预变形的下压量,钢丝绳切口呈自然松散状态,达到预期效果。随后对试制钢丝绳施加60%抗拉强度的张拉力进行预张拉,不仅可消除结构伸长,接触应力也得到有效控制,寿命比原来的不松散钢丝绳延长1～2倍。     

改善吊索钢丝绳内部受力状态的研究

为降低大桥吊索用粗直径钢丝绳的疲劳断丝率,对钢丝绳的结构设计和生产工艺进行研究。研究选用8×55SWS+IWR结构、直径88 mm钢丝绳。在保持钢丝绳结构和直径的情况下,改变绳芯结构和增加填充物,先后采用绳芯结构为6×36SW+1×55SWS和6×16W+6×36SW+1×55SWS;对具有6×16W+6×36SW+1×55SWS绳芯结构的钢丝绳,又分为无填充物、外层股与绳芯间有改性塑胶填充物、各股层之间都有改性塑胶填充物。测量不同情况下钢丝绳的疲劳断丝率等性能指标,结果显示:经2×106次脉冲循环加载试验后,具有6×16W+6×36SW+1×55SWS绳芯结构的各股层之间都填改性塑胶的吊索钢丝绳断丝率小于5%,符合JT/T449—2001《公路悬索桥吊索》的规定。对研究结果进行分析讨论。     

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。