宋今朝
【摘要】 探討了鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及設(shè)計中應(yīng)注意的問題。
【關(guān)鍵詞】 鋼絲繩 制造工藝 繩芯
一、概述
起升機構(gòu)是起重機中不可缺少的機構(gòu)。其作用是起升貨物。起升機構(gòu)有驅(qū)動裝置.傳動裝置.卷繞系統(tǒng)組成。 起升機構(gòu)中,通常電動機通過聯(lián)軸器同減速器連接。機構(gòu)工作時,減速器輸出軸上的卷筒將鋼絲繩卷進或放出,通過滑輪組系統(tǒng),使吊鉤上的物品起升或下降。
二、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及注意事項
鋼絲繩具有足夠的各方向相同的撓性;使用可靠、無突然斷裂的現(xiàn)象;運動速度不受限制,工作平穩(wěn).無噪音;耐沖擊。編繞鋼絲繩的鋼絲在制造時,經(jīng)過冷拉.熱處理和化學(xué)處理等工藝過程后,其強度極限可提高 。
在起重機械中,雙重繞鋼絲應(yīng)用最廣。此繩通過兩次旋繞制成,首先各繩股由鋼絲圍著股芯繞成,然后繩股圍著繩芯再一次旋繞而成鋼絲繩。儲油,受載時可以擠出油脂潤滑鋼絲,一般都采用麻芯。當(dāng)卷筒做多層卷繞時,宜用金屬繩芯的鋼絲繩,因為它具有較好的承受橫向擠壓的承受能力。
當(dāng)兩次旋繞的繞向相同時,稱為順繞繩。兩種繞向相反時,則稱交繞繩。同時繩股在鋼絲繩中的繞向還有左.右旋的區(qū)分.顯然,順繞繩在張緊狀態(tài)下有顯著的扭轉(zhuǎn)趨勢,這是在繞制時被掩蓋著的傾向的暴露。因此在物品的自由懸掛的起升機構(gòu)中,多采用交繞繩作為起升繩。
這樞要是因為它不象順繞繩那樣有扭轉(zhuǎn)的強烈趨向。通過交順繞兩種鋼絲繩的外形可以看出,順繞兩種鋼絲繩的外形可以看出,交繞繩的鋼絲的方向同鋼絲繩中心線是接近于平行的,而順繞繩的鋼絲的方向則同鋼絲繩中心線以較大的角度斜向交叉,因而順繞的撓性較好,表面光滑耐磨,壽命較長。所以當(dāng)升降或牽引的物體,其扭轉(zhuǎn)被約束時,可優(yōu)先使用順繞繩。不過需注意到另一種傾向,就是在松弛狀態(tài)下特別容易扭轉(zhuǎn)纏結(jié)。
普通鋼絲繩的結(jié)構(gòu)是由相同直徑的鋼絲繞成的,其繩股中內(nèi)外相鄰繞層的鋼絲的中心線相互交叉,鋼絲間互相斷續(xù)接觸,通稱點接觸。因此壽命低。為改善鋼絲間的接觸情況,便出現(xiàn)了復(fù)合結(jié)構(gòu)的鋼絲繩。這種鋼絲繩的繩股是由粗細不同的鋼絲充填混編的。
在繩股的任何截面內(nèi),每根鋼絲同其周圍的鋼絲都保持接觸.而且相鄰繞層的鋼絲中心線互相平行,所以鋼絲間沿著整個長度連續(xù)接觸——線按觸。由于改進了縱橫方向的接觸狀況,因此降低了接觸應(yīng)力,而使壽命比點接觸鋼絲繩可提高。
復(fù)合鋼絲繩的撓性也優(yōu)干普通鋼絲繩,用于絞車比較合適。復(fù)合結(jié)構(gòu)的鋼絲繩有兩種:一種是繩股的外層鋼絲粗細不同,互相間隔,其撓性較好,另一種的繩股外層鋼絲直徑相同,且細絲在股內(nèi),粗絲在外層,這種外粗式鋼絲繩用于多層卷繞或磨損劇烈的條件下,比較適宜。
對于岸邊作業(yè)使用的鋼絲繩,因露天潮濕甚至要浸水,所以鋼絲繩應(yīng)由鍍鋅的鋼絲繞制,以防止銹蝕。鋼絲繩在繞制過程中,產(chǎn)生相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力,因此鋼絲繩末受裁荷時,已保存著殘余應(yīng)力,主要原因是在于被編繞的鋼絲是彈性直鋼絲。
為解決這個矛盾,于是有制造預(yù)彎鋼絲的鋼絲繩,以消除這些殘余應(yīng)力。即是將鋼絲在進入編繞以前,預(yù)彎戍鋼絲在鋼絲繩中應(yīng)有的螺旋形狀。這種鋼絲繩端部的繩股和繩絲不會自行松散,斷絲后斷頭不外露。鋼絲間載荷分配均勻,撓性好,可以承受更多的彎繞次數(shù)。當(dāng)載荷變化時,鋼絲繩扭轉(zhuǎn)的趨勢有很大的緩和,對于原來受使用條件限制的順繞繩來講,在很大程度上彌補了它的缺陷,擴大了它的使用范圍。在起升機構(gòu)中,鋼絲繩是易損零件,必須予以充分注意。為此,應(yīng)根據(jù)它的破壞現(xiàn)象,分析原因,找出矛盾,以提高其使用壽命。
鋼絲繩在工作時要進出滑輪或卷簡作彎繞,因而除了產(chǎn)生拉應(yīng)力外,還有接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。尤其是后兩者的脈動特性,引起金屬的疲勞。實踐證明,這種多次彎曲造成的彎曲疲勞是造成鋼絲繩破壞的主要矛盾。當(dāng)鋼絲繩彎繞過一定的次數(shù)以后,外層鋼絲首先開始斷裂.隨后內(nèi)層鋼絲也跟著斷裂,而且破壞速度逐漸加快,直至完全斷裂。
在使用時,須按照報廢規(guī)定實行定期檢查,在一個繩股螺距的長度內(nèi),外層鋼絲的斷裂數(shù)目達到總絲數(shù)的一定百分比后,就必須更換。以螺距長度來檢查斷絲的理由在于:鋼絲雖在某處斷裂,但它并不就此無用,這是由于鋼絲間摩擦力很大,斷裂的鋼絲在離斷頭一個螺距以外,又可以恢復(fù)其承載能力的緣故。 鋼絲繩直到報廢為止所承受的彎曲次數(shù),就是鋼絲繩的壽命。
為提高它的壽命,可采取如下措施: 由于鋼絲繩壽命隨滑輪或卷簡直徑D與鋼絲繩直徑d的比值的增加及拉應(yīng)力的減小而增加,所以在規(guī)范中規(guī)定了e=D/d的允許最小數(shù)值,如果再小的話,鋼絲繩壽命就迅速降低。從鋼絲繩角度考慮,應(yīng)該合理地選擇滑輪組的分支數(shù).這將影響到鋼絲繩拉力。一次反向彎繞所引起的鋼絲繩疲勞效果,約為單向彎繞的兩倍。所以在繞繩系統(tǒng)中,應(yīng)該力求避免反向彎繞。以鑄鐵代替鋼,能提高壽命10-20%。
鋼絲繩應(yīng)定期加以潤滑,以減少鋼絲繩內(nèi)外的磨損,否則一旦銹蝕,會嚴重影響壽命。