状态分类
按股中相邻层钢丝之间的接触状态分为点接触、线接触或面接触3种。
①点接触的钢丝绳:股中钢丝直径均相同,各层钢丝之间捻角相同,捻距不同,所以内外层钢丝相互交叉,呈点接触状态。
②线接触的钢丝绳:股中各层钢丝的捻距相同捻角不同,内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上,呈线接触状态。在使用条件相同情况下,线接触钢丝绳使用寿命比点接触钢丝绳长。
③压实类钢丝绳,原称为面接触钢丝绳,钢丝绳捻制过程中,经过锻打、拉拔等,钢丝之间形成接触面,包括股绳压实、钢丝绳压实和绳股双压实等。
④密封钢丝绳:外层用异形钢丝制成,包括T型S型Z型断面结构的钢丝,表面光滑,耐磨性好,与相同直径的其他类型钢丝绳相比,抗拉强度较大,并能承受横向压力,但挠性差、工艺较复杂、制造成本高,常用作承载索,如缆索起重机和架空索道上的缆索。
除了圆股外,还有三角股、椭圆股和扁股等异型股。与圆股的相比,它们有较高的强度,与卷筒或滑轮绳槽的接触性能好,使用寿命长,但制造较复杂。
钢丝用碳钢制成,经多次冷拔和热处理后可达到很高的强度。潮湿或露天环境等工作场所可采用镀锌钢丝拧成的钢丝绳,以增强防锈性能。
钢丝绳在各工业国家中都是标准产品,可按用途需要选择其直径、绳股数、每股钢丝数、抗拉强度和足够的安全系数,它的规格型号可在有关手册中查得。钢丝绳除外层钢丝的磨损外,主要因绕过滑轮和卷筒时反复弯曲引起金属疲劳而逐渐折断,因此滑轮或卷筒与钢丝绳直径的比值是决定钢丝绳寿命的重要因素。比值大,钢丝弯曲应力小,寿命长,但机构庞大。根据使用场合确定适宜的比值。钢丝绳表面层的磨损、腐蚀程度或每个拧距内断丝数超过规定值时应予报废。
钢丝绳主要用在吊运,拉运等需要高强度线绳的运输中。
钢丝绳的生产有拉丝、捻股及合绳三个基本工序。
拉丝
原材料:这里说的钢丝绳拉丝是指原材料经过酸洗、磷化、剥壳、开坯,其间进行一次或多次的拔拉,改变其分子机构,使其达到目标直径的一种工艺手段。
原材料有0.14~10.00mm的黑色金属和直径为0.01~16.00mm的有色金属。
酸洗:用酸液洗去钢丝绳原材料表面锈蚀物和轧皮的过程,在钢丝绳生产工艺中又叫剥壳,主要把高线的氧化物剥离,以免铁锈等杂质影响开坯,损坏拉丝模具。
磷化:通俗的说就是把材料浸入磷酸盐溶液中,使其表面获得一层不溶于水的磷酸盐薄膜的工艺。在一定程度上防止腐蚀。
开坯:通过各种拉制金属线的模具中心的一定形状的孔,圆、方、八角或其它特殊形状。当金属强行穿过模孔时尺寸、形状都发生变化。
冷拔丝:普通的圆钢,让它通过比它的直径小一点的孔中强行拉过,则圆钢直径就会变小,长度会伸长,不断重复这样的加工过程,则圆钢就会进一步变小。产生这种塑性变形以后的钢材硬度会增加,塑性会基本消失。不要求塑性,只要求强度的场合,可以使用这样的钢材。
回火:因为钢丝的分子结构已经破坏,只有回火再次还原钢丝内部的结构。以便于再次拉丝,这样不易断裂,而且能拉到我们想要的强度。强度就是我们说的的抗拉强度。强度是拉丝拉出来的,不是热处理出来的。这就是钢丝绳工艺和机械加工工艺大的区别了。一般的强度:1470N/mm2,1570N/mm2,1670N/mm2,1770N/mm2,1870N/mm2,1960N/mm2.强度越高,拉力越强,但是韧性越差。所以,在钢丝绳选型上应选择合适的强度。不能一味高强度。高强度钢丝绳拉力是强的,但是在耐磨度和柔韧性方面比较弱。
钢丝绳的截面结构有点接触圆股、线接触圆股、面接触圆股、异型股、单层股不旋转、密封及扁平等。其中面接触圆股钢丝绳是靠捻股机的牵引力将线接触绳股通过拔丝模或辊模拔制而成。通过拉模,绳股变形前和变形后的截面捻股中有涂油和镀层两种防腐措施。
涂油:所有钢丝绳都涂油。纤维芯浸油,要求油脂能够保护纤维芯不腐烂、不锈蚀钢丝,滋润纤维,并从内部润滑钢丝绳。表面涂油使绳股中所有钢丝表面都均匀地涂上一层防锈润滑油脂,其中对摩擦提升和矿水大的矿井用绳,要涂增磨和抗水性强的黑油油脂;其他用途则涂成膜性强、防锈性能好的红油油脂,并要求油层薄,便于在操作过程中保持清洁。
单捻钢丝绳捻制方法和捻制工艺与相同结构的股的捻制方法和捻制工艺基本相同,区别仅在于在单捻钢丝绳中,围绕绳芯外的各捻制层的钢丝捻向是交替变化的,捻向则按外层钢丝的捻向确定。密封钢丝绳属单捻钢丝绳,捻制方法与捻制圆股单捻钢丝绳相似,其不同点在于,捻制时绳芯外的异形钢丝大面始终朝向钢丝绳的外表面。密封钢丝绳绳芯外异形钢丝的捻制一般在设备上完成。
所有钢丝绳都应捻制成不松散的。钢丝绳的不松散性能通过合绳时对捻制股进行预变形实现。金属绳芯的钢丝绳也可以采用热处理方法获得不松散性能。为了改善钢丝绳的力学性能和不松散性能,除合绳时对股进行预变形外,捻股和合绳时还广泛采用股矫直工艺,以消除钢丝绳的捻制应力。
在合绳机的牵引轮和收线装置之间设有钢丝绳涂油槽,对钢丝绳涂油。钢丝绳涂油后经排线机构均匀地缠绕在收线机构的工字轮上。捻制完毕后,钢丝绳的绳头用软钢丝扎紧并固定在工字轮轮盘上。
外部及内部磨损
产生磨损的两种情况:
a.内部磨损及压坑
这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的摩擦引起的,特别是当钢丝绳经受弯曲时更是如此。
b.外部磨损
钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损,是由于它在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦造成的。这种现象在吊载加速和减速运动时,钢丝绳与滑轮接触的部位特别明显,并表现为外部钢丝磨成平面状。
润滑不足,或不正确的润滑以及还存在灰尘和砂粒都会加剧磨损。
磨损使钢丝绳的断面积减小因而强度降低。当外层钢丝磨损达到其直径的40%时,钢丝绳应报废。
当钢丝绳直径相对于公称直径减小7%或更多时,即使未发现断丝,该钢丝绳也应报废。