如何正确选用起重设备钢丝绳
如何正确选用钢丝绳
钢丝绳的构造 由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量的一层或多层股捻绕成螺旋状。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形(或异形)丝材，具有很高的强度(抗拉强度为1 400～2 000MPa)、韧性(根据耐弯折次数分为特级、Ⅰ级、Ⅱ级)，并根据使用条件不同可对钢丝表面进行防腐处理(一般场合可用光面钢丝，在腐蚀条件下可用镀锌钢丝，分甲、乙、丙三级)。绳芯采用有机纤维(如麻、棉)、合成纤维、石棉芯(高温条件)或软金属等材料，用来增加钢丝绳的弹性和韧性，储油润滑钢丝，减轻摩擦。 钢丝绳的类型 起重机用钢丝绳采用双捻多股圆钢丝绳。 (1)按捻制特性分为以下几种(图1)
向左转|向右转图1 钢丝绳的类型
1)点接触钢丝绳(也称普通钢丝绳图1a)。采用等直径钢丝捻制，由于各层钢丝的捻距不等，各层钢丝与钢丝之间形成点接触。受载时钢丝的接触应力很高，容易磨损、折断，寿命较低。优点是制造工艺简单、价廉。常作为起重作业的捆绑吊索，起重机的工作机构也有采用。
2)线接触钢丝绳(图1b、c、d)。采用直径不等的钢丝捻制，将内外层钢丝适当配制，使不同层钢丝与钢丝之间形成线接触。这样，在受载时钢丝的接触应力降低。线接触钢丝绳承载力高、挠性好、寿命较长，常用有瓦林吞型(粗细式W，图1b)，西鲁型(外粗型X，图1c)，填充型(密集型T，图1d)等。《起重机设计规范》推荐使用，在起重机的工作机构中得到广泛应用。
3)面接触钢丝绳(也称密封钢丝绳，图1e)。通常以圆钢丝为股芯，最外一层或几层采用异形断面的钢丝，用挤压方法绕制而成。其特点是，表面光滑、挠性好、强度高、耐腐蚀，但制造工艺复杂，价高，起重机上很少使用。缆索起重机和架空索道的承载索必须采用。 (2)按钢丝绳由丝捻成股的方向，与由股捻成绳的方向可分以下几种
1)交互捻钢丝绳(也称交绕)。丝捻成股与股捻成绳的方向相反，由于股与绳的捻向相反(图2a、b)，使用中不易扭转和松散，在起重机上广泛使用。
2)同向捻钢丝绳(也称顺绕)。丝捻成股与股捻成绳的方向相同(图2c、d)，挠性和寿命都较交互捻绳要好，但因其易扭转、松散，所以只用作牵引绳。
3)不扭转钢丝绳。这种钢丝绳在设计时，使股与绳的扭转力矩相等，方向相反，克服了在使用中的扭转现象，在起升高度较大的起重机上已有使用，并越来越受到重视。
向左转|向右转图2 钢丝绳的捻向
钢丝绳的选用 要满足足够的承载能力和寿命要求。
(1)钢丝绳的计算，采用安全系数法，按工作状态下的最大静拉力计算，公式为：
向左转|向右转式中 F0——钢丝计算破断拉力总和(查钢丝绳性能表)；
Fmax——作用在钢丝绳上的最大拉力；
——钢丝绳捻制损失系数(查钢丝绳性能表)；
n——安全系数，根据工作机构的工作级别(见表1)或用途(见表2)确定。
向左转|向右转注：对于吊运危险物品的起升用钢丝绳一般应选用比设计工作级别高一级的工作级别的安全系数。
(2)钢丝绳的寿命。提高钢丝绳寿命，应在卷绕系统的设计上给予注意。配套使用的滑轮和卷筒的直径与钢丝绳的直径比D／d，对钢丝绳寿命影响很大，不得低于设计规范规定的值；滑轮和卷筒应选用铸铁的材料制造，防止由于材料太硬使钢丝绳损伤；应尽量减少钢丝绳弯折次数，避免反向弯折。在使用中加强对钢丝绳的保养和维护。
钢丝绳的使用和维护
(1)使用检验合格的产品，保证其机械性能和规格符合设计要求，不使用报废钢丝绳。
(2)保证足够的安全系数，必要时，要做受力计算。
(3)起升、变幅机构不得使用编结接长的钢丝绳。
(4)取物装置处于任何位置，卷筒上必须保留2～3圈的安全圈。
(5)使用中避免两钢丝绳的交叉、叠压受力，防止打结、扭曲、过度弯曲和划磨。
(6)保持钢丝绳表面清洁和良好的润滑状态。
(7)坚持每个作业班次对钢丝绳的检查(包括不易看到和不易接近的部位)。
钢丝绳的连接与固定 应与使用要求相符，并达到相应的强度和安全要求。
(1)绳卡连接
1)连接强度不小于钢丝绳破断拉力的85％。
2)绳卡数量根据钢丝绳直径满足要求(见表3)。
向左转|向右转3)绳卡压板应在钢丝绳长头一边；绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。
(2)编结连接
1)连接强度不小于钢丝绳破断拉力的75％。
2)编结长度不应小于钢丝绳直径的15倍，并不应小于300mm。
(3)其他连接：用楔块楔套、锥形套浇铸法和铝合金套压缩法等的连接，应满足相应的工艺要求，且连接强度应达到钢丝绳的破断拉力。
钢丝绳的报废
钢丝绳在使用过程中，因强大的拉应力、反复弯折和挤压造成的金属疲劳、由于运动引起的磨损等，使用一段时间后，会出现钢丝绳缺陷，表现在断丝、锈蚀磨损、变形等方面。一般情况下，钢丝绳的破坏首先发生在外层钢丝上。有下列情况之一，则予以报废。 (1)断丝与磨损指标 1)断丝的数达到表4的数值时。
向左转|向右转注：表中断丝数是指细钢丝，粗钢丝每根相当于1．7根细钢丝。
2)钢丝绳锈蚀或磨损时，应将表4断丝数按表5折减，并按折减后的断丝数报废。
向左转|向右转3)吊运炽热金属或危险晶的钢丝绳的报废断丝数，取一般起重机钢丝绳报废断丝数的一半，其中包括钢丝表面磨蚀进行的折减。
4)绳端部断丝。当绳端或其附近出现断丝，即使数量少，如果绳长允许，应将断丝部位切去，重新安装。
5)断丝的局部聚集程度。如果断丝聚集在小于一个节距的绳长内，或集中在任一绳股里，即使断丝数比上面表所列数值少，也应予以报废。
6)断丝的增长率。当断丝数逐渐增加，其时间间隔趋短，应认真检查并记录断丝增长情况，判明规律，确定报废日期。
7)钢丝绳某一绳股整股断裂。、 8)磨损。当外层钢丝磨损达40％，或由于磨损引起钢丝绳直径减小7％。
9)腐蚀。当钢丝表面出现腐蚀深坑，或由于绳股生锈引起的绳径增加或减小。
(2)绳芯损坏。由于绳芯损坏引起绳径显著减小、绳芯外露、绳芯挤出。
(3)弹性降低。一般伴随有下述现象：绳径减小、绳节距伸长、钢丝或绳股
之间空隙减小、绳股凹处出现细微褐色粉末、钢丝绳明显不易弯曲。
(4)变形。钢丝绳失去正常形状产生可见畸变，从外观上看可分为以下几种：波浪形、笼形畸变、绳股挤出、钢丝挤出、绳径局部增大、扭结、局部被压扁、弯折。
(5)过热。受到电弧打击、过烧，或外表出现可识别的颜色改变等。
电梯钢丝绳是用在电梯上的钢丝绳，用的最多的小型载人电梯，在商品住宅的小区，电梯钢丝绳规格型号一般用8*19S+FC-8mm，8*19S+FC-10mm。主要用10mm，8mm主要是辅助绳。而商场则用稍微大一点的电梯钢绳规格是12mm，13mm，商场载物电梯钢丝绳规格是12mm，13mm，16mm直径。
钢丝绳是起重机械重要零件之一,也是保证起重作业安全的关键环节。起重用钢丝绳具有强度高、自重轻、弹性好、能承受冲击、过载能力强、工作平稳无噪音、不会突然断裂等优点,一直作为挠性构件与滑轮、卷筒构成起重机械的起升、变幅等机构。但由于种种原因,使一些钢丝绳在使用过程中过早损伤或破断,没有达到它的预期寿命,从而增加了企业使用成本,降低了生产效率。因此,研究影响钢丝绳使用寿命的因素,对正确使用钢丝绳、延长钢丝绳的使用寿命、保证安全生产、提高作业效率和经济效益等都具有十分重要的意义。下面,笔者根据近几年的实践经验对影响起重机用钢丝绳的因素进行分析、探讨。1钢丝绳的质量钢丝的质量是决定钢丝绳质量的主要因素,由于钢丝绳本身是一个组合的弹性体,还受到股以及本身的捻制质量、钢丝的材质及拔制质量等多种因素影响。钢丝绳用钢丝,通常采用含碳量为0.5%～0.8%,直径为6mm的优质碳素圆钢经过多次冷拔,热处理得到直径0.2～2mm的高强度钢丝,根据钢丝的韧性将钢丝分为三级,分别用于不同用途,起重机用钢丝绳的抗拉强度一般为1400～1700N/mm2。
国产钢丝绳按绳芯材料一般分有机物（麻芯和棉芯）、石棉芯或金属芯三种，绳内部通常无填充物或润滑剂。
钢丝绳按钢丝绕成股和股绕成绳的相互方向又可分为顺绕绳和交绕绳，并按其股绳捻向分为左、右同向捻和左、右交互捻；进口钢丝绳一般以交绕绳为标准绳，规定钢丝绳的旋向与相对于钢丝绳的纵轴为基准的外股螺旋线的旋向一致，分为左旋和右旋。相应的，也规定了股的旋向，即以股的纵轴为基准，组成股的外丝的螺旋线的方向为每股的旋向。普通钢丝绳在单根使用时，都有向钢丝绳绕向相反方向旋转的现象，在滑轮组中使用时会因钢丝绳旋转而造成起吊钢丝绳旋扭，俗称打绞。相对于普通钢丝绳，目前不旋转钢丝绳已开始大量应用。所谓不旋转钢丝绳是基于这样一个原理，即绳与股的扭转力矩方向相反而大小相等：进口不旋转钢丝绳则有所不同，其原理是使绳芯的旋向与绳本身的旋向相反，当受力时，绳芯产生的扭矩与外股产生的扭矩大小相等，方向相反。
钢丝绳的股还可通过滚压或模具挤压等后处理方法成为紧密股，处理后股的直径将减小，而表面光洁度很高。因此，采用紧密股的钢丝绳可以使用较粗的钢丝，相同直径下，采用紧密股的钢丝绳充填系数较高，破断拉力大为提高。当在卷筒上进行多层缠绕时，普通股的钢丝绳其外股在层与层之间挤压较严重，钢丝绳表面磨损较快。而紧密股的钢丝绳则有较高的抗磨损能力和抗挤压能力。
钢丝绳的选择正确与否，直接影响绳的使用寿命并使绳产生结构变形、断裂和意外的失效等。因此推荐选用原则如下：
1）当进行一次无导向重物提升时或在较大高度下进行多次无导向重物提升时，选用不旋转钢丝绳：
2）当进行一次有导向重物提升或在较小高度下进行多次有导向重物提升（如行车）或左旋和右旋绳成对使用时，可选用普通钢丝绳。
钢丝绳旋向的确定应遵循：
右旋绳槽的卷筒推荐使用左旋钢丝绳：反之，左旋绳槽的卷筒应使用右旋钢丝绳。
对于单层缠绕的不旋转钢丝绳，必须严格遵守上述原则，否则易引起钢丝绳结构的永久变形；对于多层缠绕的情况，绳的旋向由卷筒绳槽的方向决定，以便为下一层打好基础。
多层绕卷筒的钢丝绳相互间摩擦力及受到的挤压力都较大，易产生乱绳现象，因此应选用直径略小于绳槽节距和绳槽直径的钢丝绳，以增加钢丝绳与卷筒间的接触面积，减少相邻钢丝绳间的摩擦力，从而提高钢丝绳的寿命。实践证明，钢丝绳的直径比绳槽节距小1％，有助于排绳紧密，有效消除爬绳、乱绳现象。
在相同直径下，钢丝绳外股数目越多直径则越细，单根钢丝就越细，这种钢丝绳的挠性好，能很好的克服钢丝绳多次进出卷筒时受到的反向弯折力，穿绳也容易。而较粗的外股，其钢丝也较粗，则能更好的抵抗磨损、机械损伤、腐蚀和挤压力。因此，只有将两种优点很好的结合起来，才是真正高性能的优质钢丝绳。
此外，钢丝绳在选用过程中还要注意其最小直径和最小破断拉力应符合ISO4308标准的规定。
起重机钢丝绳检验报废标准GB05972-2006、钢丝绳国家标准GB8918-2006
1、起重钢丝绳需要韧性好、耐疲劳、抗弯曲性能强；
2、桥梁缆绳要求结构伸长小、强度大、耐腐蚀，有一定的疲劳性。
3、悬索桥的缆索绳，是由多根钢丝绳按一定规则排列的叫桥梁缆索钢丝绳。
光滑钢丝绳。
根据《起重机械安全规程》对钢丝绳的规定：
1、起重机械钢丝绳在一个捻节距内断丝数不得大于钢丝绳总丝数的10％。
2、钢丝径向磨损或腐蚀量超过原直径的40％则应报废，当不到40％时，可按规定折减断丝数报废。
3、起重机械吊运炽热金属或危险品的钢丝绳的报废丝数，取一般起重机用钢丝绳报废标准的一半。
4、对于符合ISO2408（一般用途钢丝绳特性》标准所规定的结构钢丝绳，报废的断丝数应按GB5972—86中规定数执行。
起重机钢丝绳使用注意事项
改向滑轮槽底部的槽径、包角和槽壁等磨损量应符合规定，否则会引起钢丝绳相应的弯曲应力和挤压力的增大。
滑轮或卷扬滚筒的位置保持适当，否则会引起钢丝绳绕进或绕出滑轮和滚筒时偏角增大，也就是钢丝绳中心线和垂直于滑轮或滚筒轴心的平面夹角大于4°。
滑轮或卷扬滚筒的材料性能应满足规定的使用要求，否则会导致钢丝绳的挤压应力过大，要防止钢丝绳跳绳。滑轮装置上如果没有设置防跳绳装置或防跳绳装置与滑轮之间的间隙过大，超过钢丝绳直径的20%或防跳绳装置刚度不能满足使用要求，钢丝绳会跳绳引起损伤。
以上内容参考 百度百科-中华人民共和国国家标准：起重机钢丝绳
中国年产钢绳180万吨居世界第一，磷化涂层钢丝绳是世界钢丝绳领域革命性创新技术，使用寿命（疲劳寿命）超大幅度跃升，光面钢丝绳被彻底淘汰，全面进入磷化涂层钢丝绳时代：
1.磷化涂层钢丝绳（中国专利），经锰系或锌锰系磷化处理，钢丝表面耐磨、耐锈蚀能力全面跃升，GB/T11376-1997金属的磷酸盐转化膜国家标准中对磷化膜的耐磨、防锈作用有详细介绍，润滑脂渗入磷化膜孔隙起到异常优异的减摩效果，有效抑制钢丝绳内部钢丝表面发生磨损，是光面钢丝绳的升级换代产品，可代替先镀后拔薄锌层镀锌钢丝绳使用，目前磷化绳疲劳寿命是光面绳3倍左右，最好的达到4倍，可通过疲劳试验对比疲劳寿命长短，以后随着对耐磨磷化液的深入研究，还可大幅度提高使用寿命。磷化膜3-60克/米2，钢丝磷化后不进行拉拔加工，直接捻制钢丝绳。
注意：不能将拉拔用锌系磷化与制绳钢丝用锰系或锌锰系磷化混淆。该项技术适用于多种钢丝绳生产，如电梯钢丝绳、重要用途钢丝绳、矿山钢丝绳、阻旋转钢丝绳、采油开采用钢丝绳、打桩机用钢丝绳等，使用寿命更长，使用成本更低，稳定性更佳。。
2.镀锌钢丝绳，包括热镀锌和电镀锌两种，直升式热镀锌钢丝锌层较厚，锌层越厚则防腐蚀能力越强使用时间越长，电镀锌较薄。由于磷化涂层具有一定的防腐蚀性能，锰系磷化涂层钢丝绳可以代替部分品种的薄锌层镀锌钢丝绳使用，如大气环境但空气潮湿的高温环境，而热镀锌-磷化双涂层钢丝绳的耐腐蚀能力进一步提高。
3.不锈钢丝绳，使用不锈钢丝捻制的钢丝绳，如304或316不锈钢，耐蚀性能高于热镀锌碳素钢丝绳，价格相对昂贵，对不锈钢丝进行锰系磷化涂层处理（不锈钢丝磷化需要特殊磷化配方），同样可以大幅度延长使用寿命。
4.涂塑钢丝绳，在钢丝绳基础上，在钢绳或股绳外层涂敷聚乙烯、聚丙烯。
5.光面钢丝绳，英国1834年开始生产，国内1939年天津第一钢丝绳厂开始生产（2005年破产），随着磷化涂层钢丝绳大批量进入市场，将被磷化涂层钢丝绳全面淘汰。
6.海洋工程系泊用钢丝绳，相关标准正在制定审批过程中
7.缆索钢丝绳
大气环境优选锰系磷化涂层钢丝绳，腐蚀环境优选热镀锌——磷化双涂层钢丝绳，海水环境中优选海工钢丝绳，使用寿命更长，使用成本更低。
压实股钢丝绳，就是在普通股基础上，将股绳拉拔或辊压，将股绳进行一定的压缩。压实股钢丝绳比普通股钢丝绳使用寿命长一些，但是，压实股钢丝绳比较硬，需要使用更大直径的滑轮，矿山钢丝绳方面使用效果不错，向电梯钢丝绳之类，受使用空间限制需要使用小直径变向滑轮，则完全不适用。目前而言，锰系磷化涂层钢丝绳是使用寿命最长的品种，仅供参考。常用钢丝绳有磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳、不锈钢丝绳或涂塑钢丝绳。起重机用户需要高质量的钢丝绳，应该就是使用寿命长且质量高度稳定可靠的钢丝绳。大气环境中使用的钢丝绳，造成钢丝绳失效的主要原因是微动疲劳，目前，世界钢丝绳领域第一次针对微动疲劳采取防治措施是专利技术生产的磷化涂层钢丝绳，制绳钢丝经过锰系磷化或锌锰系处理，钢丝表面耐磨性耐蚀性全面提升，不易磨损和不易腐蚀使钢丝绳疲劳寿命超大幅度提升，疲劳寿命是同结构光面钢丝绳的三倍（试验室可比条件下），可通过疲劳试验进行验证，如果自己有疲劳试验机就自己做对比试验，这样的试验结果最可信，钢丝绳使用寿命与疲劳寿命成正比关系，疲劳寿命长则使用寿命同比例延长。磷化涂层钢丝绳比光面钢丝绳使用寿命长，使用成本更低，稳定性更佳，磷化涂层钢丝绳是专利技术生产的，因为供不应求目前比较难买，需要多询问几个钢丝绳生产商，采购时请注意，在购货发票必须注明钢丝绳名称，如磷化涂层钢丝绳，防范不法企业侵害自身合法权益，另外，专利产品一般在钢丝绳外包装上有专利号喷涂标注，质保书应有主要技术指标，如磷化膜种类和膜重（磷化膜膜重大小、耐磨性、耐蚀性等对钢丝绳使用寿命有重要影响）。
常用钢丝绳品种有磷化涂层钢丝绳、镀锌钢丝绳、不锈钢丝绳或涂塑钢丝绳，大气环境中使用，专利技术生产的锰系磷化涂层钢丝绳使用寿命最长，重腐蚀环境优选热镀锌—磷化双涂层钢丝绳。
专利技术生产的磷化涂层钢丝绳，优先采用锰系或锌锰系磷化，与光面钢丝绳生产工艺对比，只是增加了最后的耐磨磷化处理工序，制绳钢丝的耐磨性和耐蚀性大幅度提高，使用磷化以后钢丝经过冷拉直接捻制钢丝绳。目前疲劳试验数据表明，磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是同结构光面钢丝绳的3-4倍左右（试验室可比条件下）随着对耐磨磷化配方的研究，还有大幅度提升的可能性。锰系磷化就是耐磨磷化，可以解决钢丝绳使用过程中的磨损问题，光面钢丝绳正在被淘汰，因为磷化涂层钢丝绳供不应求，目前比较抢手，
购买磷化涂层钢丝绳价格高于光面钢丝绳，但单位使用成本低于光面钢丝绳。目前的试验数据证明磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳的3-4倍，钢丝绳使用寿命与疲劳寿命是正比关系，按照现在钢丝绳市场的大致价格，锰系磷化涂层钢丝绳的价格大约是光面钢丝绳的1.4-1.6倍，而使用寿命延长幅度远高于价格的增长幅度，所以，磷化涂层钢丝绳日均使用费用仅为光面钢丝绳的30-45%，使用成本更低，性价比更高，仅供参考
大气环境中疲劳寿命最长的是锰系磷化涂层钢丝绳，腐蚀环境可以使用镀锌钢丝绳或不锈钢钢丝绳
