提升机导向轮使钢丝绳反向弯曲,什么是反向弯曲和正向弯曲啊?
钢丝绳在滑轮上面变向,如果是一个滑轮,钢丝绳承受的就是一个弯曲方向,如果是两个以上滑轮,就可能是双向弯曲(与第一个弯曲方向相反),正向与反向弯曲只是对双向弯曲行为的一种描述,不是特指某一个固定的方向。钢丝绳承受双向弯曲与单项弯曲对比,疲劳寿命会显著降低。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,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。失效钢丝绳都会发生严重的磨损与锈蚀,磷化涂层提高钢丝的耐磨性和耐蚀性,不易磨损和不易腐蚀是提高钢丝绳使用寿命的原因,光面钢丝绳正在被彻底淘汰。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,只是增加了制绳前的耐磨磷化处理工序,钢丝的耐磨性和耐蚀性大幅度提高,磷化钢丝不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倍左右(试验室可比条件下),不易磨损和不易锈蚀是钢丝绳使用寿命超大幅度延长的原因,已经远远超越进口钢丝绳,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。锰系磷化涂层钢丝绳虽然售价高于光面钢丝绳,但因为使用寿命长,日均使用成本仅是光面钢丝绳的40-55%,因为供不应求,目前货源紧张,仅供参考
1.钢丝绳的质量
钢丝的质量其实是主导钢丝绳的使用寿命的最为重要的因素。如果钢丝的材质得不到保证,那钢丝的使用寿命肯定会降低。除此之外,钢丝的生产工艺对于钢丝的质量也是至关重要的。比如,在钢丝冷拔的时候,可以根据不同材质的抗拉强度,这样可以确定总压缩率以及每次的压缩率。不能只为了增大效率而忽略了钢丝的性能问题。
2.钢丝绳的结构型式
2.1按股中相邻的二层钢丝的接触状态有点接触、线接触和面接触钢丝绳
(1)点接触钢丝绳是采用相同的直径钢丝来捻制的。(2)线接触钢丝绳是采用不同的直径钢丝来捻制的。(3)面接触钢丝绳常以圆钢丝作为股芯,然后在最外面的那一层或者说是几层来采用断面的钢丝,可以用挤压方法来绕制。
2.2还有按照钢丝绳的捻向来分有交互捻,同向捻以及不扭转钢丝绳
(1)交互捻钢丝绳。它的丝捻成股与股捻成绳的方向是相反的。(2)同向捻钢丝绳。它的丝捻成股与股捻成绳的方向相同。(3)不扭转钢丝绳。这种钢丝绳由两层绳股来组成,它的支撑点会比普通的钢丝绳大概增加了3.3倍,会产生很大的抗挤压强度,破断的拉力常常大于普通钢丝的破断拉力。所以钢丝绳应该要先选用不扭转的钢丝绳,然后再选用交绕绳或者说是顺绕绳。
3.钢丝绳的缠绕方式
当卷筒绳槽是从右向左时,绳就要从卷筒的下端绕出来,当卷筒绳槽的走向从右向左时,绳就要从卷简上端绕出。不然,钢丝绳绕在卷筒上就会变乱会降低钢丝绳的寿命。
4.摩擦与润滑钢丝绳的摩擦现象会分为钢丝之间的摩擦以及钢丝绳和物体的摩擦
内部摩擦-钢丝绳经过卷筒时所承受的负荷都压在钢丝绳的一侧,细钢丝的曲率半径也不可能完全相同。而且由于钢丝绳的弯曲,钢丝绳内部各个细钢丝会产生滑移,会让相邻股间的钢丝产生局部的压痕。
外部摩擦-钢丝绳在使用的过程中,它的外层与滑轮槽、钩头等东西表面来接触,或与二层钢丝绳产生的挤压引起的摩擦。外部摩擦会让钢丝绳的外层绳股的表面产生磨损,磨损后的钢丝绳绳径会变细,产生径缩和断丝,钢丝绳的寿命就会大大缩短。这是煤矿缠绕式提升机钢丝绳更换的主要原因,因此,枣庄市留庄煤业有限公司主副井提升机均采用增大滚筒直径,以减少钢丝绳在滚筒上缠绕二层的情况,避免钢丝绳在滚筒上产生二次磨损的情况。
5.绳槽尺寸
滑轮的槽底半径对于钢丝绳的使用长短非常重要,一定要合适。如果绳槽太大,会使钢丝绳没有足够的支撑,会引起过早的断丝;如果绳槽太小的话,就会挤压钢丝绳,会变形。
6.钢丝绳的弯曲
弯曲曲率半径即绳径比上钢丝绳的弯曲曲率半径,是用提升机滚筒或提升绞车卷筒的直径和钢丝绳的直径之比来表示的。钢丝绳在现场使用的过程中所受到的弯曲应力会变大,交变应力的幅值也会变大。而在拉力相同的情况之下,滚筒的直径会减小,钢丝的弯曲变形会变大,那么钢丝的磨损就会加快,钢丝绳的寿命也会随着变短。反之,滚筒的直径越大,那么钢丝绳的弯曲力就会相应减小,钢丝绳的寿命会变长。因此在条件允许的情况下提高滚筒的直径是一个提高钢丝绳使用寿命的首选办法。
在摩擦式提升机安排滑轮布局的时候,就要避免让钢丝绳发生反向弯曲。反向弯曲了的话,钢丝绳就会受到更多次的反向弯曲,在这个交变应力的作用下,就会减小钢丝绳的寿命。
7.安全系数的选取
钢丝绳随载荷的增加也会伸长,当载荷超过了弹性极限的时候,钢丝绳就可能会断裂。而安全负荷就是钢丝绳所能承受的额定静负荷。但是钢丝绳在实际处于运动的状态,还会因为受到了加速度以及冲击引起的动载荷等等。
当除了静载荷以外的载荷增多了时,安全系数则会降低,钢丝绳会过载。过载的钢丝绳就算没有发生断裂事故,这样也会大幅度的降低使用寿命。
8.非稳定载荷
非稳定载荷,主要是指钢丝绳受到了剧烈的冲击振动的载荷。钢丝绳在使用的过程中,运行速度常发生变化,会造成冲击载荷。虽然冲击载荷不一定会导致钢丝绳断裂,但是多次的冲击,也会严重地缩短钢丝绳的使用寿命。对于那些已经使用了很长一段时间的钢丝绳,伸缩性会变小,抵抗冲击性的能力也会变低。所以,要避免运动中极具的变化,这样可以缩小钢丝的使用寿命。
9.工作环境
钢丝绳在井筒淋水,潮湿以及污染等恶劣环境中,会因为电化学反应的作用和细菌的侵蚀,被腐蚀,这会直接影响到钢丝绳的使用寿命。所以在恶劣的环境中要勤加油润滑,还要采用镀锌等特种钢丝绳。这种钢丝绳,能有效地防止钢丝绳的腐蚀。
多层绕卷筒的起重机配件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,减少相邻起重机配件钢丝绳间的摩擦力,从而提高钢丝绳的寿命。实践证明,起重配件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,起重机配件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。
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)
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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。
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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:
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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。
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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)。
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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。
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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。
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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。
-伸出右手,四指握紧,拇指竖直(夸奖手势),若钢丝绳的绳股按四指弯曲的方向旋转向拇指的方向,此绳为右旋
-伸出左手,四指握紧,拇指竖直(夸奖手势),若钢丝绳的绳股按四指弯曲的方向旋转向拇指的方向,此绳为左旋
1、 曳引钢丝绳的安全系数
电梯的安全系数部分取决于曳引钢丝绳的安全系数,钢丝绳在工作中存在静态和动态两种载荷,但影响钢丝绳使用寿命的主要还是静态载荷,实际应用中,为了计算简化,仅考虑静态载荷做实用计算。选择电梯用钢丝绳,钢丝绳的直径很重要,为了提高钢丝绳的强度,延长使用寿命,钢丝绳的直径必须选择最合适的大小,对于安全系数的计算,通过选择钢丝绳的直径按照国家核定标准计算出相应的安全系数,依次来权衡电梯用钢丝绳的安全性能,从而保证钢丝绳的使用寿命。
2、 钢丝绳的拉伸载荷
拉伸载荷是钢丝绳在电梯使用运行中所承受的载荷及其运动中的变化量。在保养调试良好的电梯上,各根钢丝绳在运行过程中所承受的载荷应该基本相同。如果由于钢丝绳保养不当,各根钢丝绳在运行中张力不均匀的时候,则会使其中一根或者几根钢丝绳与轮槽之间的压应力大大增加,加速钢丝绳的磨损,直接影响到钢丝绳的使用寿命。因此在电梯监督检验规则中明确规定曳引钢丝绳张力与平均值偏差均不大于5%。
3、 钢丝绳使用中的弯曲半径
钢丝绳的曲率半径,在钢丝绳使用中,根据曳引轮、反绳轮、导向轮的节径和相对位置而确定,不同的位置,不同的节径决定了钢丝绳在使用中的弯曲次数和弯曲应力。弯曲应力与各轮节径成反比,节径越大,弯曲应力越小。在GB7588-1995<<电梯制造与安装安全规范>>中第9.2.1条规定,不论钢丝绳股数多少,曳引轮、滑轮或卷筒的节圆直径与悬挂绳的公称直径之比不应小于40.在钢丝绳弯曲的过程中,钢丝绳股中钢丝产生相对位移,其内部存在着磨损,弯曲应力越大,股与股之间接触应力越大,相邻股的钢丝之间磨损就越大,还会产生局部压痕,随着时间的积累,钢丝因应力集中而折断。因此选择设计钢丝绳,应该在曳引能力满足的状况下,尽量增大曲率半径,减少绳轮数量,避免钢丝绳反向弯曲或扭曲,减小使用过程中的钢丝绳弯曲应力,从而减小对钢丝绳使用寿命的不利因素。