如何选配钢丝绳

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)

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。

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：

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。

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)。

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。

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。

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。

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。大气环境中使用的起重机械，专利技术生产的锰系磷化涂层钢丝绳使用寿命最长，锰系磷化涂层可以大幅度提高制绳钢丝表面的耐磨性和耐蚀性，磷化涂层钢丝绳疲劳寿命是光面钢丝绳的3-4倍，最高达到5倍，随着对耐磨磷化液的不断研究，还有进一步提高疲劳寿命的可能性。依据磷化涂层钢丝绳目前市场价格，虽然锰系磷化涂层钢丝绳售价略高，但因为使用寿命超长，磷化涂层钢丝绳日均使用成本仅仅是光面钢丝绳的百分之三十左右，磷化涂层钢丝绳是光面钢丝绳的升级换代产品，光面钢丝绳则属于正在被淘汰产品，先进淘汰落后是必然的，就像平板电视淘汰显像管电视及智能手机淘汰bp机，仅供参考。

一、根据现场提供的工程图纸资料等确定设备重量，并结合实际勘察判断所提供的设备重量是否准确。最后还要结合起重机械吊装时显示的实际载荷确认设备重量。

二、根据设备原设计的吊点数量，确定吊索（钢丝绳）肢数。

三、再根据吊索（钢丝绳）肢数计算受力的大小，按照钢丝绳许用拉力，选择合适的直径。

四、应根据起吊工艺计算钢丝绳载荷,安全系数取5-7倍。对于吊运特别重要的大型设备时，钢丝绳一般应选用更高的安全系数。

五、 大型设备吊装应选择比较柔软、易弯曲的6×37的钢丝绳。

六、特殊情况下在那种冶金行业的高温坏境中长时间的吊装，应该考虑钢丝绳绳芯选用耐高温的石棉芯。在有腐蚀环境下的吊装，应选用镀锌钢丝绳。

七、另外值得注意的是，在起吊作业中，常会遇到吊同样重的物体，选用同样规格和根数的钢丝绳，由于选用绑扎点不同，使钢丝绳与垂直线间的夹角不一样，最终结果也不一样，前次吊装作业没有出现任何事故，而后一次吊装却出现钢丝绳断裂，酿成事故。从中不难看出钢丝绳的受力取决于钢丝绳与垂直线间的夹角。这一点也是相当重要。

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。虽然锰系磷化涂层钢丝绳售价高于光面钢丝绳，因为使用寿命更长，其日均使用成本仅为光面钢丝绳的40-55%，目前供不应求。

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），仅供参考