五种钢丝绳结构抗旋转性能比较【钢丝绳抗旋转性能判定方法研究】

文章作者
张伟 - 金属行业资深博士,
南通钢丝绳行业先进者,钢丝绳协会技术顾问,南通钢丝绳行业产品工程师

【导读:】

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  五种钢丝绳结构抗旋转性能比较,以四股绳4V*39+5FC、6股绳6*36WS+IWRC(6*29Fi+IWRC、6*31WS+IWRC、6*26WS+IWRC),8股绳8*31WS+IWRC(8*36WS+IWRC、8*19S+IWRC)以及19*7和35W*7五种钢丝绳做对比;可以发现:35W*7抗旋转性能和4V*39S+5FC差不多,19*7的次之,8股的钢丝绳结构抗旋转性能要大于6股的金属芯钢丝绳

  钢丝绳抗扭刚度反映其抵抗扭转变形的能力,扭矩及转角直接影响着抗扭刚度的大小。

  钢丝绳作为一种复杂的空间螺旋结构,绳中的组股和股中的钢丝存在固定的捻角α1,当受到轴向拉力F1时,会产生沿钢丝绳轴向的扭矩分力U1,这个分力是导致钢丝绳受拉后产生扭矩与转角的直接原因。因此,抗扭刚度D对于不同结构钢丝绳而言,具有唯一性。可作为钢丝绳旋转性能的判定依据。

  针对钢丝绳旋转性能判定不能量化,提出将钢丝绳抗扭刚度及转角作为衡量其旋转性能的指标。

  从理论上分析影响抗扭刚度D的2个因素,钢丝绳扭矩M及转角ω,并通过试验测量不同结构钢丝绳的扭矩M和转角ω进行验证。

  结果表明:1)当钢丝绳抗扭刚度D<2.0×108 N·m/(°)为不抗旋转钢丝绳,2.0×108N·m/(°)≤D<7.0×108N·m/(°)为微旋转钢丝绳,D≥7.0×108 N·m/(°)为抗旋转钢丝绳;2)当钢丝绳转角ω>15圈为不抗旋转钢丝绳,0.5圈<ω≤15圈为微旋转钢丝绳,ω≤0.5圈为抗旋转钢丝绳。

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  利用新型扭矩和转角测定工装进行试验,实测钢丝绳扭矩及转角,不同结构钢丝绳的抗扭刚度及转角存在较大差异,35W×7结构的抗扭刚度最大,15×K7及四股钢丝绳次之,最小的为6股和8股钢丝绳;钢丝绳转角与抗扭刚度呈现规律恰好相反,换而言之,抗扭刚度D越大,转角ω越小,钢丝绳抗旋转性能越好

  对于同结构钢丝绳而言,扭矩值与钢丝绳直径呈正比,钢丝绳施加载荷S与扭矩值呈正比。试验验证,钢丝绳扭矩值及转角由大到小的顺序依次为:8股绳>6股绳>4股绳>15×7(或K7)>35W×7(或K7)。

  通过验证,同结构不同直径的钢丝绳,直径越大,扭矩值越大,转角基本相同,可作为判定钢丝绳旋转性能的依据。

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