鋼絲繩是起重機使用率很高的構件之一,這是由于它的獨有特性所決定。與剛性構件相比,鋼絲繩具有強度高、自重輕、柔韌性好、耐沖擊等特點,特別突出的是它的安全可靠性。
在正常情況下使用的鋼絲繩一般不會發生突然破斷,即使破壞也是有前兆的,一般總是從個別、局部斷絲開始,逐漸發展到整個繩,是有一段時間過程的,除非因為載荷超過其極限破斷力而發生整繩突然破壞。這就提供了這樣一種可能,只要平常加強對鋼絲繩的安全管理和使用,那么,由鋼絲繩引發的事故是可以避免的。
但是鋼絲繩的受力狀況多變、工作環境復雜,其破壞除了機械損傷之外,結構選型不當、維護檢查不當,失效的鋼絲繩沒有及時報廢并更新等原因有關。
鋼絲繩的安全技術涉及鋼絲繩的種類、制造方法、構造性能、受力狀況,以及維護、檢查、報廢等多方面的問題,是個專業性比較強的技術,每個安全管理人員和技術人員都應該對鋼絲繩的有關知識、受力狀況和運行狀態有個基本了解,我們將分幾個專題分別做一介紹。
鋼絲繩的構造
起重機多用雙繞鋼絲繩,一般都是用捻繩機將若干根鋼絲捻制成股,再以繩芯為中心,由一定數量股合在一起,捻繞成螺旋狀的繩。
(1)鋼絲:起承受載荷的作用,鋼繩的破斷拉力大小主要取決于鋼絲的抗拉強度。鋼絲通過冷拉拉絲獲得很高的強度和耐彎折的韌性。另外,根據使用環境條件不同對鋼絲進行表面處理,使鋼絲繩增強防腐蝕性。
(2)繩芯:對繩股起支承作用以減小鋼絲間的接觸應力,增加鋼絲繩彈性和韌性,貯存油潤滑鋼絲、減輕摩擦以提高使用壽命。繩芯材料有機纖維(如麻、棉)、合成尼龍纖維、石棉芯(用于高溫條件)或軟金屬等。
鋼絲繩的分類
在鋼絲繩受力時,各層鋼絲與鋼絲之間互相跨越而形成接觸,處于互相緊密接觸擠壓狀態。組成鋼絲繩的鋼絲直徑的差別、股中不同層鋼絲的捻角、捻距等因素都會影響鋼絲繩的性能。按股內鋼絲之間的接觸狀態可分為點接觸、線接觸和面接觸鋼絲繩。
(1)點接觸鋼絲繩(亦稱普通型):采用等直徑的鋼絲捻制而成,由于各層鋼絲的捻距不等,各層鋼絲與鋼絲之間交叉形成點接觸狀態。在受拉力時,點接觸處產主應力集中并導致磨損、壓痕,過早地使鋼絲斷裂而報廢,壽命較低,起重機的工作機構一般不采用。優點是制造工藝簡單、價廉,常作為捆綁吊索,
(2)線接觸鋼絲繩:采用直徑不等的鋼絲捻制,將內外層鋼絲適當搭配,不同層的鋼絲之間在全長上呈線接觸狀態,由于接觸面積較點接觸鋼絲繩的大,使受載時鋼絲的接觸應力降低。常見的有西爾型(外粗式)、瓦林吞型(粗細型)和填充型(密集式)等。線接觸鋼絲繩承載力強、撓性好、壽命較高,品種也愈來愈多。起重機的工作機構應優先采用線接觸鋼絲繩。
(3)面接觸鋼絲繩(密封式):通常以圓鋼絲為股芯,用特殊方法制造,使最外一層或幾層采用異形斷面的鋼絲,層與層之間呈面接觸狀態。其特點是撓性好、強度高、耐腐蝕,但制造工藝復雜,價格高,起重機上很少使用。
鋼絲繩的捻向
根據鋼絲繩由絲捻成股的方向,與由股捻成繩的方向是否一致,可分為交互捻或同向捻鋼絲繩。根據繩股的捻向可分為右交互捻,左交互捻,右同向捻左同向捻四種。
(1)交互捻鋼絲繩(交繞繩):絲捻成股與股捻成繩的捻制方向相反,在鋼絲繩受力伸長時,迫使股內鋼絲相互壓緊,產生阻抗轉動的反力矩,使用中不易扭轉和松散,因而在起重機的工作機構上得到了普遍的應用。為防止卸載后鋼絲繩帶動吊鉤滑輪組扭轉打卷傷人,起升機構一般均采用交互捻鋼絲繩。
(2)同向捻鋼絲繩(順繞繩):絲捻成股與股捻成繩的方向相同,其撓性好,但由于旋轉性較強,散股的趨向大,且穩定性較差,容易扭結,在小的滑輪槽中經過時,容易扭曲成攏狀,使結構遭到破壞,一般只作為牽引繩或張緊繩。
(3)不扭轉鋼絲繩:這種鋼絲繩在設計時,使股與繩的扭轉力矩相等,方向相反,在起升高度較大的起重機上使用,并越來越受到重視。