(一)点接触、线接触及面接触钢丝绳
各层钢丝之间有点、线、面三种接触方式,故分为点、线、面接触钢丝绳。
(1)点接触钢丝绳的股内各层钢丝捻成等捻角(不等捻距),所以各层钢丝间呈点接触,这样当钢丝绳受到拉伸载荷时,绳内各层钢丝的受力在理论上相等。钢丝绳结构与钢丝绳捻法如图4-24所示。
图4-24 钢丝绳结构与钢丝绳捻法
(a)交互右捻;(b)同向右捻;(c)交互左捻;(d)同向左捻
1—股芯;2—内层钢丝;3—外层钢丝;4—绳芯;
5—绳股;6—钢丝绳
矿井常用的6×19、6×37钢丝绳就属于点接触钢丝绳。这种钢丝绳的缺点是当受拉伸,尤其是受弯曲时,由于钢丝间的点接触处应力集中而产生严重压痕,往往由此而导致钢丝疲劳断裂而早期损坏。
(2)线接触钢丝绳的股内各层钢丝是等捻距编捻,从而使股内各层钢丝互相平行而呈线接触。
线接触钢丝绳在承受拉伸载荷时,内层钢丝虽会承受较外层钢丝稍大的应力,但它避免了点接触的应力集中和钢丝挤压凹陷变形,消除了钢丝在接触点处的二次弯曲现象,减少了钢丝绳摩擦阻力,使钢丝绳在弯曲上有较大的自由度,抗疲劳性能显著增加。因此,线接触钢丝绳的寿命高于点接触钢丝绳。
绳6×7、西鲁型绳6X(19)、瓦林吞型绳6W(19)、填充型绳6T(25)都属于线接触钢丝绳,如图4-25所示。
线接触钢丝绳往往采用经过选配的不同直径的钢丝捻成,以使股内各层钢丝相互贴紧而呈线接触。
西鲁型绳是股内最外两层钢丝数目相等而直径不等的钢丝绳,其外粗内细,每根外层钢丝紧贴在下层钢丝的沟槽内。
瓦林吞型绳股外层钢丝是由粗细不同的两种直径钢丝交替捻制而成的。
填充型钢丝绳是股的外层钢丝嵌在一根细的填充钢丝和一根粗钢丝之间的沟槽中,因而外层钢丝数目为填充钢丝的两倍。
图4-25 常用的钢丝绳断面
(3)面接触钢丝绳是由线接触钢丝绳发展而来的。它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工,使钢丝产生塑性变形而最后捻制成绳,股内各层钢丝呈面接触,如图4-25所示。
所有线接触钢丝绳均可加工成面接触钢丝绳。
面接触钢丝绳的特点:结构紧密,表面光滑,与绳槽的接触面积大,耐磨,抗挤压性能好;股内钢丝接触应力极小,从疲劳观点看,钢丝绳寿命较长;钢丝绳有效断面积大,抗拉强度高;钢丝间相互紧贴,耐腐蚀能力强;钢丝绳伸长变形较小,挠性较差,所以应采用放大的卷筒直径。
(二)左捻、右捻、同向捻及交互捻钢丝绳
钢丝绳绳股的捻向有左捻和右捻两种,分别称为左捻钢丝绳和右捻钢丝绳。
由于绳股呈螺旋线,钢丝绳受到拉伸载荷时,便会沿松捻方向转动,因此,在选择钢丝绳结构时应注意其对捻向的要求。一般选用捻向的原则:与钢丝绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向一致,这样绳在缠绕时就不会松动。
目前国产提升机在单层缠绕时,钢丝绳在卷筒上均做右螺旋缠绕,故钢丝绳也应选右捻钢丝绳,但双卷筒提升机做多层缠绕时,为避免两根钢丝绳在某一瞬间集中在主轴中部而影响主轴强度,死卷筒上的钢丝绳可以从左侧法兰盘出绳,此时应选左捻钢丝绳。
对于立井多绳摩擦提升,为消除钢丝绳对提升容器的扭力(扭力大的会增加罐耳与罐道的磨损),可采用规格相同、左右捻各半数的钢丝绳。
绳股中钢丝的捻向与绳中股的捻向相同者称同向捻(顺捻)钢丝绳,反之称交互捻(逆捻)钢丝绳。(www.xing528.com)
同向捻钢丝绳柔软,表面光滑,接触面积大,弯曲应力小,使用寿命长,绳有断丝时,断丝头部会翘起,便于发现,故矿井常用同向捻钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的恢复力,稳定性较差,易打结,因此不允许在无导向装置的情况下使用这种绳。
(三)圆形股和异形股钢丝绳
前面讲过的几种钢丝绳的绳股均为圆形,称为圆形股钢丝绳。圆形股钢丝绳易于制造、价格低,是最常用的一种钢丝绳。
异形股钢丝绳有三角股和椭圆股两种。
三角股钢丝绳的绳股断面近似呈三角形。
三角股钢丝绳的特点:
(1)强度大。三角股钢丝绳较相同直径的圆形股钢丝绳有较大的金属断面,其强度比普通圆股绳提高7%~15%,承压面积大,可减小钢丝绳与绳槽间的比压,从面显著地提高了绳槽衬垫的寿命;接触表面大,使钢丝绳外层钢丝磨损均匀。
(2)绳外层钢丝较粗,抗磨损性能好。
(3)表面钢丝的排列方式也增加了三角股钢丝绳的抗挤压能力,尤其是当钢丝绳在卷筒上多层缠绕相互跨越时稳定性较好。
三角股钢丝绳韧性好,使用寿命为圆股钢丝绳的2~3倍。
椭圆股钢丝绳股断面呈椭圆形,因而也具有较大的支承面积和抗磨损性能,但是稳定性较圆股或三角股要稍差些,不适于承受过大的挤压应力。
椭圆股钢丝绳大多是与圆形或三角形绳股一起制成多层股不旋转钢丝绳。
(四)不旋转钢丝绳
这种钢丝绳具有两层或三层绳股,且各层股捻向相反,当绳端承受负荷时,旋转性很小,故通常称为不旋转钢丝绳。
其主要用作摩擦提升设备的尾绳和凿井提升钢丝绳。
(五)密封钢丝绳
密封钢丝绳属于单股结构,绳的外层是用特殊形状的钢丝捻制而成的。它具有金属断面系数最大、表面平滑、耐磨性高、几乎不旋转、残余伸长小、表面致密、耐腐蚀等优点,但存在挠性差、接头困难、制造复杂和价格高等缺点。
这种钢丝绳主要用作罐道绳。
(六)扁钢丝绳
它通常是用偶数根等捻距的四股钢丝绳作纬线手工编织而成的。为消除其扭转应力,将左、右捻四股钢丝绳成对间隔排列。其优点是柔性好、不旋转、运行平稳,故多作尾绳用。
因其制造复杂、生产率低、价格高,近年来已被圆形不旋转钢丝绳所代替。
(七)不松散钢丝绳
不松散钢丝绳在加工过程中采用了将钢丝或绳股预变形或捻后定型的工艺,结构致密,绳股密合地贴紧在绳芯上。
显著地改善了钢丝绳的性能和使用寿命。
新的钢丝绳标准规定:所有钢丝绳均需制成不松散的。
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