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  根据钢丝绳伸长对钢丝绳使用带来的危害,分析不同结构钢丝绳预张拉方法的优缺点以及不同用途钢丝绳对伸长率的要求,介绍目前使用的预张拉工艺,给出不同结构钢丝绳的伸长率的统计规律并进行对比。

  随着国内钢丝绳制造行业的迅速发展以及国外钢丝绳对国内市场的冲击,钢丝绳用户对钢丝绳的选择空间不断扩大,可比性增强,对钢丝绳的技术要求越来越高,包括对钢丝绳的品种结构、强度、涂油种类、结构伸长、使用寿命、价格、售后服务等方面,因此,如何真正提高国内钢丝绳同国外钢丝绳的竞争优势是目前钢丝绳生产厂家稳定市场、扩大市场、替代国外钢丝绳的关键。笔者认为,要提高钢丝绳的竞争优势,应提高钢丝绳的使用寿命,而钢丝绳自身的伸长特性是影响使用寿命的一个比较重要的因素,尤其是特殊用途的钢丝绳,对钢丝绳的伸长要求极为严格。对钢丝绳进行预张拉处理,目的是减少和消除钢丝绳的结构伸长,提高钢丝绳的使用寿命,为用户更好地使用钢丝绳创造条件。

  1 钢丝绳伸长带来的危害
钢丝 绳 由 于其生产特性、自身结构和材料性能,在使用过程中必然伴随着变形和伸长。钢丝绳的伸长有弹性伸长和结构伸长,弹性伸长的大小主要取决于钢丝绳的结构及各组成元素的性能(强度、捻距、钢芯、纤维芯等)。当施加载荷消除后,其弹性伸长可以恢复,这种弹性伸长对钢丝绳的使用危害不太大,危害最大的是钢丝绳结构伸长。结构伸长是钢丝绳中丝与丝、股与股、内外层绳之间的间隙及捻制应力、直径、捻距等因素在钢丝绳受到交变载荷作用下发生变化产生的,当施加载荷消除后该结构伸长不能恢复,也就是发生了塑性变形。因此,由于钢丝绳结构伸长的原因对钢丝绳的使用存在极大的危害,主要反映在钢丝绳的使用长度发生变化,不能正常运行,造成钢丝绳经常进行长度调整,尤其在钢丝绳使用的初级阶段情况更严重,一个月内有时需要调整2一3次。比如,电梯钢丝绳的结构伸长会影
响电梯的停留的高度,不能保证电梯桥厢平层的准确性,既不安全又耽误时间;矿井摩擦提升用钢丝绳的结构伸长造成矿车不能准确到达规定的位置而无法进行提升,影响生产效率;索道用钢丝绳、吊索用钢丝绳、皮带运输钢丝绳等,都因为钢丝绳的结构伸长而无法满足相应行业对钢丝绳使用的规范要求,因此钢丝绳生产厂家通过预张拉技术对钢丝绳进行处理,减少或彻底消除钢丝绳的结构伸长是非常重要的。

  2 钢丝绳预张拉方法
根据资料介绍,国外钢丝绳行业使用钢丝绳预张拉技术已经有50-60年的历史了,尤其是国际著名的钢丝绳生产厂家对钢丝绳预张拉技术应用得更加广泛,研究得更深人。目前钢丝绳预张拉的种类主要有在线张拉(连续式)和分段张拉(间歇式)两种方法,最大拉伸力达到5 000 kN,一次性张拉长度达到1 000 m,国内具备钢丝绳张拉技术的生产厂家不断增加,钢丝绳张拉设备和特性各有千秋。钢丝绳连续式张拉是通过钢丝绳合绳机双牵引轮之间形成的速度差给钢丝绳施加不同的张力,达到钢丝绳的预张拉效果,这种钢丝绳张拉是钢丝绳合绳及张
拉同时进行,速度快,生产效率高,不用增加独立的张拉设备,而且劳动强度低,操作简单,不需要增加人员。但由于钢丝绳张拉的特殊性,对钢丝绳张拉过程的时间无法控制,钢丝绳张拉效果不能保证,钢丝绳的结构伸长消除得不彻底,尤其是特殊用途的钢丝绳,对钢丝绳的结构伸长量要求非常严格,使用连续式张拉方法进行钢丝绳张拉,虽然钢丝绳的施加张力可以在小范围内进行调整,但对中大规格钢丝绳的张拉来说是不够的,而且满足不了钢丝绳反复加载、卸载以及恒张力停留的工艺要求,因此,对伸长率有一定指标的特殊钢丝绳是很难实现的。对于钢丝绳间歇式张拉来说,既可以进行整条张拉,也可以进行分段张拉;施加张力可以根据钢丝绳的工艺要求在设备性能范围内任意调整;反复加载和卸载次数、恒张力停留时间可以任意设置;钢丝绳的伸长量可以准确测量统计,因此,该种钢丝绳的张拉方法可以通过对施加张力、反复加载和卸载次数、恒张力停留时间等工艺参数的设置,满足有不同伸长率要求的钢丝绳需要,具有操作灵活,使用简单的特点。其缺点是生产效率低,劳动强度大。

  3 钢丝绳的张拉技术要求
3.1 钢丝绳伸长率要求钢 丝绳伸长率是衡量钢丝绳在使用过程中实际伸长的一个重要指标,是影响钢丝绳使用寿命的关键因素。不同用途的钢丝绳对伸长率的要求不一样,采取的张拉工艺参数也不同,因此,结构不同的钢丝绳伸长率相差较大。各行业规范中对特殊用途的钢丝绳均要求进行张拉处理,如电梯用钢丝绳、索道用钢丝绳、摩擦提升用钢丝绳、吊索用钢丝绳、皮带运输钢丝绳等,个别钢丝绳标准中还制定了具体的要求,新版本的电梯钢丝绳标准中明确规定了电梯钢丝绳生产时必须经过预变形和后变形,并进行预张拉处理,施加的最大载荷不超出最小破断拉力的55% a3.2 钢丝绳的张拉工艺要将 钢 丝 绳的结构伸长消除到符合使用要求的范围内,必须制定合理的钢丝绳张拉工艺参数,工艺参数主要包括施加载荷大小、稳定时间、反复加载卸载次数。钢丝绳张拉流程为加载一停留一卸载一测量伸长量,反复循环张拉,循环次数根据钢丝绳的需要确定。目前钢丝绳张拉方式主要有两种,第一种是大载荷短时间停留的张拉,另一种是小载荷长时间的张拉。但目前钢丝绳生产厂家进行钢丝绳张拉时所施加载荷的计算方法不同,有的按钢丝绳最小破断拉力的百分比加载,有的按钢丝绳钢丝实测破断拉力总和的百分比加载,国外资料介绍钢丝绳张拉施加载荷为钢丝破断拉力总和的40%一60%,有的钢丝绳生产厂家按照钢丝绳最小破断拉力的50%施加载荷,各生产厂家执行的标准不同。在张拉循环次数、停留时间的执行上各生产厂家也不一样,每段钢丝绳有循环2次、3次的,也有循环4次的;停留时间有30 min的,也有60 min的。尤其是特殊用途的钢丝绳对停留时间的要求更加严格,比如用于安装天然气管道用的钢丝绳,在安装操作规范中对钢丝绳的张拉有明确的规定,并制定了详细的钢丝绳张拉操作步骤,张拉工艺参数非常严格,其施加载荷分别为钢丝绳最小破断拉力的10%,20%,30%,停留时间有10 min,30 min,60 min,最后一次30%载荷的停留时间要求达到6h,足以看出此类用途钢丝绳伸长率的重要性。3.3 钢丝绳预张拉的效果钢丝 绳 预 张拉处理能够有效消除钢丝绳的结构伸长以及钢丝绳的捻制应力,使钢丝绳中股和钢丝受力均匀,更主要的是减少用户在使用钢丝绳中的调绳次数,缩短钢丝绳能够稳定使用的时间,大大提高钢丝绳的使用寿命;同时,可以发现钢丝绳中由于钢丝对焊质量不好造成的断丝。经过预张拉后的钢丝绳直径略微缩小,钢芯钢丝绳经张拉后直径减小0.2一0.3 m m,纤维芯钢丝绳经张拉后直径减小0.5一1.5 mm,尼龙芯钢丝绳经张拉后直径减小0.3-0.5 mm,而且钢丝绳捻距增大,弹性系数增加,整绳破断拉力有明显提高。但过大的预张拉载荷使绳股间产生较大的接触应力,加载时容易导致钢丝磨损断丝,尤其是纤维芯钢丝绳易出现单股凸起现象,影响钢丝绳的耐疲劳性能和使用寿命。

  4 钢丝绳的伸长率对比不同的钢丝绳结构,其结构伸长率不同。
钢丝绳的伸长率与预张拉技术算并经生产统计验证,不同结构圆股钢丝绳伸长率对比不同结构三角股钢丝绳伸长率对比钢丝绳伸长率/%。多层股钢丝绳注 :钢丝绳结构中FC,SF,IWR,T分别表示天然剑麻纤维芯、合成纤维芯、钢芯、面接触钢丝绳。圆股钢丝绳采用天然剑麻纤维芯时,多层股钢丝绳的伸长率最小,线接触钢丝绳的伸长率次之,点接触钢丝绳的伸长率最大;钢丝绳采用合成纤维芯时,点接触钢丝绳的伸长率比线接触钢丝绳的伸长率大;如钢丝绳采用钢芯,八股钢丝绳的伸长率大于六股钢丝绳,面接触钢丝绳的伸长率大于普通钢丝绳。不同结构三角股钢丝绳伸长率不同,对于三角股钢丝绳而言,天然剑麻纤维芯钢丝绳的伸长率大于合成纤维芯钢丝绳。不论是圆股钢丝绳还是三角股钢丝绳(不包括多层股钢丝绳),其伸长率均匀的变化符合钢丝绳股中钢丝数量越多伸长率越大的原则。通过对部分钢丝绳用户的跟踪、了解,钢丝绳经过预张拉处理后使用效果非常明显,尤其是提升用三角股钢丝绳、索道用钢丝绳,经过预张拉处理的钢丝绳在使用过程中达到稳定使用的时间比未预张拉处理的钢丝绳缩短2一3个月,调绳次数减少1一3次,但同国外钢丝绳相比较,还有一定的差距,国内同类钢丝绳达到稳定使用时间比国外钢丝绳多2~ 3个月,调绳次数多1一2次。经过以上的分析、比较,由于钢丝绳自身的结构区别以及钢丝绳的捻制工艺参数、张拉工艺参数、绳芯的不同,导致各种结构钢丝绳伸长率有明显的差距,尤其同国外钢丝绳的差距更大,因此,了解、研究钢丝绳的伸长变化对指导钢丝绳的使用和深人研究钢丝绳的使用寿命都有特殊的意义。


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