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钢丝绳受力计算公式
钢丝绳是起重机上应用最
广泛的挠性构件
,
也是起重机械安全生产三大重要构件
(
制动器、钢丝绳和吊钩
)
之一。钢丝绳具有重量轻、挠性好、使用灵活、韧性好、能承
受冲击载荷、高速运行中没有噪音、破断前有断丝预兆等优点。但起重钢丝绳频繁用於
各种作业场所
,
因此易磨损、易腐蚀等。如果钢丝绳的选择、
维护、保养和使用不当
,
容
易发生钢丝
绳断裂
,
造成伤亡事故或重大险情。
因
此正确掌握使用钢丝绳的方法是十分重
要的。
???????
一、钢丝绳的种类
???
钢丝绳是把很多根直径为
0.
3
～
3mm
的高强度碳素钢钢丝先拧成
股
,
再把若干
股围绕着绳芯拧成绳的。
钢丝绳种类很多
,
按绕捻方法不同可分为
左同向捻、右同向捻、
左交互捻、右交互捻
四种
,
起重作业中常用右交互捻钢丝绳
。
???
按钢丝绳芯材料不同可分为麻芯、
石棉芯和金属绳芯三种
,
起重作业中常采用
麻芯钢丝绳
,
麻芯中浸有润滑油
,
起减小绳股及钢丝之间的摩擦和防腐蚀的作用。
???
按钢丝绳绳股及丝数不同可分为
6
×
19
、
6
×
37
和
6
×
61
三种
,
起重作业中最
常用的是
6
×
19
和
6
×
37
钢丝绳
。
???
按钢丝表面处理不同又可分为光面和镀钵
两种
,
起重作业中常用光面钢丝绳。
???
按钢丝绳股结构分类
,
又可分为点接触绳、线接触绳和接触绳。
??
?
点接触绳的各层钢丝直径相同
,
但各层螺距不等
,
< br>所以钢丝互相交叉形成点接
触
,
在工作中接触应力很高
,
钢丝易磨损折断
,
但其制造工艺简单。
??? <
/p>
线接触绳的股内钢丝粗细不同
,
将细钢丝
置於粗钢丝的沟槽内
,
粗细钢丝间成
线
接触状态。由於线接触钢丝绳接触应力较小
,
钢丝绳寿命长
,
同时挠性增加。由於线接
触钢丝绳较为密
实
,
所以相同直径的钢丝绳
,
线接触绳破断拉力大些。绳股内钢丝直径相
同的同向捻钢丝绳也属线接触
绳。
???
面接触绳的股内钢丝形
状特殊
,
采用异形断面钢丝
,
钢丝间呈面状接触。
其优点
是外表光滑
,
抗腐蚀和耐磨性好
,
能承受较大的横向力
;
但价格昂贵
,<
/p>
故只能在特殊场合下
使用。
二、钢丝绳的规格参数
一般起重作业
可采用
GB/T8918-1996
《钢丝绳》中
6
×
19
和
6
×
37
钢丝绳
,
其规格参
数见表
1
和表
2
。
?
表
1??
钢丝绳的破断拉力
直径
?
钢丝绳
钢丝
?/mm
?6.2
?7.7
?9.3
?11.O
?12.5
?14.O
?15.5
?17.O
?18.5
?20.O
?21.5
?23.O
?24.5
?26.O
钢丝绳的抗拉强度
/MPa
1400
1550
1700
1850
2000
/mm
钢丝破断拉力总和
/kN
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.O
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
20.00
31.30
45.10
61.30
80.10
101.00
125.00
151.50
180.00
21150
245.50
281.50
320.50
362.00
22.10
34.60
49.60
67.90
88.70
112.00
138.50
167.50
199.50
234.00
271.50
312.00
355.00
400.50
24.30
38.00
54.70
74.50
26.40
41.30
59.60
81.10
28.60
44.70
64.40
87.70
97.30
105.50
114.50
123.00
134.00
114.50
152.00
165.50
178.50
184.00
200.00
216.50
219.00
238.00
257.50
257.00
279.50
302.00
298.00
324.00
350.50
342.00
372.00
402.50
389.00
423.50
458.00
439.50
478.00
517.00
?28.O
?31.O
?34.O
37.O
?40.O
1.8
2.O
2.2
2.4
2.6
405.50
501.00
606.00
721.50
846.50
499.00
554.50
671.00
492.50
536.00
579.50
608.50
662.00
715.50
736.00
801.00
953.50
—
—
—
798.50
876.00
937.50
1025.00
1115.00
表
2???? ?
钢丝绳的破断拉力
<
/p>
?
直
?
径
钢丝绳
钢丝
/mm
8.7
11.O
13.O
15.O
17.5
19.5
21.5
24.O
26.O
28.O
30.O
32.5
34.5
36.5
/mm
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.O
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
39.00
60.00
87.80
119.50
156.00
197.50
243.50
295.00
351.00
412.00
478.00
548.50
624.50
705.00
1400
钢丝绳的抗拉强度
/MPa
1550
1700
1850
2000
钢丝破断拉力总和
/kN
43.20
67.50
97.20
47.30
74.00
51.50
80.60
55.70
87.10
125.00
170.50
223.00
282.00
348.50
421.50
501.50
589.00
683.00
784.00
892.00
106.50
116.00
132.00
145.00
157.50
172.50
189.50
206.00
218.50
239.50
261.00
270.00
296.00
322.00
326.50
358.00
390.00
388.50
426.50
464.00
456.50
500.50
544.50
529.00
580.50
631.50
607.50
666.50
725.00
691.50
758.00
825.00
780.50
856.00
931.50
1005.00
39.O
43.O
47.5
52.O
56.O
三、钢丝绳的标记
1.8
2.O
2.2
2.4
2.6
790.00
975.50
875.00
959.50
1040.00
1125.00
1080.00
1185.00
1285.00
1390.00
—
—
—
1180.00
1305.00
1430.00
1560.00
1405.00
1555.00
1705.00
1855.00
1645.00
1825.00
2000.00
2175.00
目前在起重机上所采用的钢丝绳主要是普通型
结构钢丝绳
,
绳
6
×
19
和绳
6
×
37
。
按照国
< br>家标准《圆股钢丝绳》
(GB1102
一
74)
的规定
,
钢丝绳的标记
方法如下
:
如
,
钢丝绳
6
×
37-15.0-17
0-I
一甲一镀一右交
GB1102-74
???
这表示该圆股钢丝绳由
6
股捻制
,
股的结构形式为点接触
,
每股有
37
根钢丝
,
纤维绳芯
,
钢
丝绳直径
,
由公称抗拉强度
1700M
Pa
的
I
号甲组镀钵钢丝制成
,
钢丝绳的捻向
为右交互捻。
< br>
四、钢丝绳的选用
???
钢丝绳在同直径时公称抗拉强度越低
,
每股绳内钢丝越多
,
钢丝直径越细
,<
/p>
则绳的挠性
越好
,
但钢丝绳易磨损。反之
,
每股绳内钢丝直径越粗
,
则钢丝绳挠性越差
,
钢丝
绳耐磨损。
因此
,
不同型号的钢丝绳<
/p>
,
它的使用范围也不同。根据起重吊装作业的实际需要
,
一般情况
下
,
钢丝绳的选用可考虑以下原则
:
??? (1
)6
×
19
钢丝绳用做缆风绳、拉索及
制作起重索具
,
一般用於受弯曲载荷较小或遭受
磨损的地方。
???
(2
)6
×
37
钢丝绳用於起重作业中捆紮
各种物件、设备及穿绕滑车组和制作起重用索
具。适用於绳索受弯曲时。
??? (3)6
×
61<
/p>
钢丝绳用於绑紮各类物件。绳刚性较小
,
易於弯曲
,
用於受不大的地方。
???
同向捻的钢丝绳
,
表面较平整、柔软
,
具有良好的抗弯曲疲劳性能<
/p>
,
比较耐用
;
其
缺点是
绳头断开处绳股易松散
,
悬吊重
物时容易出现旋转
,
易卷曲扭结
,
因此在吊装中不宜单独采
用。起重吊装作业常用存交互捻钢丝绳。<
/p>
五、钢丝绳的受力计算
???
某一规格的钢丝绳允许承受的最大拉力是有一定限度的
,
超过这个限度
,
钢丝绳就会
被破坏或拉断
,
因此在
工作中需对钢丝绳的受力进行计算。
???
(
一
)
钢丝绳的破断控力
???
钢丝绳的破断拉力可由表
1
、
< br>2
中查出
,
考虑钢丝绳捻制使每
根钢丝受力不均匀
,
整根
钢丝绳的破断
拉力应按下式计算
:
??
S
P
=
Ψ<
/p>
Σ
S
i?
?
式中
S
P
——钢丝绳的破断拉力
,kN;
?
Σ
S
i?
——
钢丝丝绳规格表中提供的钢丝破断拉力的总和
, kN;
??
?
Ψ
——钢丝捻制不均折减系数
,
对
6
×
19
绳
,
Ψ
=0.85;
对
6
×
37<
/p>
绳
,
Ψ
=0.8
2;
对
6
×
6
1
绳
,
Ψ
=0.80
。
??????
但在工作现场
,
一般缺少图表资料
,
同时也不要求精确计算
,
此时可采用下式
(
仅为
数据估算用<
/p>
,
非规范公式
)
估算钢丝绳的破断拉力
:
??
S
P
=500d
2
式中
S
P
——钢丝绳的破断拉力
,N;
????????????
d
——钢丝绳的直径
,mm
。
??? (
二
)
钢丝绳的安全系数
???
为了保
证起重作业的安全
,
钢丝绳许用拉力只是其破断拉力的几分之一
。破断拉
力与许用拉力之比为安全系数。下表列出了不同用途钢丝绳的安全系数。
?
表为
???
钢丝绳的安全系数
使用情况
安全系数
使用情况
安全系