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1問題提出

阻旋轉(zhuǎn)是特殊工藝和掩法鋼絲繩的特有性能，組旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是鋼絲繩重要的結(jié)構(gòu)品種，具有十分廣泛的用途。從鋼絲繩截面輪廓形狀看，阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分為圈截面鋼絲繩和非圈截面鋼絲繩。圓截面租旋轉(zhuǎn)鋼絲繩從組繩股數(shù)看，又可分為單捻鋼絲繩與多股鋼絲繩。單捻鋼絲繩可再分為單股鋼絲繩、半密封鋼絲繩、全密封鋼絲繩；多股鋼絲繩可再分為單層股鋼絲繩和多層股鋼絲繩，實際生產(chǎn)和應用相對較多的阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是多層股鋼絲繩，且以圈股結(jié)構(gòu)更為普遍。

鋼絲繩前增加修飾語“阻旋轉(zhuǎn)”，無疑是為了突出該鋼絲繩具有阻旋轉(zhuǎn)這一特有性能，但產(chǎn)品標準并沒有對這一性能規(guī)定硬性技術(shù)指標。另外，相對非阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩使用中出現(xiàn)問題的幾率相對較大，問題的表現(xiàn)形式也相對集中：其一，使用中內(nèi)層繩出現(xiàn)外逃或繩芯早期斷裂；其二，組繩個別股出現(xiàn)隆起甚至被擠斷；其三，大揚程、高負載條件下出現(xiàn)扭結(jié)（也稱繞繩）。

以多層圓股結(jié)構(gòu)為研究對象，結(jié)合相關(guān)資料，筆者就基于阻旋轉(zhuǎn)性能差異而對多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類意義及如何提高其性能進行探討，期望有助于國內(nèi)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩制造技術(shù)水平的提高。

2問題研究

2.1阻旋轉(zhuǎn)性能對多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類影響

2.1.1是適應標準鋼絲繩分類原理的需要ISO/FDIS 17893：2004（）《Steel wire ropes—Vocabulary，designations and classifications》給出諸多類別多層圈股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，但類別劃分依據(jù)是鋼絲繩結(jié)構(gòu)而非鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。也許考慮到阻旋

轉(zhuǎn)是阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的重要性能，ISO17893：2004/Amd.1：2010（E）基于鋼絲繩一端自由、一端固定并施加其最小破斷拉力20%載荷下在1000d（d為鋼

絲繩公稱直徑）長度鋼絲繩上自由端旋轉(zhuǎn)圖數(shù)n將多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩按照阻旋轉(zhuǎn)性能從高到低排序

分為3類：Category 1、Category 2、Category3，評價技術(shù)指標依次為n≤1圈、1圈<1≤2.5圈、2.5圈<n≤4圈，這種分類出發(fā)點是鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能而不涉及鋼

絲繩結(jié)構(gòu)類別。A1023/A1023MZ-09《Standard Specification for Stranded Carbon Steel Wire Ropes for General Purposes》根據(jù)鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能差異將多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩按照阻旋轉(zhuǎn)性能從高到低排序分

為3類：Category 1、Category 2、Category3，其對鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能進行了定性描述，并規(guī)定了與之對應鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式，包含外層繩股數(shù)、組繩股層數(shù)、合

繩次數(shù)等。技術(shù)標準能基于阻旋轉(zhuǎn)性能不同而對多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩進行分類，顯示了標準對鋼絲繩

阻旋轉(zhuǎn)性能的高度關(guān)注。

采用ISO17893：2004/Amd.1：2010（E）規(guī)定方法，Usha martin從阻旋轉(zhuǎn)性能角度將綱絲繩分為4類：Non rolating、Low rolation、Spin resistant、Not non rotating，評價技術(shù)指標依次為n<l圈、l圈≤n≤4圈、4圈<n≤l0圈、n>10圈。Python將多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分成3類，對鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式進行了規(guī)定，關(guān)于阻旋轉(zhuǎn)性能有3種稱謂：Spin resistant，2 layer（8

to 10 outer strands）、Rotation resistant，2 layer（11 to 13

outer strands）、Non rotating，3 layer（14 or more outer strands）。Diepa 不同阻旋轉(zhuǎn)性能鋼絲繩如圖1所示。

圖1中，B50/B53/B55/B58、D1200Z、SUPER4結(jié)構(gòu)分別用Rotation resistant、Slightly rotation resistant、Slightly rotation resistant 描述鋼絲絕阻旋轉(zhuǎn)性能。圖2中，TK-Flex、175LC、Flex、RBR結(jié)構(gòu)分別用Rotation resistant、Extreme rolation resistant、Almost non rolating、Excellent rotation resistance 描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。

Bridon 用Rolation resistant、Low rolation 描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。Casar用Rotation resistant、Semi-

rotation resistant描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能，且稱代號QUADROLIFT結(jié)構(gòu)同圖1e鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能為

Semi-rotation-resistant。OLIVEIRA用Rotation resist-

ant、Semi-rotation-resistant 描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能，且用Semi-rolation-resistant描述4×K36WS-FC鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。Pfeifer認為高性能阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩外層繩股至少有15根，而稱18×7和17×7鋼絲繩是阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。Bridon定性給出平行拾鋼絲繩（Parallel closed）、單層股鋼絲繩（Single layer）、阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Rotation resistant）、低旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Low rotation）在加載條件下的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)角（Torque or Tum）如圖3所示。Usha martin定性給出6股鋼絲繩（Six strand）、低度租旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Spin resistant）、中度阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Low torque）、不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Nonrotating）在施加不同比例最小破斷拉伸載荷條件下單位長度上的轉(zhuǎn)角變化趨勢。業(yè)界強企基于

阻旋轉(zhuǎn)性能不同而重視對多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分

類，顯示了強企對鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能的高度關(guān)注。

Parallel Closed Single Layer Rotation Resistant Low Rotation Load圖3加衰條件下不同類別鋼絲繩的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)角

Fig.3 Torque or turn of diferent type wire rope under load從前文表述可以看出，標準和業(yè)界強金均關(guān)注

從鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能高低對其分類，只是具體到不同企業(yè)，對阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的阻旋轉(zhuǎn)性能描述不盡相同。當關(guān)注鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能時，由于不同結(jié)構(gòu)阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的阻旋轉(zhuǎn)性能確實存在明顯差異，根據(jù)

ISO/FDIS 17893：2004（E）中“2.12.1 rope class grouping of ropes of similar mechanical properties and physical characteristics”規(guī)定，如果鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能存在值得關(guān)注的差異，就應該進行分類，即從阻旋

轉(zhuǎn)性能差異角度對多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類是適應

標準鋼絲繩分類原理的需要。

2.1.2是指導鋼絲繩安全使用的需要

雖然可以肯定與應力釋放器連接的鋼絲繩只能

是阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，但并不是所有阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩均可連接應力釋放器。分析Diepa、Casar、Bridon、Py-

thon、OLIVEIRA、Pfeifer、Vormbaeumen 等企業(yè)明示其生產(chǎn)可與應力釋放器連接阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，對照

A1023/A1023M-9發(fā)現(xiàn)，這些鋼絲繩在結(jié)構(gòu)上是Category1鋼絲繩，即阻旋轉(zhuǎn)性能最優(yōu)類鋼絲繩。從ISO 21669：2005（）《Steel wire ropes-Determina-

tion of rotational properties》之“Guidance on the use of swivels”[見：Annex A（informative）]規(guī)定看，只有n≤1圈的鋼絲繩才可連接應力釋放器，1圈<n≤4圖鋼絲繩連接應力釋放器則需要經(jīng)過鋼絲繩生產(chǎn)企

業(yè)和相關(guān)人員的認可，n>10圈的鋼絲繩不能連接

應力釋放器。強調(diào)只有Category1鋼絲繩可與應力

釋放器連接，是因為Category 2、Category3鋼絲繩連接應力釋放器后，鋼絲繩承載能力會顯著降低。

Casar用百分數(shù)表示了不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩一端連接應

力釋放器后可保持最小破斷拉力的能力：對6股、8股鋼絲繩，該數(shù)值為40%~60%，對18×7鋼絲繩，該數(shù)值為60%~80%，而對圖4EUROLIFT、圖5

STARLIFT、圖6POWERPLAST鋼絲繩，該數(shù)值為90%~110%。Union也有相同研究并給出：對6股、

8股鋼絲繩，該數(shù)值為40%~60%，對Category 3、Category 2、Category1鋼絲繩，相應數(shù)值依次為40%~70%、60%~80%、90%~110%。從滿足鋼絲繩安全使用角度看，基于阻旋轉(zhuǎn)性能不同而對多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類，可以為鋼絲繩使用者決定所選阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是否可與應力釋放器連接提供指

南。需要說明的是，Diepa、Casar、Verope、Python、OLIVEIRA、Pfeifer等企業(yè)資料均明示4股鋼絲繩不能與應力釋放器連接。