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鋼絲繩的強度特性
發(fā)布時間：2019-08-09 16:20 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
靜強度破斷拉力 鋼絲繩的靜強度是用破斷拉力來表示，它包含兩個指標： （1）所有鋼絲破斷拉力總和。是指鋼絲繩中所有鋼絲的破斷拉力總和。通常是用拆股試驗的方法，將每根鋼絲
靜強度——破斷拉力
鋼絲繩的靜強度是用破斷拉力來表示，它包含兩個指標：
（1）所有鋼絲破斷拉力總和。是指鋼絲繩中所有鋼絲的破斷拉力總和。通常是用拆股試驗的方法，將每根鋼絲進行破斷拉力試驗，然后累計結(jié)果。
（2）整繩破斷拉力。是指在拉力機上鋼絲繩破斷時的拉力，也就是說鋼絲繩的實際破斷拉力。鋼絲捻繞成繩以后，其整繩的破斷拉力要小于所有鋼絲破斷拉力總和，即強度有所降低，稱為捻繞損失。其原因是，鋼絲捻繞成繩之后受到拉伸、扭曲和彎曲綜合作用的結(jié)果。通常將整繩的破斷拉力與繩中所有鋼絲破斷拉力總和的比值，稱為捻繞效率，即：
捻減率《與鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及捻角有關(guān)，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，捻減率就越大；股捻角或繩捻角大，其捻減率也大。
在國家標準《重要用途鋼絲繩》（GB8918-206）和《一般用途鋼絲繩》
（GB20118-2006）中，對每一類別不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩的力學(xué)性能，按不同強度等級規(guī)定了鋼絲繩最小破斷拉力，各生產(chǎn)廠商制造的鋼絲繩不得低于這個數(shù)值。
疲勞強度
（1）鋼絲繩疲勞強度的特殊性
從機械零件知，機件在交變負荷下工作時經(jīng)過一定工作循環(huán)次數(shù)后，由于材料的質(zhì)量、加工缺陷或結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)?shù)仍颍诹慵木植繀^(qū)域造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋。當(dāng)應(yīng)力超過金屬材料的強度極限時，零件發(fā)生斷裂。鋼絲繩的構(gòu)成材料是鋼絲和繩芯，而鋼絲又是以股的形式捻繞在鋼絲繩中。因此，在使用過程中它的疲勞強度有其特殊性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）用作動索的提升鋼絲繩在拉力載荷作用下，在一個工作循環(huán)中（升降周期），隨著提升容器位置的變化，由于鋼絲繩自重的影響，使得鋼絲繩整個長度的每一截面上所受到的拉應(yīng)力都發(fā)生變化。與此同時，在需要繞過繩輪（或卷筒）的工作區(qū)段，還受到彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力的作用。由此可見，在鋼絲繩的整個工作長度的每一截面上，其疲勞強度是不相等的，而且是周期性的變化。
2）捻繞于鋼絲繩中的鋼絲，在各種交變應(yīng)力（拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲和接觸）的共同作用下，經(jīng)過一定的工作循環(huán)（重物的提升和下放）之后，首先在受載最大的位置，某一般中的鋼絲發(fā)生斷裂，隨后在其他股中陸續(xù)出現(xiàn)斷絲，使鋼絲繩的強度逐漸受到削弱后被拉斷。
3）鋼絲繩是一個疲勞壽命有限的特殊構(gòu)件，如果按鋼絲繩拉斷時的工作循環(huán)次數(shù)來確定它的尺寸，必然存在不安全因素。因此，人們實際上是將鋼絲繩安排在時間強度范圍內(nèi)工作，即把第一根鋼絲開始斷裂時所經(jīng)受的工作循環(huán)次數(shù)，以及隨后逐漸斷絲直到報廢時（達到規(guī)定的斷絲數(shù)）所經(jīng)受的工作循環(huán)次數(shù)，用作衡量鋼絲繩疲勞壽命的標志。
（2）影響鋼絲繩疲勞壽命的因素
有許多因素影響著鋼絲組的疲勞壽命，但最主要的有以下幾個方面：
1）鋼絲繩的結(jié)構(gòu)對疲勞壽命的影響
不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩在其捻法、捻向、捻距及結(jié)構(gòu)組成等都有所不同，它們的疲勞性能存在很大的差異。即使在同樣的使用條件下，其疲勞壽命也完全不同。如圖2-11所示、在同樣的安全系數(shù)和D/d值情況下，點接觸股鋼絲繩（6×19、6x37）疲勞壽命最低，線接觸股鋼絲繩比點接觸股高，其中WS組合式疲勞壽命最高，為點接觸股的5~10倍。
異形股與圓股鋼絲繩相比，在使用中也存在疲勞壽命的差異。例如，三角股鋼絲繩無論在礦山的豎井或斜井提升中，比普通圓股均有較高的使用壽命。壓實股面接觸鋼絲繩，在某些使用條件下，如斜井提升中，其疲勞壽命比點、線接觸股鋼絲繩都要高。這就充分說明，需要根據(jù)不同用途來選用鋼絲繩結(jié)構(gòu)。鋼絲繩采用不同捻法，它的疲勞強度也有所不同。不管鋼絲繩是何種結(jié)構(gòu)，同向捻的疲勞壽命總是比交互捻高。如圖2-12所示，尤其在增大D/d值時，同向捻耐疲勞性能更好。
2）不同的使用條件對疲勞壽命的影響
同一根鋼絲繩不同的使用條件其疲勞壽命也不相同，其中影響較大的有以下幾種情況：
①D/d值。鋼絲繩繞過繩輪或在卷筒上纏繞時，若D/d值小，彎曲應(yīng)力增大，出現(xiàn)鋼絲早期疲勞斷裂，將縮短鋼絲繩的使用壽命；增大D/d值，將延長銅絲繩的使用壽命（如圖2-13所示）。
②安全系數(shù)。如圖2-14所示，在同一個繩輪上，鋼絲繩承受的張力大時（安全系數(shù)小），將過早地出現(xiàn)斷絲，疲勞壽命低。隨著安全系數(shù)的加大，鋼絲繩的疲勞壽命也延長。因此，通常規(guī)定鋼絲繩在一定的安全系數(shù)范圍內(nèi)工作，尤其是在大直徑繩輪情況下，加大安全系數(shù)對延長鋼絲繩的疲勞壽命效果更顯著。
③彎曲特征。當(dāng)鋼絲繩在繩輪上作變向彎曲時（反方向彎曲），由于變向應(yīng)力的作用，將加速疲勞裂紋的出現(xiàn)。如圖2-15所示，鋼絲繩的破斷損壞比單彎曲時幾乎快一倍。從疲勞斷口的不同也可以說明，單向彎曲只有一個疲勞源，而變向彎曲卻有兩個。作者曾對某礦山斜坡提升進行過實地考察研究（4]，兩象鋼絲繩導(dǎo)輪多，經(jīng)受3道變向彎曲，使用只1個月因斷絲嚴重將其更換。
