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鋼絲繩又稱鋼索到底是什么東西
發(fā)布時間：2019-07-12 00:34 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
鋼絲繩 是幾股金屬絲絞合成螺旋狀，形成復合繩索，圖案稱為鋪設繩索。 較大直徑的鋼絲繩由多根這種鋪設的繩索組成，其形式稱為電纜敷設。 在更嚴格的意義上，術語鋼絲繩是指直
鋼絲繩是幾股金屬絲絞合成螺旋狀，形成復合“ 繩索 ”，圖案稱為“鋪設繩索”。 較大直徑的鋼絲繩由多根這種鋪設的繩索組成，其形式稱為“電纜敷設”。
在更嚴格的意義上，術語“鋼絲繩”是指直徑大于3/8英寸（9.52mm），較小的規(guī)格指定為電纜或繩索。 [1]最初使用鍛鐵線，但今天鋼鐵是用于鋼絲繩的主要材料。
從歷史上看，鋼絲繩是從鍛鐵鏈演變而來的，這些鏈具有機械故障的記錄。 雖然鏈節(jié)或實心鋼筋中的缺陷會導致災難性故障 ，但構成鋼纜的電線中的缺陷不那么重要，因為其他電線很容易承受負荷。 雖然單根鋼絲和鋼絞線之間的摩擦會導致鋼絲繩壽命期間的磨損，但它也有助于彌補短期內的輕微故障。
鋼絲繩是從19世紀30年代的采礦葫蘆應用開始研制的。 鋼絲繩動態(tài)地用于起重機和電梯的提升和提升，以及機械動力的傳輸 。 鋼絲繩還用于在機構中傳遞力 ，例如鮑登纜繩或連接到駕駛艙中的杠桿和踏板的飛機的控制表面 。 只有飛機電纜有WSC（線股芯）。 此外，飛機電纜的直徑小于鋼絲繩。 例如，飛機電纜的直徑為3/64英寸，而大多數(shù)鋼絲繩的直徑為1/4英寸。 [2]靜態(tài)鋼絲繩用于支撐諸如懸索橋之類的結構或用于支撐塔架的拉索 。 架空索道依靠鋼絲繩支撐和移動貨物。
歷史
現(xiàn)代鋼絲繩是德國采礦工程師Wilhelm Albert在1831年至1834年間發(fā)明的，用于德國下薩克森州 克勞斯塔爾的哈茨山脈的采礦。 [3] [4] [5]它很快被接受，因為它被證明優(yōu)于由大麻或金屬鏈制成的繩索，例如之前使用過的繩索。 [6]
Wilhelm Albert的第一根繩子由三根繩子組成，每根繩子由四根繩子組成。 1840年，蘇格蘭人羅伯特斯特林紐爾進一步改進了這一過程。 [7]在美國，鋼絲繩由約翰·A·羅布林 （ John A. Roebling ）制造，始于1841年[8] ，是他在吊橋建造中取得成功的基礎。 Roebling在鋼絲繩的設計，材料和制造方面引入了許多創(chuàng)新。 Lehigh煤炭和航海公司 （LC＆N公司）的主要業(yè)主Josiah White和Erskine Hazard一直關注采礦和鐵路技術的發(fā)展，他們與Lehigh Valley的第一座高爐一起建造位于賓夕法尼亞州 1848年的Mauch Chunk ， [8] [10]的鋼絲繩工廠，為Ashley Planes項目提供電梯電纜，然后是Summit Hill和Mauch Chunk鐵路的后軌飛機，提升其作為首要旅游目的地的吸引力由于汽車回收率從近四小時降至不到20分鐘，大大提高了煤炭產(chǎn)能的吞吐量。 數(shù)十年見證了歐洲和北美的深井采礦業(yè)迅速增長，因為地表礦床已經(jīng)耗盡，礦工不得不沿著傾斜層追逐層。 鐵路發(fā)展的時代尚早，蒸汽機在陡坡上缺乏足夠的牽引力，因此傾斜的平面鐵路很常見。 這推動了美國電纜葫蘆的迅速發(fā)展，因為無煙煤地區(qū)北部和南部的地表沉積物每年都在深入，甚至Panther Creek Valley的豐富礦床也要求LC＆N公司將其第一個軸推入較低的斜坡開始蘭斯福德及其斯庫爾基爾縣雙城鎮(zhèn)科爾代爾 。
德國Adolf Bleichert＆Co。工程公司成立于1874年，并開始在魯爾河谷建造用于采礦的雙軌電車。 憑借重要專利和歐洲數(shù)十個工作系統(tǒng)，Bleichert主導了全球行業(yè)，后來將其設計和制造技術授權給美國新澤西州的Trenton Iron Works，后者在美國各地建立了系統(tǒng)。 Adolf Bleichert＆Co。繼續(xù)在全球建造數(shù)百條架空電車：從阿拉斯加到阿根廷，澳大利亞和斯匹次卑爾根。 Bleichert公司還為帝國德國陸軍和國防軍建造了數(shù)百條架空索道。
在19世紀后半葉，鋼絲繩系統(tǒng)被用作傳遞機械動力的手段[11]，包括新的纜車 。 鋼絲繩系統(tǒng)的成本僅為線軸的十分之一，并且具有比線軸更低的摩擦損失。 由于這些優(yōu)點，鋼絲繩系統(tǒng)被用于傳輸幾英里或幾公里的距離。 [12]
施工
電線
鋼絲繩用鋼絲通常由非合金碳鋼制成，碳含量為0.4-0.95％。 繩索的非常高的強度使得鋼絲繩能夠支撐大的拉力并且在相對小的直徑的滑輪上運行。
Strands
在所謂的交叉絞合線中，不同層的線彼此交叉。 在最常用的平行絞合線中，所有線層的捻距相等，并且任何兩個疊加層的線平行，導致線性接觸。 外層的線由內層的兩根線支撐。 這些金屬絲沿著鋼絞線的整個長度是相鄰的。 平行絞合線在一次操作中制成。 具有這種股線的鋼絲繩的耐久性總是比具有交叉絞合線的那些（很少使用的）大得多。 具有兩個線層的平行絞合線具有構造填充物，Seale或Warrington。
螺旋繩
原則上，螺旋繩是圓形股線，因為它們具有在中心上螺旋布置的線層組件，其中至少一層線以與外層的方向相反的方向放置。 螺旋繩的尺寸可以使得它們不旋轉，這意味著在張力下繩索扭矩幾乎為零。 開放螺旋繩僅由圓形線組成。 半鎖定線圈繩索和全鎖定線圈繩索始終具有由圓形線材制成的中心。 鎖定的線圈繩索具有一個或多個外形的外形線。 它們的優(yōu)點在于它們的結構可以更大程度地防止灰塵和水的滲透，并且還可以保護它們免受潤滑劑的損失。 此外，它們還具有另一個非常重要的優(yōu)點，因為如果具有適當?shù)某叽?，斷裂的外線的端部不能離開繩索。
擱淺的繩索
絞合繩索是在芯部周圍的一個或多個層中螺旋布置的若干股線的組件。 該核心可以是三種類型之一。 第一種是纖維芯，由合成材料或劍麻等天然纖維制成。 合成纖維更堅固，更均勻，但不能吸收太多潤滑劑。 天然纖維可以吸收高達15％的重量的潤滑劑，因此比合成纖維更能保護內部線材免受腐蝕。 纖維芯是最靈活和最有彈性的，但具有易于壓碎的缺點。 第二種類型的線股芯由一根額外的線股構成，通常用于懸掛。 第三種類型是獨立鋼絲繩芯（IWRC），它是所有類型環(huán)境中最耐用的。 [13]大多數(shù)類型的絞合繩索僅在芯部（纖維芯或鋼芯）上具有一個絞合線層。 繩索中的股線的捻向可以是右（符號Z）或左（符號S），并且線的捻向可以是右（符號z）或左（符號s）。 如果外股線中的線材的捻向方向與外股線本身的布置方向相反，則這種繩索稱為普通捻繩 。 如果外部股線和外部股線本身具有相同的鋪設方向，則該繩索稱為lang lay rope繩索 （來自荷蘭語langslag，與kruisslag相反， [14]以前是Albert的鋪設或langs lay）。 常規(guī)敷設意味著各個電線在一個方向上圍繞中心纏繞，并且股線以相反的方向纏繞在芯部周圍。[2]
多股繩索或多或少地具有抗旋轉性，并且至少有兩層股線圍繞中心螺旋形地放置。 外股線的方向與下面的股線層的方向相反。 具有三股線的繩索幾乎不可旋轉。 具有兩個股線層的繩索大多數(shù)僅是低旋轉的。 [15]
根據(jù)用法分類
根據(jù)它們的使用位置，鋼絲繩必須滿足不同的要求。 主要用途是：
- 運行繩索（絞合繩索）彎曲在滑輪和鼓上。 因此，它們主要通過彎曲而緊張，其次通過張力。
- 固定繩索，支撐繩索（螺旋繩索，大多數(shù)是全鎖定的）必須承受拉力，因此主要由靜態(tài)和波動的拉伸應力加載。 用于懸掛的繩索通常稱為電纜。 [16]
- 履帶繩（完全鎖定的繩索）必須充當客艙滾輪或架空索道和纜索起重機中的其他負載的軌道。 與運行繩索相比，履帶繩索不會承受滾子的曲率。 在輥力下，發(fā)生繩索的所謂自由彎曲半徑。 該半徑隨著拉力增加（并且彎曲應力減?。┎⑶译S著輥力而減小。
- 鋼絲繩吊索（絞合繩）用于安裝各種貨物。 這些吊索受到拉力的作用，但首先是彎曲應力，當彎曲在貨物的或多或少的鋒利邊緣上時。
繩索驅動器
對于起重機，電梯，繩索和采礦設施的繩索驅動裝置有技術規(guī)定，其不超過給定的拉力并且不超過滑輪和繩索直徑的給定直徑比D / d。 繩索驅動的一般尺寸標注方法（除了技術法規(guī)之外使用）計算出五個限制[17]
- 繩索丟棄或破損的工作周期（平均值或10％限制） - 用戶的要求
- Donandt力（對于給定的彎曲直徑比D / d產(chǎn)生拉力） - 嚴格限制。 標稱繩索張力S必須小于Donandt力SD1。
- 繩索安全系數(shù)=最小斷裂力Fmin /標稱繩索張力S.（抵抗極端沖擊力的能力） - 簡易提升裝置的Fmin/S≥2.5
- 丟棄斷線次數(shù)（檢測需要更換繩索）參考繩索長度30d的最小斷線數(shù)應為BA30≥8，用于起重設備
- 最佳繩索直徑最大 給定滑輪直徑D和拉伸繩索力S的繩索耐久性 - 出于經(jīng)濟原因，繩索直徑應接近但小于最佳繩索直徑d≤dopt。
繩索驅動限制的計算取決于：
- 使用過的鋼絲繩的數(shù)據(jù)
- 繩索張力S
- 滑輪和/或滾筒的直徑D.
- 每個工作循環(huán)的簡單彎曲w-sim
- 每個工作循環(huán)的反向彎曲w-rev
- 每個工作循環(huán)的組合波動張力和彎曲w-com
- 相對波動張力ΔS/ S.
- 繩索彎曲長度l
安全
鋼絲繩受到波動力，磨損，腐蝕以及很少的極端力的作用。 繩索壽命是有限的，并且只有通過檢查參考繩索長度的斷線，橫截面損失以及其他故障來確保安全性，以便在發(fā)生危險情況之前更換鋼絲繩。 安裝應設計成便于檢查鋼絲繩。
用于客運的起重設備要求應使用多種方法的組合來防止汽車向下傾斜。 電梯必須具有冗余軸承繩和安全裝置。 索道和礦井提升必須由負責的經(jīng)理永久監(jiān)督，繩索必須通過能夠檢測內部斷線的磁性方法進行檢查。
終止
鋼絲繩的末端容易磨損，并且不能容易地連接到工廠和設備。 有不同的方法來固定鋼絲繩的末端，以防止磨損。 用于鋼絲繩的最常見和最有用的端部配件類型是將端部轉回以形成環(huán)。 然后將松散的末端固定在鋼絲繩上。 僅佛蘭德斯眼睛的終止效率約為70％; 弗拉芒眼睛和拼接接近90％; 至于100％的盆栽和翹曲。
頂針
當鋼絲繩以環(huán)形端接時，存在彎曲太緊的風險，尤其是當環(huán)路連接到將負載集中在相對小的區(qū)域上的裝置時。 頂針可以安裝在環(huán)內，以保持環(huán)的自然形狀，并保護電纜免受環(huán)路內部的擠壓和磨損。 在環(huán)路中使用頂針是行業(yè)最佳實踐 。 頂針可防止負載與電線直接接觸。
鋼絲繩夾/夾子
鋼絲繩夾 ，也稱為夾子，用于將環(huán)的松散端固定回鋼絲繩。 它通常由U形螺栓 ，鍛造鞍座和兩個螺母組成。 兩層鋼絲繩放在U形螺栓中 。 然后將鞍座安裝在繩索上的螺栓上（鞍座包括兩個孔以配合U形螺栓）。 螺母將裝置固定到位。 通常使用三個或更多個夾具來端接鋼絲繩。 直徑為2英寸（50.8毫米）的繩索可能需要多達八個。
有一句古老的格言; 一定不要“騎馬死馬”。 這意味著在安裝夾具時，夾具組件的鞍座部分放置在承載或“帶電”側，而不是放置在電纜的非承載或“死”側。 根據(jù)美國海軍手冊S9086-UU-STM-010，第613R3章， 鋼絲繩和索具，“這是為了保護繩索的帶電或承重端免受擠壓和濫用。平面軸承座和延長身體的尖頭（馬鞍）設計用于保護繩索，并始終靠在活動端。“ [18]
美國海軍和大多數(shù)監(jiān)管機構不建議使用此類夾子作為永久終端。
眼睛拼接或佛蘭芒眼睛
眼形接頭可用于在形成環(huán)時終止鋼絲繩的松散端。 鋼絲繩末端的股線展開一定距離。 然后將線材彎曲，使得展開的長度的末端形成眼睛，然后將未包裹的線束編織回到鋼絲繩中，形成環(huán)，或稱為眼睛接頭的眼睛。
弗拉芒眼睛或荷蘭拼接，涉及不纏繞三股線（股線需要彼此相鄰，而不是交替），并將它們保持在一側。 剩余的股線彎曲，直到線的末端遇到展開完成的“V”，形成眼睛。 保持在一側的股線現(xiàn)在通過從線的末端纏繞回到眼睛的V而被重新包裹。 這些股線沿著與其原始鋪設相反的方向有效地重新纏繞。 當這種類型的繩索拼接特別用于鋼絲繩時，它被稱為“Molly Hogan”，并且，有些人稱為“荷蘭”眼睛而不是“佛蘭芒”眼睛。 [19]
Swaged終止
型鍛是鋼絲繩端接的一種方法，涉及安裝技術。 模鍛鋼絲繩配件的目的是將兩個鋼絲繩端部連接在一起，或以其他方式將鋼絲繩的一端連接到其他部分。 機械或液壓swager用于壓縮和變形配件，形成永久連接。 有許多類型的型鍛配件。 螺紋螺柱，套圈，套筒和套管就是一些例子。 [20]不建議使用纖芯進行型鍛繩索。
楔形插座
當需要經(jīng)常更換配件時，楔形插座端接非常有用。 例如，如果鋼絲繩的末端處于高磨損區(qū)域，則可以周期性地修剪繩索，從而需要移除并重新施加終端硬件。 這方面的一個例子是在拉索上的拖繩的末端。 鋼絲繩的末端環(huán)進入插座中的錐形開口，纏繞在稱為楔形物的單獨部件上。該裝置被敲擊到位，并且負載逐漸緩和到繩索上。 隨著鋼絲繩上的負荷增加，楔形物變得更加牢固，從而更緊密地抓住繩索。
盆栽末端或傾倒的插座
傾倒的插座用于制造高強度永久終端; 它們是通過將鋼絲繩插入錐形腔的窄端而形成的，該錐形腔與預期的應變方向成一直線。 單個電線在錐體或“capel”內張開，然后錐體填充熔融的鉛 - 銻 - 錫（Pb 80 Sb 15 Sn 5 ）焊料或“白色金屬封蓋”， [21] 鋅 [ 需要引證 ] ，或現(xiàn)在更常見的是，不飽和聚酯樹脂化合物。 [22] [23]