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鋼絲繩的彎曲特性，拉伸與扭轉(zhuǎn)特性
發(fā)布時(shí)間：2019-08-09 16:33 文章來源：未知 文章作者：admin 點(diǎn)擊數(shù)：
彎曲特性 鋼絲繩是用許多細(xì)鋼絲按螺旋形捻繞而成的，柔軟易彎曲，故廣泛用作提升運(yùn)輸設(shè)備的彎曲牽引機(jī)構(gòu)。例如，纏繞在卷筒上用作升降物料；繞于繩輪上用作傳遞牽引力和改變運(yùn)
彎曲特性
鋼絲繩是用許多細(xì)鋼絲按螺旋形捻繞而成的，柔軟易彎曲，故廣泛用作提升運(yùn)輸設(shè)備的彎曲牽引機(jī)構(gòu)。例如，纏繞在卷筒上用作升降物料；繞于繩輪上用作傳遞牽引力和改變運(yùn)動(dòng)方向；繞于滑輪組用于增大拉力等。
鋼絲繩難易彎曲程度主要取決于它的彎曲剛度的大小。彎曲剛度越大，越難于彎曲；反之，彎曲剛度小，就越容易彎曲。彎曲剛度的大小與繩中鋼絲的粗細(xì)（絲徑）有關(guān)。鋼絲繩彎曲的難易程度通常用撓性系數(shù)來表示，它等于鋼絲繩的直徑D與它的鋼絲直徑。之比（D/8）。對(duì)于由不同直徑鋼絲捻制的鋼絲繩，其撓性系數(shù)等于繩徑與它最粗鋼絲直徑之比。可見，在相等繩徑情況下，繩中絲數(shù)越多，絲徑越勻，其撓性系數(shù)大，耐彎曲疲勞性能好。
拉伸與扭轉(zhuǎn)特性
不考慮扭轉(zhuǎn)的純拉伸
拉伸與扭轉(zhuǎn)特性
從材料力學(xué)知，桿件受拉和受扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性能，兩者是互相獨(dú)立的。力與變形之間的關(guān)系決定于兩個(gè)獨(dú)立的方程。與桿件不同，因鋼絲繩是按螺旋形捻制的，在受拉的同時(shí)還伴隨有松捻扭轉(zhuǎn)。也就是說，拉伸和扭轉(zhuǎn)是同時(shí)發(fā)生的，面且拉伸與扭轉(zhuǎn)互相影響（參閱7.3.1節(jié)）。因此，對(duì)鋼絲繩而言，我們要討論的是拉伸與扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合力學(xué)性能。
不考慮扭轉(zhuǎn)的純拉伸
我們先分析一下不考慮拉伸時(shí)扭轉(zhuǎn)的影響，即純拉伸情況。圖2-16表示新鋼絲繩反復(fù)施加載荷時(shí)負(fù)荷一伸長(zhǎng)曲線。從圖中可看出，整個(gè)曲線可分為以下幾個(gè)階段：
食新的的理中：，解堂或限之司，以規(guī)股與租品之間造秘散保最聚器”鑒果監(jiān)和屬愛，用照意氧結(jié)構(gòu)還不穩(wěn)定。因此，在得業(yè)絲組初始要做時(shí)，各保庭無使安生位感機(jī)修基位置添新規(guī)當(dāng)。與此同時(shí)還有組芯（北其麻芯）的最縮等品此引能的伸長(zhǎng)稱為鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)。
靠構(gòu)你長(zhǎng)也質(zhì)殘余伸長(zhǎng)，它是鋼絲組結(jié)構(gòu)的固有特住造成的，與材料力學(xué)中的桿件殘余變形有著本質(zhì)上的區(qū)別。鋼絲繩的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)與其結(jié)構(gòu)、承截的大小以及使用期限有關(guān)（見表23）。對(duì)新鋼絲繩在出廠之前，采取預(yù)伸張可大大減小它的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)。
表2-3鋼絲繩結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)
鋼絲繩類型使用條件結(jié)構(gòu)件長(zhǎng)率（）/%
纖維芯|金屬芯
單股、密封鋼絲繩
0.08輕載m>8|0.250.15二次搶鋼絲繩
重載反復(fù)彎曲|2.01.o注：l為鋼絲繩的工作長(zhǎng)度；m為安全系數(shù)。
圖2-16中的曲線群n表示第一次加載后，重復(fù)加載和卸載的載荷與伸長(zhǎng)的變化曲線，也可看成是重復(fù)加載時(shí)的彈性階段。在此階段包含了結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)與初次彈性伸長(zhǎng)的綜合變化。因?yàn)樾落摻z繩雖經(jīng)過了第一次受載，但內(nèi)部鋼絲和股的位置還未完全順當(dāng)，繩芯還繼續(xù)收縮，所以重復(fù)加載時(shí)仍有結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)。
（2）彈性階段。經(jīng)反復(fù)幾次加載后，鋼絲繩的結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。最后沿ef曲線變化，稱為彈性階段。若不考慮拉伸時(shí)的松捻扭轉(zhuǎn)，在彈性階段，載荷與伸長(zhǎng)為線性關(guān)系，符合胡克定律：
A1IL式中AL—鋼絲繩的彈性伸長(zhǎng)，mm；T——鋼絲繩所受張力，N；L——鋼絲繩的工作長(zhǎng)度，m；E.——鋼絲繩的彈性模量，MPa；F——鋼絲繩的金屬斷面面積，mm2。
在彈性階段鋼絲繩的伸長(zhǎng)，在很大度上取決于彈性模量。，大彈性長(zhǎng)?。换蛘呦喾?。彈性模量與鋼絲繩結(jié)構(gòu)及使用程度有關(guān)：1）一次捻大于二次捻鋼絲繩；2）金屬芯大于纖維芯鋼絲繩；3）同向捻大于交互捻鋼絲繩；4）隨捻角的增大彈性模量減小；5）剛使用的鋼絲繩其彈性模量小，隨使用時(shí)間的增長(zhǎng)而加大。在工程設(shè)計(jì)研究階段，為近似計(jì)算鋼絲繩的彈性伸長(zhǎng)，可采用E1=
（0.8~1.4）×105MPa。對(duì)于新出廠的鋼絲繩取下限值；使用過一段時(shí)間的鋼絲繩取中間值；使用較長(zhǎng)時(shí)間的鋼絲繩取上限值。
須指出，鋼絲繩的彈性模量E，與單根鋼絲材料彈性模量E有本質(zhì)區(qū)別，前者取決于鋼絲繩結(jié)構(gòu)、使用程度，后者則與鋼絲材料有關(guān)。
（3）塑性階段。圖2-16中的g曲線段為塑性階段。當(dāng)載荷超過彈性極限（為鋼絲繩破斷載荷的55%~65%），與桿件拉伸一樣，也出現(xiàn)屈服階段和硬化階段。當(dāng)加載到超過鋼絲繩的強(qiáng)度極限時(shí)，陸續(xù)出現(xiàn)斷絲，直至整根鋼絲繩被拉斷。
2.2.5.2扭轉(zhuǎn)對(duì)拉伸曲線的影響
鋼絲繩在受拉時(shí)伴隨有松捻扭轉(zhuǎn)，使得鋼絲繩的捻距加長(zhǎng)（繩的伸長(zhǎng)增加）。因此，在彈性階段鋼絲繩的伸長(zhǎng)應(yīng)包括兩部分：受載時(shí)的彈性伸長(zhǎng)和扭轉(zhuǎn)時(shí)的松捻伸長(zhǎng)。這種情況下，在彈性階段載荷與變形為非線性關(guān)系。并且隨載荷的加大，松捻扭轉(zhuǎn)加劇，這種非線性關(guān)系也相應(yīng)加大。此外，考慮了松捻扭轉(zhuǎn)的拉伸，其彈性模量比純拉伸時(shí)要小。
綜上所述，通常鋼絲繩是限制在彈性階段工作，并且認(rèn)為工作時(shí)鋼絲繩的松捻扭轉(zhuǎn)比較小。因?yàn)樗赡砼まD(zhuǎn)大時(shí)鋼絲繩不能工作，此時(shí)必須選用不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩。因此，鋼絲繩受載工作時(shí)的力學(xué)性能目前仍按純拉伸來考慮。在彈性階段，鋼絲繩承受的載荷與它的縱向伸長(zhǎng)之間的關(guān)系，仍按線性理論來考慮。
關(guān)于鋼絲繩的拉伸與扭轉(zhuǎn)的靜力學(xué)理論，將在第4篇專門論述。