鋼絲繩在起重機上使用的非常普遍,由許多高強度鋼絲編繞而成。它首先由單根鋼絲繞在一起形成股,然后將其中一些股繞成繩芯,再由其它股組成的外股圍繞繩芯繞成鋼絲繩。在起重機用鋼絲繩標準選擇時,應(yīng)按照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范、標準來選擇,如果選擇鋼絲繩標準出現(xiàn)問題,將會造成重大的安全事故和不必要的經(jīng)濟損失。起重機行業(yè)鋼絲繩優(yōu)先選用GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》規(guī)定的鋼絲繩。(1)起重機鋼絲繩的選擇應(yīng)遵循TSG Q0002一2008《起重機械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程一橋式起重機》的有關(guān)規(guī)定。規(guī)程指出:鋼絲繩應(yīng)當符合GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》和GB 6067-2010《起重機械安全規(guī)程》的要求。不過2024年1月1日,TSG51-2023《起重機安全技術(shù)規(guī)程》實施后,該監(jiān)察規(guī)程作廢,而新的安全技術(shù)規(guī)程,沒有對起重機鋼絲繩的參考標準進行相應(yīng)要求。2)GB 6067--2010《起重機械安全規(guī)程》中指出,吊運熔融金屬或熾熱金屬的鋼絲繩,應(yīng)選用性能不低于GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》規(guī)定的鋼絲繩;3)起重機鋼絲繩的選擇應(yīng)遵循GB/T 3811-2008《起重機設(shè)計規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定。標準指出:起重機用鋼絲繩應(yīng)符合GB/T 20118-2006《一般用途鋼絲繩》的要求,優(yōu)先采用線接觸型鋼絲繩。當起重機進行危險物品裝卸作業(yè)(如吊運液態(tài)熔融金屬、高放射性或高腐蝕性物品等),或吊運大件物品、重要設(shè)備,且起重機的使用對人身安全及可靠性有較高要求時,應(yīng)采用GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》規(guī)定的鋼絲繩;從前述例舉的標準可以看出,國家在制定相關(guān)起重機規(guī)范、標準時,大多選用了GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》規(guī)定的鋼絲繩,說明起重機用鋼絲繩的重要性。其中TSG Q0002一2008《起重機械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程一橋式起重機》引用了GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》標準,而被TSG引用后的標準(條款)構(gòu)成了TSG的組成部分,都是強制性要求。至于另一個標準,GB/T 34198-2017《起重機用鋼絲繩》,雖然聲稱使用于《起重機械分類》(GB/T 20776-2006)中界定的橋架型起重機和臂架型起重機用鋼絲繩。但TSG標準系列中沒有引用。第三、起重機鋼絲繩的正確標記
18 NAT 6×19S+NF 1770 SS GB89182、NAT:鋼絲表面為光面鋼絲,表明鋼絲的表面狀態(tài),還有:ZAA:A級鍍鋅鋼絲;
ZAB:AB級鍍鋅鋼絲;
ZBB:B級鍍鋅鋼絲。
鍍鋅鋼絲繩按照國家標準分為A、AB、B類三種,A類鍍鋅鋼絲繩鋅層最厚,耐腐蝕能力強,AB類鋅層較薄,耐腐蝕一般,B類鍍鋅層最薄,一般先鍍鋅后拉拔。3、6×19S 6股每股19芯西魯式鋼絲繩。基本繩股結(jié)構(gòu)可分為三種:西魯式結(jié)構(gòu)(Seale)、瓦林吞式結(jié)構(gòu)(Warrington)、填充式結(jié)構(gòu)(Filler):
(1)西魯式(Seale)結(jié)構(gòu)(股結(jié)構(gòu):1+9+9)是電梯用鋼絲繩中最普遍采用的一種結(jié)構(gòu),因該結(jié)構(gòu)中外層鋼絲較粗,在使用過程中能經(jīng)受更長時間的磨損。
(2)瓦林吞(Warrington)結(jié)構(gòu)(股結(jié)構(gòu):1+6+6/6)的疲勞彎曲壽命相對比西魯式結(jié)構(gòu)的高,這是因為瓦林吞式結(jié)構(gòu)的鋼絲繩每股中具有較多較細的鋼絲。對使用壽命的影響因素不僅僅是磨損,還有彎曲疲勞。
(3)填充式(Filler)結(jié)構(gòu)的鋼絲繩是一種具有較高的抗疲勞性能的鋼絲繩。如8x25Fi+FC(股結(jié)構(gòu):1+6+6F+12),這種結(jié)構(gòu)的鋼絲繩不足之處在于較低的抗磨損性能,鋼絲繩中的集合缺陷會嚴重降低鋼絲繩的壽命。直徑較小的鋼絲繩較難制造,常用于直徑較粗的鋼絲繩。
FC:纖維芯(天然或合成)
NF:天然纖維芯
SF:合成纖維芯
IWR:金屬絲繩芯
IWS:金屬絲股芯
5、1770:鋼絲繩公稱抗拉強度為1770 MPa所謂的抗拉強度=最小破斷拉力/鋼絲繩的面積按捻法分:右交互捻、左交互捻、右同向捻和左同向捻四種。ZZ:右同向捻
SS:左同向捻
ZS:右交互捻
SZ:左交互捻
7、鋼絲繩的產(chǎn)品標準編號為:GB8918《重要用途鋼絲繩》鋼絲繩的破斷拉力與鋼絲繩的直徑,結(jié)構(gòu)及鋼絲的強度有關(guān)。
鋼絲繩破斷拉力=換算系數(shù)×鋼絲破斷拉力總和:
理論計算鋼絲繩破斷拉力最小值用下式表示:
F=KD²R/1000
式中:
F—鋼絲繩的最小破斷拉力,kN
D—鋼絲繩的公稱直徑,mm
K—某一指定結(jié)構(gòu)的鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù),值見相關(guān)鋼絲繩資料,一般取值在0.3~0.4之間。
R—鋼絲繩公稱抗拉強度,MPa
2、鋼絲繩的選型計算
C系數(shù)法使用于運動繩,最小安全系數(shù)法對運動繩和靜態(tài)繩都使用,此文僅講解最常用的最小安全系數(shù)法。[n]—鋼絲繩的許用安全系數(shù),也稱最小安全系數(shù),用在不同位置,不同場所,取值不同,可參考3811表44。在起重吊裝中,鋼絲繩用作纜風(fēng)繩,安全系數(shù)不小于3.5;作滑輪組跑繩,安全系數(shù)不小于5;作吊索的安全系數(shù)一般不小于8;如果用于載人,則安全系數(shù)不小于10~12。3、鋼絲繩許用拉力的計算
實際工作中,人們要把鋼絲繩的技術(shù)數(shù)據(jù)背熟是相當困難的。依據(jù)查表法能獲得較準確的數(shù)據(jù),但不太方便,尤其在現(xiàn)場查找數(shù)據(jù)困難較多,這是查表法的不便之處(引用特檢行業(yè)相關(guān)培訓(xùn)教材,但本文作者不認同該說法)。選取鋼絲繩抗拉強度1400N/mm²作為近似破斷拉力計算的依據(jù),以此破斷拉力除安全系數(shù),便得出鋼絲繩的近似許用拉力。此方法偏于安全,未考慮鋼絲繩的破損情況。一般情況鋼絲繩的安全系數(shù)n>5,為計算方便,我們?nèi)n]=5。第一步計算破斷拉力(單位為N,不用除以1000):F=KD²R=0.35×D²×1400=490D² N[F]=F/[n]=490D²/5=98D²≈100D²所以,最前面的圖片,算題答案應(yīng)該選C,只是給的答案少寫了一個0。第五、小結(jié)
破斷拉力有很多影響因素,與鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、捻距、捻制質(zhì)量等有著密切的關(guān)系。目前國內(nèi)外重要用途鋼絲繩標準都明確規(guī)定,因此,作為設(shè)計人員或者檢驗人員,無需去探究破斷拉力具體是如何計算的,只需要會查相關(guān)標準就行。另外,在起重機設(shè)計、標準件選用和校核過程中,從來不用估值法,因此,這道題沒有實際應(yīng)用價值,真正搞起重機設(shè)計的人員,不屑于采用這種估值法,也不愿意去掌握這種技巧,更不會去牢記估值法的公式,沒有一點實際意義和應(yīng)用價值。所以,該考題是一幫搞起重機檢驗的人,耍一些小聰明,故弄玄虛,倒騰出來的一個公式,然后拿來去考核檢驗人員。做起重機設(shè)計和檢驗,需要精確的去計算受力,合理的選擇標準件。對鋼絲繩計算而言,特檢行業(yè)需要掌握鋼絲繩安全系數(shù)的校核計算方法。破斷拉力不需要去求解,相關(guān)標準中給出了具體值,另外檢驗人員也無需去查標準,只需查驗鋼絲繩的合格證書,上面會清楚的標注破斷拉力的具體數(shù)值(如上圖),乘以吊掛重物鋼絲繩的總條數(shù)輪組的倍率,乘以繩端固定效率,除以鋼絲繩下重物的總重量(或最大起重量),就是具體的安全系數(shù),和該起重機的許用安全系數(shù)比較,只要大于許用安全系數(shù),就表明鋼絲繩滿足設(shè)計要求。