信息摘要：
1前言 鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣的撓性件，用來(lái)將卷筒和懸掛裝置連接在一起，從而完成各種吊運(yùn)工作。和其他撓性件（如鏈條）相比，鋼絲繩的自重輕、撓性好、強(qiáng)度高，能承受沖
1前言
鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣的撓性件，用來(lái)將卷筒和懸掛裝置連接在一起，從而完成各種吊運(yùn)工作。和其他撓性件（如鏈條）相比，鋼絲繩的自重輕、撓性好、強(qiáng)度高，能承受沖擊而不易突然發(fā)生斷裂，因而安全可靠，工作平穩(wěn)且無(wú)噪聲，制造成本低。
鋼絲繩安全選用的一個(gè)重要指標(biāo)就是破斷力。目前，我國(guó)冶金行業(yè)起重機(jī)用鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)執(zhí)行GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》（用于點(diǎn)接觸鋼絲繩）與GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》（用于線(xiàn)接觸鋼絲繩）標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定鋼絲繩實(shí)際破斷力的測(cè)定方法執(zhí)行GB/T8358-2014標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)鋼絲繩試樣施加拉力拉伸至鋼絲繩斷裂測(cè)定鋼絲繩的實(shí)際破斷拉力或者試驗(yàn)至規(guī)定拉力值。
2鋼絲繩破斷力的測(cè)試
鋼絲繩破斷力的測(cè)試方法有兩種，一種是鋼絲繩拆股破斷力測(cè)試，一種是整繩破斷力測(cè)試。
2.1鋼絲繩拆股破斷力測(cè)試
鋼絲繩拆股破斷力試驗(yàn)就是將試樣鋼絲繩的鋼絲逐一拆開(kāi)，試驗(yàn)其拉力再求和得出破斷力，試驗(yàn)時(shí)不包括股中填充絲、中心絲、各種鋼絲繩的鋼芯。
規(guī)定分兩種情況：一是當(dāng)試驗(yàn)鋼絲繩全部鋼絲時(shí)，是將每根鋼絲的實(shí)測(cè)破斷力相加；二是當(dāng)試驗(yàn)鋼絲繩繩內(nèi)部分鋼絲時(shí)利用公式F=Fo+F，N，+F，N2+…+FNN、式中F一鋼絲破斷力總和；F，F(xiàn)…FN一同結(jié)構(gòu)、同直徑1股中鋼絲的實(shí)測(cè)破斷力和不參加試驗(yàn)鋼絲的計(jì)算破斷力之和；F。一鋼絲繩中鋼芯的計(jì)算破斷力之和；N.N2…N、一鋼絲繩中同結(jié)構(gòu)、同直徑的股數(shù)；多層股鋼絲繩，同結(jié)構(gòu)、同直徑取大于1股試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)以算術(shù)平均值來(lái)計(jì)算。
我國(guó)鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)執(zhí)行拆股試驗(yàn)不作整繩破斷拉力試驗(yàn)，既有認(rèn)識(shí)上的原因，又有客觀條件的限制，存在著以下三種情況：
（1）認(rèn)為拆股試驗(yàn)是執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能滿(mǎn)足要求，對(duì)整繩破斷拉力的科學(xué)性不了解。
（2）通常是用戶(hù)不要求作整繩破斷拉力。既然用戶(hù)不提出，生產(chǎn)廠就不作，當(dāng)用戶(hù)提出作整繩破斷拉力時(shí)，有條件的廠才作。
（3）部分廠不具備作整繩破斷拉力的條件。我公司采用某有限公司的鋼絲繩，合格證上就僅提供拆股鋼絲破斷力總和沒(méi)有整繩破斷力，提供的執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》用于點(diǎn)接觸鋼絲繩，而實(shí)際供貨鋼絲繩結(jié)構(gòu)6×19W+IWR（型號(hào)為25.5NAT6×19W-
IWR-1770，用于90t天車(chē)）為線(xiàn)接觸，顯然與標(biāo)準(zhǔn)不太相符。
2.2整繩破斷力測(cè)試
礦用鋼絲繩是起重機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)使用的特種鋼絲繩，它直接涉及到生產(chǎn)及人員的生命安全，對(duì)鋼絲繩質(zhì)量的要求越來(lái)越高，出口鋼繩都要求作整繩破斷力試驗(yàn)，鋼絲繩拆股試驗(yàn)已不能適應(yīng)特種行業(yè)新形勢(shì)的要求，整繩破斷力試驗(yàn)非常必要。
（1）整繩破斷力試驗(yàn)時(shí)的受力狀態(tài)與鋼絲繩工作時(shí)相同
鋼絲繩在提升或牽引時(shí)主要承受拉力負(fù)荷，鋼絲繩作整繩破斷力試驗(yàn)是將試樣夾持在拉力試驗(yàn)機(jī)上施加張力，測(cè)得斷裂時(shí)所施加力的大小，因此整繩拉力試驗(yàn)與鋼絲繩使用時(shí)受力狀態(tài)相同。
（2）鋼絲繩破斷力綜合反映了鋼絲繩的質(zhì)量水平
鋼絲繩的質(zhì)量主要取決于制繩鋼絲的質(zhì)量和捻股、合繩時(shí)的捻制質(zhì)量，測(cè)試整繩破斷力既可以看出鋼絲繩組成元件鋼絲的抗拉強(qiáng)度、韌性的優(yōu)略，也反映鋼絲繩捻制是否均勻。鋼絲繩拆股試驗(yàn)僅能反映鋼絲的質(zhì)量，在實(shí)際使用中，有的鋼絲繩拆股試驗(yàn)時(shí)鋼絲的強(qiáng)度、彎曲、扭轉(zhuǎn)和鋼絲破斷力總和都符合標(biāo)準(zhǔn)，能判為優(yōu)等繩，但做整繩破斷力試驗(yàn)時(shí)卻為不合格品。究其原因，時(shí)是因?yàn)椴鸸稍囼?yàn)不能反映捻股、合繩時(shí)捻制的均勻性。
3影響鋼絲繩破斷力的因素
3.1鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度直接影響鋼絲繩的破斷力。這無(wú)論從標(biāo)準(zhǔn)要求或者《起重機(jī)安全技術(shù)手冊(cè)》中的數(shù)據(jù)都表明了兩者的相互關(guān)系。
（1）在國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)GB8918-2006標(biāo)準(zhǔn)中，鋼絲繩破斷力計(jì)算公式如下：
Fo=K'×D2×Ro/1000式中：Fo一鋼絲繩破斷力，kN R。一鋼絲的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度，MPa D一鋼絲繩的公稱(chēng)直徑，mmK'一鋼絲繩破斷力換算系數(shù)由上式可見(jiàn)，鋼絲繩破斷力與鋼絲公稱(chēng)強(qiáng)度成正比關(guān)系，鋼絲的抗拉強(qiáng)度越高，鋼絲繩破斷力就高。
（2）以我廠常用的6×19W+IWR鋼絲繩為例，查《起重機(jī)安全技術(shù)手冊(cè)》可以看出：同類(lèi)型的鋼絲繩隨鋼絲的抗拉強(qiáng)度的提高，鋼絲繩整繩破斷力也增加。
3.2鋼絲繩捻制的均勻性鋼絲繩在捻股、合股時(shí)，鋼絲或股的張力大小、張力均勻與否對(duì)鋼絲繩破斷力的影響很大。如果張力大小控制不均勻，造成鋼絲在股中或股在鋼絲繩中松緊不一致，當(dāng)鋼絲繩作整繩破斷力試驗(yàn)時(shí)，各股或各鋼絲之間受力的大小不等，受力大的股或鋼絲因超過(guò)其極限強(qiáng)度而斷裂，測(cè)試值就低。因此拆股試驗(yàn)不能反映出捻股質(zhì)量對(duì)破斷力的影響。
3.3鋼絲繩繩芯的材質(zhì)
鋼絲繩的繩芯主要分纖維芯和金屬芯兩大類(lèi)，金屬芯是由鋼絲捻成的股或繩作繩芯。由表1可以看出，結(jié)構(gòu)和直徑相同的鋼絲繩，繩芯為金屬的鋼絲繩的破斷力較大。
3.4鋼絲繩的結(jié)構(gòu)
鋼絲繩的結(jié)構(gòu)也是影響鋼絲繩破斷力的主要因素之一。點(diǎn)接觸鋼絲繩由于股中各層鋼絲是不平行捻制的，層與層之間的鋼絲為點(diǎn)接觸，當(dāng)鋼絲繩受力時(shí)鋼絲間的接觸應(yīng)力很大；而線(xiàn)接觸鋼絲繩為平行捻制，同層及層與層之間的鋼絲呈平行狀態(tài)，逐根緊密相貼呈線(xiàn)接觸，當(dāng)鋼絲繩受力時(shí)，鋼絲之間的接觸應(yīng)力小得多，并且線(xiàn)接觸鋼絲繩的填充系數(shù)比點(diǎn)接觸的鋼絲繩大，因此在受力時(shí)有效承載面積大。承受載荷的能力比點(diǎn)接觸的鋼絲繩大。通常線(xiàn)接觸鋼絲繩的破斷力比點(diǎn)接觸的高8%以上，線(xiàn)接觸填充式的鋼絲繩比點(diǎn)接觸6*
19鋼絲繩的破斷力提高10%以上。
3.5鋼絲繩破斷力拉伸試驗(yàn)的夾持方式鋼絲繩破斷力拉伸試驗(yàn)的夾持方式有五種：
合金澆鑄法、樹(shù)脂澆注法、套管壓制法、直接夾持法和纏繞法。
合金澆鑄法是將鋼絲繩試樣兩端的鋼絲捆扎，端部散開(kāi)呈喇叭型的刷頭狀，清洗油污后，放入圓錐形模盒，將熔融狀的合金澆鑄到模盒內(nèi)，合金冷凝后同鋼絲繩刷頭結(jié)合為一體。
樹(shù)脂澆注法的捆扎、端部打散、表面清潔同合金澆鑄法，只是將調(diào)制好的樹(shù)脂液體緩慢注入模具中，不停地?cái)嚢枧懦諝猓龢?shù)脂完全固結(jié)后使用。
套管壓制法是采用合適材質(zhì)的金屬套管套裝在鋼絲繩端部，在壓力機(jī)上壓制而成。
直接夾持法是將鋼絲繩試樣夾在試驗(yàn)機(jī)夾頭合適的鉗口進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的方法。
纏繞法是將試樣直接纏繞在試驗(yàn)輪的繩槽中進(jìn)行拉伸施壓的方法。
套制法易在金屬管套接部位發(fā)生切斷，直接夾持法與纏繞法容易在夾具邊緣發(fā)生斷裂，不能很好的反應(yīng)鋼絲繩的破斷力，經(jīng)對(duì)比，合金澆鑄法優(yōu)于其他的試樣制作方法，其測(cè)得的破斷力高于其他方法。
4鋼絲繩的選用
（見(jiàn)表2）鋼絲繩的選用是根據(jù)鋼絲繩工作中的最大拉力和機(jī)構(gòu)工作級(jí)別或工作狀況來(lái)決定的。已知載荷或鋼絲繩工作中的最大壓力選擇鋼絲繩：Fo≥
S.n式中Fo一鋼絲繩最小破斷力，kNS一鋼絲繩工作中的最大拉力，kN n一根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別或工作狀況來(lái)決定的安全系數(shù)。
舉例：90t天車(chē)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M7，主起升鋼絲繩型號(hào)為25.5NAT6*19W-IWR-1770，巨力公司提供的鋼絲繩合格證上最小破斷力試驗(yàn)結(jié)果為536kN，計(jì)算鋼絲繩選用是否合理？
90t天車(chē)單側(cè)鋼絲繩纏繞方式如圖1所示。單根鋼絲繩拉力S=90t*10/16=56.25kN安全系數(shù)n=Fo/S=536/56.25=9.53≥7，大于機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的安全系數(shù)7，同時(shí)滿(mǎn)足吊掛用鋼絲繩安全系數(shù)6的要求，鋼絲繩選用合格。
反過(guò)來(lái)計(jì)算破斷力Fo=S.n=90*10/16*7
=393.75kNs合格證最小破斷力536kN，同時(shí)也小于《起重機(jī)安全技術(shù)手冊(cè)》上直徑26mm鋼絲繩的破斷力425kN，也滿(mǎn)足要求。
5結(jié)論
鋼絲繩整繩破斷力試驗(yàn)綜合反映了鋼絲繩的質(zhì)量水平和生產(chǎn)技術(shù)操作水平，是對(duì)鋼絲繩最科學(xué)的試驗(yàn)。
使用線(xiàn)接觸鋼絲繩和鋼芯鋼絲繩能提高鋼絲繩的承載能力和使用壽命，更充分發(fā)揮鋼材的使用潛力。
選用合金澆鑄法制作試樣做鋼絲繩破斷力試驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確測(cè)定鋼絲繩的破斷力。
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