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鋼絲繩又稱鋼索到底是什么東西
發(fā)布時(shí)間：2019-07-12 00:34 文章來源：未知 文章作者：admin 點(diǎn)擊數(shù)：
鋼絲繩 是幾股金屬絲絞合成螺旋狀，形成復(fù)合繩索，圖案稱為鋪設(shè)繩索。 較大直徑的鋼絲繩由多根這種鋪設(shè)的繩索組成，其形式稱為電纜敷設(shè)。 在更嚴(yán)格的意義上，術(shù)語(yǔ)鋼絲繩是指直
鋼絲繩是幾股金屬絲絞合成螺旋狀，形成復(fù)合“ 繩索 ”，圖案稱為“鋪設(shè)繩索”。 較大直徑的鋼絲繩由多根這種鋪設(shè)的繩索組成，其形式稱為“電纜敷設(shè)”。
在更嚴(yán)格的意義上，術(shù)語(yǔ)“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(jī)械故障的記錄。 雖然鏈節(jié)或?qū)嵭匿摻钪械娜毕輹?huì)導(dǎo)致災(zāi)難性故障 ，但構(gòu)成鋼纜的電線中的缺陷不那么重要，因?yàn)槠渌娋€很容易承受負(fù)荷。 雖然單根鋼絲和鋼絞線之間的摩擦?xí)?dǎo)致鋼絲繩壽命期間的磨損，但它也有助于彌補(bǔ)短期內(nèi)的輕微故障。
鋼絲繩是從19世紀(jì)30年代的采礦葫蘆應(yīng)用開始研制的。 鋼絲繩動(dòng)態(tài)地用于起重機(jī)和電梯的提升和提升，以及機(jī)械動(dòng)力的傳輸 。 鋼絲繩還用于在機(jī)構(gòu)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(jī)的控制表面 。 只有飛機(jī)電纜有WSC（線股芯）。 此外，飛機(jī)電纜的直徑小于鋼絲繩。 例如，飛機(jī)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(jié)構(gòu)或用于支撐塔架的拉索 。 架空索道依靠鋼絲繩支撐和移動(dòng)貨物。
歷史
現(xiàn)代鋼絲繩是德國(guó)采礦工程師Wilhelm Albert在1831年至1834年間發(fā)明的，用于德國(guó)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?yàn)樗蛔C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(jìn)一步改進(jìn)了這一過程。 [7]在美國(guó)，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(chǔ)。 Roebling在鋼絲繩的設(shè)計(jì)，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(guān)注采礦和鐵路技術(shù)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(xiàng)目提供電梯電纜，然后是Summit Hill和Mauch Chunk鐵路的后軌飛機(jī)，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(shí)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(zhǎng)，因?yàn)榈乇淼V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(shí)代尚早，蒸汽機(jī)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(dòng)了美國(guó)電纜葫蘆的迅速發(fā)展，因?yàn)闊o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(gè)軸推入較低的斜坡開始蘭斯福德及其斯庫(kù)爾基爾縣雙城鎮(zhèn)科爾代爾 。
德國(guó)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(gè)工作系統(tǒng)，Bleichert主導(dǎo)了全球行業(yè)，后來將其設(shè)計(jì)和制造技術(shù)授權(quán)給美國(guó)新澤西州的Trenton Iron Works，后者在美國(guó)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(guó)德國(guó)陸軍和國(guó)防軍建造了數(shù)百條架空索道。
在19世紀(jì)后半葉，鋼絲繩系統(tǒng)被用作傳遞機(jī)械動(dòng)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(diǎn)，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(qiáng)度使得鋼絲繩能夠支撐大的拉力并且在相對(duì)小的直徑的滑輪上運(yùn)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(gè)疊加層的線平行，導(dǎo)致線性接觸。 外層的線由內(nèi)層的兩根線支撐。 這些金屬絲沿著鋼絞線的整個(gè)長(zhǎng)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(gè)線層的平行絞合線具有構(gòu)造填充物，Seale或Warrington。
螺旋繩
原則上，螺旋繩是圓形股線，因?yàn)樗鼈兙哂性谥行纳下菪贾玫木€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(zhuǎn)，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(gè)或多個(gè)外形的外形線。 它們的優(yōu)點(diǎn)在于它們的結(jié)構(gòu)可以更大程度地防止灰塵和水的滲透，并且還可以保護(hù)它們免受潤(rùn)滑劑的損失。 此外，它們還具有另一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槿绻哂羞m當(dāng)?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(gè)或多個(gè)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(jiān)固，更均勻，但不能吸收太多潤(rùn)滑劑。 天然纖維可以吸收高達(dá)15％的重量的潤(rùn)滑劑，因此比合成纖維更能保護(hù)內(nèi)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(diǎn)。 第二種類型的線股芯由一根額外的線股構(gòu)成，通常用于懸掛。 第三種類型是獨(dú)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(gè)絞合線層。 繩索中的股線的捻向可以是右（符號(hào)Z）或左（符號(hào)S），并且線的捻向可以是右（符號(hào)z）或左（符號(hào)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(shè)方向，則該繩索稱為lang lay rope繩索 （來自荷蘭語(yǔ)langslag，與kruisslag相反， [14]以前是Albert的鋪設(shè)或langs lay）。 常規(guī)敷設(shè)意味著各個(gè)電線在一個(gè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)。 具有兩個(gè)股線層的繩索大多數(shù)僅是低旋轉(zhuǎn)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(yùn)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(dòng)的拉伸應(yīng)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(dāng)客艙滾輪或架空索道和纜索起重機(jī)中的其他負(fù)載的軌道。 與運(yùn)行繩索相比，履帶繩索不會(huì)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(yīng)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(yīng)力，當(dāng)彎曲在貨物的或多或少的鋒利邊緣上時(shí)。
繩索驅(qū)動(dòng)器
對(duì)于起重機(jī)，電梯，繩索和采礦設(shè)施的繩索驅(qū)動(dòng)裝置有技術(shù)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(qū)動(dòng)的一般尺寸標(biāo)注方法（除了技術(shù)法規(guī)之外使用）計(jì)算出五個(gè)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(duì)于給定的彎曲直徑比D / d產(chǎn)生拉力） - 嚴(yán)格限制。 標(biāo)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(biāo)稱繩索張力S.（抵抗極端沖擊力的能力） - 簡(jiǎn)易提升裝置的Fmin/S≥2.5
- 丟棄斷線次數(shù)（檢測(cè)需要更換繩索）參考繩索長(zhǎng)度30d的最小斷線數(shù)應(yīng)為BA30≥8，用于起重設(shè)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(jì)原因，繩索直徑應(yīng)接近但小于最佳繩索直徑d≤dopt。
繩索驅(qū)動(dòng)限制的計(jì)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(gè)工作循環(huán)的簡(jiǎn)單彎曲w-sim
- 每個(gè)工作循環(huán)的反向彎曲w-rev
- 每個(gè)工作循環(huán)的組合波動(dòng)張力和彎曲w-com
- 相對(duì)波動(dòng)張力ΔS/ S.
- 繩索彎曲長(zhǎng)度l
安全
鋼絲繩受到波動(dòng)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(zhǎng)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(xiǎn)情況之前更換鋼絲繩。 安裝應(yīng)設(shè)計(jì)成便于檢查鋼絲繩。
用于客運(yùn)的起重設(shè)備要求應(yīng)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(fù)責(zé)的經(jīng)理永久監(jiān)督，繩索必須通過能夠檢測(cè)內(nèi)部斷線的磁性方法進(jìn)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(shè)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(zhuǎn)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(dāng)鋼絲繩以環(huán)形端接時(shí)，存在彎曲太緊的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是當(dāng)環(huán)路連接到將負(fù)載集中在相對(duì)小的區(qū)域上的裝置時(shí)。 頂針可以安裝在環(huán)內(nèi)，以保持環(huán)的自然形狀，并保護(hù)電纜免受環(huán)路內(nèi)部的擠壓和磨損。 在環(huán)路中使用頂針是行業(yè)最佳實(shí)踐 。 頂針可防止負(fù)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(gè)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(gè)孔以配合U形螺栓）。 螺母將裝置固定到位。 通常使用三個(gè)或更多個(gè)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(dá)八個(gè)。
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(shí)，夾具組件的鞍座部分放置在承載或“帶電”側(cè)，而不是放置在電纜的非承載或“死”側(cè)。 根據(jù)美國(guó)海軍手冊(cè)S9086-UU-STM-010，第613R3章， 鋼絲繩和索具，“這是為了保護(hù)繩索的帶電或承重端免受擠壓和濫用。平面軸承座和延長(zhǎng)身體的尖頭（馬鞍）設(shè)計(jì)用于保護(hù)繩索，并始終靠在活動(dòng)端。“ [18]
美國(guó)海軍和大多數(shù)監(jiān)管機(jī)構(gòu)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(shí)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(zhǎng)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(cè)。 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(cè)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(shè)相反的方向有效地重新纏繞。 當(dāng)這種類型的繩索拼接特別用于鋼絲繩時(shí)，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(shù)。 模鍛鋼絲繩配件的目的是將兩個(gè)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(jī)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(jìn)行型鍛繩索。
楔形插座
當(dāng)需要經(jīng)常更換配件時(shí)，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(gè)例子是在拉索上的拖繩的末端。 鋼絲繩的末端環(huán)進(jìn)入插座中的錐形開口，纏繞在稱為楔形物的單獨(dú)部件上。該裝置被敲擊到位，并且負(fù)載逐漸緩和到繩索上。 隨著鋼絲繩上的負(fù)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(qiáng)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(yù)期的應(yīng)變方向成一直線。 單個(gè)電線在錐體或“capel”內(nèi)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]