钢丝绳受力计算公式.doc

鋼絲繩受力計算公式鋼絲繩是起重機上應用最廣泛的撓性構件,也是起重機械安全生產三大重要構件 (制動器、鋼絲繩和吊鉤)之一鋼絲繩具有重量輕、撓性好、使用靈活、韌性好、能承受衝擊載荷、高速運行中沒有噪音、破斷前有斷絲預兆等優點但起重鋼絲繩頻繁用於各種作業場所,因此易磨損、易腐蝕等如果鋼絲繩的選擇、維護、保養和使用不當,容易發生鋼絲繩斷裂,造成傷亡事故或重大險情因此正確掌握使用鋼絲繩的方法是十分重要的一、鋼絲繩的種類 鋼絲繩是把很多根直徑為0.3～3mm的高強度碳素鋼鋼絲先擰成股,再把若干股圍繞著繩芯擰成繩的鋼絲繩種類很多,按繞撚方法不同可分為左同向撚、右同向撚、左交互撚、右交互撚四種,起重作業中常用右交互撚鋼絲繩 按鋼絲繩芯材料不同可分為麻芯、石棉芯和金屬繩芯三種,起重作業中常採用麻芯鋼絲繩,麻芯中浸有潤滑油,起減小繩股及鋼絲之間的摩擦和防腐蝕的作用 按鋼絲繩繩股及絲數不同可分為6×19、6×37和6×61三種,起重作業中最常用的是6×19和6×37鋼絲繩 按鋼絲表面處理不同又可分為光面和鍍缽兩種,起重作業中常用光面鋼絲繩 按鋼絲繩股結構分類,又可分為點接觸繩、線接觸繩和接觸繩點接觸繩的各層鋼絲直徑相同,但各層螺距不等,所以鋼絲互相交叉形成點接觸,在工作中接觸應力很高,鋼絲易磨損折斷,但其製造工藝簡單。

線接觸繩的股內鋼絲粗細不同,將細鋼絲置於粗鋼絲的溝槽內,粗細鋼絲間成線接觸狀態由於線接觸鋼絲繩接觸應力較小,鋼絲繩壽命長,同時撓性增加由於線接觸鋼絲繩較為密實,所以相同直徑的鋼絲繩,線接觸繩破斷拉力大些繩股內鋼絲直徑相同的同向撚鋼絲繩也屬線接觸繩 面接觸繩的股內鋼絲形狀特殊,採用異形斷面鋼絲,鋼絲間呈面狀接觸其優點是外表光滑,抗腐蝕和耐磨性好,能承受較大的橫向力;但價格昂貴,故只能在特殊場合下使用二、鋼絲繩的規格參數一般起重作業可採用GB/T8918-1996《鋼絲繩》中6×19和6×37鋼絲繩,其規格參數見表 1和表2 表1 鋼絲繩的破斷拉力直徑鋼絲繩的抗拉強度/MPa 鋼絲繩 /mm鋼絲/mm14001550170018502000鋼絲破斷拉力總和/kN 6.20.420.0022.1024.3026.4028.60 7.70.531.3034.6038.0041.3044.70 9.30.645.1049.6054.7059.6064.40 11.O0.761.3067.9074.5081.1087.70 12.50.880.1088.7097.30105.50114.50 14.O0.9101.00112.00123.00134.00114.50 15.51.O125.00138.50152.00165.50178.50 17.O1.1151.50167.50184.00200.00216.50 18.51.2180.00199.50219.00238.00257.50 20.O1.321150234.00257.00279.50302.00 21.51.4245.50271.50298.00324.00350.50 23.O1.5281.50312.00342.00372.00402.50 24.51.6320.50355.00389.00423.50458.00 26.O1.7362.00400.50439.50478.00517.00 28.O1.8405.50499.00492.50536.00579.50 31.O2.O501.00554.50608.50662.00715.50 34.O2.2606.00671.00736.00801.00—37.O2.4721.50798.50876.00 953.50— 40.O2.6846.50937.501025.001115.00—表 2鋼絲繩的破斷拉力 直 徑鋼絲繩的抗拉強度/MPa鋼絲繩/mm鋼絲/mm14001550170018502000鋼絲破斷拉力總和/kN8.70.439.0043.2047.3051.5055.7011.O0.560.0067.5074.0080.6087.1013.O0.687.8097.20106.50116.00125.0015.O0.7119.50132.00145.00157.50170.5017.50.8156.00172.50189.50206.00223.0019.50.9197.50218.50239.50261.00282.0021.51.O243.50270.00296.00322.00348.5024.O1.1295.00326.50358.00390.00421.5026.O1.2351.00388.50426.50464.00501.5028.O1.3412.00456.50500.50544.50589.0030.O1.4478.00529.00580.50631.50683.0032.51.5548.50607.50666.50725.00784.0034.51.6624.50691.50758.00825.00892.0036.51.7705.00780.50856.00931.501005.0039.O1.8790.00875.00959.501040.001125.0043.O2.O975.501080.001185.001285.001390.0047.52.21180.001305.001430.001560.00—52.O2.41405.001555.001705.001855.00—56.O2.61645.001825.002000.002175.00—三、鋼絲繩的標記目前在起重機上所採用的鋼絲繩主要是普通型結構鋼絲繩,繩6×19和繩6×37。

按照國家標準《圓股鋼絲繩》(GB1102一74)的規定,鋼絲繩的標記方法如下:如,鋼絲繩6×37-15.0-170-I一甲一鍍一右交GB1102-74 這表示該圓股鋼絲繩由6股撚制,股的結構形式為點接觸,每股有37根鋼絲,纖維繩芯, 鋼絲繩直徑15.Omm,由公稱抗拉強度1700MPa的I號甲組鍍缽鋼絲製成,鋼絲繩的撚向為右交互撚四、鋼絲繩的選用 鋼絲繩在同直徑時公稱抗拉強度越低,每股繩內鋼絲越多,鋼絲直徑越細,則繩的撓性越好,但鋼絲繩易磨損反之,每股繩內鋼絲直徑越粗,則鋼絲繩撓性越差,鋼絲繩耐磨損因此,不同型號的鋼絲繩,它的使用範圍也不同根據起重吊裝作業的實際需要,一般情況下,鋼絲繩的選用可考慮以下原則: (1)6×19鋼絲繩用做纜風繩、拉索及製作起重索具,一般用於受彎曲載荷較小或遭受磨損的地方 (2)6×37鋼絲繩用於起重作業中捆紮各種物件、設備及穿繞滑車組和製作起重用索具適用於繩索受彎曲時 (3)6×61鋼絲繩用於綁紮各類物件繩""剛性較小,易於彎曲,用於受"""不大的地方 同向撚的鋼絲繩,表面較平整、柔軟,具有良好的抗彎曲疲勞性能,比較耐用;其缺點是繩頭斷開處繩股易鬆散,懸吊重物時容易出現旋轉,易捲曲扭結,因此在吊裝中不宜單獨採用。

起重吊裝作業常用存交互撚鋼絲繩五、鋼絲繩的受力計算 *一規格的鋼絲繩允許承受的最大拉力是有一定限度的,超過這個限度,鋼絲繩就會被破壞或拉斷,因此在工作中需對鋼絲繩的受力進行計算 (一) 鋼絲繩的破斷控力 鋼絲繩的破斷拉力可由表1、2中查出,考慮鋼絲繩撚制使每根鋼絲受力不均勻,整根鋼絲繩的破斷拉力應按下式計算:SP =ΨΣSi 式中SP ——鋼絲繩的破斷拉力,kN; ΣSi——鋼絲絲繩規格表中提供的鋼絲破斷拉力的總和, kN;   Ψ——鋼絲撚制不均折減係數,對6×19繩,Ψ=0.85;對6×37繩,Ψ=0.82;對6×61 繩, Ψ=0.80 但在工作現場,一般缺少圖表資料,同時也不要求精確計算,此時可採用下式(僅為數據估算用,非規範公式)估算鋼絲繩的破斷拉力:SP =500d2式中SP ——鋼絲繩的破斷拉力,N; d——鋼絲繩的直徑 ,mm (二)鋼絲繩的安全係數 為了保證起重作業的安全,鋼絲繩許用拉力只是其破斷拉力的幾分之一破斷拉力與許用拉力之比為安全係數下表列出了不同用途鋼絲繩的安全係數表為 鋼絲繩的安全係數使用情況安全係數使用情況安全係數用做纜風繩、拖拉繩3.5機械驅動起重設備5-6人力驅動起重設備4.5用做吊索(無彎曲)6-7用做捆綁吊索8～10用做載人升降機14(三)鋼絲繩的許用扭力 P = SP / K式中 P——鋼絲繩的許用拉力,N; SP——鋼絲繩的破斷拉力,N; K  ——鋼絲繩的安全係數。

例 : 型號6×37-26的鋼絲繩,用做捆綁繩時其許用拉力為多大？ 解: SP =500d2=500×262=338000(N) 用做捆綁繩時,取K=10,則 P = SP / K =338000 / 10=33800（N）六、鋼絲繩報廢標準 鋼絲繩使用到一定的損壞程度時,必須按規定報廢,其報廢標準如下:①每一節距(也稱撚距,指鋼絲繩中的任何一股纏繞一周的軸向長度)內鋼絲斷裂的數目超過表2.4規定的數目時應報廢鋼絲繩斷絲數量不多,但斷絲增加很快時也應報廢②鋼絲繩的鋼絲磨損或腐蝕達到或超過原來鋼絲直徑的40%以上時,即應報廢在40%以內者應按表2.5降級使用當整根鋼絲繩的外表面受腐蝕而形成的麻面達到肉眼很容易看出的程度時,應予報廢表為 折減係數鋼絲表面磨損或腐蝕量(%)折減係數(%)鋼絲表面磨損或腐蝕盤(%)折減係數(%)10852560157530-40502070大於40O③鋼絲繩受過火燒或局部電弧作用應報廢④鋼絲繩壓扁變形、有繩股或鋼絲擠出、籠形畸變、繩徑局部增大、扭結、彎折時應報廢⑤鋼絲繩繩芯損壞而造成繩徑顯著減少(達7%)時應報廢⑥吊運熾熱金屬或危險品的鋼絲繩,報廢斷絲數取通用起重機鋼絲繩斷絲數的一半,其中包括鋼絲繩表面磨損或腐蝕的折減。

七、鋼絲繩使用、維護與保養①鋼絲繩要正確開卷鋼絲繩開卷時,要避免鋼絲繩扭結,強度降低以致損壞鋼絲繩切斷時要紮緊防止鬆散②鋼絲繩不得超負荷使用,不能在衝擊載荷下工作,工作時速度應平穩③在捆綁或吊運物件時,鋼絲繩應避免和物體的尖角棱邊直接接觸,應在接觸處墊以木塊、麻布或其他襯。