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起重吊装、钢丝绳的特性及计算 1.钢丝绳的特性：钢丝绳是用优质高强度碳素钢丝捻制成的，它具有截面相等、抗拉强度高、耐磨损、弹性好，在高速运转时，运动平稳，没有噪音，自重轻、工作安全、可靠。能承受冲击性载荷，破断前有断丝预兆，整根钢丝绳不会立即折断。 2.钢丝绳的缺点：钢丝绳由于具有柔性【能弯曲】、还具有僵性【反抗弯曲】，按规范要求，在起重吊装机索具中具有一定的绳轮比，必然增大卷筒和滑轮的直径，相应地增大了其尺寸和重量。使用不当时，易发生疲劳破坏和磨损。 3.钢丝绳的技术规范 国产标准钢丝绳中，针对我们起重吊装作业常用的钢丝绳有： 6×19＋1【其中6为六股钢索，19为每股钢索中有十九根0.4～3㎜的钢丝捻制而成，1为中间的一根麻芯，麻芯油浸过的。当钢丝绳受力后，油从缝隙中挤出，起到减小摩擦保护钢丝绳使用寿命】。 一般用作缆风绳和拖拉绳。 6×37＋1【其中6为六股钢索，37为每股钢索中有三十七根0.4～3㎜的钢丝捻制而成，1为一根中间的油浸麻芯】。一般用作滑轮组与卷筒起重跑绳用。 6×61＋1【其中6为六根钢索，61为每股钢索中有六十一根0.4～3㎜的钢丝捻制而成，1为一根中间的油浸麻芯】。一般用作千斤绳【吊索】、捆绑绳用。 其中钢丝的抗拉强度分别为1400MpPa、1550MPa、1700MPa、1850MPa、2000MPa五个等级，见表。现场实践证明，钢丝绳的破坏主要是由疲劳、磨损引起的。 1.钢丝绳的破坏：根据实验与安装施工现场的实践证明，钢丝绳的破坏主要由钢丝绳的疲劳、磨损引起的。因钢丝绳在工作时,一般要进出滑轮或卷筒作弯绕，除了产生拉应力外，还有接触应力和弯曲应力，尤其是后两者的脉动特性,引起金属的疲劳。经过一段时间的使用，钢丝绳表面的钢丝发生弯曲疲劳与磨损，表面层的钢丝逐渐折断，折断的钢丝数量愈多，其它未断的钢丝所受拉力越大，疲劳与磨损便愈来愈甚，使断丝速度加快，当断丝发展到一定程度，就保证不了钢丝绳的使用安全系数，按规范要求，钢丝绳在一个节距内断丝超过规定的数量便报废。 （1）疲劳破坏：由于钢丝绳是在交变载荷持续反复作用【积劳成疾】发生的破坏。破坏特点是突然性、高度局部性和各种缺陷的敏感性。疲劳破坏的宏观断口特征是脆性的，无明显塑性变形。疲劳破坏总是始于微观裂纹，来源于冶烁、冷热加工、化学成份影响、热处理影响、残余应力影响、应力集中的影响等。针对起重吊装实践，钢丝绳的疲劳破坏有如下原因： a.钢丝绳缠绕不规范，任意交错，层层相咬，股股相磨。 b.卷筒或滑轮的直径太小，绳轮比不符合规范要求。 c.滑轮或卷筒的轴承坏了，在转动时发生振动或不均匀的偏心转动，钢丝在运动的时候，就会发生鞭打卷筒的现象。 （2）钢丝绳的节距：钢丝绳的报废与折减负荷使用按国家标准规定,在一个节距内断丝或磨损情况而确定的。见一个节距的示意图 2.钢丝绳的计算：钢丝绳的计算重点掌握，钢丝绳与滑轮及卷筒绳轮比的计算；钢丝绳使用安全系数的计算；破断拉力计算；许用拉力计算等。 （1）钢丝绳缠绕滑轮或卷筒时最小直径的计算 D≥e1·e2·d 式中D—滑轮或卷筒的直径㎜ e1——一根据工作类型而决定的系数。轻型e1=11～16；中型e1=18；重型e1=20。 e2——一根据钢丝绳结构决定的系数。交互捻e2=1；同向捻e2=0.9。 国内生产使用的H系列滑轮的绳轮比是D/d=11左右。 （2）钢丝绳安全系数计算：合理正确计算钢丝绳安全系数必须保证在【安全、可靠】的基础上，做到对构件与设备吊装的【万无一失、完整无损】。在计算与选择钢丝绳的安全系数时,应考虑如下的因素： a.钢丝绳在吊装过程中将会出现拉伸、挤压、弯曲、疲劳等复杂的应力状态，而且每股、每根钢丝绳的受力都不一样，这种不均匀的受力难以正确计算。一般只能按有较大安全储备近似地计算。 b.在吊装过程中，常发生有冲击和振动的现象。如起重机的起动和突然停车，由于钢丝绳在初始状态时是处於松弛，继而起动对构件和设备猛拉时，产生比静荷载大几倍的动荷载。 c.钢丝绳在使用过程中因磨损、锈蚀、被绳卡损伤等影响其强度。 这些因素中最主要的是冲击荷载和因拉伸、弯曲反复出现的疲劳现象。因此,安全系数与起重机牵引性质、操作方法和滑轮与卷筒的直径比,工作的繁忙程度有关。 缆风绳安全系数K=3.5； 起重牵引跑绳 K=5； 吊索【千斤绳、捆绑绳】K=6～10； 用于载人 K=12～14。 （3）钢丝绳破断拉力和许用拉力计算 a.钢丝绳破断拉力计算 Sb=л·d21/4·n·бb·ф=n·Fi·бb·ф 式中Sb—钢丝绳的破断拉力，N； d1—钢丝绳中每一根钢丝的直径M； n—钢丝绳中钢丝的总根数； бb—钢丝绳中钢丝的抗拉强度，Pa； Fi—钢丝绳中钢丝总断面积，M2； ф—钢丝绳中钢丝的搓捻不均匀残余应力引起不均匀折减系数。