1、1钢丝绳选用指南强度为特定用途选择钢丝绳时，应考虑下列特性指标：强度不旋转性能抗疲劳性能耐磨性能抗变形性能耐腐蚀性能钢丝绳伸长确定在特定场合所使用钢丝绳的最低强度是设施、装置、提升设备制造商的职责，设施、装置、提升设备制造商需了解指导钢丝绳设计系数的现行地方法规、标准和规范和可能影响滑轮、卷筒设计的其他因素，凹槽的形状和对应的半径、卷筒倾斜度和偏移角都对钢丝绳性能有影响。钢丝绳的强度（称作最小破断拉力或最小破断载荷）确定后，接下来需确定选用何种类型的钢丝绳。因此，对设计者来说，充分了解现有许多不同种类钢丝绳的性能、特点和局限性是非常重要的。起重机操作人员注意事项Bridon 公司建议，设施、装
2、置、提升设备投入使用后，任何用于替换的钢丝绳都应具有规定的特性，至少应达到原设备制造商规定的最小破断拉力。不旋转性能确定是否需要使用不旋转钢丝绳非常重要。通常选用 6 股和 8 股钢丝绳，除非使用单组绳时负载旋转或在多组绳装置中钢丝绳扭结可能会造成使用问题。施加负载时，钢丝绳会产生：-如果两端固定，则产生“扭矩” 。-如果一端放开，则产生“旋转” 。2扭矩当钢丝绳两端固定时，施加的拉力在固定端产生“扭矩” 。旋转当钢丝绳的一端放开时，施加的负载使钢丝绳旋转。当施加的负载增大时，产生的扭矩或旋转也会增大。钢丝绳产生的扭矩或旋转的程度会受到钢丝绳结构的影响。了解了钢丝绳施加负载时所发生的情况后，需
3、选择合适的钢丝绳类型。应注意到的是所有的钢丝绳施加负载时都会发生一定程度的旋转。三种常用结构类型股绞钢丝绳旋转特性的区别如下图所示。在技术资料摘要和转换系数章节内容中有专门的资料，包括各个结构钢丝绳的扭矩系数和旋转值（用度/每个捻距表示） 。当提升的高度增加时，钢丝绳旋转的趋势将会增大。在多组穿绳装置中，因为各组钢丝绳的间距减小，钢丝绳扭结的趋势将增大。选择合适的钢丝绳有助于避免钢丝绳“扭结”和负载旋转。 （见钢丝绳扭矩）“Endurance”不旋转钢丝绳确保了将与钢丝绳扭结和负载旋转有关的问题降至最低。Bridon 公司非常愿意为与钢丝绳旋转有关的特殊问题提供帮助。在设备上固定在卷筒上固定拉
4、力产生扭矩 拉力产生扭矩自由旋转固定扭矩或旋转负载不旋转钢丝绳 不旋转钢丝绳3Bridon 公司可以在专门设计的设备上通过试验来验证钢丝绳的旋转性能，Bridon公司用于提升用途的所有产品都已经过“Twistcheck”试验程序试验。抗疲劳性能当钢丝绳缠绕在滑轮或卷筒上时，钢丝绳可能会由于弯曲疲劳而损坏。使用滑轮的数量、滑轮和卷筒的直径、负载状况将会影响钢丝绳损坏的程度。在弯曲疲劳是造成钢丝绳损坏主要原因的使用场合，选择钢丝绳时应选择使用小规格钢丝的钢丝绳，如 636WS（14/7&7/7/1） ，不能选择 619S（9/9/1）结构钢丝绳，这点非常重要。钢丝绳抗疲劳性能好可节约成本，这可以通
5、过选用“Dyform（压实） ”钢丝绳实现。“压实”钢丝绳表面光滑，改善了钢丝绳与滑轮之间的接触条件，减小了钢丝绳和滑轮的磨损。金属截面积增大，钢丝与钢丝之间的接触条件得到改善，确保了钢丝绳使用过程中内部应力减小，使得钢丝绳弯曲疲劳寿命延长，成本降低。该图说明将 Blue Strand 636 钢丝绳换成 Endurance Dyform 6 钢丝绳时，钢丝绳使用寿命“翻倍” 。将钢丝绳结构换为压实结构，如将 187 换为 Endurance Dyform 18 或将 357 换为 Endurance Dyform 34LR，钢丝绳使用寿命也会增加一倍。普通钢丝绳 压实钢丝绳弯曲疲劳次数4耐磨
6、性能在钢丝绳和滑轮之间、钢丝绳和卷筒之间会发生磨损，但是很大一部分磨损通常是通过卷筒产生的。当确定磨损是造成钢丝绳损坏的主要原因时，应选用外层钢丝相对较粗的钢丝绳。直径为 1”的钢丝绳单层外层钢丝尺寸比较67 6 根外层钢丝 0.106”619S 9 根外层钢丝 0.080”625F 12 根外层钢丝 0.064”636WS 14 根外层钢丝 0.057”641WS 16 根外层钢丝 0.051”卷筒上相邻钢丝绳可形成点接触，加快了钢丝绳磨损。非压实钢丝绳在卷筒上相邻的绳卷可形成点接触，加快了钢丝绳磨损。选用压实钢丝绳，改善了接触条件，磨损将会减小。压实钢丝绳表面光滑，接触条件更好，钢丝绳使用
7、寿命更长。抗变形性能将钢丝绳在卷筒上进行多层缠绕的情况下，安装钢丝绳时施加一定的后张力非常重要。Bridon 公司建议安装时施加钢丝绳最小破断拉力的 2%到 10%的张力。如果不施加张力或者在下层钢丝绳不可避免地要受到很高压力的特定场合，如悬臂提升绳将悬5臂从水平位置升起，可能会造成下层钢丝绳挤压变形损坏。在这种情况下，选用钢芯钢丝绳会有所帮助，而不能选用纤维芯钢丝绳。Constructex 或压实钢丝绳由于具有很高的金属填充系数，所以抗挤压变形能力更强。在挤压变形为钢丝绳主要损坏形式的使用场合，使用 Constructex 钢丝绳会减少挤压变形损坏情况。抗腐蚀性能在一些场合，使用镀锌钢丝绳会
8、更好。如果腐蚀不是影响钢丝绳使用寿命的主要因素，则可以选用光面钢丝绳。在有潮气的使用场合，潮气可以渗透钢丝绳腐蚀绳芯，可以考虑使用涂塑材料（PI） 。为了减小腐蚀对钢丝绳的影响，选用使用了合适油脂的钢丝绳非常重要。在使用过程中定期对钢丝绳涂油有更多的好处。钢丝绳伸长如果钢丝绳伸长非常重要，请参考技术资料。钢丝绳伸长技术资料伸长特性钢丝任意组合捻成螺旋状形式，股或绳受到拉力负载时会在三个独立的阶段产生伸长，这取决于施加负载的大小。还有其它一些因素造成钢丝绳伸长，这些因素造成的钢丝绳伸长量很小，可以忽略不计。第 1 阶段-原始或永久性结构伸长在开始对新钢丝绳施加负载时，组合在一起的钢丝变平，整个钢
9、丝绳直径变小，钢丝绳就产生了伸长。钢丝绳直径变小的同时钢丝绳捻距变大。当相邻的钢丝上形成了足够大的受力面积可以承受圆周压缩力负载时，造成的机械伸长停止，第二阶段伸6长开始。任何钢丝绳的原始伸长都无法通过精确计算确定，而且钢丝绳原始伸长无弹性特性。钢丝绳伸长的实际值取决于许多因素，最重要的因素是钢丝绳的类型和结构、负载的范围、钢丝绳运行次数和频率。要提供所使用的不同结构钢丝绳伸长的准确值是不可能的，但是可以使用下列近似值，以得到比较合理的结果。钢丝绳长度的百分数%纤维芯 钢芯轻载安全系数约为 8:1 0.25 0.125正常加载安全系数约为 5:1 0.50 0.25重载安全系数约为 3:1 0
10、.75 0.50重载多次弯曲和偏转 达到 2.00 达到 1.00以上数据仅供参考。需要时可提供更多准确数据。第 2 阶段-弹性伸长第 1 阶段过后，钢丝绳按照近似于 Hookes 定律（压力与张力成比例）的规律伸长，直至达到比例极限或弹性极限。注意到钢丝绳不具有“初期”弹性模量是非常重要的，但是在两个固定负载之间，“表面上的”弹性模量是可以确定的。不同结构钢丝绳的弹性模量也是不同的，但是，一般来说，金属截面积增大时弹性模量也增大。使用给出的数据，可以对弹性伸长量进行合理的估算，但是如果需要更精确的值，建议在钢丝绳上进行弹性模量试验。因为钢丝绳使用者会发现计算钢丝绳实际金属面积是很困难的，所以
11、这些数据可以在钢丝绳使用手册中找到，或从Bridon 公司设计部获取。弹性伸长量=W=施加的负载（镑）L=钢丝绳长度（英寸）E=弹性模量（镑/平方英寸）A=钢丝绳圆周面积（平方英寸）第 3 阶段-永久性伸长拉力负载造成的金属材料永久性的非弹性伸长量超过了材料的屈服点。如果负载超过了比例极限，负载增大钢丝绳伸长速度会加快，直至达到将开始连（ 英 寸 ）EAWL7续伸长时的负载值，造成负载未继续增加而钢丝绳断裂。热膨胀和收缩钢丝绳的线性膨胀系数（）为 6.9410-6每 。 F，因此温度变化 t（ 。 F）造成的每 1 英尺钢丝绳的长度变化为：长度变化量L=Lt=线性膨胀系数L=钢丝绳原始长度（英
12、寸）t=温度变化（ 。 F）如果温度升高，钢丝绳长度变化量增大，如果温度下降，钢丝绳长度变化量减小。旋转造成的钢丝绳伸长一端允许自由旋转造成钢丝绳伸长。磨损造成的钢丝绳伸长内部钢丝与钢丝之间磨损造成钢丝绳伸长，钢丝与钢丝之间发生的磨损减小了金属截面积并产生了额外的结构伸长。示例：直径为 11/8”的 200 英尺长的 Blue Strand 641 IWRC 钢丝绳，在20000lbs 张力条件下，温度升高 20。 F，总伸长量为：永久性结构伸长量=钢丝绳长度的 0.25%= 0.5 英尺 = 6 英寸弹性伸长量=热膨胀伸长量= L = Lt = 6.9410 -620 = 0.33 英寸因此
13、总伸长量= 6 英寸+5.73 英寸+0.33 英寸 = 12.06 英寸钢丝绳与滑轮或卷筒间的压力钢丝绳在滑轮上运行除了受到弯曲应力外，与滑轮接触时也受到径向压力。该径向压力在钢丝中形成剪应力，使钢丝绳结构变形，并影响滑轮凹槽磨损的速度。钢丝绳滑过滑轮时，滑轮轴承上的负载是由于钢丝绳中的应力和钢丝绳接触角度产生的，与滑轮直径无关。滑轮轴承上的负载=2Tsin/2T=钢丝绳张力（镑）=钢丝绳接触角度假设钢丝绳由非常合适的滑轮凹槽支撑，则钢丝绳和凹槽之间的压力取决于钢丝EAWL 英 寸73.562.0135120x8绳的张力和直径，而与接触的弧度无关。压力， P=P=压力（psi）T=钢丝绳张力
14、（镑）D=滑轮或卷筒直径（英寸）d=钢丝绳直径（英寸）必须认识到，这种估算压力的方法假设了钢丝绳在凹槽中的接触面积为整个钢丝绳的接触面积，而实际上只有外层钢丝拱起部分与凹槽接触，这些接触点的局部压力估计为计算值的五倍。如果压力很高，凹槽材料的压缩力不够，不能防止过多磨损和留下凹痕，这时反过来会损坏钢丝绳的外层钢丝，影响钢丝绳的使用寿命。滑轮直径减小时，由于径向压力造成的弯曲应力会增大。尽管弯曲应力很高，一般还是提倡使用柔韧性好的钢丝绳，这种钢丝绳外层钢丝直径细，承受高压力的能力差，不如柔韧性差的钢丝绳中直径粗一些的外层钢丝。如果计算的压力对于滑轮或卷筒的材质来说太高，或者滑轮或卷筒被压出凹痕，
15、应考虑增大滑轮或卷筒的直径。滑轮或卷筒直径增大后，不仅降低了凹槽的压力，而且也提高了钢丝绳的疲劳寿命。钢丝绳施加在滑轮上的压力也造成了钢丝绳结构变形和变平，可以通过使用合适的凹槽形状来控制这种情况的出现。对于一般用途，建议凹槽的直径比钢丝绳公称直径大 6%。凹槽底部的形状应是圆形的，角度约为 120 度，滑轮的两边展开的角度约为52 度。钢丝绳钢丝的硬度钢丝绳强度级 近似硬度最小抗拉强度 布氏硬度 洛氏硬度超级犁钢 444/486 46-50优质犁钢 415/461 44-48犁钢 388/444 42-46推荐滑轮硬度：锰钢或类似的合金钢 布氏硬度 250-300。设计系数（钢丝绳最小破断拉
16、力/钢丝绳最大载荷）行业标准规定了特定用途钢丝绳的最小设计系数。一些用途钢丝绳最小设计系数如下所示：汽车起重机 提升绳提升绳（不旋转）吊臂提升绳3.555钢丝绳吊索 5塔式起重机 5DdT29海岸起重机 5钻井绳 3天车 5弯曲疲劳钢丝绳弯曲疲劳试验通常包括，在恒定张力下，将一段钢丝绳反复在滑轮上运行。作为正在进行的发展计划的一部分内容，多年来 Bridon 公司已在自行设计的弯曲试验设备上用这种方法对上千条钢丝绳逐条进行了试验。通过这项工作， Bridon 公司可以在理想的使用条件下比较钢丝绳结构、抗拉强度、捻向、滑轮尺寸、凹槽形状和拉力负载对弯曲疲劳性能造成的影响。同时，也可以将达到钢丝绳
17、报废标准（如 ISO4309 中的规定）时钢丝绳的使用寿命与钢丝绳彻底损坏时的使用寿命进行比较，也就是说，钢丝绳的什么位置不能再承受负载了。作为实际应用的一部分内容，这样做也可以确定钢丝绳达到报废标准时的残余破断拉力数据。然而需要认识到的一点是，很少有钢丝绳可以在这种受控制的运行条件下工作，使用这些资料去预测其他运行环境条件下钢丝绳的使用寿命将非常困难。其他影响因素如动态负载、在运行过程中负载不同、偏移角、穿绳方法、钢丝绳在卷筒上的缠绕方式、钢丝绳捻向的变化、滑轮排列、滑轮尺寸和凹槽形状都会对钢丝绳性能产生动态的影响。不过，弯曲疲劳试验对制造商设计新结构钢丝绳和改进现有结构钢丝绳非常有帮助。如
18、果设备的设计人员和操作人员正在寻求钢丝绳的最佳性能或者将弯曲疲劳寿命视为使用过程中的关键因素，Bridon 公司提供的这些资料仅供参考。钢丝绳损坏时的弯曲次数D:d 比值的影响及疲劳寿命与负载的关系滑轮 D:d 的比值10公差上限钢丝绳制造过程中直径略微比公称直径大一些，行业标准规定的最大允许公差上限如下所示：公差钢丝绳公称直径下限 上限1/8 英寸 -0 +8%1/8 英寸到 3/16 英寸 -0 +7%3/16 英寸到 1/4 英寸 -0 +6%1/4 英寸 -0 +5%弯曲率 D：d一些行业标准给出的最小弯曲率（滑轮或卷筒直径：钢丝绳直径）如下：卷筒 滑轮汽车起重机 负载提升 18 18吊臂提升 15 15负载滑轮 16塔式起重机 提升 18 18负载滑轮 15旋转钻机 钻井绳 20 20海岸起重机 提升 18 18露天采矿机 提升 24 24拖曳 22 22旋转器在特定条件下，需要在提升设备上使用旋转器以防止负载旋转，这样做主要是出于对人员安全的考虑。但是，使用旋转器有可能会对钢丝绳的性能产生影响，在某些情况下可能会损坏钢丝绳。有许多种附属装置可以和不同种类及等级的防止旋转的旋转器一起使用，旋转器可以是一个独立的部件或者是提升设备的集成部件如带有可旋转吊钩的起重机滑轮，不同 D:d 比值的钢丝绳使用寿命曲线钢丝绳使用寿命
