1、点接触、线接触和面接触钢丝绳特点一、点接触钢丝绳 图 1点 接 触 钢 丝 绳 (英 文 ： point contact lay steel wire rope) 绳 股 中 相 邻 层 钢 丝 呈 点 状 态 接 触 的 钢 丝 绳 ， 也 叫 非 平 行 捻 钢 丝绳 (图 1)。 这 种 钢 丝 绳 的 绳 股 (中 心 钢 丝 除 外 )均 用 同 一 规 格 的 钢丝 捻 制 而 成 ， 各 层 钢 丝 的 捻 角 相 等 但 捻 距 不 等 ， 是 一 种 老 式 结 构的 钢 丝 绳 ， 通 常 所 称 的 普 通 圆 股 钢 丝 绳 就 属 此 类 。 绳 股 内 钢 丝 呈同
2、 心 排 列 、 相 邻 层 钢 丝 数 目 的 差 值 为 6 根 。 捻 制 的 方 法 有 右 交 互捻 、 左 交 互 捻 、 右 同 向 捻 、 左 同 向 捻 (见 钢 丝 绳 捻 法 )。 绳 股 有 带纤 维 芯 和 不 带 纤 维 芯 的 ， 有 带 涂 层 和 不 带 涂 层 的 。 由 绳 股 捻 制 的钢 丝 绳 有 带 纤 维 芯 的 、 也 有 带 金 属 芯 的 (见 绳 芯 )。点 接 触 钢 丝 绳 较 柔 软 ， 制 造 也 简 单 ， 但 使 用 性 能 不 如 线 接 触钢 丝 绳 ， 更 比 不 上 面 接 触 钢 丝 绳 。 使 用 时 绳 中 钢
3、丝 之 间 易 产 生 滑移 ， 受 外 力 作 用 时 钢 丝 上 同 时 产 生 两 种 形 式 弯 曲 应 力 ， 即 钢 丝 通过 滑 轮 或 卷 筒 时 所 产 生 的 一 次 弯 曲 应 力 和 由 于 层 间 钢 丝 相 互 挤 压而 产 生 二 次 弯 曲 应 力 。 更 有 甚 者 ， 当 钢 丝 由 于 结 构 松 散 发 生 浮 动时 ， 还 会 产 生 三 次 弯 曲 应 力 。 故 在 使 用 时 钢 丝 绳 的 弯 曲 应 力 大 ，耐 疲 劳 性 差 。 点 接 触 钢 丝 绳 的 绳 股 结 构 较 松 散 ， 受 力 后 钢 丝 间 滑动 较 大 ， 伸 长
4、较 大 ， 密 度 系 数 较 小 。 虽 比 线 接 触 钢 丝 绳 能 承 受 更大 载 荷 ， 但 寿 命 较 低 。 随 着 技 术 的 不 断 发 展 ， 除 了 小 直 径 (10mm以 下 )和 大 直 径 (60mm 以 上 )以 及 起 重 吊 装 和 捆 扎 等 需 要 考 虑 操 作方 便 的 场 合 之 外 ， 已 不 再 使 用 这 类 钢 丝 绳 。二、线接触钢丝绳图 1绳股中相邻层钢丝呈线状态接触的钢丝绳，也叫平行捻钢丝绳。绳股由几种规格的钢丝捻制而成，各层钢丝的捻距相同但捻角不等。按照股中钢丝配置方式，线接触钢丝绳分为瓦林吞式、西鲁式、填充式和瓦林吞一西鲁式 4
5、 种，如图所示。(1)瓦林吞式。股通常由两层钢丝组成，外层钢丝分粗细两种，根数是内层钢丝的一倍，粗钢丝位于内层钢丝的槽中，细钢丝在两根粗钢丝之间。瓦林吞式钢丝绳较柔软，但耐磨性不及西鲁式。结构如图 a 所示(具有天然纤维绳芯瓦林吞钢丝绳 6(66+6+1)+NF)。(2)西鲁式。股通常由两层钢丝组成，内外层钢丝根数相等，内层钢丝直径较细，外层钢丝直径较粗，且位于内层钢丝的槽中。西鲁式钢丝绳耐磨性好，但柔软性差。结构如图 b 所示(具有天然纤维绳芯西鲁式钢丝绳 6(9+9+1)+NF)。 (3)填充式。股通常也由两层钢丝组成，外层钢丝是内层钢丝根数的一倍，在内外钢丝中间充填较细的钢丝，其根数同内
6、层钢丝数。结构如图 c 所示 (天然纤维芯填充钢丝绳 6(12+6F+6+1)+NF)。这种钢丝绳的绳股因为有填充钢丝，内磨耗小，抗挤压，耐疲劳，但稍硬。(4)瓦林吞 -西鲁式。也叫混合式，股由多层钢丝组成，最外层和次外层之间，钢丝的配置近似西鲁式，次外层和第 3 层之间的钢丝配置是瓦林吞式。这种绳股和由其组成的钢丝绳，综合了西鲁式和瓦林吞式的特点，耐磨性好，且较柔软。结构如图 d 所示(金属绳芯钢丝绳)。此外，混合式中还有一种西鲁-填充混合式钢丝绳，如绳641SFi+Fc；股：(16+8F+8+8+1) 。线接触钢丝绳，不仅同层钢丝问是线接触，且各相邻层钢丝之间也是线接触，股中各层钢丝具有相
7、同捻向( 见钢丝绳捻法) 和捻距，各层钢丝的直径不同，且具有一定比值，因而具有的特点是：(1)股内结构较点接触的紧密，使用时可减少股内钢丝间相对滑动；股内钢丝捻距相等，内层的捻角较小，整绳伸长相对比点接触的钢丝绳为小；(2)密度系数较高，在其他条件相同时，捻制后的强度损失比点接触钢丝绳为小，同直径、同强度时，比点接触钢丝绳能承受较高的负荷；(3)工作时，绳内钢丝所受的弯曲及接触应力较小；(4)寿命比一般点接触钢丝绳高 2040，甚至可达12 倍。(2)线接触钢丝绳是同向捻，比交互捻的钢丝绳的寿命高，但使用时易松散。线接触钢丝绳主要用在立井提升、斜井卷扬、露天矿斜坡卷扬、挖掘机及石油钻井、高炉卷
8、扬、各种缆车、电梯、热移钢机、船舶装卸、渔业拖网、农业电犁等方面。三、面接触钢丝绳面 接 触 钢 丝 绳 (英 文 名 称 ： facial contact lay steel wire rope)绳 股 内 大 多 数 钢 丝 之 间 呈 面 接 触 状 态 的 钢 丝 绳 。 绳 股 由 异 形 钢 丝构 成 。 一 般 用 线 接 触 钢 丝 绳 的 绳 股 ， 在 捻 股 时 或 捻 制 后 经 塑 性 变形 压 缩 而 成 。 这 是 一 种 新 颖 的 钢 丝 绳 ， 也 是 现 在 用 的 比 较 广 泛 的一 种 钢 丝 绳 ， 博 顿 君 威 钢 绳 公 司 主 要 就 是
9、生 产 这 种 高 强 度 、 高 破断 拉 力 的 钢 丝 绳 ， 其 结 构 种 类 很 多 ， 一 般 说 来 ， 面 接 触 钢 丝 绳 可有 和 线 接 触 钢 丝 绳 同 样 的 品 种 ， 以 及 由 此 而 派 生 出 来 的 各 种 单 股及 多 股 面 接 触 钢 丝 绳 ， 如 图 所 示 。 面 接 触 钢 丝 绳 中 的 股 绳 是 线 接触 绳 股 的 进 一 步 演 化 ， 其 结 构 与 线 接 触 钢 丝 绳 有 类 似 的 地 方 . 特 点 和 用 途 ： 面 接 触 钢 丝 绳 有 较 高 的 耐 磨 性 和 耐 疲 劳 性 。 钢丝 绳 表 面 平 滑
10、 ， 使 用 时 与 卷 筒 、 绳 轮 及 钢 丝 绳 自 身 钢 丝 间 接 触 面积 大 ， 接 触 应 力 减 小 ， 耐 磨 性 比 普 通 钢 丝 绳 高 2 倍 。 由 于 钢 丝 间接 触 面 积 较 大 ， 绳 股 在 成 形 过 程 中 又 消 除 了 捻 制 应 力 ， 使 用 过 程中 仅 在 钢 丝 绕 过 绳 轮 时 产 生 弯 曲 应 力 ， 又 因 部 分 钢 丝 问 存 在 间 隙而 产 生 的 附 加 弯 曲 应 力 较 小 ， 且 没 有 层 间 钢 丝 相 互 挤 压 而 产 生 的弯 曲 应 力 ， 面 接 触 钢 丝 绳 的 耐 疲 劳 性 比 普
11、通 钢 丝 绳 高1 7 2 8 倍 。 面 接 触 钢 丝 绳 的 密 度 系 数 大 ， 因 而 在 直 径 和 强 度级 相 同 的 情 况 下 ， 总 破 断 拉 力 (见 钢 丝 绳 检 验 )比 普 通 钢 丝 绳 高25 以 上 。 面 接 触 钢 丝 绳 的 另 一 特 点 是 使 用 时 不 易 走 形 ， 抗 压 性和 耐 腐 蚀 性 能 好 ， 在 使 用 中 还 能 减 少 旋 转 。 面 接 触 钢 丝 绳 可 代 替大 部 分 现 有 的 各 种 钢 丝 绳 ， 用 于 矿 山 竖 井 和 斜 井 的 提 升 、 钢 丝 绳罐 道 、 各 种 起 重 卷 扬 、 电
12、 铲 、 拖 绳 、 采 矿 机 械 及 架 空 索 道 等 方 面 . 生 产 方 法 面 接 触 钢 丝 绳 的 生 产 方 法 有 以 下 5 种 。 (1)固 定 模 拉拔 法 。 由 圆 股 钢 丝 绳 经 固 定 模 孔 拉 拔 变 形 而 成 面 接 触 钢 丝 绳 。 此方 法 又 可 分 绳 股 捻 后 拉 拔 法 和 绳 股 捻 制 中 拉 拔 法 两 种 。 这 两 种 方法 变 形 工 具 简 单 、 易 制 造 ， 变 形 后 的 股 绳 表 面 光 滑 ， 椭 圆 度 小 ；但 所 需 牵 引 力 大 。 靠 捻 股 机 牵 引 轮 的 引 力 实 现 拉 拔 变
13、形 ， 绳 股 中各 层 钢 丝 变 形 不 均 匀 ， 外 层 钢 丝 变 形 最 大 ， 中 心 变 形 最 小 ， 而 且在 拉 拔 时 摩 擦 力 很 大 绳 股 进 入 拉 模 时 易 产 生 钢 丝 的 凸 起 . (2)旋 转 模 拉 拔 法 。 使 绳 股 变 形 的 拉 模 借 助 电 动 机 传 动 而 旋 转 ，圆 形 绳 股 或 钢 丝 绳 进 入 旋 转 拉 模 孔 经 拉 拔 变 形 后 即 可 成 面 接 触 绳股 或 钢 丝 绳 。 与 固 定 模 拉 拔 法 相 比 ， 加 工 的 绳 股 表 面 质 量 好 、 寿命 高 ， 而 且 拉 模 寿 命 可 提
14、高 2 9 倍 ， 牵 引 力 可 降 低 30 ； 但 仍需 较 大 的 牵 引 力 ， 可 生 产 的 面 接 触 钢 丝 绳 或 可 压 缩 的 绳 股 的 直 径仍 较 小 . (3)辊 模 拉 拔 法 。 使 圆 形 绳 股 或 钢 丝 绳 变 形 的 工 具 是 由 带 孔 型的 两 套 轴 线 互 成 45。 角 的 辊 模 组 合 而 成 。 辊 模 是 由 带 轧 槽 的 一 对辊 组 成 。 第 l 套 辊 模 孔 型 为 弧 边 菱 方 形 ， 第 2 套 辊 模 孔 型 是 圆 形 。两 套 辊 模 装 在 捻 股 机 的 压 线 瓦 和 牵 引 轮 之 间 。 刚 捻
15、 制 成 的 圆 绳 股靠 牵 引 轮 的 引 力 从 辊 模 中 拉 过 (辊 模 被 动 旋 转 )， 变 为 面 接 触 绳 股 。辊 模 拉 拔 可 大 大 降 低 圆 绳 股 与 模 壁 间 的 摩 擦 ， 能 在 无 润 滑 条 件 下采 用 大 变 形 量 拉 拔 ， 可 压 缩 直 径 大 于 22mm 的 绳 股 ， 也 可 压 缩 由镀 锌 钢 丝 捻 制 成 的 绳 股 而 不 损 失 镀 锌 层 ， 辊 模 消 耗 也 较 少 . (4)冷 轧 法 。 在 捻 股 机 或 合 绳 机 压 线 瓦 后 装 一 对 水 平 轧 辊 和 一对 立 轧 辊 ， 分 别 由 直
16、流 电 机 传 动 ， 圆 形 股 或 绳 经 水 平 辊 和 立 辊 轧制 ， 使 钢 丝 产 生 塑 性 变 形 而 成 面 接 触 股 或 绳 。 这 种 方 法 操 作 简 单方 便 ， 可 生 产 大 规 格 的 面 接 触 钢 丝 绳 。 但 由 于 单 独 传 动 存 在 轧 机与 捻 股 机 或 合 绳 机 牵 引 速 度 同 步 问 题 ， 在 启 动 和 制 动 时 调 整 尤 其困 难 。 另 外 冷 轧 设 备 投 资 较 大 ， 轧 制 变 形 难 以 保 证 绳 股 的 直 径 和形 状 的 精 度 . (5)异 形 钢 丝 捻 制 法 。 采 用 异 形 钢 丝 在 捻 股 机 上 直 接 捻 制 成 面接 触 绳 股 ， 如 用 6 根 扁 形 或 梯 形 钢 丝 与 作 股 芯 的 1 根 六 角 形 钢 丝捻 合 而 成 面 接 触 圆 形 绳 股 。 此 方 法 要 求 异 形 钢 丝 具 有 较 高 的 精 度 ，捻 股 时 需 采 用 专 用 的 捻 股 机 ， 操 作 上 比 较 复 杂 .
