邢永晟 張 丹 金曉謙 王國(guó)輝 魏世鵬

鞍鋼鋼繩有限責(zé)任公司 鞍山 114000

摘 要：隨著客運(yùn)索道向高速度、大跨距、高落差、超長(zhǎng)線路、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，對(duì)客運(yùn)索道用鋼絲繩的性能也提出了更高的要求。為更好的滿足客運(yùn)索道鋼絲繩穩(wěn)定性好、延伸率小、直徑保持好等方面的要求，研制出新型高性能索道鋼絲繩，繩芯材料采用高分子聚合物，通過提高生產(chǎn)工藝及嚴(yán)格的質(zhì)量管控，生產(chǎn)出6×36WS、6×26WS、6×25Fi、6×19S 等結(jié)構(gòu)型號(hào)的索道鋼絲繩。經(jīng)測(cè)試表明：新型高性能索道鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量、力學(xué)性能等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：新型繩芯；高分子聚合物；高性能

中圖分類號(hào)：TH235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-0785（2020）15-0082-03

0 引言

索道鋼絲繩已經(jīng)廣泛應(yīng)用到旅游、城市交通等領(lǐng)域，隨著旅游行業(yè)的發(fā)展，索道上下站高度差越來越大，線路越來越長(zhǎng)，尤其對(duì)于脫掛式索道，對(duì)鋼絲繩直徑的均勻度和保持穩(wěn)定度提出了更高的要求。同時(shí)，由于線路張緊行程有限，距離短，對(duì)延伸率的要求也更加嚴(yán)格。

1 索道鋼絲繩生產(chǎn)流程

1.1 鋼絲繩繩芯

歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的鋼絲繩制造企業(yè)生產(chǎn)的索道鋼絲繩能夠較好的滿足鋼絲繩直徑的均勻度和保持穩(wěn)定度的要求，其主要因素是采用了新型繩芯，相對(duì)于現(xiàn)用的纖維繩芯，這種繩芯更利于鋼絲繩直徑的保持，但這一繩芯技術(shù)的材料復(fù)雜，工藝實(shí)施難度大，國(guó)內(nèi)目前尚無成型的此種繩芯的鋼絲繩產(chǎn)品。

針對(duì)新型繩芯技術(shù)進(jìn)行研制，將高分子聚合物作為新型繩芯的主要材料。纖維芯鋼絲繩、高分子聚合物芯鋼絲繩橫截面對(duì)比如圖1 所示。經(jīng)過韌性、強(qiáng)度等多項(xiàng)性能測(cè)試，其各項(xiàng)指標(biāo)均高于現(xiàn)用的纖維繩芯材料，達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平。

(a) 纖維繩芯鋼絲繩 (b)高分子聚合物芯鋼絲繩

圖 1 纖維芯、高分子聚合物芯鋼絲繩橫截面

1.2 生產(chǎn)工藝

在研發(fā)出高分子聚合物繩芯的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)工藝、質(zhì)量管控等方面也不斷提高。通過計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)對(duì)鋼絲繩工藝進(jìn)行優(yōu)化，獲得更加精確的鋼絲繩幾何參數(shù)，使股內(nèi)鋼絲配比更加合理，同時(shí)計(jì)算出高分子聚合物繩芯的填充面積，確定適合的繩芯直徑，實(shí)現(xiàn)繩芯飽滿的填充度。鋼絲拉拔采用鍍后拔技術(shù)，確保鋼絲具有較高的機(jī)械性能和鋅層厚度。繩股采用緊密捻制的生產(chǎn)方法，提高繩股捻制質(zhì)量，鋼絲通條無電接，避免因電接質(zhì)量造成的缺陷對(duì)鋼絲繩使用壽命的影響。

以6×36WS+SPC-40 mm 鋼絲繩為例，鋼絲繩捻距倍數(shù)取7，捻制系數(shù)為3.067 5，繩股的直徑為40/3.067 5=13mm，股捻倍數(shù)取8.5，確定外層鋼絲直徑比例系數(shù)為5.688，則外層鋼絲直徑為2.28 mm，按照繩股各層鋼絲直徑比例為1:0.617 5:0.797 5:0.812 9:1.072 1 計(jì)算各層絲徑，分別為1.41、1.81、1.85、2.44 mm，使用CAD 繪圖將繩股每層鋼絲按捻縮率的橢圓形狀及結(jié)構(gòu)規(guī)律排布后，確認(rèn)絲間縫隙值，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)加大中心鋼絲直徑，確定繩股絲徑為（從內(nèi)向外）2.60+1.85+1.8/1.40+2.28 mm，繩股直徑為12.92 mm。

鋼絲繩實(shí)際直徑按1.03 倍公稱直徑控制，即41.2 mm，計(jì)算出繩芯的填充面積為303.3 mm，折算成繩芯直徑為19.6 mm，根據(jù)6×36WS 結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)最終確定繩芯直徑為20 mm。成品生產(chǎn)使用適合的預(yù)變形器，針對(duì)高分子聚合物繩芯將預(yù)變形參數(shù)、后變形參數(shù)做出相應(yīng)調(diào)整。

應(yīng)用上述工藝技術(shù)生產(chǎn)新型高性能索道鋼絲繩， 型號(hào)為6×36WS+SPC-40 mm-1 870 MPa 和6×36WS+SPC-48 mm-1 960 MPa，鋼絲繩實(shí)測(cè)直徑、金屬截面積見表1。鋼絲繩股間縫隙可以看到均勻填充著繩芯擠出物（見圖2）完全拆除股后的繩芯實(shí)物照片見圖3，繩芯呈現(xiàn)完好的螺旋形態(tài)，股縫填充部分厚度均勻，產(chǎn)品質(zhì)量及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)要求。

圖 2 新型高性能鋼絲繩

圖 3 高分子聚合物繩芯

2 鋼絲繩性能指標(biāo)

對(duì)鋼絲繩進(jìn)行拆股鋼絲性能試驗(yàn)和整繩破斷拉力試驗(yàn)。拆股鋼絲試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，鋼絲的強(qiáng)度均勻，彎曲、扭轉(zhuǎn)、鍍鋅層重量等指標(biāo)均高出GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足抗拉強(qiáng)度、韌性和防腐性能等方面的要求。6×36WS+SPC-40 mm 型鋼絲繩實(shí)測(cè)整繩破斷拉力1 056 kN，相較于GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)高出36 kN，相比國(guó)外某企業(yè)鋼絲繩產(chǎn)品手冊(cè)的參考值高出20 kN；6×36WS+SPC-48mm 型鋼絲繩實(shí)測(cè)整繩破斷拉力1 585 kN，相比于GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高出45 kN，相比于國(guó)外某企業(yè)鋼絲繩產(chǎn)品手冊(cè)的參考值高13 kN，滿足承載要求。

3 索道鋼絲繩實(shí)際應(yīng)用

新型高性能索道鋼絲繩品種包括六股、八股線接觸圓股鋼絲繩，公稱直徑范圍為20 ～ 70 mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1 670 ～ 2 060 MPa，最大生產(chǎn)能力可以達(dá)到單根鋼絲繩100 t?，F(xiàn)已應(yīng)用于多個(gè)景區(qū)索道，實(shí)際應(yīng)用中，直徑變化率在1.8% ～ 3.8% 范圍內(nèi)，使用一年伸長(zhǎng)率小余1.5‰，延遲了二次插編時(shí)間，減少了因插編停運(yùn)造成的經(jīng)濟(jì)損失。具體使用數(shù)據(jù)見表3。新型高性能索道鋼絲繩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，各股應(yīng)力均勻，直徑控制更準(zhǔn)確，運(yùn)行過程中直徑保持度更好，更符合脫掛式索道對(duì)鋼絲繩的要求；鋼絲繩股間縫隙有繩芯填充，減少了繩股間的摩擦與沖擊，同時(shí)縫隙填充有效阻礙了雨水、灰塵等的侵蝕，提高了鋼絲繩的使用壽命；鋼絲繩延伸率更小，有利于高落差、大仰角或線路超長(zhǎng)的索道應(yīng)用。

4 結(jié)語

經(jīng)過相關(guān)技術(shù)研發(fā)，新型高性能索道鋼絲繩已達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的性能水平，并已應(yīng)用于多條客運(yùn)索道的運(yùn)營(yíng)中。相關(guān)技術(shù)成果已轉(zhuǎn)化為兩項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，有益于國(guó)內(nèi)索道裝備水平的整體提升和技術(shù)進(jìn)步。

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