信息摘要：
1前言 鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣的撓性件，用來(lái)將卷筒和懸掛裝置連接在一起，從而完成各種吊運(yùn)工作。和其他撓性件（如鏈條）相比，鋼絲繩的自重輕、撓性好、強(qiáng)度高，能承受沖
1前言
鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣的撓性件，用來(lái)將卷筒和懸掛裝置連接在一起，從而完成各種吊運(yùn)工作。和其他撓性件（如鏈條）相比，鋼絲繩的自重輕、撓性好、強(qiáng)度高，能承受沖擊而不易突然發(fā)生斷裂，因而安全可靠，工作平穩(wěn)且無(wú)噪聲，制造成本低。
鋼絲繩安全選用的一個(gè)重要指標(biāo)就是破斷力。目前，我國(guó)冶金行業(yè)起重機(jī)用鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)執(zhí)行GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》（用于點(diǎn)接觸鋼絲繩）與GB8918-2006《重要用途鋼絲繩》（用于線接觸鋼絲繩）標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定鋼絲繩實(shí)際破斷力的測(cè)定方法執(zhí)行GB/T8358-2014標(biāo)準(zhǔn)，即對(duì)鋼絲繩試樣施加拉力拉伸至鋼絲繩斷裂測(cè)定鋼絲繩的實(shí)際破斷拉力或者試驗(yàn)至規(guī)定拉力值。
2鋼絲繩破斷力的測(cè)試
鋼絲繩破斷力的測(cè)試方法有兩種，一種是鋼絲繩拆股破斷力測(cè)試，一種是整繩破斷力測(cè)試。
2.1鋼絲繩拆股破斷力測(cè)試
鋼絲繩拆股破斷力試驗(yàn)就是將試樣鋼絲繩的鋼絲逐一拆開(kāi)，試驗(yàn)其拉力再求和得出破斷力，試驗(yàn)時(shí)不包括股中填充絲、中心絲、各種鋼絲繩的鋼芯。
規(guī)定分兩種情況：一是當(dāng)試驗(yàn)鋼絲繩全部鋼絲時(shí)，是將每根鋼絲的實(shí)測(cè)破斷力相加；二是當(dāng)試驗(yàn)鋼絲繩繩內(nèi)部分鋼絲時(shí)利用公式F=Fo+F，N，+F，N2+…+FNN、式中F一鋼絲破斷力總和；F，F(xiàn)…FN一同結(jié)構(gòu)、同直徑1股中鋼絲的實(shí)測(cè)破斷力和不參加試驗(yàn)鋼絲的計(jì)算破斷力之和；F。一鋼絲繩中鋼芯的計(jì)算破斷力之和；N.N2…N、一鋼絲繩中同結(jié)構(gòu)、同直徑的股數(shù)；多層股鋼絲繩，同結(jié)構(gòu)、同直徑取大于1股試驗(yàn)時(shí)，則應(yīng)以算術(shù)平均值來(lái)計(jì)算。
我國(guó)鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)絕大多數(shù)執(zhí)行拆股試驗(yàn)不作整繩破斷拉力試驗(yàn)，既有認(rèn)識(shí)上的原因，又有客觀條件的限制，存在著以下三種情況：
（1）認(rèn)為拆股試驗(yàn)是執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，能滿足要求，對(duì)整繩破斷拉力的科學(xué)性不了解。
（2）通常是用戶不要求作整繩破斷拉力。既然用戶不提出，生產(chǎn)廠就不作，當(dāng)用戶提出作整繩破斷拉力時(shí)，有條件的廠才作。
（3）部分廠不具備作整繩破斷拉力的條件。我公司采用某有限公司的鋼絲繩，合格證上就僅提供拆股鋼絲破斷力總和沒(méi)有整繩破斷力，提供的執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T20118-2006《一般用途鋼絲繩》用于點(diǎn)接觸鋼絲繩，而實(shí)際供貨鋼絲繩結(jié)構(gòu)6×19W+IWR（型號(hào)為25.5NAT6×19W-
IWR-1770，用于90t天車）為線接觸，顯然與標(biāo)準(zhǔn)不太相符。
2.2整繩破斷力測(cè)試
礦用鋼絲繩是起重機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)使用的特種鋼絲繩，它直接涉及到生產(chǎn)及人員的生命安全，對(duì)鋼絲繩質(zhì)量的要求越來(lái)越高，出口鋼繩都要求作整繩破斷力試驗(yàn)，鋼絲繩拆股試驗(yàn)已不能適應(yīng)特種行業(yè)新形勢(shì)的要求，整繩破斷力試驗(yàn)非常必要。
（1）整繩破斷力試驗(yàn)時(shí)的受力狀態(tài)與鋼絲繩工作時(shí)相同
鋼絲繩在提升或牽引時(shí)主要承受拉力負(fù)荷，鋼絲繩作整繩破斷力試驗(yàn)是將試樣夾持在拉力試驗(yàn)機(jī)上施加張力，測(cè)得斷裂時(shí)所施加力的大小，因此整繩拉力試驗(yàn)與鋼絲繩使用時(shí)受力狀態(tài)相同。
（2）鋼絲繩破斷力綜合反映了鋼絲繩的質(zhì)量水平
鋼絲繩的質(zhì)量主要取決于制繩鋼絲的質(zhì)量和捻股、合繩時(shí)的捻制質(zhì)量，測(cè)試整繩破斷力既可以看出鋼絲繩組成元件鋼絲的抗拉強(qiáng)度、韌性的優(yōu)略，也反映鋼絲繩捻制是否均勻。鋼絲繩拆股試驗(yàn)僅能反映鋼絲的質(zhì)量，在實(shí)際使用中，有的鋼絲繩拆股試驗(yàn)時(shí)鋼絲的強(qiáng)度、彎曲、扭轉(zhuǎn)和鋼絲破斷力總和都符合標(biāo)準(zhǔn)，能判為優(yōu)等繩，但做整繩破斷力試驗(yàn)時(shí)卻為不合格品。究其原因，時(shí)是因?yàn)椴鸸稍囼?yàn)不能反映捻股、合繩時(shí)捻制的均勻性。
3影響鋼絲繩破斷力的因素
3.1鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度直接影響鋼絲繩的破斷力。這無(wú)論從標(biāo)準(zhǔn)要求或者《起重機(jī)安全技術(shù)手冊(cè)》中的數(shù)據(jù)都表明了兩者的相互關(guān)系。
（1）在國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)GB8918-2006標(biāo)準(zhǔn)中，鋼絲繩破斷力計(jì)算公式如下：
Fo=K'×D2×Ro/1000式中：Fo一鋼絲繩破斷力，kN R。一鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度，MPa D一鋼絲繩的公稱直徑，mmK'一鋼絲繩破斷力換算系數(shù)由上式可見(jiàn)，鋼絲繩破斷力與鋼絲公稱強(qiáng)度成正比關(guān)系，鋼絲的抗拉強(qiáng)度越高，鋼絲繩破斷力就高。
（2）以我廠常用的6×19W+IWR鋼絲繩為例，查《起重機(jī)安全技術(shù)手冊(cè)》可以看出：同類型的鋼絲繩隨鋼絲的抗拉強(qiáng)度的提高，鋼絲繩整繩破斷力也增加。
3.2鋼絲繩捻制的均勻性鋼絲繩在捻股、合股時(shí)，鋼絲或股的張力大小、張力均勻與否對(duì)鋼絲繩破斷力的影響很大。如果張力大小控制不均勻，造成鋼絲在股中或股在鋼絲繩中松緊不一致，當(dāng)鋼絲繩作整繩破斷力試驗(yàn)時(shí)，各股或各鋼絲之間受力的大小不等，受力大的股或鋼絲因超過(guò)其極限強(qiáng)度而斷裂，測(cè)試值就低。因此拆股試驗(yàn)不能反映出捻股質(zhì)量對(duì)破斷力的影響。
3.3鋼絲繩繩芯的材質(zhì)
鋼絲繩的繩芯主要分纖維芯和金屬芯兩大類，金屬芯是由鋼絲捻成的股或繩作繩芯。由表1可以看出，結(jié)構(gòu)和直徑相同的鋼絲繩，繩芯為金屬的鋼絲繩的破斷力較大。
3.4鋼絲繩的結(jié)構(gòu)
鋼絲繩的結(jié)構(gòu)也是影響鋼絲繩破斷力的主要因素之一。點(diǎn)接觸鋼絲繩由于股中各層鋼絲是不平行捻制的，層與層之間的鋼絲為點(diǎn)接觸，當(dāng)鋼絲繩受力時(shí)鋼絲間的接觸應(yīng)力很大；而線接觸鋼絲繩為平行捻制，同層及層與層之間的鋼絲呈平行狀態(tài)，逐根緊密相貼呈線接觸，當(dāng)鋼絲繩受力時(shí)，鋼絲之間的接觸應(yīng)力小得多，并且線接觸鋼絲繩的填充系數(shù)比點(diǎn)接觸的鋼絲繩大，因此在受力時(shí)有效承載面積大。承受載荷的能力比點(diǎn)接觸的鋼絲繩大。通常線接觸鋼絲繩的破斷力比點(diǎn)接觸的高8%以上，線接觸填充式的鋼絲繩比點(diǎn)接觸6*
19鋼絲繩的破斷力提高10%以上。
3.5鋼絲繩破斷力拉伸試驗(yàn)的夾持方式鋼絲繩破斷力拉伸試驗(yàn)的夾持方式有五種：
合金澆鑄法、樹(shù)脂澆注法、套管壓制法、直接夾持法和纏繞法。
合金澆鑄法是將鋼絲繩試樣兩端的鋼絲捆扎，端部散開(kāi)呈喇叭型的刷頭狀，清洗油污后，放入圓錐形模盒，將熔融狀的合金澆鑄到模盒內(nèi)，合金冷凝后同鋼絲繩刷頭結(jié)合為一體。
樹(shù)脂澆注法的捆扎、端部打散、表面清潔同合金澆鑄法，只是將調(diào)制好的樹(shù)脂液體緩慢注入模具中，不停地?cái)嚢枧懦諝?，待?shù)脂完全固結(jié)后使用。
套管壓制法是采用合適材質(zhì)的金屬套管套裝在鋼絲繩端部，在壓力機(jī)上壓制而成。
直接夾持法是將鋼絲繩試樣夾在試驗(yàn)機(jī)夾頭合適的鉗口進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的方法。
纏繞法是將試樣直接纏繞在試驗(yàn)輪的繩槽中進(jìn)行拉伸施壓的方法。
套制法易在金屬管套接部位發(fā)生切斷，直接夾持法與纏繞法容易在夾具邊緣發(fā)生斷裂，不能很好的反應(yīng)鋼絲繩的破斷力，經(jīng)對(duì)比，合金澆鑄法優(yōu)于其他的試樣制作方法，其測(cè)得的破斷力高于其他方法。
4鋼絲繩的選用
（見(jiàn)表2）鋼絲繩的選用是根據(jù)鋼絲繩工作中的最大拉力和機(jī)構(gòu)工作級(jí)別或工作狀況來(lái)決定的。已知載荷或鋼絲繩工作中的最大壓力選擇鋼絲繩：Fo≥
S.n式中Fo一鋼絲繩最小破斷力，kNS一鋼絲繩工作中的最大拉力，kN n一根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別或工作狀況來(lái)決定的安全系數(shù)。
舉例：90t天車機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M7，主起升鋼絲繩型號(hào)為25.5NAT6*19W-IWR-1770，巨力公司提供的鋼絲繩合格證上最小破斷力試驗(yàn)結(jié)果為536kN，計(jì)算鋼絲繩選用是否合理？
90t天車單側(cè)鋼絲繩纏繞方式如圖1所示。單根鋼絲繩拉力S=90t*10/16=56.25kN安全系數(shù)n=Fo/S=536/56.25=9.53≥7，大于機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的安全系數(shù)7，同時(shí)滿足吊掛用鋼絲繩安全系數(shù)6的要求，鋼絲繩選用合格。
反過(guò)來(lái)計(jì)算破斷力Fo=S.n=90*10/16*7
=393.75kNs合格證最小破斷力536kN，同時(shí)也小于《起重機(jī)安全技術(shù)手冊(cè)》上直徑26mm鋼絲繩的破斷力425kN，也滿足要求。
5結(jié)論
鋼絲繩整繩破斷力試驗(yàn)綜合反映了鋼絲繩的質(zhì)量水平和生產(chǎn)技術(shù)操作水平，是對(duì)鋼絲繩最科學(xué)的試驗(yàn)。
使用線接觸鋼絲繩和鋼芯鋼絲繩能提高鋼絲繩的承載能力和使用壽命，更充分發(fā)揮鋼材的使用潛力。
選用合金澆鑄法制作試樣做鋼絲繩破斷力試驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確測(cè)定鋼絲繩的破斷力。
銷售微信
微信公眾號(hào)