信息摘要：
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩已經(jīng)逐漸替代普通單層股鋼絲繩，在起重機(jī)場(chǎng)合應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其特有的抗旋轉(zhuǎn)性能可大幅提升鋼絲繩的使用壽命。187+IWS鋼絲繩是一種工藝較為成
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩已經(jīng)逐漸替代普通單層股鋼絲繩，在起重機(jī)場(chǎng)合應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其特有的抗旋轉(zhuǎn)性能可大幅提升鋼絲繩的使用壽命。18×7+IWS鋼絲繩是一種工藝較為成熟的抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，逐漸暴露其結(jié)構(gòu)缺陷：芯繩出現(xiàn)的早期失效無(wú)法直接發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致其存在嚴(yán)重的安全隱患口。開(kāi)發(fā)16×6：IWRC結(jié)構(gòu)鋼絲繩，不但能豐富抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的結(jié)構(gòu)品種，為起重機(jī)鋼絲繩提供更多選擇，而且克服了18×7+IWS鋼絲繩結(jié)構(gòu)的先天缺陷，在一定程度上解決了普通結(jié)構(gòu)鋼絲繩不能同時(shí)兼顧抗旋轉(zhuǎn)性和抗沖擊性的問(wèn)題。
1. 16×6：IWRC鋼絲繩結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
1.1結(jié)構(gòu)
16×6：IWRC是23×7類鋼絲繩的一種新結(jié)構(gòu)，具有與35（W）×7類鋼絲繩相似的破斷拉力和抗旋轉(zhuǎn)性能。GB/T8706-2006和ISO17893：20040中對(duì)23×7類鋼絲繩的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義：23×7類鋼絲繩中組繩總股數(shù)（不含芯股）為21~27根，最外層繩股數(shù)為15~18根，成繩次數(shù)為2次，股層數(shù)為2層，外層股為在中心鋼絲外捻制4~8根鋼絲的單層鋼絲股。參考國(guó)外鋼絲繩相關(guān)技術(shù)資料，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為16×6：IWRC的鋼絲繩：總股數(shù)為25根，最外層股數(shù)為16根，結(jié)構(gòu)為1×6，2次成繩，股層數(shù)2層，鋼絲繩截面如圖1所示。
1.2特點(diǎn)
從理論上對(duì)比16×6：IWRC和18×7-WSC2種結(jié)構(gòu)鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性、抗沖擊性和破斷拉力，了解16×6：IWRC鋼絲繩的特點(diǎn)。
1.2.1抗旋轉(zhuǎn)性
16×6：IWRC鋼絲繩與18×7-WSC鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確給出，ISO21669：
2005只給出了鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性能的試驗(yàn)方法，因此先從理論上分析比較2種鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性能。文獻(xiàn)2]給出18×7-FC鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性能的研究方法：在理想情況下，各股產(chǎn)生于垂直鋼絲繩軸線的切向力F相同，假設(shè)繩股為“鋼絲”，將“鋼絲”面積與到鋼絲繩中心距離之積視為力矩，然后將相同方向力矩相加，通過(guò)比較不同方向力矩和之比，即可評(píng)價(jià)不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性能，比值越接近1，說(shuō)明鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性能越好。按照此方法分別對(duì)18×7-
WSC和16×6：IWRC鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性進(jìn)行比較。
為了便于計(jì)算，捻距取無(wú)窮大，鋼絲繩直徑為D，2種鋼絲繩產(chǎn)生力矩與內(nèi)層繩產(chǎn)生力矩之比計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1數(shù)據(jù)可看出，16×6：IWRC不同方向力矩和之比為2.338，而18×7-WSC為3.823，這說(shuō)明16×6：IWRC鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性能要優(yōu)于18×7-WSC鋼絲繩。16×6：IWRC鋼絲繩外層股數(shù)相對(duì)較多，且內(nèi)層繩直徑大，有利于提高鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性能。
1.2.2破斷拉力
相同級(jí)別、規(guī)格鋼絲繩破斷拉力與鋼絲總面積相關(guān)[日，因此可以通過(guò)計(jì)算組股鋼絲總面積來(lái)比較鋼絲繩的破斷拉力。為了計(jì)算方便，假設(shè)鋼絲繩捻距無(wú)窮大，并將組繩單根股看作單根鋼絲，計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
從表2中的數(shù)據(jù)可以看出18×7-WSC鋼絲繩總鋼絲面積相比16×6：IWRC鋼絲繩總鋼絲面積要小，從組繩鋼絲面積大小可以得出16×6：IWRC的破斷拉力高于18×7-WSC。
1.2.3抗沖擊性
從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，18×7-WSC鋼絲繩組繩外層股數(shù)12根，相比16×6：IWRC外層股16根較少，所以對(duì)于相同規(guī)格的鋼絲繩，16×6：IWRC內(nèi)層繩股直徑相比18×7-WSC要大。16×6：IWRC與18×7-WSC內(nèi)層繩直徑之比大約為1.13，內(nèi)層繩直徑大，則剛性好，因此，16×6：IWRC抗沖擊性能要好。
2 16×6：IWRC-28.00鋼絲繩研制
2.1研制過(guò)程
2.1.1鋼絲繩生產(chǎn)工藝參數(shù)16×6：IWRC鋼絲繩中股的排列方式為1+4+4F/16，中心股和填充股結(jié)構(gòu)為1×7，內(nèi)層股結(jié)構(gòu)為1+6+6F+12，外層股結(jié)構(gòu)為1×6，鋼絲繩先捻制內(nèi)層繩，再捻制外層繩。設(shè)計(jì)繩徑為（1~1.05）D，執(zhí)行GB8918-2006，公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa，最小破斷拉力455kN。
2.1.2鋼絲繩股徑計(jì)算
16×6：IWRC一-28.00鋼絲繩有4種不同規(guī)格的股，中心股D。，內(nèi)層股D1，填充股D2，外層股D。
鋼絲繩中各股的直徑之比與鋼絲繩的捻距倍數(shù)密切相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)取鋼絲繩的捻距倍數(shù)為7，為保證鋼絲繩受力時(shí)內(nèi)外層股伸長(zhǎng)一致，內(nèi)層繩捻距倍數(shù)取6。按照用戶要求，鋼絲繩加大量。取2%，鋼絲繩的設(shè)計(jì)直徑Da=Dx（1+8）=28.00mm×（1+2%）=
28.56mm。
根據(jù)文獻(xiàn)自-6]中相關(guān)表格可以查出16×6：
IWRC鋼絲繩的近似捻制系數(shù)ms=6.469，根據(jù)鋼絲繩的結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系，可通過(guò)計(jì)算得出：外層股D3=D/m選=28.00mm/6.469=4.33mm；內(nèi)層繩外接圓D內(nèi)=Da-2×D，=28.56mm-2×4.33mm=
19.90mm。
考慮到內(nèi)層繩與外股的接觸方式，并根據(jù)多層股鋼絲繩設(shè)計(jì)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)層繩的加大系數(shù)取1.032，可計(jì)算出：內(nèi)層繩的設(shè)計(jì)直徑為D內(nèi)B=Dg×
1.032=19.90mm×1.032=20.54mm。
再根據(jù)內(nèi)層繩的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)直徑，并查找文獻(xiàn)4-6]可知內(nèi)層繩的近似捻制系數(shù)mg=2.448，計(jì)算得：內(nèi)層股D，=Dgg/mg =20.54mm/2.448=
8.39mm；中心股Do=D4B-2×D1=20.54mm-
2×8.39mm=3.76mm。
根據(jù)計(jì)算出的股徑以及鋼絲繩結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系，通過(guò)繪圖法得出填充股D，=3.27mm。考慮股間合理的間隙，各股直徑大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整0，調(diào)整后各股的直徑見(jiàn)表3。
2.1.3鋼絲直徑計(jì)算
表4為16×6：IWRC鋼絲繩各股中不同位置的鋼絲直徑代表符號(hào)。
（1）中心股鋼絲直徑。中心股結(jié)構(gòu)為1×7，股捻距取7倍，外層絲6根，mo=3.068，o外=Do/mo=
4.04mm/3.068=1.32mm；o中=Do-2×8o外=
4.04mm-2×1.32mm=1.40mm。
（2）內(nèi)層股鋼絲直徑。內(nèi)層股結(jié)構(gòu)為1+6+
6F+12，股捻距取7倍，外層絲12根，m，=5.091，
8，外=D1/m：=8.25mm/5.091=1.63mm。根據(jù)內(nèi)層股鋼絲直徑比81外8填：81內(nèi)：61中=1：0.4334：
1.0680：1.0970，得出內(nèi)層股鋼絲直徑分別為81第=0.71mm，1內(nèi)=1.74mm，81中=1.79mm。
（3）填充股鋼絲直徑。填充股結(jié)構(gòu)為1×7，股捻距取9倍，外層絲6根，m2=3.041，2外=D2/m2=
3.35mm/3.041=1.10mm；62中=Do-2×82外=
3.35mm-2×1.10mm=1.15mm。
（4）外層股鋼絲直徑。外層股結(jié)構(gòu)為1×6，股捻距取7倍，外層絲5根，m3=2.746，83外=D，/m3=4.32mm/2.746=1.57mm；根據(jù)外層股鋼絲直徑比82外63中=1：0.7027。得出外層股中心絲83中=4.32
mm-2×1.57mm=1.18mm。考慮合理的鋼絲間隙，對(duì)各股中鋼絲分別進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后各股中鋼絲直徑見(jiàn)表5。
2.1.4鋼絲繩捻距和捻向
通過(guò)設(shè)計(jì)及計(jì)算結(jié)果可得出：鋼絲繩捻距S=
28.00mm×7=196.00mm；內(nèi)層繩捻距S為=20.54
mm×6=123.24mm；中心股捻距S。=4.04mmx
7=28.28mm；內(nèi)層股捻距S，=8.25mm×7=57.75
mm；填充股捻距S，=3.35mm×9=30.15mm；外層股捻距S，=4.32mm×7=30.24mm。
多股鋼絲繩抗旋轉(zhuǎn)性與各股和各層繩的捻向有著重要關(guān)系園，為了保證鋼絲繩具有最好的抗旋轉(zhuǎn)性，各股的捻向設(shè)計(jì)見(jiàn)表6。
2.1.5制繩鋼絲質(zhì)量控制鋼絲繩的綜合力學(xué)性能與制繩鋼絲質(zhì)量密切相，生產(chǎn)高質(zhì)量鋼絲繩的基礎(chǔ)就是能夠生產(chǎn)出高品質(zhì)的鋼絲。在制繩鋼絲生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格按照生產(chǎn)流程和工藝進(jìn)行，原材料選擇寶鋼72A線材，由比利時(shí)FIB公司熱處理生產(chǎn)線進(jìn)行預(yù)處理，生產(chǎn)出索氏體化程度很高的半成品，再按照拉絲工藝進(jìn)行多道次、小壓縮率的拉拔，拉拔過(guò)程中重點(diǎn)控制冷卻、潤(rùn)滑和鋼絲應(yīng)力，使每盤(pán)鋼絲的力學(xué)性能均達(dá)到工藝要求。
2.1.6鋼絲繩的捻制
16×6：IWRC-28.00鋼絲繩各股分別在305/6和305/36合股機(jī)上生產(chǎn)，其中外層股采用1+6分線盤(pán)時(shí)出現(xiàn)股面不平現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)調(diào)整鋼絲張力后得到改善。
16×6：IWRC一28.00鋼絲繩分2次捻成，首先在具有8個(gè)筐籃的合繩機(jī)上捻制結(jié)構(gòu)為1+4+4F的內(nèi)層繩，使用8分度預(yù)變形器；其次是在630/18合繩機(jī)上捻制出成品鋼絲繩。捻制過(guò)程中內(nèi)層繩需進(jìn)行翻身加捻，各股的張力應(yīng)及時(shí)調(diào)整，防止出現(xiàn)內(nèi)層繩起籠或繩面不平等現(xiàn)象。鋼絲繩還需進(jìn)行淋油處理。
2.2研制結(jié)果
通過(guò)精確設(shè)計(jì)和生產(chǎn)控制，16×6：IWRC一28.00鋼絲繩研制成功。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量鋼絲繩實(shí)際參數(shù)均符合工藝設(shè)計(jì)要求，其中實(shí)測(cè)繩徑28.50mm，主股直徑4.33mm，內(nèi)層股徑8.26mm，中心股徑4.04
mm，鋼絲繩實(shí)測(cè)捻距195.00mm，內(nèi)層繩實(shí)測(cè)捻距125.00mm。鋼絲繩的破斷拉力試驗(yàn)值為524kN。
鋼絲繩拆股試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼絲繩捻制后鋼絲的力學(xué)性能均滿足GB8918-2006的要求，拆股檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。
3結(jié)語(yǔ)
16×6：IWRC鋼絲繩由于其結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，既消除了18×7類鋼絲繩的缺陷，也彌補(bǔ)了普通單股鋼絲繩的不足。隨著起重機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展，抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的需求越來(lái)越大，產(chǎn)品附加值也較高，但是結(jié)構(gòu)的變化也導(dǎo)致生產(chǎn)難度增大，這不僅需要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，更需要操作者具有較高的操作技能和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判能力。只有提高工人操作技能、規(guī)范操作過(guò)程，才能批量生產(chǎn)高壽命的16×6：IWRC抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，使其性能得到充分展現(xiàn)。
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