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鍍鋅35×36WS－100mm粗直徑多層股鋼絲繩試制

作者： admin 編輯： admin 來源：admin 發(fā)布日期：2020-01-13 10:44

信息摘要：

粗直徑多層股鋼絲繩對工藝設計及生產(chǎn)設備能力要求極高，主要用于海洋油氣勘探設備與大型水上工程機械等，是未來鋼絲繩高端產(chǎn)品的發(fā)展方向，國外粗直徑多層股鋼絲繩生產(chǎn)廠家有

粗直徑多層股鋼絲繩對工藝設計及生產(chǎn)設備能力要求極高，主要用于海洋油氣勘探設備與大型水上工程機械等，是未來鋼絲繩高端產(chǎn)品的發(fā)展方向，國外粗直徑多層股鋼絲繩生產(chǎn)廠家有英國布萊頓、意大利耐得利、德國迪帕、德國凱撒等。布萊頓鋼絲繩直徑為76~139.7mm，全部是粗直徑多層股；德國迪帕、凱撒多為壓實股鋼絲繩，外層繩以外結(jié)構(gòu)作為獨立鋼絲繩芯壓實，使內(nèi)層繩股的抗耐磨性提高。

部分粗直徑多層股鋼絲繩見表1、表20-a。目前，還沒有粗直徑多層股抗旋轉(zhuǎn)鋼絲繩正式標準，國內(nèi)企業(yè)雖然有不少大型捻股機、成繩機和大型串聯(lián)機組，但與國際知名企業(yè)相比，仍有較大差距。如：德國斯凱特安裝16/2000+8/2700大合繩機組，配置收繩站收卷能力高達600t，馬來西亞特種鋼絲繩生產(chǎn)基地，多層股鋼絲繩可生產(chǎn)最大直徑達到180mm，組繩最多股數(shù)達到55根。國內(nèi)粗直徑多層股鋼絲繩產(chǎn)能欠缺田，對粗直徑多層股鋼絲繩生產(chǎn)工藝及其裝備的研究開發(fā)尚需加強。

1工藝設計

1.1技術(shù)要求

根據(jù)用戶提供的生產(chǎn)合同要求，確定鋼絲繩生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)。鋼絲繩結(jié)構(gòu)規(guī)格為：35×36WS-100mm，股數(shù)從里往外的排列式為1+6+6/6+16；股絲從外到內(nèi)排列式為14+7/7+7+1，執(zhí)行GB/T

20067-2006標準，要求最小破斷拉力≥6370kN。

鋼絲繩截面如圖1所示。

1.2鋼絲繩公稱抗拉強度計算

根據(jù)用戶合同要求，鋼絲繩最小破斷拉力Fo≥

6370kN，繩徑公差0~+4%。最小破斷拉力總和計算式：Fo=D2·Ro·K/1000。（1）

由式（1）可以推出：R。=1000F。/（D2·k）。

（2）式（1）和式（2）中，K為換算系數(shù)，按35×7類

0.360換算系數(shù)。F。為鋼絲繩最小破斷拉力，kN；D為鋼絲繩公稱直徑，mm；R。為鋼絲繩公稱抗拉強度，MPa。由式（2）計算出鋼絲繩公稱抗拉強度R。=1769.44MPa。根據(jù)計算結(jié)果，鋼絲繩公稱抗拉強度級別取1770MPa。

1.3鋼絲繩股徑的計算

設計時，鋼絲繩從里往外股的排列式為：1+6+

6/6+16，鋼絲繩捻距倍數(shù)取6倍，根據(jù)文獻[]，查得（外層為16股）捻制系數(shù)為6.585，可求外層股徑d外=100/6.585=15.186mm，取15.18mm，第一層股、第二層股及中心股在繩中按瓦林吞型排列，股徑比與19絲瓦林吞股的絲徑比相似。當捻距倍數(shù)為6倍時，鋼絲繩次外層大股股徑（d大）、次外層小股股徑（d2小）、內(nèi)層股徑（d）、中心股徑（dpe）直徑比為d2大d2Aidi:d中 =1：0.7566：0.9438：0.9598。根據(jù)鋼絲繩內(nèi)、外層直徑關系，內(nèi)層繩直徑近似值=

d中心+（d2小+d）×2=外層繩直徑-外層股徑×2=

69.64mm，由上述股徑間的比例關系可知，d，：d中e=

0.9438：0.9598，d小id中e=0.7566：0.9598，所以d；=

0.983 3d中c，d小=0.7883d中心，將d=0.9833d中心、d2小=0.7883d中心代入內(nèi)層繩直徑=d+心+（d2n+

d）×2=69.64mm式中，得出d中e+（0.7883d中心+

0.9833d+）×2=4.5432du心=69.64mm，于是可求出d中o=15.328mm，d，=0.9833d+心=15.07mm，d2小=0.7883dpe=12.083mm，d2大=d2小/0.7566=

15.970mm。

上述各層股徑均為計算值，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗及股在繩中的合理排列，股的捻距倍數(shù)均取8倍，各股直徑、捻距調(diào)整后參數(shù)見表3，內(nèi)、外層繩技術(shù)參數(shù)見表4。

1.4鋼絲繩絲徑的計算

股的捻距倍數(shù)為8倍，股絲從外往里的排列式為：14+7/7+7+1，股外層鋼絲數(shù)為14根，根據(jù)文獻[4]，查出捻制系數(shù)為5.713，根據(jù)表3中心股徑值算出：中心股外層絲直徑為3.042mm，再根據(jù)文獻[]中外層絲（1）、次外層大絲（83）、次外層小絲（82）、內(nèi)層絲（61）、中心絲（%）直徑的比例關系：81：63：62：61：8。=1：0.6200：0.8013：

0.8186：1.0812，可算出：8=1.886mm，6=

2.438mm，6，=2.490mm，6。=3.289mm。考慮到鋼絲鍍鋅公差因素的影響，經(jīng)綜合考慮，配絲為：

3.45/2.53/2.45/1.88/2.95。同理，也可計算出其他各層股的絲徑。

2捻制控制

2.1捻制參數(shù)

生產(chǎn)股時，在36/500筒式股繩機上生產(chǎn)，捻制瓦林吞型19股時在48/630成繩機上一次捻成，參數(shù)見表5。

2.2控制要點

鋼絲繩產(chǎn)品的實物捻制質(zhì)量，除了工藝參數(shù)設計是否科學合理外，影響其本身質(zhì)量的另外一個重要因素是捻制過程的操控質(zhì)量控制。（1）內(nèi)、外層繩捻距。為增強內(nèi)、外層繩的緊密配合，防止分離現(xiàn)象，參數(shù)選擇時內(nèi)層繩的捻距倍數(shù)小于外層繩的捻距倍數(shù)。由于多層股的內(nèi)外層股數(shù)相差很多，為此，加大內(nèi)層繩的捻角，減小外層繩的捻角，這樣也可以使內(nèi)層繩的扭矩趨于平衡。（2）內(nèi)、外層繩捻向。為提高鋼絲繩的抗旋轉(zhuǎn)性能，增加內(nèi)層繩的金屬面積，故第一層繩捻向采取左同向捻，次外層繩捻向和外層繩捻向相反，次外層繩采取左交互捻，外層繩采取右交互捻。（3）股的張力控制。多層股鋼絲繩各股張力的不均勻?qū)⒅苯訉е吕K自身應力的不平衡。因為張力大小控制不均，則會造成股在繩中松緊不均、結(jié)構(gòu)不緊密等現(xiàn)象，影響鋼絲繩的使用壽命。（4）工藝裝備的合理選用。合理選用壓線瓦、定徑輥等工藝裝備，生產(chǎn)過程中必須使內(nèi)、外層繩股緊密接觸，相互牽制。如果內(nèi)、外層股捻制不緊密，存在脫離現(xiàn)象，多層股鋼絲繩就失去了抗旋轉(zhuǎn)的特性，結(jié)構(gòu)將受到破壞國。

3試制結(jié)果

經(jīng)過對35×36WS-100mm鋼絲繩進行拆股試驗和整繩破斷載荷試驗，破斷拉力為6386.02kN，鋼絲破斷拉力總和為9902.60kN，力學性能檢驗合格，繩捻制均勻、緊密，這也為生產(chǎn)粗直徑多層股鋼絲繩積累了經(jīng)驗。

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