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钢丝绳报废可见断丝数与钢丝绳捻法相关难题有解

发布时间:2018-02-06

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无论钢丝绳本身制造质量如何,也无论钢丝绳结构品种如何,钢丝绳服役一定时期后必然会出现断丝。断丝就意味着钢丝绳承载能力的降低,当断丝累积到一定数量所引起钢丝绳承载能力降低已不足以保证其继续安全使用,钢丝绳将被更换或者报废。GB/T 59722006《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》钢制滑轮上工作的圆股钢丝绳中断丝根数的控制标准如下表。

钢制滑轮上工作的圆股钢丝绳中断丝根数的控制标准

外层绳股承载钢丝数

n

工作机构级别

M1M2

M3M4M5M6M7M8

钢丝绳捻法

同向

交互

同向

交互

同向

交互

同向

交互

长度范围

6d

30d

6d

30d

6d

30d

6d

30d

必须报废时与疲劳有关的可见断丝数

n50

2

4

1

2

4

8

2

4

51n75

3

6

2

3

6

12

3

6

 6n100

4

8

2

4

8

16

4

8

1n120

5

10

2

5

10

19

5

10

121n140

6

11

3

6

11

22

6

11

141n160

6

13

3

8

13

26

6

13

161n180

7

14

4

7

14

29

7

14

181n200

8

16

4

8

16

32

8

16

201n220

9

18

4

9

18

38

9

18

221n240

10

19

5

10

19

39

10

19

241n260

10

21

5

10

21

42

10

21

261n280

11

22

6

11

22

42

11

22

281n300

12

24

6

12

24

48

12

24

n301

0.04n

0.08n

0.02n

0.04n

0.08n

0.16n

0.04n

0.08n

注:d为钢丝绳直径

    研究该表则会发现,钢丝绳必须报废时与疲劳有关的可见断丝数,在工作机构级别相同,外层绳股承载钢丝数范围相同、长度范围相同(6d30d)情况下,却因钢丝绳捻法不同而不同:同向捻允许断丝数是交互捻时之半。从产品标准看,捻法并不影响钢丝绳最小破断拉力,而在进行钢丝绳应用设计时,控制或者确定使用安全系数的又是钢丝绳最小破断拉力,因此捻法应不影响使用安全系数,可为何在允许可见断丝数上却出现如此差别,并呈现明显规律性。2015年《金属制品》第1期“同向捻捻法特点及对钢丝绳性能影响分析”一文,作者曾就此问题进行了探讨“……对同向捻钢丝绳,3根相邻股之中间股单根钢丝可视长度要比交互捻大,所对应的钢丝绳长度也长,单根钢丝如果想获得相同频次的可视部位,同向捻需要的钢丝绳长度要大,换言之,对固定长度同向捻钢丝绳,单根钢丝被重复可视的频次要比交互捻少,因此,标准规定同向捻工作机构级别相同时钢丝绳最多断丝数比交互捻要少是正确的。……要想使对同向捻钢丝绳钢丝实施检查的可视部位数与交互捻相同,所需钢丝绳长度则应是交互捻的2 倍,或者说,交互捻钢丝绳在钢丝绳1个捻距内1根钢丝可被检查到的次数是同向捻的2 倍,故当将报废可视断丝数设置在相同的钢丝绳长度范围时,同向捻钢丝绳可视断丝数也应是交互捻的一半”。然而如何从理论上予以证明,似乎非常困难。但国内诸多高校学者对钢丝绳相关理论研究热情似乎不减,许多硕(博)士还有钢丝绳相关专题研究,总体上关于钢丝绳理论研究的深度上明显是走在了国内钢丝绳制造企业之前列。2009年《机械工程学报》第11期发表了由徐州师范大学马军和中国矿业大学葛世荣、张德坤等人合著论文“钢丝绳股内钢丝应力一应变分布的计算模型及数值模拟”,文中写到“……同向捻二次捻线曲率变化周期为交互捻的二倍….2003年《华中科技大学学报(自然科学版)》第6期发表了由华中科技大学王桂兰、赵瑞敏、孙建芳、张海鸥等人合著论文“基于微分几何学的钢丝绳结构CAD”论文,文中写到“……右交互捻二次捻制钢丝曲率变化周期是左同向捻情况下的1/2……”, 2篇论文均有交互捻二次捻制钢丝曲率变化周期是同向捻时1/2之共同描述。用此将容易解释表中可见断丝数与钢丝绳捻法相关所表现出的1:2数值关系:标准给定断丝依靠外观检查,由于交互捻时二次捻制钢丝曲率变化周期是同向捻时的2倍,所以,交互捻时某根钢丝被发现的次数是同向捻时的2倍,由于钢丝绳捻法导致某根钢丝在钢丝绳同向捻与交互捻时可视频次出现1:2的规律性,故在同等条件下,标准规定同向捻钢丝绳必须报废时的可见断丝数是交互捻时之半是正确的。

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