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钢丝绳的强度特性
发布时间：2019-08-09 16:20 文章来源：未知 文章作者：admin 点击数：
静强度破断拉力 钢丝绳的静强度是用破断拉力来表示，它包含两个指标： （1）所有钢丝破断拉力总和。是指钢丝绳中所有钢丝的破断拉力总和。通常是用拆股试验的方法，将每根钢丝
静强度——破断拉力
钢丝绳的静强度是用破断拉力来表示，它包含两个指标：
（1）所有钢丝破断拉力总和。是指钢丝绳中所有钢丝的破断拉力总和。通常是用拆股试验的方法，将每根钢丝进行破断拉力试验，然后累计结果。
（2）整绳破断拉力。是指在拉力机上钢丝绳破断时的拉力，也就是说钢丝绳的实际破断拉力。钢丝捻绕成绳以后，其整绳的破断拉力要小于所有钢丝破断拉力总和，即强度有所降低，称为捻绕损失。其原因是，钢丝捻绕成绳之后受到拉伸、扭曲和弯曲综合作用的结果。通常将整绳的破断拉力与绳中所有钢丝破断拉力总和的比值，称为捻绕效率，即：
捻减率《与钢丝绳的结构及捻角有关，结构越复杂，捻减率就越大；股捻角或绳捻角大，其捻减率也大。
在国家标准《重要用途钢丝绳》（GB8918-206）和《一般用途钢丝绳》
（GB20118-2006）中，对每一类别不同结构钢丝绳的力学性能，按不同强度等级规定了钢丝绳最小破断拉力，各生产厂商制造的钢丝绳不得低于这个数值。
疲劳强度
（1）钢丝绳疲劳强度的特殊性
从机械零件知，机件在交变负荷下工作时经过一定工作循环次数后，由于材料的质量、加工缺陷或结构设计不当等原因，在零件的局部区域造成应力集中而产生疲劳裂纹。当应力超过金属材料的强度极限时，零件发生断裂。钢丝绳的构成材料是钢丝和绳芯，而钢丝又是以股的形式捻绕在钢丝绳中。因此，在使用过程中它的疲劳强度有其特殊性，主要表现在以下几个方面：
1）用作动索的提升钢丝绳在拉力载荷作用下，在一个工作循环中（升降周期），随着提升容器位置的变化，由于钢丝绳自重的影响，使得钢丝绳整个长度的每一截面上所受到的拉应力都发生变化。与此同时，在需要绕过绳轮（或卷筒）的工作区段，还受到弯曲应力和接触应力的作用。由此可见，在钢丝绳的整个工作长度的每一截面上，其疲劳强度是不相等的，而且是周期性的变化。
2）捻绕于钢丝绳中的钢丝，在各种交变应力（拉伸、扭转、弯曲和接触）的共同作用下，经过一定的工作循环（重物的提升和下放）之后，首先在受载最大的位置，某一般中的钢丝发生断裂，随后在其他股中陆续出现断丝，使钢丝绳的强度逐渐受到削弱后被拉断。
3）钢丝绳是一个疲劳寿命有限的特殊构件，如果按钢丝绳拉断时的工作循环次数来确定它的尺寸，必然存在不安全因素。因此，人们实际上是将钢丝绳安排在时间强度范围内工作，即把第一根钢丝开始断裂时所经受的工作循环次数，以及随后逐渐断丝直到报废时（达到规定的断丝数）所经受的工作循环次数，用作衡量钢丝绳疲劳寿命的标志。
（2）影响钢丝绳疲劳寿命的因素
有许多因素影响着钢丝组的疲劳寿命，但最主要的有以下几个方面：
1）钢丝绳的结构对疲劳寿命的影响
不同结构钢丝绳在其捻法、捻向、捻距及结构组成等都有所不同，它们的疲劳性能存在很大的差异。即使在同样的使用条件下，其疲劳寿命也完全不同。如图2-11所示、在同样的安全系数和D/d值情况下，点接触股钢丝绳（6×19、6x37）疲劳寿命最低，线接触股钢丝绳比点接触股高，其中WS组合式疲劳寿命最高，为点接触股的5~10倍。
异形股与圆股钢丝绳相比，在使用中也存在疲劳寿命的差异。例如，三角股钢丝绳无论在矿山的竖井或斜井提升中，比普通圆股均有较高的使用寿命。压实股面接触钢丝绳，在某些使用条件下，如斜井提升中，其疲劳寿命比点、线接触股钢丝绳都要高。这就充分说明，需要根据不同用途来选用钢丝绳结构。钢丝绳采用不同捻法，它的疲劳强度也有所不同。不管钢丝绳是何种结构，同向捻的疲劳寿命总是比交互捻高。如图2-12所示，尤其在增大D/d值时，同向捻耐疲劳性能更好。
2）不同的使用条件对疲劳寿命的影响
同一根钢丝绳不同的使用条件其疲劳寿命也不相同，其中影响较大的有以下几种情况：
①D/d值。钢丝绳绕过绳轮或在卷筒上缠绕时，若D/d值小，弯曲应力增大，出现钢丝早期疲劳断裂，将缩短钢丝绳的使用寿命；增大D/d值，将延长铜丝绳的使用寿命（如图2-13所示）。
②安全系数。如图2-14所示，在同一个绳轮上，钢丝绳承受的张力大时（安全系数小），将过早地出现断丝，疲劳寿命低。随着安全系数的加大，钢丝绳的疲劳寿命也延长。因此，通常规定钢丝绳在一定的安全系数范围内工作，尤其是在大直径绳轮情况下，加大安全系数对延长钢丝绳的疲劳寿命效果更显著。
③弯曲特征。当钢丝绳在绳轮上作变向弯曲时（反方向弯曲），由于变向应力的作用，将加速疲劳裂纹的出现。如图2-15所示，钢丝绳的破断损坏比单弯曲时几乎快一倍。从疲劳断口的不同也可以说明，单向弯曲只有一个疲劳源，而变向弯曲却有两个。作者曾对某矿山斜坡提升进行过实地考察研究（4]，两象钢丝绳导轮多，经受3道变向弯曲，使用只1个月因断丝严重将其更换。
