CN102330371B - 用于捞砂船提升设备的混合捻钢丝绳及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于捞砂船提升设备的混合捻钢丝绳及其制作方法,钢丝绳包括绳芯和环绕其设置的六股外层股,钢丝绳的捻距倍数为6.0倍~6.8倍。根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求,并运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径,通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系;计算成品钢丝对应的原料钢丝直径,用现有工艺处理65#直径6.5mm的盘圆并拉成相应直径的原料钢丝;热处理原料钢丝;用水箱拉丝机拉成成品钢丝;用成品钢丝捻股,与黄麻绳捻制成混合捻钢丝绳。本钢丝绳调整了股结构,降低外层股钢丝直径,提高了钢丝绳整绳破断拉力,整绳破断拉力提高了9%。
Description
技术领域
本发明属于钢丝绳制造技术领域,涉及一种新型结构的提升钢丝绳,具体涉及一种用于捞砂船提升设备的混合捻钢丝绳;本发明还涉及一种该混合捻钢丝绳的制作方法。
背景技术
捞砂船设备所用的提升钢丝绳为6×37结构。其股结构为(1+6+12+18),股中采用直径相同且直径较大的钢丝,钢丝与钢丝之间为点接触,钢丝绳运行时,各层钢丝之间相互磨损、挤压严重,且钢丝的疲劳性和机械性能较差,使得钢丝绳外层股的钢丝易疲劳、韧性差,造成断丝和断股,缩短钢丝绳的使用寿命。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种用于捞砂船提升设备的混合捻钢丝绳,各股中钢丝与钢丝之间为线接触,减轻了各层钢丝之间的相互磨损和挤压,不易疲劳断丝,延长了使用寿命。
本发明的另一目的是提供一种上述混合捻钢丝绳的制作方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是,一种用于捞砂船提升设备的混合捻钢丝绳,包括黄麻绳制成的绳芯,环绕绳芯设置有六股外层股,钢丝绳的捻距倍数为6.0倍~6.8倍,六股外层股和绳芯捻制成结构为6×56SFi+FC—60mm混合捻。
外层股包括中心钢丝,环绕中心钢丝设置有七根内层钢丝;环绕该七根内层钢丝设置有七根中层钢丝,一根中层钢丝同时与相邻的两根内层钢丝相切;环绕该七根中层钢丝设置有十四根第二外层钢丝,相邻两根第二外层钢丝同时与一根中层钢丝相切;十四根第二外层钢丝与七根中层钢丝围成的空隙内分别设置有填充钢丝;环绕十四根第二外层钢丝设置有二十根第一外层钢丝,外层股的捻距倍数为7.5倍~8.5倍。
中心钢丝与七根内层钢丝组成内层股,中心钢丝与内层钢丝之间为点接触,该内层股为平行捻。
第一外层钢丝的直径为2.5mm。
中心钢丝、内层钢丝、中层钢丝、填充钢丝、第二外层钢丝和第一外层钢丝的直径系数比为0.643:0.488:1.101:0.434:1.019:1。
本发明所采用的另一技术方案是,一种上述混合捻钢丝绳的制作方法,具体按以下步骤进行:
步骤1:根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求,进行合理设计选取合适的钢丝直径;并根据钢丝几何关系,运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径,通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系;
步骤2:按下述公式,计算步骤1给出的不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn:
dn=d-0×(σn/Kσ0)2
式中,d-0表示步骤1给出的成品钢丝直径,单位mm;
σ0表示钢丝热处理后的强度,取值1100~1150MPa;
σn表示钢丝绳的公称强度,取值1670MPa;
K为拉丝系数,取值1;
步骤3:取钢号65#、直径为6.5mm的盘圆,采用现有工艺对该盘圆进行酸洗、磷化和皂化,然后,将处理后的盘圆拉成步骤2计算得到的不同直径的原料钢丝;
步骤4:采用现有工艺对步骤3拉成的原料钢丝进行热处理;
步骤5:将步骤4热处理后的不同直径的原料钢丝拉拔成相应直径的成品钢丝;
步骤6:取步骤5得到的成品钢丝,进行捻股,外层股的捻距倍数为7.5~8.5倍;
步骤7:将步骤6捻制的外层股和绳芯制成混合捻钢丝绳,钢丝绳捻距倍数为6.0~6.8倍。
步骤3中采用560水箱拉丝机将盘圆拉成直径不同的原料钢丝。
步骤6中采用36/500捻股机捻制外层股。
步骤7中采用6/1250车成品机捻制混合捻钢丝绳。
本发明混合捻钢丝绳采用调整的股结构,同时降低外层股所用钢丝的直径,提高了钢丝绳物理性能和机械性能,解决了钢丝绳由于外层股中钢丝直径粗大,钢丝之间磨损严重,易疲劳、韧性差,而造成的断丝和断股现象,提高了钢丝绳整绳破断拉力。每根钢丝所处的位置都在下层相临钢丝的峰底处,使得钢丝所处的位置十分稳定,结构合理,将钢丝绳整绳破断拉力提高了9%,也提高了钢丝绳的使用寿命。
附图说明
图1是本发明混合捻钢丝绳的结构示意图。
图2是本发明混合捻钢丝绳外层股的结构示意图。
图中,1.外层股,2.绳芯,3.第一外层钢丝,4.第二外层钢丝,5.填充钢丝,6.中层钢丝,7.内层钢丝,8.中心钢丝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示,本发明混合捻钢丝绳的结构,包括黄麻绳制成的绳芯2,绳芯2周围环绕设置有六股外层股1,钢丝绳捻距倍数为6.0~6.8倍;六股外层股1和绳芯2捻制成结构为6×56SFi+FC—60mm混合捻。
本发明混合捻钢丝绳中外层钢丝1的结构,如图2所示,包括中心钢丝8,环绕中心钢丝8设置有七根内层钢丝7;环绕该七根内层钢丝7设置有七根中层钢丝6,一根中层钢丝6同时与相邻的两根内层钢丝7相切;环绕该七根中层钢丝7设置有十四根第二外层钢丝4,相邻两根第二外层钢丝4同时与一根中层钢丝6相切;十四根第二外层钢丝4与七根中层钢丝6围成七个空隙,每个空隙内分别设置有一根填充钢丝5;环绕十四根第二外层钢丝4设置有二十根第一外层钢丝3。中心钢丝8与七根内层钢丝7组成内层股,中心钢丝8与内层钢丝7之间为点接触,该内层股为平行捻;第一外层钢丝3、第二外层钢丝4、填充钢丝5、中层钢丝6和内层钢丝7之间沿圆周方向呈交错状布置;第一外层钢丝3的直径为2.5mm。外层股1的捻距倍数为7.5~8.5倍;中心钢丝8、内层钢丝7、中层钢丝6、填充钢丝5、第二外层钢丝4和第一外层钢丝3的直径系数比为0.643:0.488:1.101:0.434:1.019:1。
本发明混合捻钢丝绳对股结构进行了调整,同时降低外层股所用钢丝的直径,提高了钢丝绳物理性能和机械性能,解决了钢丝绳由于外层股中钢丝直径粗大,钢丝之间磨损严重,易疲劳、韧性差,而造成的断丝和断股现象,提高了钢丝绳整绳破断拉力。每根钢丝所处的位置都在下层相临钢丝的峰底处,使得钢丝所处的位置十分稳定,结构合理,将钢丝绳整绳破断拉力提高了9%,也提高了钢丝绳的使用寿命。
本发明还提供了一种上述混合捻钢丝绳的制作方法,具体按以下步骤进行:
步骤1:根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求,进行合理设计选取合适的钢丝直径;考虑到钢丝在运行时出现压缩情况,平行捻钢丝绳钢丝之间的缝隙值取为3.5~1.5%,绳股之间的缝隙值取为3~1.5%;并根据钢丝几何关系,运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径,通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系;
例如,确定的混合捻钢丝绳中第一外层钢丝3的直径为2.58mm,第二外层钢丝4的直径为2.63mm,填充钢丝5的直径为1.12mm,中层钢丝6的直径为2.84mm,内层钢丝7的直径为1.26mm,中心钢丝8的直径为1.66mm;绳芯2的直径为31.2mm。
步骤2:按下述公式,计算步骤1给出的不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn:
dn=d-0×(σn/ Kσ0)2
式中,d-0表示步骤1给出的成品钢丝直径,单位mm;
σ0表示钢丝热处理后的强度;本方法中采用65#钢丝,故σ0取值1100~1150MPa;
σn表示钢丝绳的公称强度,本方法中取值1670MPa;
K为拉丝系数,取值1;
上例中,当σ0取值1100Mpa、σn取值1670Mpa、K取值1时,计算得到的原料钢丝直径与步骤1中成品钢丝直径的对应,如表1所示。
表1 原料钢丝直径与成品钢丝直径的对应表
原料钢丝 | 3.80 | 2.90 | 6.50 | 2.60 | 6.00 | 6.00 |
成品钢丝 | 1.66 | 1.26 | 2.84 | 1.12 | 2.58 | 2.63 |
步骤3:取钢号65#、直径为6.5mm的盘圆,采用现有工艺对该盘圆进行酸洗、磷化和皂化,然后,将处理后的盘圆拉成步骤2计算得到的不同直径的原料钢丝;
采用560水箱拉丝机将盘圆拉成直径不同的原料钢丝。
步骤4:采用现有工艺对步骤3拉成的原料钢丝进行热处理;
步骤5:将步骤4热处理后的不同直径的原料钢丝拉拔成相应直径的成品钢丝;
如,采用不同的拉丝机将不同直径的原料钢丝拉拔成不同直径的成品钢丝:
选用560水箱拉丝机,将直径为6.50mm和6.00mm的原料钢丝拉成直径为2.84mm、2.63mm和2.58mm的成品钢丝的拉拔工艺路线为:
6.5—6.08—5.52—5.01—4.56—4.15—3.77—3.43—3.12—2.84。
6.0—5.68—5.16—4.69—4.26—3.87—3.52—3.20—2.90—2.63。
6.0—5.51—5.01—4.56—4.15—3.77—3.43—3.12—2.84—2.58。
选用350水箱拉丝机,将直径为3.80mm、2.90mm和2.60mm的原料钢丝拉成直径为1.66mm、1.26mm和1.12mm的成品钢丝的拉拔工艺路线为:
3.8—3.56—3.24—2.94—2.67—2.42—2.2—2.0—1.83—1.66。
2.9—2.72—2.49—2.26—2.05—1.86—1.69—1.53—1.39—1.26。
2.6—2.42—2.2—2.0—1.82—1.65—1.50—1.3—1.24—1.12。
步骤6:取步骤5得到的成品钢丝,进行捻股,外层股的捻距倍数为7.5~8.5倍;
选用36/500捻股机捻制外层股。
步骤7:将步骤6捻制的外层股和绳芯制成混合捻钢丝绳,钢丝绳捻距倍数为6.0~6.8倍。
采用6/1250车成品机捻制混合捻钢丝绳。
实施例1
确定的混合捻钢丝绳中第一外层钢丝3的直径为2.58mm,第二外层钢丝4的直径为2.63mm,填充钢丝5的直径为1.12mm,中层钢丝6的直径为2.84mm,内层钢丝7的直径为1.26mm,中心钢丝8的直径为1.66mm;绳芯2的直径为31.2mm。按公式dn=d-0×(σn/Kσ0)2,计算上述不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn:d-0表示成品钢丝直径,单位mm;σ0表示65#钢丝热处理后的强度;取值1100MPa;σn表示钢丝绳的公称强度,取值1670MPa;K为拉丝系数,取值1;计算得到的原料钢丝直径与成品钢丝直径对应表,如表2所示,
表2 原料钢丝直径与成品钢丝直径的对应表
原料钢丝 | 3.80 | 2.90 | 6.50 | 2.60 | 6.00 | 6.00 |
成品钢丝 | 1.66 | 1.26 | 2.84 | 1.12 | 2.58 | 2.63 |
采用现有工艺对钢号65#、直径为6.5mm的盘圆进行酸洗、磷化和皂化,然后,采用560水箱拉丝机将处理后的盘圆拉成表2所示的不同直径的原料钢丝;采用现有工艺对拉成的原料钢丝进行热处理;用560水箱拉丝机将热处理后的直径为6.50mm和6.00mm的原料钢丝拉成直径为2.84mm、2.63mm和2.58mm的成品钢丝;用350水箱拉丝机,将直径为3.80mm、2.90mm和2.60mm的原料钢丝拉成直径为1.66mm、1.26mm和1.12mm的成品钢丝;用36/500捻股机将拉成的成品钢丝捻制外层股,外层股的捻距倍数为8.0倍;用6/1250车成品机将捻制的外层股和黄麻绳制成混合捻钢丝绳,钢丝绳捻距倍数为6.0倍。
对该混合捻钢丝绳进行整绳拉力试验、拆股试验;做拉力试验、扭转试验和弯曲试验,试验数据见表3。
表3 本发明混合捻钢丝绳的试验数据
表3显示,本发明混合捻钢丝绳的整绳拉力超过了标准规定的数值;将该平行捻钢丝绳破股后,单根钢丝的弯曲次数、扭转次数和拉力值均优于标准规定的数值,说明本发明混合捻钢丝绳达到了GB/T8918—2006标准规定的要求。
实施例2
确定的混合捻钢丝绳中第一外层钢丝3的直径为2.58mm,第二外层钢丝4的直径为2.63mm,填充钢丝5的直径为1.12mm,中层钢丝6的直径为2.84mm,内层钢丝7的直径为1.26mm,中心钢丝8的直径为1.66mm;绳芯2的直径为31.2mm。按公式dn=d-0×(σn/Kσ0)2,计算上述不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn:d-0表示成品钢丝直径,单位mm;σ0表示65#钢丝热处理后的强度;取值1150MPa;σn表示钢丝绳的公称强度,取值1670MPa;K为拉丝系数,取值1;计算得到的原料钢丝直径与成品钢丝直径对应表,如表4所示,
表4 原料钢丝直径与成品钢丝直径的对应表
原料钢丝 | 3.50 | 2.70 | 6.00 | 2.40 | 5.40 | 5.50 |
成品钢丝 | 1.66 | 1.26 | 2.84 | 1.12 | 2.58 | 2.63 |
采用现有工艺对钢号65#、直径为6.5mm的盘圆进行酸洗、磷化和皂化,然后,采用560水箱拉丝机将处理后的盘圆拉成表4所示的不同直径的原料钢丝;采用现有工艺对拉成的原料钢丝进行热处理;用560水箱拉丝机将热处理后的直径为6.50mm和6.00mm的原料钢丝拉成直径为2.84mm、2.63mm和2.58mm的成品钢丝;用350水箱拉丝机,将直径为3.80mm、2.90mm和2.60mm的原料钢丝拉成直径为1.66mm、1.26mm和1.12mm的成品钢丝;用36/500捻股机将拉成的成品钢丝捻制外层股,外层股的捻距倍数为7.5倍;用6/1250车成品机将捻制的外层股和黄麻绳制成混合捻钢丝绳,钢丝绳捻距倍数为6.8倍。
实施例3
确定的混合捻钢丝绳中第一外层钢丝3的直径为2.58mm,第二外层钢丝4的直径为2.63mm,填充钢丝5的直径为1.12mm,中层钢丝6的直径为2.84mm,内层钢丝7的直径为1.26mm,中心钢丝8的直径为1.66mm;绳芯2的直径为31.2mm。按公式dn=d-0×(σn/Kσ0)2,计算上述不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn:d-0表示成品钢丝直径,单位mm;σ0表示65#钢丝热处理后的强度;取值1125MPa;σn表示钢丝绳的公称强度,取值1670MPa;K为拉丝系数,取值1;计算得到的原料钢丝直径与成品钢丝直径对应表,如表5所示,
表5 原料钢丝直径与成品钢丝直径的对应表
原料钢丝 | 3.70 | 2.80 | 6.30 | 2.50 | 5.70 | 5.80 |
成品钢丝 | 1.66 | 1.26 | 2.84 | 1.12 | 2.58 | 2.63 |
采用现有工艺对钢号65#、直径为6.5mm的盘圆进行酸洗、磷化和皂化,然后,采用560水箱拉丝机将处理后的盘圆拉成表5所示的不同直径的原料钢丝;采用现有工艺对拉成的原料钢丝进行热处理;用560水箱拉丝机将热处理后的直径为6.50mm和6.00mm的原料钢丝拉成直径为2.84mm、2.63mm和2.58mm的成品钢丝;用350水箱拉丝机,将直径为3.80mm、2.90mm和2.60mm的原料钢丝拉成直径为1.66mm、1.26mm和1.12mm的成品钢丝;用36/500捻股机将拉成的成品钢丝捻制外层股,外层股的捻距倍数为8.5倍;用6/1250车成品机将捻制的外层股和黄麻绳制成混合捻钢丝绳,钢丝绳捻距倍数为6.4倍。
Claims (7)
1.一种用于捞砂船提升设备的混合捻钢丝绳,其特征在于,包括黄麻绳制成的绳芯(2),环绕绳芯(2)设置有六股外层股(1),钢丝绳的捻距倍数为6.0倍~6.8倍,六股外层股(1)和绳芯(2)捻制成结构为6×56SFi+FC—60mm混合捻;
所述的外层股(1)包括中心钢丝(8),环绕中心钢丝(8)设置有七根内层钢丝(7);环绕该七根内层钢丝(7)设置有七根中层钢丝(6),一根中层钢丝(6)同时与相邻的两根内层钢丝(7)相切;环绕该七根中层钢丝(7)设置有十四根第二外层钢丝(4),相邻两根第二外层钢丝(4)同时与一根中层钢丝(6)相切;十四根第二外层钢丝(4)与七根中层钢丝(6)围成的空隙内分别设置有填充钢丝(5);环绕十四根第二外层钢丝(4)设置有二十根第一外层钢丝(3);
所述中心钢丝(8)、内层钢丝(7)、中层钢丝(6)、填充钢丝(5)、第二外层钢丝(4)和第一外层钢丝(3)的直径系数比为0.643︰0.488︰1.101︰0.434︰1.019︰1。
2.根据权利要求1所述的混合捻钢丝绳,其特征在于,所述的中心钢丝(8)与七根内层钢丝(7)组成内层股,中心钢丝(8)与内层钢丝(7)之间为点接触,该内层股为平行捻。
3.根据权利要求1所述的混合捻钢丝绳,其特征在于,所述第一外层钢丝(3)的直径为2.5mm。
4.一种权利要求1所述混合捻钢丝绳的制作方法,其特征在于,该方法具体按以下步骤进行:
步骤1:根据钢丝绳结构、直径、钢丝破断拉力总和以及捻制后钢丝相互之间缝隙值要求,进行合理设计选取合适的钢丝直径;并根据钢丝几何关系,运用三角几何关系公式计算钢丝绳中所用钢丝的直径,通过捻距计算各层钢丝捻角、捻制圆推导各层钢丝之间的比例关系;
步骤2:按下述公式,计算步骤1给出的不同直径成品钢丝所对应的原料钢丝的直径dn:
式中,d0表示步骤1给出的成品钢丝直径,单位mm;
σ0表示钢丝热处理后的强度,取值1100~1150MPa;
σn表示钢丝绳的公称强度,取值1670MPa;
K为拉丝系数,取值1;
步骤3:取钢号65#、直径为6.5mm的盘圆,采用现有工艺对该盘圆进行酸洗、磷化和皂化,然后,将处理后的盘圆拉成步骤2计算得到的不同直径的原料钢丝;
步骤4:采用现有工艺对步骤3拉成的原料钢丝进行热处理;
步骤5:将步骤4热处理后的不同直径的原料钢丝拉拔成相应直径的成品钢丝;
步骤6:取步骤5得到的成品钢丝,进行捻股,外层股的捻距倍数为7.5~8.5倍;
步骤7:将步骤6捻制的外层股和绳芯制成混合捻钢丝绳,钢丝绳捻距倍数为6.0倍~6.8倍。
5.根据权利要求4所述的混合捻钢丝绳的制作方法,其特征在于,所述步骤3中采用560水箱拉丝机将盘圆拉成直径不同的原料钢丝。
6.根据权利要求4所述的混合捻钢丝绳的制作方法,其特征在于,所述步骤6中采用36/500捻股机捻制外层股。
7.根据权利要求4所述的混合捻钢丝绳的制作方法,其特征在于,所述步骤7中采用6/1250车成品机捻制混合捻钢丝绳。
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