CN110042684B - 一种钢丝绳、其生产方法及校直器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢丝绳、其生产方法及校直器，涉及钢丝绳生产制造技术领域，包括覆盖层和包裹在覆盖层内的钢丝基体，所述钢丝基体包括互相螺旋缠绕的至少一根中心股和若干根外层股，所述中心股和所述外层股均由至少一根中心单丝和若干根外层单丝螺旋缠绕而成；所述钢丝绳的全部股或部分股在1/2捻距内至少存在一个弯曲变形，本发明提高了钢丝绳的稳定性，由于单丝形变的存在，增大了单丝之间的摩擦阻力和空间阻力，同时形变的产生也极大的减小了单丝自身的内应力。

Description

一种钢丝绳、其生产方法及校直器
技术领域
本发明涉及钢丝绳生产加工技术领域，具体涉及一种钢丝绳、其生产方法及校直器。
背景技术
以钢丝绳为增强材料的产品因其具有很好的强度和刚性，在实际生产和生活中得到广泛的应用，比如在轮胎、传送带、电梯钢带中都有使用。但在使用过程中往往会出现因有一根单丝刺穿表面覆盖层后，导致整个部件的使用寿命下降或完全不能使用的情况。比如在采矿中使用的传输带，因其中一根单丝先出现断丝后刺穿表面覆盖层，传输带的使用环境一般是在户外，刺出的单丝在受到矿物的研磨，雨水的侵蚀后就会进一步的加大环境对传输带中钢丝绳的侵蚀速度，导致传输带的使用寿命降低。再比如在电梯钢带中使用的钢丝绳如果出现一根单丝刺穿了表面覆盖层，这根刺出的单丝就会与电梯中的金属导轮接触，进而触发电梯保护装置，导致电梯停运，此时就需要重新换掉整根钢带，造成严重浪费。
怎样使钢丝绳中单丝出现断裂后不刺穿覆盖层，单丝在股或绳上所占据的空间位置不会发生变化的文献或专利很少，而这一点在实际应用中又很重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢丝绳、其生产方法及校直器，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
一种钢丝绳，包括覆盖层和包裹在覆盖层内的钢丝基体，所述钢丝基体包括互相螺旋缠绕的至少一根中心股和若干根外层股，所述中心股和所述外层股均由至少一根中心单丝和若干根外层单丝螺旋缠绕而成；所述钢丝绳的全部股或部分股在1/2捻距内至少存在一个弯曲变形，其中，形变角α≤θ+5°，基础角θ＝arctan(2×D1/T)，D1为股的直径，T为股的捻距。
本发明还公开了一种钢丝绳的生产方法，包括如下步骤：步骤1、将至少一根中心单丝和若干根外层单丝螺旋缠绕成股，其中，所述股包括外层股和中心股；步骤2、将所述外层股和所述中心股缠绕成绳，对所述绳消除应力获取钢丝绳。
本发明还公开了一种钢丝绳用校直器，所述校直器包括交错排列的上排辊轮和下排辊轮，所述上排辊轮的数量至少为三个，所述下排辊轮的数量比所述上排辊轮的数量少一个，所述上排辊轮和所述下排辊轮的大小相同。
本发明的优点在于：提高了钢丝绳的稳定性，由于单丝形变的存在，增大了单丝之间的摩擦阻力和空间阻力，同时形变的产生也极大的减小了单丝自身的内应力，即使在使用过程中出现单丝断丝的情况，断丝之后的单丝也不会从股或绳中刺出，此种钢丝绳的加工方法不需对现有设备进行较大的改动，操作方便，投入成本小产品质量高。
附图说明
图1为本发明具体实施方式钢丝绳的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式钢丝绳中心股的横截面示意图；
图3为本发明具体实施方式钢丝绳中心股纵平面的示意图；
图4为一般钢丝绳中心股纵平面的示意图；
图5为本发明具体实施方式校直器的结构示意图；
图6为本发明具体实施方式校直器的调节原理示意图；
图7为本发明具体实施方式校直器的使用示意图。
其中：1、螺纹压杆；2、上排辊轮；3、下排辊轮；4、滑块；5、弹簧；11、中心股；22、外层股；111、中心单丝；221、外层单丝。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，一种钢丝绳，包括覆盖层和包裹在覆盖层内的钢丝基体，钢丝基体包括互相螺旋缠绕的至少一根中心股11和若干根外层股22，中心股11和外层股22均由至少一根中心单丝111和若干根外层单丝221螺旋缠绕而成；钢丝绳的全部股或部分股的外层单丝221在1/2捻距内至少存在一个弯曲变形，全部股指的是全部中心股11和全部外层股22，部分股指的是部分中心股11或部分外层股22，部分股还可以指部分中心股11和部分外层股22。其中，形变角α≤θ+5°，基础角θ＝arctan(2×D1/T)，D1为股11的直径，T为股的捻距，股所指的是发生弯曲变形的中心股或部分股。本发明的钢丝绳提高了钢丝绳的稳定性，由于单丝形变的存在，增大了单丝之间的摩擦阻力和空间阻力，同时形变的产生也极大的减小了单丝自身的内应力。
一般常规工艺生产的钢丝绳股的外层单丝不存在弯曲形变，所以基础角θ不会变化，也不存在形变角度。本发明中的全部股或部分股的外层单丝221在1/2捻距内的弯曲形变数量Q≥1，优选的为2，每个1/2捻距内产生的弯曲形变数量Q及产生的弯曲形变角度α都可以不相等。
本发明还公开了一种生产上述钢丝绳的生产方法，包括如下步骤：步骤1、将至少一根中心单丝111和若干根外层单丝221螺旋缠绕成股，其中，所述股包括外层股22和中心股11；步骤2、将所述外层股22和所述中心股11缠绕合成绳，将所述绳送至校直器加工成钢丝绳。将所述外层股和所述中心股在合绳机上缠绕成绳，成绳过程中会经过虚捻器以及校直器进行应力的消除，然后得到本发明所述的钢丝绳。校直器加工是指中心股和外层股缠绕成绳后将其从校直器的一端进入，然后从另一端离开，校直器与钢丝绳走线平行，如图7所示，校直器通过上下排的辊轮来给钢丝绳施加应力，从而消除掉钢丝绳在缠绕过程中形成的弯曲应力和扭转应力。根据生产的钢丝绳粗度规格不同，选用不同的校直器辊轮，因此在施加挤压应力时，改变缠绕后钢丝绳中外绕股的外绕钢丝形貌，从而得到本发明所述的钢丝绳。
本发明还公开了一种上述钢丝绳用校直器，所述校直器包括交错排列的上排辊轮2和下排辊轮3，所述上排辊轮2的数量至少为三个，所述下排辊轮3的数量比所述上排辊轮2的数量少一个，所述上排辊轮2和所述下排辊轮3的大小相同。在本实施中，上排辊轮2的数量为10个，下排辊轮3的数量为9个。上排及下排辊轮的直径R小于所述钢丝绳直径D2的20倍，同排相邻两辊轮的中心距L1与辊轮直径R满足1.1＜L1/R＜2，进一步的，R≤15D2，1.5＜L1/R＜2。在本实施例中，上排辊轮2和下排辊轮3的槽深L2≤D2/2。
校直器上排辊轮2和下排辊轮3的中心距垂直距离C通过螺纹压杆1进行调节，调节示意图如图6所示，螺纹压杆1按压在滑块4，螺纹压杆1能够调节滑块4升降，上排辊轮2跟着滑块4升降，使得上排辊轮2压紧钢丝绳，不需要压紧钢丝绳时，则将螺纹压杆1旋出，滑块4会在弹簧5的作用下弹起，每个上排辊轮2可单独调节。上排辊轮的最低点可以调节到低于下排辊轮最高点。生产过程中，钢丝绳经过校直器，上下排辊轮的中心距垂直距离C调节设定满足(R2-L1 2/4)0.5+D2≤C≤(R2-L1 2/4)0.5+D2+3.0。
本发明的钢丝绳断丝后仍具有稳定结构，由于生产的钢丝绳全部股的外层单丝221或部分股的外层单丝221具有弯曲形变的特征，这种股上单丝形变的存在提高了钢丝绳的稳定性，由于单丝形变的存在，增大了单丝之间的摩擦阻力和空间阻力，同时形变的产生也极大的减小了单丝自身的内应力，即使在使用过程中出现单丝断丝的情况，断丝之后的单丝也不会从股或绳中刺出，从而保证了不会进一步的刺穿橡胶或聚氨酯的覆盖层，一般断丝后的单丝仅仅只是物理意义上的断裂，但其在股或绳上所占据的空间位置不会发生变化。而这种钢丝绳的加工方法不需对现有设备进行较大的改动，操作方便，投入成本小产品质量高。
图1是本发明案例钢丝绳的结构示意图，绳结构为7×7，由一根中心股11和六根外层股22螺旋缠绕而成；图2为本发明实施例中钢丝绳中心股11的横截面示意图，股线结构为1+6，由一根中心单丝111和六根外层单丝221螺旋缠绕而成，股经过捻制后得到绳，绳在收线前经过特制的校直器。具体到本实施例中，结构为(0.27+6×0.25)+6×(0.25+6×0.23)，中心股11粗度0.77mm、捻距12mm，外层股22粗度0.71mm、捻距8.5mm，绳粗度2.2mm。先将一根0.27mm中心单丝111与六根0.25mm外层单丝221捻制成中心股11；同时，将一根0.25mm中心单丝111与六根0.23mm外层单丝221捻制，作为外层股22；再将一根中心股11与六根外层股22进行捻制成绳，在钢丝绳收线前经过校直器及合理的工艺设定，生产的钢丝绳的全部股或部分股的外层单丝221存在弯曲形变，在使用过程中出现单丝断丝的情况，断丝之后的单丝也不会从股或绳中刺出。
一种在断丝后仍具有稳定结构钢丝绳的加工方法，采用特制的校直器生产。该校直器上排辊轮2数为10，下排辊轮3数为9，辊轮直径R小于44mm，实施例取18mm；辊轮间距19.8＜L1＜36，实施例取25mm；辊轮槽深L2＝2mm，生产过程中利用上述股线合绳收线前经过校直器，校直器上排辊轮2和下排辊轮3的中心距垂直距离C＝16mm。
将本发明生产的绳拆成股，图2是本发明实施例中钢丝绳中心股的横截面示意图，为1+6结构。图3是本发明实施例中钢丝绳中心股的纵平面示意图，从图3中可以清晰的看出，实施例中绳的中心股11的外层单丝221存在明显的弯曲形变，为进一步对比本实施例的实施效果，将没有使用特制校直器生产的同规格7×7结构钢丝绳与实施例中使用特制校直器生产的钢丝绳拆股对比，常规工艺生产的钢丝绳拆股后的中心股纵平面示意图见图4。图4中，中心股的外层单丝捻制平滑，表面看不出明显弯曲形变，与图3中外层单丝表面存在明显差异。根据股线工艺参数计算，两种工艺下的中心股的基础角θ＝arctan(2*0.77/12)＝7.3°，而经过校直器后绳的中心股存在形变角α，图3中的一根中心股外层单丝在1/2捻距内的形变角α1＝8°、α2＝3.5°、α3＝7.5°。
将本发明实施例中钢丝绳进行疲劳测试直至出现单丝断裂后将钢丝绳进行X光扫描，可以清晰的看出断后的单丝在股或绳上所占据的空间位置没有发生变化，仅仅是物理意义上的断裂。
综上前述，本发明的钢丝绳全部股的外层单丝221或部分股的外层单丝221具有弯曲形变的特征，这种股上单丝弯曲形变的存在，增大了单丝之间的摩擦阻力和空间阻力，同时形变的产生也极大的减小了单丝自身的内应力，断丝后的单丝仅仅只是物理意义上的断裂，但其在股或绳上所占据的空间位置不会发生变化，解决了断丝之后的单丝从股或绳中刺出的问题，提高了钢丝绳的使用寿命。并且钢丝绳的加工方法简单，生产设备易维护操作，具有投入小收益高的特性。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种钢丝绳，包括覆盖层和包裹在覆盖层内的钢丝基体，其特征在于，所述钢丝基体包括互相螺旋缠绕的至少一根中心股和若干根外层股，所述中心股和所述外层股均由至少一根中心单丝和若干根外层单丝螺旋缠绕而成；所述钢丝绳的全部股或部分股的外层单丝在1/2捻距内至少存在一个弯曲变形，其中，形变角α≤θ+5°，基础角θ=arctan（2×
Figure DEST_PATH_IMAGE001
/T），
Figure 678128DEST_PATH_IMAGE001
为股的直径，T为股的捻距；
所述钢丝绳是将所述外层股和所述中心股缠绕成绳后，将所述绳送至校直器，使所述钢丝绳的全部股或部分股的外层单丝产生弯曲变形；
所述校直器包括交错排列的上排辊轮和下排辊轮，所述上排辊轮的数量至少为三个，所述下排辊轮的数量比所述上排辊轮的数量少一个，所述上排辊轮和所述下排辊轮的大小相同；
所述上排辊轮的直径R小于所述钢丝绳直径
Figure 878165DEST_PATH_IMAGE002
的20倍，同排相邻两辊轮的中心距L1与辊轮直径R满足1.1＜L1/R＜2；
所述上排辊轮和所述下排辊轮的中心垂直距离调节满足（R2- L1 2/4）0.5+
Figure 402687DEST_PATH_IMAGE002
≤C≤（R2-L1 2/4）0.5+
Figure 953754DEST_PATH_IMAGE002
+3.0；其中，C为上排辊轮和下排辊轮之间中心垂直距离。
2.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，所述中心股的外层单丝在1/2捻距内存在两个弯曲变形。
3.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，每个1/2捻距内的所述弯曲变形数量均相等，每个1/2捻距内的所述形变角α均相等。
4.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，每个1/2捻距内的所述弯曲变形数量均不相等，每个1/2捻距内的所述形变角α均不相等。
5.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，所述上排辊轮的槽深L2≤
Figure 487504DEST_PATH_IMAGE002
/2。
6.根据权利要求1所述的钢丝绳，其特征在于，还包括螺纹压杆，所述螺纹压杆用于调节所述上排辊轮和下排辊轮之间中心垂直距离C。
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