CN110258147A - 一种抗斜拉撕裂绳索及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种抗斜拉撕裂绳索，包括绳芯、绳皮以及介于两者之间的抗斜拉部件，所述抗斜拉部件为若干段，套设在绳芯上等间距设置。本发明通过在绳芯与绳皮之间添加若干段抗斜拉部件，从而实现绳索在发生扭转情况下更加合理的分配负载，将原本全部作用于绳体的斜向拉力部分转移到抗斜拉部件上，从而明显降低绳皮纤维的负载分担，明显提升了绳索的使用安全性并有效地延长使用寿命，具有极大的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗斜拉撕裂绳索及其制作方法，属于绳索技术领域。
背景技术
编织绳索本身处于扭矩平衡状态，在一般受力状态下不会出现明显的扭转问题，但当绳索通过绞车或滑轮等曲面时，尤其是绳体周期性在曲面物体上运动时，不可避免的会出现绳索自身的扭转，绳体扭转使得负载拉力在绳体表面转化成斜向拉力，并且此种工况下为了避免绳索与曲面的无效滑动而将表面摩擦系数增大，因此作用于绳体的斜向拉力值还是十分巨大的，除此之外，绳体扭转还会诱发绳体区域负载不均等分配的情况，从而导致绳体局部斜向所受负载变得更加严重。
斜向拉力并非沿着绳索纤维的轴向分布，而是存在一定的夹角，会对绳索纤维存在明显的剪切作用，其破坏力更加剧烈，极易造成绳索的斜向撕裂，此种工况下绳索的使用寿命会明显缩短，而且此种受力模式是无法通过提升绳索自身纤维的强力来有效抵消的，因此对绳索用于绞车或滑轮等曲面领域带来极大的困扰。
基于以上原因，本领域技术人员亟需一款用于曲面工况的抗斜拉撕裂绳索。
发明内容
本发明为解决上述现有技术的不足，提出了一种抗斜拉撕裂绳索及其制作方法，具体技术方案如下：
一种抗斜拉撕裂绳索，包括绳芯、绳皮以及介于两者之间的抗斜拉部件，所述抗斜拉部件为若干段，套设在绳芯上等间距设置。
优选的，所述抗斜拉部件为高强纤维编织而成的护套，构成护套的纤维轴向与水平面锐角夹角为30-60°。
优选的，所述抗斜拉部件内径与绳芯无张力状态下直径相一致。
优选的，所述抗斜拉部件厚度为绳皮厚度的1/4-2/3。
优选的，所述抗斜拉部件的长度为绳芯直径的5-10倍。
优选的，所述抗斜拉部件覆盖绳芯长度占绳芯总长度的40-70％。
优选的，所述绳芯和绳皮均由多根高强纤维加捻构成的多股绳股编织而成，所述绳芯和绳皮均包括S捻向的高强纤维绳股和Z捻向的高强纤维绳股；所述绳芯的S捻向和Z捻向的高强纤维绳股数量相同，均为4或6或8股；所述绳皮的S捻向和Z捻向的高强纤维绳股数量相同，均为8或12或16或24股。
进一步的，所述高强纤维至少包括锦纶、涤纶、芳纶和HMPE中的一种。
一种抗斜拉撕裂绳索的制作方法，包括如下步骤：
步骤a、纤维选取：选取至少一种高强纤维；
步骤b、绳芯合股：选定若干根高强纤维在全自动制股机上通过加捻获得一定长度的绳芯股线，半数为S捻向，半数为Z捻向；
步骤c、绳芯制作：将半数S捻向芯股与半数Z捻向芯股在高速编织机上编织成一根绳芯；
步骤d、编织抗斜拉部件：选定高强纤维编织成若干个护套，其纤维轴向与水平面锐角夹角为30-60°，厚度为预制绳皮厚度的1/4-2/3，内径与绳芯无张力状态下直径相一致，长度为绳芯直径的5-10倍；
步骤e、安置抗斜拉部件：在绳芯施加张力情况下，将绳芯穿过若干个抗斜拉部件，相邻抗斜拉部件之间的距离至少为绳芯直径的4倍，且等间距设置；
步骤f、绳皮并线加捻：选定若干根高强纤维在全自动环捻机上通过加捻获得一定长度的绳皮股线，分为S捻向与Z捻向；
步骤g、皮股预织：按照给定长度将制得的若干根绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，半数为S捻向，半数为Z捻向；
步骤h、绳索制作：以获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照半数为顺时针行走、半数为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件的绳芯外面，形成绳皮，绳皮包覆绳芯一次性形成整绳。
进一步的，所述步骤e中绳芯施加张力为绳芯破断强力的5-10％。
本发明通过在绳芯与绳皮之间添加若干段抗斜拉部件，从而实现绳索在发生扭转情况下更加合理的分配负载，将原本全部作用于绳体的斜向拉力部分转移到抗斜拉部件上，从而明显降低绳皮纤维的负载分担，明显提升了绳索的使用安全性并有效地延长使用寿命，具有极大的实用价值。
附图说明
图1是本发明一种抗斜拉撕裂绳索的结构示意图。
图2是本发明一种抗斜拉撕裂绳索的截面示意图。
图3是本发明抗斜拉部件示意图。
图中：1、绳芯；2、绳皮；3、抗斜拉部件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种抗斜拉撕裂绳索，包括绳芯1、绳皮2以及介于两者之间的抗斜拉部件3，所述抗斜拉部件3为若干段，套设在绳芯1上等间距设置。所述抗斜拉部件3为高强纤维编织而成的护套，构成护套的纤维轴向与水平面的锐角夹角为30-60°，锐角夹角范围选取30-60°，源于绝大多数绳索在通过弯曲曲面时，斜拉受力方向与绳索轴向方向的夹角也处于30-60°这一范围，抗斜拉部件纤维排布按此夹角范围可以更充分的利用纤维对负载的分担；套设在绳芯1上时的倾斜方向一致。所述抗斜拉部件3内径与绳芯1无张力状态下直径相一致。所述抗斜拉部件3厚度为绳皮2厚度的1/4-2/3，抗拉斜部件3厚度低于绳皮2厚度的1/4，使得绳索抗斜受力拉效果不足，使用寿命提升不足10％，而抗斜拉部件3厚度高于绳皮2厚度的2/3，则会导致绳索含抗斜拉部件区域与不含的区域厚度差过大，绳索整体的均一性变差，从而影响绳索使用顺滑性。所述抗斜拉部件3的长度为绳芯1直径的5-10倍，抗斜拉部件3的长度低于5倍的绳索直径，则抗斜拉部件对斜向拉力的分担效果较差，使得绳索使用寿命提升不足10％，而抗斜拉部件3的长度高于10倍的绳索直径，会明显影响绳索的可弯曲性能及柔韧性，从而影响绳索的使用便捷性。所述抗斜拉部件3覆盖绳芯1长度占绳芯1总长度的40-70％，抗斜拉部件3覆盖率低于40％，则整绳抗斜拉撕裂的效果改善不明显，绳索使用寿命提升不足10％，而抗斜拉部件3覆盖率高于70％，则抗斜拉部件之间的空隙不足，导致绳索的柔韧性及耐弯曲疲劳性能不佳，导致绳索弯曲使用效果较差。
所述绳芯1和绳皮2均由多根高强纤维加捻构成的多股绳股编织而成，所述绳芯1和绳皮2均包括S捻向的高强纤维绳股和Z捻向的高强纤维绳股；所述绳芯1的S捻向和Z捻向的高强纤维绳股数量相同，均为4或6或8股；所述绳皮2的S捻向和Z捻向的高强纤维绳股数量相同，均为8或12或16或24股。
所述高强纤维至少包括锦纶、涤纶、芳纶和HMPE中的一种。
一种抗斜拉撕裂绳索的制作方法，包括如下步骤：
步骤a、纤维选取：选取至少一种高强纤维；
步骤b、绳芯合股：选定若干根高强纤维在全自动制股机上通过加捻获得一定长度的绳芯股线，半数为S捻向，半数为Z捻向；
步骤c、绳芯制作：将半数S捻向芯股与半数Z捻向芯股在高速编织机上编织成一根绳芯1；
步骤d、编织抗斜拉部件：选定高强纤维编织成若干个护套，其纤维轴向与水平面锐角夹角为30-60°，厚度为预制绳皮厚度的1/4-2/3，内径与绳芯1无张力状态下直径相一致，长度为绳芯1直径的5-10倍；
步骤e、安置抗斜拉部件：在绳芯1施加张力情况下，将绳芯1穿过若干个抗斜拉部件3，相邻抗斜拉部件之间的距离至少为绳芯直径的4倍，且等间距设置；绳芯1施加张力为绳芯破断强力的5-10％。
步骤f、绳皮并线加捻：选定若干根高强纤维在全自动环捻机上通过加捻获得一定长度的绳皮股线，分为S捻向与Z捻向；
步骤g、皮股预织：按照给定长度将制得的若干根绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，半数为S捻向，半数为Z捻向；
步骤h、绳索制作：以获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照半数为顺时针行走、半数为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件3的绳芯1外面，形成绳皮2，绳皮2包覆绳芯1一次性形成整绳。
对于直径规格为18mm抗斜拉部件覆盖绳体长度40％的绳索，其具体制作步骤如下：
(1)纤维选取：选取规格为1000D涤纶纤维、3000D涤纶纤维及1600D的HMPE纤维；
(2)绳芯合股：选定42根1600D的HMPE纤维在全自动制股机上通过加捻40-50捻/米获得60m的绳芯股线，6股为S捻向，6股为Z捻向；
(3)绳芯制作：将6股S捻向绳芯股线与6股Z捻向绳芯股线在高速编织机上编织成一根长度为50m的12编绳芯1，绳芯1直径为14mm；
(4)编织抗斜拉部件：选取3000D涤纶纤维编织护套3，其纤维轴向与水平面锐角夹角30°，厚度为绳皮2厚度的2/3，为4mm，内径为14mm，长度为绳芯1直径的5倍(5*14mm＝70mm)，共285(50000*40％/70)个抗斜拉部件3；
(5)安置抗斜拉部件：对绳芯1施加其破断强力5％的张力，将绳芯1依次穿过285个抗斜拉部件3，相邻抗斜拉部件3的距离为105mm(50000*60％/285)，是绳芯1直径的7.5倍(105/14)；
(6)绳皮并线加捻：选取20根1000D涤纶纤维在全自动环捻机上按照50-70捻/米获得S捻向与Z捻向绳皮股线各1200m；
(7)皮股预织：按照75m一个纱管将制得的绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，即涤纶纤维纱管S捻向与Z捻向各16(1200/75)个，共32个纱管；
(8)绳索制作：以获得32个纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照16个为顺时针行走、16个为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件3的绳芯1外面，形成绳皮2，绳皮2厚度为6mm，绳皮2包覆绳芯1一次性形成50m的整绳。
对于直径规格为10mm抗斜拉部件覆盖绳体长度70％的绳索，其具体制作步骤如下：
(1)纤维选取：选取规格为1000D涤纶纤维；
(2)绳芯合股：选定42根1000D涤纶纤维在全自动制股机上通过加捻40-50捻/米获得50m的绳芯股线，4股为S捻向，4股为Z捻向；
(3)绳芯制作：将4股S捻向绳芯股线与4股Z捻向绳芯股线在高速编织机上编织成一根长度为40m的8编绳芯1，绳芯1直径为7.5mm；
(4)编织抗斜拉部件：选取1000D涤纶纤维编织抗斜拉部件3，其纤维轴向与水平面锐角夹角45°，厚度为绳皮2厚度的1/4，为2.5mm，内径为7.5mm，长度为绳芯1直径的10倍(10*7.5mm＝75mm)，共373(40000*70％/75)个抗斜拉部件3；
(5)安置抗斜拉部件：对绳芯1施加其破断强力10％的张力，将绳芯1中间局部依次穿过373个抗斜拉部件3，相邻抗斜拉部件3的距离为32mm(40000*30％/373)，是绳芯1直径的4.3倍(32/7.5)；
(6)绳皮并线加捻：选取14根1000D涤纶纤维在全自动环捻机上按照50-70捻/米获得S捻向与Z捻向绳皮股线各480m；
(7)皮股预织：按照60m一个纱管将制得的绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，即涤纶纤维纱管S捻向与Z捻向各8(480/60)个，共16个纱管；
(8)绳索制作：以获得16个纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照8个为顺时针行走、8个为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件3的绳芯1外面，形成绳皮2，绳皮2厚度为10mm，绳皮2包覆绳芯1一次性形成40m的整绳。
对于直径规格为12mm抗斜拉部件覆盖绳体长度50％的绳索，其具体制作步骤如下：
(1)纤维选取：选取规格为1000D涤纶纤维、1500D芳纶纤维及1600D的HMPE纤维；
(2)绳芯合股：选定18根1600D的HMPE纤维在全自动制股机上通过加捻30-40捻/米获得72m的绳芯股线，6股为S捻向，6股为Z捻向；
(3)绳芯制作：将6股S捻向绳芯股线与6股Z捻向绳芯股线在高速编织机上编织成1根长度为60m的12编绳芯1，绳芯直径为9mm；
(4)编织抗斜拉部件：选取1000D涤纶纤维编织抗斜拉部件3，其纤维轴向与水平面锐角夹角60°，厚度为绳皮2厚度的1/2，为3mm，内径为9mm，长度为绳芯1直径的8倍(8*9mm＝72mm)，共416(60000*50％/72)个抗斜拉部件3；
(5)安置抗斜拉部件：对绳芯1施加其破断强力8％的张力，将绳芯1依次穿过416个抗斜拉部件3，相邻抗斜拉部件3的距离为72mm(60000*50％/416)，是绳芯1直径的8倍(72/9)；
(6)绳皮并线加捻：选取9根1000D涤纶纤维在环捻机上按照50-60捻/米获得S捻向与Z捻向绳皮股线各540m；选取6根1500D芳纶纤维在环捻机上按照50-60捻/米获得S捻向与Z捻向绳皮股线各540m；
(7)皮股预织：按照90m一个纱管将制得的绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，即涤纶纤维纱管与芳纶纤维纱管S捻向与Z捻向各6(540/90)个，共24个纱管；
(8)绳索制作：以获得24个纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照12个为顺时针行走、12个为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件3的绳芯1外面，形成绳皮2，绳皮2厚度为6mm，绳皮2包覆绳芯1一次性形成60m的整绳。
对于直径规格为14mm抗斜拉部件覆盖绳体长度60％的绳索，其具体制作步骤如下：
(1)纤维选取：选取规格为840D及1680D的锦纶纤维；
(2)绳芯合股：选定44根840D锦纶纤维在全自动制股机上通过加捻30-40捻/米获得120m的绳芯股线，8股为S捻向，8股为Z捻向；
(3)绳芯制作：将8股S捻向绳芯股线与8股Z捻向绳芯股线在高速编织机上编织成1根长度为100m的16编绳芯1，绳芯1直径为10.5mm；
(4)编织抗斜拉部件：选取1680D锦纶纤维编织抗斜拉部件3，其纤维轴向与水平面锐角夹角45°，厚度为绳皮2厚度的1/3，为3.5mm，内径为10.5mm，长度为绳芯1直径的6倍(6*10.5mm＝63mm)，共952(100000*60％/63)个抗斜拉部件3；
(5)安置抗斜拉部件：对绳芯1施加其破断强力10％的张力，将绳芯1依次穿过952个抗斜拉部件3，相邻抗斜拉部件3的距离为42mm(100000*40％/952)，是绳芯1直径的4倍(42/10.5)；
(6)绳皮并线加捻：选取8根840D锦纶纤维在环捻机上按照70-80捻/米获得S捻向与Z捻向绳皮股线各3600m；
(7)皮股预织：按照150m一个纱管将制得的绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，即涤纶纤维纱管S捻向与Z捻向各24个(3600/150)，共48个纱管；
(8)绳索制作：以获得48个纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照24个为顺时针行走、24个为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件3的绳芯1外面，形成绳皮2，绳皮2厚度为10.5mm，绳皮2包覆绳芯1一次性形成100m的整绳。
本发明保证绳体在通过如绞车、滑轮等曲面时由于扭转产生的斜向拉力不会损伤绳体，从而提升绳索使用安全并有效地延长使用寿命。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：包括绳芯、绳皮以及介于两者之间的抗斜拉部件，所述抗斜拉部件为若干段，套设在绳芯上等间距设置。
2.根据权利要求1所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述抗斜拉部件为高强纤维编织而成的护套，构成护套的纤维轴向与水平面的锐角夹角为30-60°。
3.根据权利要求1所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述抗斜拉部件内径与绳芯直径相一致。
4.根据权利要求1所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述抗斜拉部件厚度为绳皮厚度的1/4-2/3。
5.根据权利要求1所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述抗斜拉部件的长度为绳芯直径的5-10倍。
6.根据权利要求1所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述抗斜拉部件覆盖绳芯长度占绳芯总长度的40-70％。
7.根据权利要求1所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述绳芯和绳皮均由多根高强纤维加捻构成的多股绳股编织而成，所述绳芯和绳皮均包括S捻向的高强纤维绳股和Z捻向的高强纤维绳股；所述绳芯的S捻向和Z捻向的高强纤维绳股数量相同，均为4或6或8股；所述绳皮的S捻向和Z捻向的高强纤维绳股数量相同，均为8或12或16或24股。
8.根据权利要求2或7所述的一种抗斜拉撕裂绳索，其特征在于：所述高强纤维至少包括锦纶、涤纶、芳纶和HMPE中的一种。
9.一种抗斜拉撕裂绳索的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤a、纤维选取：选取至少一种高强纤维；
步骤b、绳芯合股：选定若干根高强纤维在全自动制股机上通过加捻获得一定长度的绳芯股线，半数为S捻向，半数为Z捻向；
步骤c、绳芯制作：将半数S捻向芯股与半数Z捻向芯股在高速编织机上编织成一根绳芯；
步骤d、编织抗斜拉部件：选定高强纤维编织成若干个护套，其纤维轴向与水平面锐角夹角为30-60°，厚度为预制绳皮厚度的1/4-2/3，内径与绳芯无张力状态下直径相一致，长度为绳芯直径的5-10倍；
步骤e、安置抗斜拉部件：在绳芯施加张力情况下，将绳芯穿过若干个抗斜拉部件，相邻抗斜拉部件之间的距离至少为绳芯直径的4倍，且等间距设置；
步骤f、绳皮并线加捻：选定若干根高强纤维在全自动环捻机上通过加捻获得一定长度的绳皮股线，分为S捻向与Z捻向；
步骤g、皮股预织：按照给定长度将制得的若干根绳皮股线在全自动预织机上预织成符合高速编织机锭子的纱管，半数为S捻向，半数为Z捻向；
步骤h、绳索制作：以获得的纱管作为绳皮编织元素，在高速编织机上按照半数为顺时针行走、半数为逆时针行走编织在带有抗斜拉部件的绳芯外面，形成绳皮，绳皮包覆绳芯一次性形成整绳。
10.根据权利要求9所述的一种抗斜拉撕裂绳索的制作方法，其特征在于：所述步骤e中绳芯施加张力为绳芯破断强力的5-10％。
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