CN115162037A - 一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳及其制造方法，将钢丝绳的结构设计为7×7‑1×19，并对钢丝绳的制造方法进行改进，使制备的钢丝绳具有较好的抗冲击性和耐疲劳性能，采用开放式结构设计，使得钢丝绳和橡胶结合度好，疲劳寿命高，与现有的通用钢丝绳相比，疲劳寿命提高30％，使用周期可以提高一倍；本发明提供的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法中，经过多次校直处理，对各个工序中的钢丝绳进行了应力去除，提高了钢丝绳的疲劳寿命。

Description

一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳及其制造方法
技术领域
本发明属于钢丝绳制造技术领域，具体涉及一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳及其制造方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
钢丝绳芯输送带具有强度高、伸长小、跨度大、成槽性好等优点。适用于长距离及大功率输送机，是输送机的主要部件，起到载运物流的作用，常用于单机大跨度、高速度、大运载量输送块状、粒状、粉状等物料。适用于煤矿、矿山、码头等输送场所。根据输送带的使用场所和要求，一般分为管状带、平带和悬臂带等多种形式。其中悬臂带主要应用于码头、矿厂等工况复杂的场所进行装卸料，其使用特点是承重大、距离短、速度快，需要其具有优秀的抗冲击和耐疲劳性能。
悬臂带一般选用型号为ST800-ST1600，配套的钢丝绳直径在Φ3.5-5.0mm之间。钢丝绳采用GB/T 12753-2020标准进行生产，使用6×7-WSC结构。现有的悬臂带使用1-2月后，就会出现丝头穿出、钢丝绳断裂等问题，从而导致整条悬臂带报废更换，造成了很大的浪费。更换悬臂带耗费时间长，也对使用方的时间成本也造成了很大的浪费。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳及其制造方法，将钢丝绳的结构设计为7×7-1×19，并对钢丝绳的制造方法进行改进，使制备的钢丝绳具有较好的抗冲击性和耐疲劳性能，提高了钢丝绳的使用寿命。
为了解决以上技术问题，是通过如下技术方案实现的：
在本发明的第一方面，提供了一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳，钢丝绳结构为7×7-1×19；
钢丝绳是由7根外层股绕中心股呈螺旋状排列组成；
外层股是由1根外层股中心丝外围绕6根外层股外层丝组成，呈螺旋状排列；
中心股是由1根中心股中心丝外围绕6根中心股内层丝和12根中心股外层丝组成，呈两层螺旋状排列。
在本发明的一些实施方式中，钢丝绳的捻距为钢丝绳公称直径的7.5～8.0倍。
在本发明的一些实施方式中，外层股的捻距为外层股直径的14～17倍。
在本发明的一些实施方式中，中心股的捻距为中心股直径的8～14倍。
在本发明的第二方面，提供了一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，包括以下步骤：
盘条粗拉，将高碳钢优质碳素盘条粗拉作为粗拉线坯；
热处理，对粗拉线坯进行热处理和热镀锌工序，得到热处理镀锌钢丝；
拔丝，利用拔丝机对热处理镀锌钢丝进行拔丝工序，得到镀锌钢丝；
捻制，将镀锌钢丝通过一定排列方式捻制成外层股和中心股，并对捻制后的外层股和中心股进行校直处理；
预变形，对捻制得到的外层股进行预变形处理；
钢丝绳捻制，在中心股的外围捻制7根外层股，得到钢丝绳；
校直处理，对钢丝绳进行校直处理，充分消除参与应力。
在本发明的一些实施方式中，所述拔丝工序中，得到的镀锌钢丝还通过矫直器以充分去除应力。
在本发明的一些实施方式中，所述捻制工序中，外层股从内到外由1根外层股中心丝、6根外层股外层丝一次捻制而成；中心股从内到外由1根中心股中心丝和6根中心股内层丝，12根中心股外层丝分两次捻制而成。
在本发明的一些实施方式中，所述捻制工序中，得到的校直后的外层股应力状态为-5～0圈，中心股应力状态为-3～0圈。
在本发明的一些实施方式中，所述预变形工序中，变形率控制应不小于80％。
在本发明的一些实施方式中，所述校直处理工序中，消除应力后的钢丝绳的应力状态为0圈。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
1、考虑到悬臂带使用的工况条件，其应具有好的抗冲击和耐疲劳性能，这两项性能都是通过悬臂带中的钢丝绳骨架来支撑，为此，本发明对钢丝绳内部的结构进行改进，采用开放式结构设计，使得钢丝绳和橡胶结合度好，疲劳寿命高，与现有的通用钢丝绳相比，疲劳寿命提高30％，使用周期可以提高一倍。
2、本发明提供的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法中，经过多次校直处理，对各个工序中的钢丝绳进行了应力去除，提高了钢丝绳的疲劳寿命。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明中悬臂带用耐疲劳钢丝绳的结构示意图；
图2为本发明中悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法的工艺流程图。
图中，1、钢丝绳；2、外层股；3、中心股；4、中心股外层丝；5、中心股内层丝；6、中心股中心丝；7、外层股外层丝；8、外层股中心丝。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
针对现有技术存在的问题，考虑到悬臂带使用的工况条件，其应具有好的抗冲击和耐疲劳性能，这两项性能都是通过悬臂带中的钢丝绳骨架来支撑，本发明提出了一种悬臂带用耐疲劳性钢丝绳及其制造方法，将钢丝绳的结构设计为7×7-1×19，并对钢丝绳的制造方法进行改进，使制备的钢丝绳具有较好的抗冲击性和耐疲劳性能，提高了钢丝绳的使用寿命。
本发明的一种典型的实施例中，如图1提供了一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳，钢丝绳结构为7×7-1×19；
钢丝绳1是由7根外层股2绕中心股呈螺旋状排列组成；
外层股2是由1根外层股中心丝8外围绕6根外层股外层丝7组成，呈螺旋状排列；
中心股3是由1根中心股中心丝6外围绕6根中心股内层丝6和12根中心股外层丝7组成，呈两层螺旋状排列。
钢丝绳1的结构中心股为2层捻制，其组股钢丝直径更细，抗弯曲疲劳的能力更强，外层股2设置成7股是为了在不影响钢丝绳直径的情况下减小股直径，从而降低组股钢丝直径，达到高的抗弯曲疲劳性能的效果，并且使外层股外层钢丝直径和中心股外层钢丝直径接近。这样在钢丝绳使用过程中，两种钢丝之间的微动摩擦可以达到均衡。
在一些实施例中，钢丝绳1的捻距为钢丝绳公称直径的7.5～8.0倍，捻距对钢丝绳的性能有很大的影响，捻距太小会导致钢丝绳整绳破断拉力不达标，钢丝绳捻距过大会导致其成捻困难，并且整绳疲劳性能差。输送带钢丝绳要求破断拉力高，并且要求钢丝绳在受力后的伸长要小。而且钢丝绳和橡胶结合后，微动疲劳降低，会抵消一部分捻距增大造成的疲劳寿命损失。将钢丝绳的捻距设置为钢丝绳公称直径的7.5～8.0倍是经过多次试验得到的一个理想范围。
在一些实施例中，外层股2的捻距为外层股直径的14～17倍，外层股的捻距范围能够达到钢丝绳低伸长效果，并且会加大钢丝绳和橡胶的粘合力。
在一些实施例中，中心股3的捻距为中心股直径的8～14倍，中心股3的捻距在这个范围主要是为了匹配钢丝绳捻角，增加钢丝绳疲劳寿命。
本发明的另一种典型的实施例中，如图2所示，提供了一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，包括以下步骤：
盘条粗拉，将高碳钢优质碳素盘条粗拉作为粗拉线坯；
热处理，对粗拉线坯进行热处理和热镀锌工序，得到热处理镀锌钢丝，热处理和热镀锌工序可以有效提高钢丝的防护性能，进而提高了钢丝绳的使用寿命；
拔丝，利用拔丝机对热处理镀锌钢丝进行拔丝工序，得到镀锌钢丝，通过拔丝工序将钢丝拔到设定的直径；
捻制，将镀锌钢丝通过一定排列方式捻制成外层股和中心股，并对捻制后的外层股和中心股进行校直处理，校直处理可以有效去捻制过程中产生的应力，提高了钢丝绳的疲劳寿命；
预变形，对捻制得到的外层股进行预变形处理，预变形的目的是使外层股提前变形，消除部分应力，稳定外层股的螺旋结构；
钢丝绳捻制，在中心股的外围捻制7根外层股，得到钢丝绳；
校直处理，对钢丝绳进行校直处理，充分消除残余应力。
在一些实施例中，所述拔丝工序中，得到的镀锌钢丝还通过矫直器以充分去除应力。
在一些实施例中，所述捻制工序中，外层股从内到外由1根外层股中心丝、6根外层股外层丝一次捻制而成；中心股从内到外由1根中心股中心丝和6根中心股内层丝，12根中心股外层丝分两次捻制而成。
优选的，所述捻制工序中，得到的校直后的外层股应力状态为-5～0圈，中心股应力状态为-3～0圈。
在一些实施例中，所述预变形工序中，变形率控制应不小于80％。
在一些实施例中，所述消除应力工序中，消除应力后的钢丝绳的应力状态为0圈。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例1
以公称直径4.0mm钢丝绳为例，本发明的一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，具体按照如下步骤实施：
(1)将5.5～6.5mm高碳钢优质碳素盘条粗拉至1.40～1.70mm作为粗拉线坯。
(2)将1.40～1.70mm粗拉线坯经过热处理和热镀锌工序，生产出公称直径1.40～1.70mm的热处理镀锌钢丝。
(3)将1.40～1.70mm热处理镀锌钢丝经过拉丝机拉拔至0.35～0.44mm镀锌钢丝，并通过矫直器充分去除应力。
(4)将0.35～0.44mm镀锌钢丝通过一定排列方式捻制成外层股2和中心股3。
捻制1.18mm外层股2和1.85mm中心股3，外层股2从内到外依次由1根0.44mm外层股中心丝8、6根0.37mm外层股外层丝7一次捻制而成，中心股3从内到外依次由1根0.44mm中心股中心丝6和6根0.37mm中心股内层丝5，12根0.35mm中心股外层丝4分两次捻制而成。
(5)捻制后分别要对外层股2和中心股3进行校直处理，充分消除残余应力，其中外层股2应力状态为-5～0圈，中心股3应力状态为-3～0圈，其中松捻为“-”，加捻为“+”，然后分别收卷于工字轮上。
(6)将收卷于工字轮上的1.85mm中心股3外围捻制7根1.18mm的外层股2，外层股2需要经过预变形，变形率控制应不小于80％。
(7)钢丝绳1捻制后，必须进行校直处理，充分消除残余应力，钢丝绳1的应力状态为0圈。
经试验验证，本发明的悬臂带用耐疲劳钢丝绳，钢丝绳和橡胶结合度好，疲劳寿命高，与现有的通用钢丝绳相比，疲劳寿命提高30％，使用周期可以提高一倍，提高了钢丝绳的疲劳寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳，其特征在于，钢丝绳结构为7×7-1×19；
钢丝绳是由7根外层股绕中心股呈螺旋状排列组成；
外层股是由1根外层股中心丝外围绕6根外层股外层丝组成，呈螺旋状排列；
中心股是由1根中心股中心丝外围绕6根中心股内层丝和12根中心股外层丝组成，呈两层螺旋状排列。
2.如权利要求1所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳，其特征在于：钢丝绳的捻距为钢丝绳公称直径的7.5～8.0倍。
3.如权利要求1所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳，其特征在于：外层股的捻距为外层股直径的14～17倍。
4.如权利要求1所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳，其特征在于：中心股的捻距为中心股直径的8～14倍。
5.一种悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
盘条粗拉，将高碳钢优质碳素盘条粗拉作为粗拉线坯；
热处理，对粗拉线坯进行热处理和热镀锌工序，得到热处理镀锌钢丝；
拔丝，利用拔丝机对热处理镀锌钢丝进行拔丝工序，得到镀锌钢丝；
捻制，将镀锌钢丝通过一定排列方式捻制成外层股和中心股，并对捻制后的外层股和中心股进行校直处理；
预变形，对捻制得到的外层股进行预变形处理；
钢丝绳捻制，在中心股的外围捻制7根外层股，得到钢丝绳；
校直处理，对钢丝绳进行校直处理，充分消除残余应力。
6.如权利要求5所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，其特征在于：所述拔丝工序中，得到的镀锌钢丝还通过矫直器以充分去除应力。
7.如权利要求5所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，其特征在于：所述捻制工序中，外层股从内到外由1根外层股中心丝、6根外层股外层丝一次捻制而成；中心股从内到外由1根中心股中心丝和6根中心股内层丝，12根中心股外层丝分两次捻制而成。
8.如权利要求5所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，其特征在于：所述捻制工序中，得到的校直后的外层股应力状态为-5～0圈，中心股应力状态为-3～0圈。
9.如权利要求5所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，其特征在于，所述预变形工序中，变形率控制应不小于80％。
10.如权利要求5所述的悬臂带用耐疲劳钢丝绳的制造方法，其特征在于，所述校直处理工序中，消除应力后的钢丝绳的应力状态为0圈。
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