KR20110134533A - 품질 특성이 향상된 와이어 로프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존의 다층연 와이어 로프에 비해 절단하중 및 유연성 등의 품질 특성이 향상된 와이어 로프에 관한 것으로, 하연이 필러(Filler) 구조로서, 중심 스트랜드를 둘러싼 6본의 제2층 스트랜드와 16본의 최외층 스트랜드 사이에 필러선 형태인 6본의 제3층 스트랜드가 개재되어 4층으로 연선된 구조를 가지며, 상기 제2층 스트랜드와 제3층 스트랜드는 서로 다른 방향으로 연선(교차연)되고, 제2층 스트랜드와 제3층 스트랜드 및 최외층 스트랜드는 단면적이 향상되도록 CMP(Compacted) 가공된 것을 특징으로 한다.

Description

품질 특성이 향상된 와이어 로프{Wire rope having enhanced quality properties}
본 발명은 와이어 로프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존의 다층연 와이어 로프에 비해 절단하중 및 유연성 등의 품질 특성이 향상된 와이어 로프에 관한 것이다.
와이어 로프(wire rope)는 광산, 유전, 어업, 선박, 기계, 크레인, 엘리베이터, 케이블카, 교량 등 산업 전반에 걸쳐서 광범위하게 사용되고 있으며, 동력 전달과 중량의 지지 및 인장 목적 등에서 그 활용범위가 매우 방대하다.
보통의 와이어 로프는 다수의 소선을 나선상으로 꼬아 만들기 때문에 로프에 장력이 가해지면 로프 축을 중심으로 로프가 풀리는 방향으로 회전하려는 성질(자전성)을 갖는다. 이러한 로프의 자전성을 작게 하기 위하여 소선 또는 스트랜드를 꼬는 방법에 변화를 준 것을 비자전성 로프라고 한다. 비자전성 로프에는 스파이럴 로프, 콘센트릭 로프, 싱글 로프, 다층연 로프 등 여러 가지가 있다.
특히, 다층연 로프는 스트랜드를 여러 층으로 꼬아 만들되 각 층별로 꼬임방향을 반대로 하여 로프의 자전성을 최소화시킨 로프인데, 일반 로프에 비해 절단하중이 높고 비자전성이 우수하여 주로 고양정의 크레인에 사용된다.
첨부도면 도 1은 종래의 "35×7(WA)" 규격의 다층연 와이어 로프를 나타낸 단면도로서, 연선 구조가 16×(1＋6)＋[6×(1＋6)＋6×(1＋6)]＋6×(1＋6)＋1×(1＋6) 구조로 이루어진 와이어 로프이다. 이 "35×7(WA)" 규격의 다층연 와이어 로프는 소선의 수가 245개이며, 토크 팩터(Torque Factor) 값이 비자전성 로프의 기준값인 0.03 이하를 만족하게 된다.
이러한 다층연 와이어 로프는 크롤러 크레인(Crawler Crane)이나 모바일 크레인(Mobile Crane)과 같이 양정이 긴 설비, 또는 시브(sheave)를 많이 지나는 장비에 사용할 수 있도록 하기 위해 일정 수준 이상의 절단하중 및 유연성과 같은 품질 특성을 갖추어야 한다.
본 발명은, 전술한 바와 같은 종래의 다층연 와이어 로프에 비해 절단하중 및 유연성과 같은 품질 특성이 보다 향상됨으로써, 긴 양정의 설비 또는 시브를 많이 지나는 장비에 적합하게 사용할 수 있는 품질 특성이 향상된 와이어 로프를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하연이 필러(Filler) 구조로서, 중심 스트랜드를 둘러싼 6본의 제2층 스트랜드와 16본의 최외층 스트랜드 사이에 필러선 형태인 6본의 제3층 스트랜드가 개재되어 4층으로 연선된 구조를 가지며, 상기 제2층 스트랜드와 상기 제3층 스트랜드는 서로 다른 방향으로 연선(교차연)되고, 상기 제2층 스트랜드와 제3층 스트랜드 및 최외층 스트랜드는 단면적이 향상되도록 CMP(Compacted) 가공된 것을 특징으로 하는 품질 특성이 향상된 와이어 로프를 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 와이어 로프는, 토크 팩터값이 종래의 35×7 다층연 제품과 유사하게 비자전 로프로서의 기준값인 0.03 이하를 만족한다. 또한, 제2층 스트랜드와 제3층 스트랜드 및 최외층 스트랜드가 CMP 가공됨과 아울러 제3층 스트랜드가 필러 형태로 개재됨에 따라 단면적이 증가함으로써, 절단하중(강도)이 향상된다. 또, 연선된 소선의 수가 종래품에 비해 증가함으로써 유연성도 향상된다. 따라서, 본 발명의 와이어 로프는 크롤러 크레인이나 모바일 크레인과 같이 긴 양정이 요구되는 설비 또는 시브를 많이 지나는 장비에서 사용하기에 적합한 품질로 제품 경쟁력이 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래의 "35×7(WA)" 규격의 다층연 와이어 로프를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 로프를 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래품과 본 발명의 와이어 로프에 대한 토크 팩터 값을 비교한 그림이다.
도 4는 종래품과 본 발명의 와이어 로프에 대한 탄성계수를 비교한 그림이다.
도 5는 종래품과 본 발명의 와이어 로프에 대한 유연성을 비교한 그림이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 로프를 나타낸 단면도로서, 그 구조는 다음과 같이 구성되어 있다.
먼저, 본 발명의 와이어 로프를 구성하는 스트랜드들 중 최외층의 스트랜드를 제외한 내부층의 스트랜드들인 하연이 1+6+6의 필러(Filler) 구조로 이루어져 있다. 즉, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 중심 스트랜드(S1)의 외층에 중심 스트랜드(S1)를 둘러싸는 6본의 제2층 스트랜드(S2)들이 배치되어 있고, 그 외층에는 16본의 최외층 스트랜드(S4)들이 배치되어 있으며, 이들 제2층 스트랜드(S2)와 최외층 스트랜드(S4) 사이에는 필러선 형태의 제3층 스트랜드(S3) 6본이 개재되어 있다. 따라서, 본 발명의 와이어 로프는 총 4층으로 연선된 구조를 갖는다.
특히, 상기 제2층 스트랜드(S2)와 제3층 스트랜드(S3)는 서로 다른 방향으로 연선된 교차연 구조를 갖는다. 또한, 상기 제2층 스트랜드(S2)와 제3층 스트랜드(S3) 및 최외층 스트랜드(S4)는 드로잉(drawing), 롤링(rolling), 스웨이징(swaging) 등의 방법에 의해 CMP(Compacted) 가공됨으로써, 단면적이 향상된 구조를 갖는다.
상기 각각의 스트랜드들(S1,S2,S3,S4)로 구성되는 본 발명의 와이어 로프는 (16×K7＋[6×K9W＋6×K26WS]＋1×25Fi)의 구조를 가짐으로써 소선의 수가 총 347개에 이른다.
즉, 중심 스트랜드(S1)의 경우에는, 1본의 심선, 6본의 내층선, 12본의 외층선, 그리고 내층선과 외층선의 골 사이에 충전된 6본의 필러 소선에 의해 총 25본의 소선으로 이루어져 있다. 또, 6본의 제2층 스트랜드(S2) 각각은, 26본의 소선들이 워링턴 실(Warrington Seal) 구조로 되면서 CMP 가공된 형태로 이루어져 있다. 또한, 16본의 최외층 스트랜드(S4) 각각은, 1본의 심선에 6본의 소선들이 연선되면서 CMP 가공된 구조로 이루어져 있다. 그리고, 6본의 제3층 스트랜드(S3)는 각각 9본의 소선으로 구성되어 제2층 스트랜드(S2)의 골 사이에 배열되며, CMP 가공된 형태로 이루어져 있다.
이와 같이, 본 발명의 와이어 로프는 제2층 스트랜드(S2)와 제3층 스트랜드(S3) 및 최외층 스트랜드(S4)가 CMP 가공됨으로써, 로프의 단면적이 증가하고, 스트랜드들 간의 마찰을 줄이게 된다. 또한, 제3층 스트랜드(S3)가 필러선 형태로 충전되어 있기 때문에 와이어 로프의 단면적이 더욱 증가하여 강도(즉, 절단하중)가 향상된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 와이어 로프에 대한 품질 특성을 종래의 다층연 와이어 로프인 35×7 규격의 와이어 로프(종래품)와 비교하여 보면 다음과 같다
도 3은 와이어 로프의 회전 특성을 나타내는 토크 팩터(Torque Factor)값을 비교한 그림이다. 도 3에 보이는 바와 같이, 최소 절단 하중(Minimum Breaking Load)의 20% 하중에서 토크 팩터값이 종래품의 경우에는 0.008, 본 발명품의 경우에는 0.012로 나타났으며, 발명품이 종래품과 유사한 수준에서 비자전 로프로서의 토크 팩터 기준값인 0.03 이하를 만족하고 있음을 알 수 있다.
도 4는 탄성계수(Elastic Modulus)를 비교한 그림인데, 최소 절단 하중(MBL)의 3∼30% 하중 구간에서 종래품은 11610kgf/mm2, 발명품은 12370kgf/mm2를 보여 발명품의 경우 와이어 로프에 가해지는 장력에 대해 복원력이 우수함을 알 수 있다.
도 5는 종래품과 발명품의 유연성을 나타낸 그림으로서, 유연성(Flexibility)은 굽힘력(Bending Force)과 반비례 관계이다. 따라서, 52.4kgf의 굽힘력을 요하는 종래품에 비해 발명품의 경우에는 이보다 작은 46.6kgf의 굽힘력을 요하므로 작은 힘으로도 굽힐 수 있기 때문에 유연성이 보다 우수함을 알 수 있다. 이는, 종래품인 35×7 다층연 와이어 로프의 소선수가 245본인데 비해, 본 발명의 와이어 로프는 347본으로서 소선수가 많음에 따라 유연성도 향상된 것으로 볼 수 있다.
한편, 표 1은 상기 종래품과 본 발명의 와이어 로프에 대한 최소 절단 하중(MBL)을 비교한 표이다.
공칭경 발명품의 MBL 종래품의 MBL MBL 비교값
(mm) 1960급 2160급 1960급 2160급 1960급 2160급
10 95.4 100.2 91.4 98.0 1.04 1.02
11 115.4 121.3 110.6 118.6 1.04 1.02
12 137.3 144.4 131.7 141.2 1.04 1.02
13 161.1 169.4 147.5 161.4 1.09 1.05
14 186.9 196.5 154.5 165.7 1.21 1.19
15 214.5 225.6 179.2 192.2 1.20 1.17
16 244.1 256.6 205.7 220.6 1.19 1.16
18 308.9 324.8 234.0 251.0 1.32 1.29
19 344.2 361.9 296.2 317.7 1.16 1.14
20 381.4 401.0 330.0 354.0 1.16 1.13
22 461.5 485.2 365.7 392.2 1.26 1.24
23 504.8 530.3 442.5 474.6 1.14 1.12
24 549.2 577.4 526.6 564.8 1.04 1.02
25 595.9 626.6 571.4 612.8 1.04 1.02
26 644.6 677.7 618.0 662.8 1.04 1.02
27 695.1 730.8 666.5 714.8 1.04 1.02
29 801.9 843.1 768.9 824.6 1.04 1.02
30 858.2 902.2 822.8 882.4 1.04 1.02
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 와이어 로프(발명품)는 종래품인 35×7 다층연 와이어 로프에 비해 약 4% 정도 절단 하중이 향상된 것을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
S1 : 중심 스트랜드 S2 : 제2층 스트랜드
S3 : 제3층 스트랜드 S4 : 최외층 스트랜드

Claims (1)

  1. 하연이 필러(Filler) 구조로서, 중심 스트랜드(S1)를 둘러싼 6본의 제2층 스트랜드(S2)와 16본의 최외층 스트랜드(S4) 사이에 필러선 형태인 6본의 제3층 스트랜드(S3)가 개재되어 4층으로 연선된 구조를 가지며, 상기 제2층 스트랜드(S2)와 상기 제3층 스트랜드(S3)는 서로 다른 방향으로 연선(교차연)되고, 상기 제2층 스트랜드(S2)와 제3층 스트랜드(S3) 및 최외층 스트랜드(S4)는 단면적이 향상되도록 CMP(Compacted) 가공된 것을 특징으로 하는 품질 특성이 향상된 와이어 로프.
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