KR970001543B1 - 플랫형 와이어 로프 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

54 플랫형 와이어 로프

제1도는 일반적인 6 스트랜드 로프의 기본단면 구조도.

제2도는 비자전 성향을 가지는 다층연 단면구조도.

제3도는 본 발명이 적용된 4 스트랜드 로프의 단면구조도.

제4도는 로프 표면과 시이브(Sheave) 홈 접촉상태 확대도, (a)는 제1도 로프 경우, (b)는 제2도 로프 경우, (c)는 본 발명에 의한 제3도 로프 경우, (d)는 시이브 형상.

제5도는 와이어 로프의 충심경을 나타내는 도면으로서, (a)는 제1도 로프의 경우, (b)는 제2도 로프의 경우, (c)는 본 발명에 의한 제3도 로프의 경우.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

R : 와이어 로프 O : 외층 스트랜드

C : 로프 중심 I : 내층 스트랜드

B : 스트랜드 중심 S : 시이브

DR : 로프경 H : 시이브 홈

PD : 로프 층심경 OW : 외층소선,

PDO : 외층 로프 층심경 DS : 스트랜드 경,

PDI : 내층 로프 층심경

본 발명은 와이어 로프에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 스트랜드를 4개로 하여 로프 층심경을 낮추고 스트랜드 내부와 로프중심에 섬유심을 사용하는 한편, 성형공정을 통해 로프 표면을 평활케 하여 소선 비틀림 응력의 거동을 용이케 한 것이다.

이로 인해, 로프의 자전 성향을 최소화시키는 한편, 로프 표면의 내마모성을 향상시킨 형태의 개량형 와이어 로프에 관한 기술 내용이다.

일반적으로 와이어 로프는 그 구조상 축방향의 인장 하중에 대하여 자전하려는 경향이 있다.

왜냐하면, 로프는 스트랜드 및 각 소선이로프 피치(Rope Pitch) 및 스트랜드 피치(Strand Pitch)간격으로 일정하게 꼬여져 구성되기 때문에 로프에 인장 하중이 가해지면 스트랜드 및 소선은 꼬임 반대방향으로 풀리려는 힘이 작용하기 때문이다.

본 발명 제품은 각종 기계용 및 크레인용에 활용되는 로프로서 내마모성을 중대시키고, 사용중 형태 파괴를 줄이며, 특히, 로프의 비자전성향을 갖는 로프제공을 위한 것이다.

크레인을 예로 들면 다음과 같다.

크레인(Crane)은 단위당 무게가 무거운 대형 중량 화물을 이동시키는 운반 기ㅖ이다.

크레인에 장착되는 시이브(Sheave)는 일반적으로 비구동형(No-Traction)이 사용되므로 물체는 로프에 의해 자유회전 상태로 상하 또는 수평 방향으로 이동된다.

이때, 사용되는 로프가 큰 자전성향을 나타낼 경우, 운반되는 물체의 회전으로 말미암아 부근 기기와의 충돌등 사고를 유발시킨다.

실제로 권상용 로프로서 로프 자체의 자전이 문제되어 구조상 비자전적인 고려를 한 것이 소개되고 있다. 다층연 로프가 그것인데, 종래 경우 와이어 로프의 기본 단면구조는 도면 제1도에 표시된 바와 같이 스트랜드가 1층으로 연합된데 반해, 도면 제2도에 도시된 다층연 로프는 스트랜드를 내층 스트랜드 (I)와 외층 스트랜드 (O) 2층으로 연합한 것으로서,스트랜드 층마다 꼬임 방향이 반대로 구성되어 있다.

따라서, 내층 스트랜드 (I)가 좌방향 혹은 우방향 회전 성향을 가질 때 외층 스트랜드(O)는 내층 스트랜드와 반대 방향의 회전 성향을 가져 로프 전체 cmras에서 각 스트랜드의 자전성향이 상쇄되는, 비자전성 구조가 된다.

그러나, 다음식 (1)을 고려하면 회전 모멘트를 완전히 상쇄시키는 것은 로프 구조상 어렵다는 것을 알 수 있다.

회전 모멘트(Moment)=상수(K)×부여하중(Load)×거리(Distance) (1)

도면 제2의 비자전성로프 18×7을 예로서 간단히 서술하면 다음과 같다.

로프 18×7은 스트랜드 및 로프의 꼬임방향을 층마다 틀리게 하여 한쪽 방향으로 회전하려는 모멘트(Moment)와 이것을 저지하는 다른 층의 역방향 모멘트(Moment)로 전체적인 균형을 잡고져 하는 구조이다. 기하학적으로 동일조건 위치에 있는 스트랜드를 고려할 때, 외층 스트랜드 12개에 부여되는 하중(Load)은 내층 스트랜드 (I) 6개에 부여되는 하중의 약 2배이다.

또한 외층 스트랜드의 회전 모멘트는 상기 식(1)을 고려하면 내층 스트랜드 회전 모멘트의 약 4배(=부여하중 2배×거리2배)가 됨을 알수 있다.

이와 같이 도면 제2도의 다층연 형태로 이루어진 비자전성 로프라고 하더라도 회전 모멘트가 계산상 균형을 이루기는 어렵다.

여기서, 로프층심경(PD)이란 도면 제5도에 표시된 바와 같이 해당로프경(Rope Diameter)(DR)헤서 해당 외층 스트랜드 경(Strand diameter)(DS)을 뺀 거리를 나타낸다.

즉, 외층 로프에서 외층 스트랜드(O) 중심으로부터 반대편 외층 스트랜드(O) 중심까지 거리를 외층 로프 층심경(PDO)이라 하고 내층 로프에서 내층 스트랜드 (I) 중심부터 반대편 내층 스트랜드(I) 중심까지 거리를 내층 로프층심경(PDI)이라 말한다.

와이어 로프(R)는 다수의 스트랜드가 1층 이상을 이루며 일정한 피치 간격으로 연선(Closing)되는데, 그 횡단면을 보면 스트랜드가 연선전의 기하학적 원형과는 다른 타원 형상을 나타낸다.

연선후 스트랜드이 단면 형상이 피치 변화에 따라 다르게 나타나기 때문에 로프 설계시 외경(Outer Diameter) 대신 층심경(Pitch Diameter)개념이 도입된다.

층심경은 로프 회전 로멘트(1) 식에서 거리(Distance)에 해당한다.

일반적으로 로프에 하중이 부여되어 자전하면 각 소선은 비틀림에 의한 변형이 수반된다.

이 변형에 의해 발생되는 소선의 비틀림 응력(Torsion Stress)은 로프의 자전과는 반대의 모멘트로 움직인다.

따라서, 로프의 자전이 게속되면 비틀림 응력에 의한 모멘트도 점차 커져 결국 어느 한계에 달할 경우, 로프의 전체 자전 성향이 균형을 이루게 된다.

이와 같이 일반적인 와이어 로프 전체의 자전성향이 균형을 이룰때까지 운반되는 물체의 회전이 발생되는 문제점과 자전성향에 의해 고유 수명을 저하시키는 결점이 있었다.

또, 다층연로프는 로프층심경이 상대적으로 크게됨과 제조공정상 복잡함에 의해 자전성향이 비례적으로 크게 됨은 물론 생산성이 낮은 결점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점 해소를 위해 새로이 발명된 것으로서, 도면 제3에 도시된 바와 같이 소선 비틀림 응력의 거동을 용이케 하기 위하여 스트랜드 내부 및 로프중심을 섬유심(,Fiver Core)으로 구성되게 하였다.

또한 전체 스트랜드가 4개로 되어 종래의 6 스트랜드 로프 혹은 다층ㅇㄴ 로프보다 층심경이 낮을 뿐만 아니라 로프 표면을 평활케 하는 성형 공정을 통해 스트랜드 층심경이 더욱 낮아짐은 물론 시이브와 면접촉되어 로프자전을 유발하는 회전 모멘트 크기를 보다 축소시키고 내마모성을 증대시킨다.

이하, 본 발명에 의한 실시예를 도시한 첨부도면에 의거하여 구조 및 작용효과를 설명하기로 한다.

와이어 로프(R)를 형성하는 로프중심(C)과 해당 로프중심(C) 외곽으로 꼬임배치되는 다수의 스트랜드(O)의 스트랜드중심(B)에 대해 섬유심(Fiber Core)으로 구비하였고, 또 와이어 로프(R)를 구성하는 외부 스트랜드(O)로 하여금 로프표면에 해당하는 외층소선(OW)에 대해 평활케 성형하여서 이루어진 구성을 갖는다.

따라서, 4개의 스트랜드(O)를 채택하고 로프중심(C)과 스트랜드중심(B)를 섬유심으로 구비하면서 와이어로프(R)의 표면에 해당하는 외층소선(OW)에 대해 평활케 성형조건을 가지도록 하여 로프층심경(PD)을 낮게한 구조로 된 것이다.

다음 표 10은 동일한 로프경(DR)을 기준하였을 때 본 발명제품의 층심경과 타제품의 층심경을 상대 비교한 결과를 나타낸다.

상기 표1)에서 일반 제품(1)(도면 제1도)의 층심경은 본 발명 제품보다 1.5배 높아 로프자전을 유발하는 회전 모멘트 크기가 1.5배 이상 되며 종래 비자전 제품(2)(도면 제2도) 경우 내층 로프층심경은 본 발명 제품과 유사한 반면 외층 로프 층심경이 1,8배 높은바, 외층 로프아 내층 로프의 꼬임 방향이 반대임을 감안하더라도 회전 모멘트 크기가 본 발명 제품보다 큼을 알 수 있다.

여기서, 각 와이어 로프에 대한 층심경 관계를 도면으로 표현하면 도면 제5도와 같이 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명 제품의 낮은 층심경은 로프 자전을 유발하는 회전 모멘트 크기를 보다 축소시킨다.

또한 본 발명 제품은 성형 공정을 통해 로프 표면이 평화케 되어 현장 사용할 때 시이브와의 접촉 면적이 커서 내마모성이 증대된다.

도면 제4도에 로프 표면과 사이브롸의 접촉상태가 도시되어 있다.

로프의 시이브 홈 접촉 각도를 표준 수준인 150도로 보았을 때, 시이브 홈 표면에 접촉하는 소선수는 일반 6 스트랜드로프가 6개이고 종래 비자전 제품인 18 스트랜드 로프가 5개로서 각각 시이브 홈 표면과 선 접촉상태인데 반해, 본 발명 제품인 경우, 접촉 소선 6개가 면접촉 상태를 유지하여 로프와 시이브 사이의 접촉면적이 가장 넓다.

이로인해 로프가받는 면압이 타구조에 비해 상대적으로적어 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 시이브 접촉부위가 예리하지 않게 되어 시이브 수명이 연장된다.

즉, 로프 표면을 형성하는 외층소선(OW)에 대해 평활면을 갖도록 성형을 시도하면 로프전체에 비자전성이 향상됨과 우수한 내마모성을 가지게 되어 어떤 규격의 와이어 와이어 로프에 적용한다 해도 그 효과는 크게 나타냄을 확인할 수 있었다.

더구나, 종래 비자전 제품은 그 구조상 사용도중 갑작스러운 장력의 제거나 과하중 상태로부터 로프이 반발에 의하여 내부 스트랜드 돌출(Popped Core) 혹은 바구니 형상(Bird Cage)의 로프 형태 파괴가 일어날 수 있으나 본 발명 제품은 4개로 된 스트랜드가 성형공정을 거치면서 구조상 더욱 안정되어 종래 비자전 제품의 형태와 같은 파괴가 일어나지 않는다.

여기서, 성형고정으로서는, 첫째 로프 성형기를 통과시켜 가압 성형하여 단위 소선간 선 접촉 상태를 면적촉상태로 성형하는 방법이 있고, 둘째 성형 로라를 통과시켜 직접 단위 소선간에 면접촉 상태가 구성되도록 하는 방법이 있다.

한편, 로프중심(C)과 스트랜드중심에 대해 섬유심(Fiber Core)를 채택함으로써 (R)에 하중이 작용되는 상황에서 로프중심은 스트랜드(O)의 꼬임구조에 따라 비틀림응력에 의해 유발되는 자전성을 수용하게 되고, 스트랜드의 섬유심으로 된 중심은 스트랜드를 구성하는 꼬임된 소선으로부터 유발되는 비틀림응력에 의한 자전성을 일부 수용하여 비자전성향 증대역할을 수행하는 것이다.

이하 본 발명에 의한 제품과 일반 제품(1)(제1도에 도시된 바와 같이 같은 구조의 6 스트랜드 로프) 및 종래 비자전 제품(2)(제2도에 도시된 구조의 18 스트랜드 로프)에 대한 물리적 특성(피로시험, 자전성 시험)을 대비하였다.

· 시험대상 로프 구조:본 발명 제품:4×SeS(39)+FC

종래 비자전제품:18×7

일반 제품:6×S(19)+FC

여기서, 본 발명 제품은 제3도에 도시된 바와 같이 4 스트랜드 제품을 면 접촉 성형한 것이고, 종래 비자전제품(2)은 꼬임 방향이 다른 스트랜드를 2층으로 배치시켜 비자전 성향을 가지도록 한 형태의 것이며, 일반제품(1)의 경우는 도면 제1도에서와 같은 통상적인 와이어 로프이다.

· 시험대상 와이어 로프 규격

◎ 피로시험

상기 시험대상물인 본 발명 제품과 종래 비자전 제품(2) 및 일반 제품(1)에 대해 피로시험한 결과는 다음과 같다.

·시험조건

* 피로 시험기명:LONG-CYCLE ALTERNATING BENDING

TESTING MACHINE FOR WIRE-ROPES

상기 동일한 시험 조건에 의한 피로시험 결과는 표 2)와 같이 나타났다.

이상의 피로시험 결과에서 확인할 수 있는 바와같이 본 발명 제품은 일반 제품(1)과의 피로시험치 비교에서 대등한 수준임을 알 수 있고(일반 제품(1)의 96.5% 수준임:96.5%=73825/76498×100) 종래 비자전제품(2) 즉 제2도에 도시된 구조의 18 스트랜드 로프 피로시험치보다 43%=(73825-51634)÷51634×100가 상승된 우수한 피로 특성치를 확인할 수 있다.

◎ 자전성 시험

상기 피로시험에 사용된 본 발명 제품, 종래 비자전 제품(2) 및 일반제품(1)을 시험대상 시료로 하여 자전성 시험한 결과 다음과 같다.

300ton 인장 시험기(Tensile Machine)에 로프 자전 각도 측정 장치를 설치하여 일정 길이(2.5m) 로프의 자전 각도를 측정하였다.

자전 시험기:300ton 인장 시험기에 한쪽 끝을 고정하고 다른쪽 끝은 자유롭게 회전할 수 있게 일정하중을 부여할 때 로프가 자전하는 정도를 측정한다.

자전각도:로프 절단하중의 20% 하중 부여상태에서 로프경 10배 길이에 대한 자전각도(°)를 측정한다.

상기 시험조건에 의한 자전 시험결과는 표 3)과 같이 나타났다.

상기 표 3)에서 본 발명 제품의 자전시험 결과치를 보면 일반 제품(1)은 물론 종래 비자전 제품(2)보다 우수한 수준으로 나타남을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명 제품은 피로수명의 경우 표 2) 피로시험 결과치에서 볼 수 있는 바와 같이 일반제품(1)과 대등한 수준을 나타내고

본 발명제품(73825cycles)≒일반제품(76498cycles)

자전성 경우 상기 표 3) 자전시험 결과치와 같이 종래 비자전 제품(2)보다 우수한 성질을 지녔음이 확인된다.

본 발명제품(: 5.8°＜종래 비자전 제품( : 8.4°)

그러므로 일반 제품(1)의 장점( : 피로수명)과 종래 비자전 제품(2)의 장점( : 비자전성)을 충족시킨 로프임을 알 수 있다.

이상과같이 일반 로프(1)의 장점인 피로수명 유지와 종래 비자전 제품(2)의 비자전성을 채택하기 위해 전체 스트랜드를 4개로 한 후 성형공정을 통해 표면이 평활케 된 로프를 제공함에 본 발명의 기술특징으로 하고 있다.

Claims (5)

1. 와이어 로프(R)를 형성하는 로프중심과 해당 로프중심 외곽으로 꼬임 배치되는 다수의 스트랜드를 형성하는 스트랜드중심에대해 섬유심(Fiber Core)으로 구비하여 비자전성을 가짐을 특징으로하는 플랫형 와이어 로프.
2. 제1항에 있어서, 상기 로프중심과 스트랜드중심에 대해 섬유심으로 하고, 로프의 표면에 해당하는 스트랜드의 외층소선(OW)에 대해 평활면으로 성형하여서 로프층심경을 낮추어 비자전성을 향상시킨 것을 특징으로 하는 프랫형 와이어 로프.
3. 제2항에 있어서, 외층소선(OW)의 평활면을 로프성형기(SWAGED MACHINE) 및 성형로라 (ROLLER DIE)로 성형하여서 됨을 특징으로 하는 플랫형 와이어 로프.
4. 제1항에 있어서, 로프중심 외곽으로 꼬임 배치되는 스트랜드를 4개로 하되, 로프표면에 해당하는 스트랜드의 외층소선에 대해 평활면으로 성형하여서 된 것을 특징으로 하는 플랫형 와이어 로프.
5. 통상적인 와이어 로프(R)의 다수 외층 스트랜드에 해당하면서 로프표면에 해당하는 외층소선에 대해 평활면을 갖도록 성형하여 시이브홈과 면접촉으로 비자전성을 향상시킨 구조를 특징으로 하는 플랫형 와이어 로프.