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钢丝绳的标记规则、重量和破断拉力

本经验主要介绍了钢丝绳的标记规则以及如何查询钢丝绳的重量和破断拉力。
钢丝绳的定义和组成
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钢丝绳是由多层钢丝(钢丝股)围绕一个绳芯螺旋捻制而成的结果。钢丝绳的特点是不抗压但可承受极高的拉力,工程应用非常广泛,可用于立井提升、卷扬机、塔吊起重设备、高空索道等。

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钢丝绳的种类非常多,有不同的分类方法。我国一般根据钢丝绳的内部结构和材质状态对不同的钢丝绳进行标记。在介绍钢丝绳的标记规则前,首先科普一下钢丝绳的结构构成。钢丝是钢丝绳的最小组成单位,一定数量的钢丝绕一中心螺旋捻制而成“股”,而一定数量的“股”又绕一中心螺旋捻制而成“钢丝绳”。而钢丝绳的中心组件,我们称之为“芯”。简单的说,就是钢丝组成了股,股又围绕着芯组成了钢丝绳。附图是钢丝绳的横断面图和三维图,很清楚地表达了这几者的关系。

钢丝绳的标记规则
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下面再讲一下钢丝绳的标记规则。钢丝绳最规范的标记方法通常一共由6项组成。我们不妨来举个例子——22 6×36WS-IWRC1770BsZ

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22 6×36WS-IWRC1770BsZ首先说第一项22,22指的是钢丝绳的横断面直径d,表示的是整根钢丝绳横断面的尺寸大小。

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再说第二项6×36WS,指的是钢丝绳的内部结构。这一项由两部分构成,中间用“×”号间隔。示例中乘号前的“6”指的是钢丝绳有6个股组成,乘号以后的“36WS”指的是单个股的结构组成规则——由36根钢丝以组合平行捻股的形式构成该股。一般而言,股结构有西鲁式捻股(S)、瓦林吞式捻股(W)、填充式式捻股(F)、组合平行捻股(WS/SWS/FS/SFS)等。像示例中的WS表示的是由瓦林吞式和西鲁式共同组合而成的组合平行捻股结构。 附图是每种股结构的示意图,此处不做详细介绍,感兴趣的朋友可以自己通过规范进行学习。

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如果钢丝绳股之间的排列是特殊结构,也可以在“×”号前面进行标注,比如35W×7,指的就是35个股呈瓦林吞式的结构进行排列,而每个股由7根钢丝构成(没有字母代号就是指最简单的单层结构)。附图分别显示了6×36WS和35W×7的结构排列方式。

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第三项IWRC指的是芯结构。为了方便辨别,在其前面加一个短划线“—”。示例中的“IWRC'表示的是独立钢丝绳芯。芯一般分为纤维芯和钢芯,这两者下面还有更细的分类,他们的代号详见附图。

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第四项“1770”指的是钢丝绳级别Ro,通常有1570、1770、1960和2160这四种,单位为MPa。附图是钢丝绳级别Ro在规范中的定义,不是很好理解,其实我们可以简单地理解为——Ro就相当于钢材里面的强度等级fy。

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第五项“B”指的是钢丝表面状态,一般分为光面或无镀层(U)、B级镀锌(B)和A级镀锌(A)等。

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第六项“sZ”指的是钢丝绳捻制类型及方向。示例中,“sZ”指的是左交互捻。具体代号详见附图。

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钢丝绳的标记规则讲述完毕。再给大家举一个实例——1.2 1×7 1570UZ这个钢丝绳的标记系列表示的意思是直径为1.2mm、1×7结构、1570级别、光面、右捻方向的单捻钢丝绳。这里称这个例子为单捻钢丝绳,大家可以通过它的第二项1×7中看出,该钢丝绳只含有一个股,这个股由7根钢丝以最简单的单层结构排列而成。因为这种钢丝绳的中心就是一根钢丝,所以他舍去了表示芯结构的第三项。像这种只有一个股的钢丝绳,我们称之为单捻钢丝绳。

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上文介绍的都是最常用的钢丝绳(圆形钢丝绳、圆股)的标记系列规则。还有一些特殊的钢丝绳,比如说异形股的钢丝绳,要在第二项中另外添加字母代号,一般有三角形(V)、椭圆形(Q)等。如4×V39FC-FC,表示的是——4个三角形股、芯结构是纤维芯,每个三角股由39根钢丝组成且每股都带纤维芯。其他一些特殊标记,如果想要彻底搞清楚的话,还需要查阅规范和相关资料。

钢丝绳的重量和破断拉力
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真正实际运用时,我们最常打交道的就是钢丝绳的单重和最小破断拉力这两个数据了。钢丝绳的单重,全称是钢丝绳单位长度质量,单位是kg/100m。

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最小破断拉力的单位是kN,表示的是钢丝绳被拉断时的拉力不能低于最小破断拉力的规定值。最小破断拉力的计算,不能仅仅类比于型钢里面的强度级别×截面面积,因为钢丝绳各股之间存在缝隙导致面积没有被完全填充,并且钢丝捻制时也会损失一定的强度。注意:规范里面还有一个定义——最小破断拉力总和,这个指标指的是钢丝绳中每一个股的拉力总和。是在做拉断试验时,将钢丝绳拆取开来,分别测定每股的破断拉力后求总和。可以说,这是一个试验用的指标,和平常使用关系不大。

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常用类型的钢丝绳的单重和最小破断拉力在规范里都有对应的计算数据和力学性能表。如果我们需要的话,可以翻阅规范进行查询。在现实中,我们也可以利用趁手的软件进行查询。打开《型钢大师》App,在其他品种钢材→钢丝绳中可以找到常用钢丝绳根据结构进行分类的列表。软件已经收录了GB/T 20118和GB 8918中的所有钢丝绳。

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在钢丝绳的列表中,点击想要查询的型号所属的结构。如图所示,进入计算界面,输入直径、芯的材质和强度级别,点击计算按钮,即可得到该型号的单重和最小破断拉力。

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《型钢大师》其他功能《型钢大师》App是一款帮助工程师迅速查询型材几何尺寸和力学特性的工具类应用。本软件的型材涵盖了热轧型钢、热轧钢棒(方钢、圆钢等)、冷弯薄壁型钢、钢管、钢板、钢筋、钢轨等各类定型化的钢材和钢构件。查询内容包含截面尺寸、单位重量、惯性矩、惯性半径、截面模数、重心距离等,数据准确可靠,可以为钢结构的设计和计算提供参考依据。此外它还可以根据型材的类型和长度计算出型材总重量,方便钢材加工厂商的现场订货。另,各个参数均可以在软件内部方便地进行单位换算。

注意事项
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第二项中,如果没有字母代号就是指最简单的单层结构。

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最小破断拉力总和是一个试验用的指标,和平常使用关系不大。

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