Fibre Core vs Steel Core for Crane Wire Ropes

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起重机用绳的纤维芯和钢芯

第一根钢丝绳是用天然纤维芯(剑麻、麻、黄麻等)制成的,其在起重机和卷扬上运行,单层缠绕,卷扬的直径和宽度足以容纳所需长度的钢丝绳。单层缠绕方式极理想地减少了钢丝绳被挤压的可能性,因此纤维芯钢丝绳的性能多年来一直另人满意。然而,起重机和钢丝绳行业的发展导致从其绳芯从纤维芯到钢芯的转变,本公告旨在向用户提供有关这些变化和其发展原因的背景信息。

单层缠绕

起重机最初设计的卷扬具有足够直径和宽度以容纳所需长度的钢丝绳,钢丝绳单层缠绕。单层缠绕方式极理想地减少了钢丝绳被挤压的可能性,因此纤维芯钢丝绳的性能多年来一直另人满意。需求持续发展,需要将较重的负载移动到更高或更低的位置,需要在卷扬上缠绕更长的钢丝绳。更小、更高效的起重机设计更具经济性导致卷扬的直径和宽度大大减小,从而需要钢丝绳多层缠绕。

 

多层缠绕

大多数起重机(移动式、塔式、履带式、海上等)的卷扬专为多层缠绕而设计,以适应较长的钢丝绳,同时与以前的卷扬相比,直径和宽度减小了。多层缠绕规定,当钢丝绳缠绕到第一层以上时,卷扬上的每根钢丝绳必须每转一圈,就必须与下层的钢丝绳交叉接触两次。这会导致钢丝绳之间的挤压并损坏下层钢丝绳,因此需要钢丝绳具有抗挤压性能。从纤维芯到钢芯的变化增加了钢的横截面积,提升了钢丝绳的抗挤压性能。


经过Dyform(压实)或锻造的钢丝绳进一步增加了钢的横截面积和抗挤压性。也可内部注塑,填充钢丝绳内的空隙,以增强抗挤压性。在钢丝绳制造过程中在钢芯上注塑可形成屏障防止碎屑和水进入。

天然纤维芯

绳芯的主要目的是支撑外层股并保持股之间的间隙(工作间隙)。此间隙可减少弯曲过程中股与股之间的接触,可极大程度地减少磨损并延长使用寿命。纤维芯钢丝绳若想达到直径准确,绳芯的体积是由一定体积的纤维芯加上油脂组成的。在使用过程中,油脂从绳芯中挤出,从而减少了体积,直径也随之减少。直径减少的绳芯无法再充分支撑外层股并保持间隙,从而导致钢丝绳过早出现断丝和报废。


天然纤维芯浸入油脂中后吸收油脂,因此当外层股围绕绳芯旋转时,绳芯成为润滑油脂的储存库。在考虑钢丝绳在使用中的运行方式时,由于其螺旋结构而成为弹性构件,因此钢丝绳会有伸长,其直径会减小。随着负载的移除,钢丝绳的长度减小,直径增加。钢丝绳直径的减小和增大会产生“泵送”作用,这就是润滑油脂从绳芯中被挤出的方式,因此被称为自润滑。然而,作为一个 “泵”,当绳芯挤出润滑油脂时,它也会吸入空气中的任何物质(砂砾、沙子、水分等),经常导致钢丝绳的内部磨损和腐蚀。

天然纤维一旦失去润滑油脂就会变得干燥和易磨损,且无法润滑钢丝绳。当发生内部腐蚀时,钢丝表面会形成一层红色氧化膜,随着钢丝绳在运行过程中弯曲,红色氧化物会反复从钢丝表面擦掉,红色氧化尘埃会积聚在钢丝绳内部。钢丝绳外层股之间红尘堆积,在升降机/电梯行业中极易出现,被称为红锈。

.因此,虽然钢丝绳的纤维芯在使用期间可以润滑钢丝绳,但是受使用环境影响,会导致钢丝绳的内部磨损和腐蚀,且支撑力不足,从而导致提前断丝和使用寿命短的问题。

合成纤维芯

纤维芯最初是由天然纤维(麻、黄麻、马尼拉麻等)制成的,但现今很难找到所需质量的原材料,并且对将这些纤维转化为绳芯所需的加工设备,在过去 80 年里对其的投资一直很少。因此,纤维芯通常由合成纤维(聚丙烯)制成,合成纤维不吸收油脂,而是依赖于油脂在纤维之间的碰撞挤压。在使用过程中,会发生相同的“泵送”作用,合成纤维芯失去润滑油脂,无法保护或支撑钢丝绳。

 

柔韧性

在处理钢丝绳时会需要此种特性,钢丝绳吊索通常会指定使用纤维芯钢丝绳,因为需要手动操纵吊索围绕要提升的负载并安装到起重机吊钩上。虽然贝卡尔特在欧洲制造的大多数钢丝绳吊索都是由钢芯制成的,但柔韧性好,没有问题。

在起重机应用里,钢丝绳在运行过程中将始终处于负载状态,无论钢丝绳是纤维芯还是钢芯,施加的负载足以使钢丝绳在滑轮和卷扬上弯曲。

钢丝绳的弯曲疲劳寿命受外层丝直径、钢丝绳弯曲的滑轮直径以及钢丝绳中的张力的影响。无论是纤维芯或钢芯,外层丝的直径相同,两者在相同的滑轮直径上运行,通常称为 D:d 直径比。贝卡尔特几乎生产所有用于起重机的钢芯钢丝绳。

如需进一步信息,请联系 contact@bridon-bekaert.com

参考资料: TB.001 Ed.1 Sept 2021