邢永晟 張 丹 金曉謙 王國輝 魏世鵬

鞍鋼鋼繩有限責(zé)任公司 鞍山 114000

摘 要：隨著客運索道向高速度、大跨距、高落差、超長線路、長壽命方向發(fā)展，對客運索道用鋼絲繩的性能也提出了更高的要求。為更好的滿足客運索道鋼絲繩穩(wěn)定性好、延伸率小、直徑保持好等方面的要求，研制出新型高性能索道鋼絲繩，繩芯材料采用高分子聚合物，通過提高生產(chǎn)工藝及嚴(yán)格的質(zhì)量管控，生產(chǎn)出6×36WS、6×26WS、6×25Fi、6×19S 等結(jié)構(gòu)型號的索道鋼絲繩。經(jīng)測試表明：新型高性能索道鋼絲繩產(chǎn)品質(zhì)量、力學(xué)性能等各項指標(biāo)均滿足設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：新型繩芯；高分子聚合物；高性能

中圖分類號：TH235 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-0785（2020）15-0082-03

0 引言

索道鋼絲繩已經(jīng)廣泛應(yīng)用到旅游、城市交通等領(lǐng)域，隨著旅游行業(yè)的發(fā)展，索道上下站高度差越來越大，線路越來越長，尤其對于脫掛式索道，對鋼絲繩直徑的均勻度和保持穩(wěn)定度提出了更高的要求。同時，由于線路張緊行程有限，距離短，對延伸率的要求也更加嚴(yán)格。

1 索道鋼絲繩生產(chǎn)流程

1.1 鋼絲繩繩芯

歐洲發(fā)達國家的鋼絲繩制造企業(yè)生產(chǎn)的索道鋼絲繩能夠較好的滿足鋼絲繩直徑的均勻度和保持穩(wěn)定度的要求，其主要因素是采用了新型繩芯，相對于現(xiàn)用的纖維繩芯，這種繩芯更利于鋼絲繩直徑的保持，但這一繩芯技術(shù)的材料復(fù)雜，工藝實施難度大，國內(nèi)目前尚無成型的此種繩芯的鋼絲繩產(chǎn)品。

針對新型繩芯技術(shù)進行研制，將高分子聚合物作為新型繩芯的主要材料。纖維芯鋼絲繩、高分子聚合物芯鋼絲繩橫截面對比如圖1 所示。經(jīng)過韌性、強度等多項性能測試，其各項指標(biāo)均高于現(xiàn)用的纖維繩芯材料，達到國際同類產(chǎn)品水平。

(a) 纖維繩芯鋼絲繩 (b)高分子聚合物芯鋼絲繩

圖 1 纖維芯、高分子聚合物芯鋼絲繩橫截面

1.2 生產(chǎn)工藝

在研發(fā)出高分子聚合物繩芯的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)工藝、質(zhì)量管控等方面也不斷提高。通過計算機繪圖技術(shù)對鋼絲繩工藝進行優(yōu)化，獲得更加精確的鋼絲繩幾何參數(shù)，使股內(nèi)鋼絲配比更加合理，同時計算出高分子聚合物繩芯的填充面積，確定適合的繩芯直徑，實現(xiàn)繩芯飽滿的填充度。鋼絲拉拔采用鍍后拔技術(shù)，確保鋼絲具有較高的機械性能和鋅層厚度。繩股采用緊密捻制的生產(chǎn)方法，提高繩股捻制質(zhì)量，鋼絲通條無電接，避免因電接質(zhì)量造成的缺陷對鋼絲繩使用壽命的影響。

以6×36WS+SPC-40 mm 鋼絲繩為例，鋼絲繩捻距倍數(shù)取7，捻制系數(shù)為3.067 5，繩股的直徑為40/3.067 5=13mm，股捻倍數(shù)取8.5，確定外層鋼絲直徑比例系數(shù)為5.688，則外層鋼絲直徑為2.28 mm，按照繩股各層鋼絲直徑比例為1:0.617 5:0.797 5:0.812 9:1.072 1 計算各層絲徑，分別為1.41、1.81、1.85、2.44 mm，使用CAD 繪圖將繩股每層鋼絲按捻縮率的橢圓形狀及結(jié)構(gòu)規(guī)律排布后，確認(rèn)絲間縫隙值，同時結(jié)合生產(chǎn)實際經(jīng)驗，適當(dāng)加大中心鋼絲直徑，確定繩股絲徑為（從內(nèi)向外）2.60+1.85+1.8/1.40+2.28 mm，繩股直徑為12.92 mm。

鋼絲繩實際直徑按1.03 倍公稱直徑控制，即41.2 mm，計算出繩芯的填充面積為303.3 mm，折算成繩芯直徑為19.6 mm，根據(jù)6×36WS 結(jié)構(gòu)經(jīng)驗最終確定繩芯直徑為20 mm。成品生產(chǎn)使用適合的預(yù)變形器，針對高分子聚合物繩芯將預(yù)變形參數(shù)、后變形參數(shù)做出相應(yīng)調(diào)整。

應(yīng)用上述工藝技術(shù)生產(chǎn)新型高性能索道鋼絲繩， 型號為6×36WS+SPC-40 mm-1 870 MPa 和6×36WS+SPC-48 mm-1 960 MPa，鋼絲繩實測直徑、金屬截面積見表1。鋼絲繩股間縫隙可以看到均勻填充著繩芯擠出物（見圖2）完全拆除股后的繩芯實物照片見圖3，繩芯呈現(xiàn)完好的螺旋形態(tài)，股縫填充部分厚度均勻，產(chǎn)品質(zhì)量及實測數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計要求。

圖 2 新型高性能鋼絲繩

圖 3 高分子聚合物繩芯

2 鋼絲繩性能指標(biāo)

對鋼絲繩進行拆股鋼絲性能試驗和整繩破斷拉力試驗。拆股鋼絲試驗數(shù)據(jù)見表2，鋼絲的強度均勻，彎曲、扭轉(zhuǎn)、鍍鋅層重量等指標(biāo)均高出GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足抗拉強度、韌性和防腐性能等方面的要求。6×36WS+SPC-40 mm 型鋼絲繩實測整繩破斷拉力1 056 kN，相較于GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)高出36 kN，相比國外某企業(yè)鋼絲繩產(chǎn)品手冊的參考值高出20 kN；6×36WS+SPC-48mm 型鋼絲繩實測整繩破斷拉力1 585 kN，相比于GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高出45 kN，相比于國外某企業(yè)鋼絲繩產(chǎn)品手冊的參考值高13 kN，滿足承載要求。

3 索道鋼絲繩實際應(yīng)用

新型高性能索道鋼絲繩品種包括六股、八股線接觸圓股鋼絲繩，公稱直徑范圍為20 ～ 70 mm，公稱抗拉強度為1 670 ～ 2 060 MPa，最大生產(chǎn)能力可以達到單根鋼絲繩100 t?，F(xiàn)已應(yīng)用于多個景區(qū)索道，實際應(yīng)用中，直徑變化率在1.8% ～ 3.8% 范圍內(nèi)，使用一年伸長率小余1.5‰，延遲了二次插編時間，減少了因插編停運造成的經(jīng)濟損失。具體使用數(shù)據(jù)見表3。新型高性能索道鋼絲繩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，各股應(yīng)力均勻，直徑控制更準(zhǔn)確，運行過程中直徑保持度更好，更符合脫掛式索道對鋼絲繩的要求；鋼絲繩股間縫隙有繩芯填充，減少了繩股間的摩擦與沖擊，同時縫隙填充有效阻礙了雨水、灰塵等的侵蝕，提高了鋼絲繩的使用壽命；鋼絲繩延伸率更小，有利于高落差、大仰角或線路超長的索道應(yīng)用。

4 結(jié)語

經(jīng)過相關(guān)技術(shù)研發(fā)，新型高性能索道鋼絲繩已達到國際同類產(chǎn)品的性能水平，并已應(yīng)用于多條客運索道的運營中。相關(guān)技術(shù)成果已轉(zhuǎn)化為兩項國家發(fā)明專利，有益于國內(nèi)索道裝備水平的整體提升和技術(shù)進步。

參考文獻

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