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1、钢丝绳弹性系数的计算及张力测量颜佑启(湖南省零陵地区林业局)前言苏联科学院金尼克院士(A.H.且。)于1931年提出如下的计算钢丝绳弹性系数,:E蔽的近似理论公式。E又~Eeos‘。、eos‘。Zt‘,,。该式是将实际的钢丝螺旋弹簧结构抽象为几何形式存在的螺旋曲线而推求的但,,,由于钢丝绳本身是由许多分布于不同层的钢丝捻绕而成股股再捻绕而成绳所以上述,。,由单丝螺旋结构而推求的成果是不能直接应用于钢丝绳的然而金尼克却用股中各层,,:l、2,丝的。的平均值绳中各层股的。的平均数取代于to。从而把它作为近似公式引用,,。,,于钢丝绳这样做的结果大大降低了它的适用效果事实上到目前为止在实际应用,,。
2、中钢丝绳弹性系数的求得仍然是采用钢弹性系数乘上修正系数,,本文把金尼克分析螺旋曲线所得的成果推广到具有一定尺寸的钢丝实体上并以此,,,,为基础从断面组成的实际出发进行必要的综合计算从而使计算模型更加接近于实际。使根据结构参数计算所得到的弹性系数值与实测值更加接近,、。钢丝绳弹性系数在使用过程中会随使用条件的不同使用时间的长短而发生变化,本文通过对钢丝绳实际存在的结构缺陷间隙的分析揭示了间隙变化与弹性系数的,—。改变之间相关关系阐明了这些变化的物理本质:同时还指出通过测定反映间隙存在,,及其变化情况的径向改变率有可能比较正确地求得与此相适应的弹性系数从而提高了。张力侧量的精度一、钢丝绳的拉伸变形
3、钢丝绳中的钢丝经过捻绕,在股中丝断面中心轴线和绳中股断面中心轴线均成螺线。,,,形由于钢丝和股本身的刚性在捻绕过程中很难达到一一紧贴相靠存在着一些很小,,:的间隙当钢丝绳受拉后可能存在两种不同的弹性变形1.丝轴向的弹性伸长变形;2.由于残留间隙的存在,而使由钢丝或股捻绕成的螺旋结构在一定范围内呈现象弹。簧受拉那样的伸长,。;称第二种弹性变形为构造伸长为了区别起见我们称第一种弹性变形为弹性伸长,。钢丝绳受力时构造伸长产生的抗力比弹性伸长的抗力小得多、二弹性伸长分析及张力的计算,。以丝与股的关系为例进行分析股与绳的关系可以类推,。,,。如图1取一小段螺线展开设螺线长为S升角为热股轴线方向长为八当外
4、力1980,一-年第期283,,1,:作用在绳上设螺线伸长为△s股轴线方向伸长为山则股轴线方向的应变为。.旋~全互tI:丝轴线方向的应变为△S~竺红应望飞~。sxn帆(l)61~—5l-s王n风:丝应力为。‘~E“滋n2叭(),丝断面上各点的应力函数均可表示为(2)的形式,:所以丝断面上的总应力为;:、一E二‘n、‘F{。式中F为丝断面图形,将面积元d尸上丝轴向力分解可求得丝断面上的股轴向分力(即张力);‘·:E一{“‘“’,当求积的断面图形由丝断面图形F转换到丝在股轴向的断面图形F时由于面积元,,dF是面积元dF’的投影其间的夹角为粤一风所以Z‘‘万一‘,co·一。(合)则,·T·:;E二‘
5、n,,ld;{(3)。,,,,E‘63因为为常量为股轴线伸长率对同一股线上的各丝亦为常量所以()式可:表示为。,,:‘一:·,si·,1‘F{(4),,。(斗)式中当视几为常里时便得到了金尼克公式、,Sl‘三;‘矿”的计算dF!,,,,设节距为的螺线受力后丝断面仍保持为平面这样我们可以将钢丝视为由一束,,,:互相平行的纤维组成各纤维所成的螺线的节矩均为任一纤维的升角八为滋n几~1),丫(2云+’声,,。是纤维到股断面中心轴线的距离.‘_,,,,__f~’「_广‘。,dF二了丁一一二二一,~二:二5)l,劝八~l,dF(J;”J,[(2二rl户]2尸+,为了求解股断面上各有关量的关系式丝断面与股
6、断面上的丝截面图形的空间关系.-28心林业科学a,1。,1表示于图3()中0是股断面中心;0是丝断面中心可以证明00是丝断面与股断。面的交线:,,1,,12证明如下如图2过0作股断面Pl交丝轴线于0所以00垂直于股轴线00;,,1、,过O作丝断面中心螺线形轴线所在柱面的切面凡切面与柱面的切线00为柱面母线,,母线O:0,与股轴线002平行所以001垂直于O,O,;同时00:又垂直于过01处的基圆。的切4,,,线010切线亦在柱面切面凡之内所以001,垂直于切面凡;丝继面中心螺线形轴线的切线亦,即丝断面中心的方向线0103亦在切面P3之内,0103001,,所以垂直于;所以过O作丝断面已03,0
7、01。01垂直于平面Pz则必在断面之内所,1。以00是丝断面与股断面的交线,3a在图()中示出了丝断面与股断面相交的,,1,情况图中:平面0olA’B’与平面oolAB交于00其夹角为号一““为丝断面中。心轴线升角,‘,在图3(b)中△o注c;。△oe三B所以,oc·oco汉’·o召’;;~,:r,1i,,,,r图3(b)中00~oC;~oC;~R所以OC;~一ROC玉~+R.-l,公。年第任期2
