钢丝绳受力特性对疲劳寿命的影响

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1、PortOperation2005.No.1(SerialNo.159)钢丝绳受力特性对疲劳寿命的影响武汉理工大学物流工程中心胡吉全胡正权摘要:从钢丝绳受力特性出发,探讨影响钢丝绳疲劳寿命的因素,对其中最主要的两种因素———弯曲应力和接触挤压应力进行具体研究,并根据尼曼公式,结合相关数据对钢丝绳破断次数进行计算。关键词:钢丝绳;疲劳寿命;受力特性;尼曼公式Abstract:Accordingtotheloadingpropertyofthesteelwirerope,thispaperapproachesthefactorsthatin

2、fluencesthesteelwirerope’sfatiguelife,andgivesadetailedanalysisonthetwokindsofmainfactorsamongthem,thebendingstressandcontactingstress1ByNiemann’sformulaandcorrespondingdata,thispapercalculatesthenumberofbrokentimesofthesteelwirerope1Keywords:steelwirerope;fatiguelife;lo

3、adingproperty;Niemann’sformula钢丝绳是起重运输机械中最常用的挠性构件,2所有钢丝的断面面积之和,mm;K为应力分布不均由于其具有强度高、挠性好、运动平稳、自重轻等优匀系数,K=112。点而被广泛地应用于起升机构、变幅机构和牵引机2)弯曲应力钢丝绳绕上卷筒或滑轮时,钢丝构,有时也被用于回转机构。因为弯曲会产生弯曲应力,而内部钢丝之间互相挤钢丝绳在使用过程中会发生疲劳、锈蚀、磨损甚压出现细微变形也会产生弯曲应力。钢丝绳中的钢至出现骤断现象,它的实际状态关系到设备和人身丝受到反复出现的载荷作用,在最弱和应力最大的

4、安全。许多国家早就针对钢丝绳的使用制订了相应地方先是形成裂纹,然后裂纹逐渐扩大,最终导致疲的行业安全规程和国家检测标准,但是,因钢丝绳破劳断丝。断而造成的事故却时有发生,因而对钢丝绳疲劳寿3)接触挤压应力钢丝绳与卷筒或滑轮表面命的研究很有必要。接触时,钢丝所受的拉伸载荷不仅会使钢丝之间产在实际使用过程中,影响钢丝绳使用寿命的因生挤压应力,而且在钢丝绳与卷筒或滑轮轮槽之间素很多,例如钢丝绳的卷绕系统、钢丝绳选择的类也会产生挤压应力。在这些挤压应力的作用下,钢型、卷筒或滑轮的直径大小、钢丝绳加油或润滑的状丝绳会发生快速的磨损,导致使用寿命大

5、大降低。况及周期。另外,钢丝绳还可能因为接触脏物、石料4)扭转剪切应力钢丝在钢丝绳中呈螺旋形,的残留物、磨料或碰撞船上箱格和舱口围板而发生位于钢丝绳轴线上的拉伸载荷,有将钢丝拉直的趋机械损坏。本文仅从钢丝绳的受力状态来研究对其势,从而使钢丝受扭,产生扭转剪切应力。疲劳寿命的影响。尽管钢丝绳应用的范围十分广泛,但人们对于1钢丝绳的受力状态钢丝绳临界应力的研究相对较少,在实际的研究中,更多的是采用试验的方法,例如拆股试验、整绳破断钢丝绳的疲劳寿命与其所受的作用力有着密切拉力试验和疲劳试验等。以往试验的结果表明,在的关系。在实际工作中,钢丝绳

6、受力极其复杂,不是以上几种受力状态中,引起钢丝绳外层钢丝的疲劳、简单的只存在某一种应力状态,但是在进行疲劳寿磨损直至破断的主要因素是钢丝绳绕过卷筒或滑轮命的理论研究时,却只能以某一种或某几种主要的时,反复出现的弯曲应力和接触挤压应力。应力状态为研究对象。钢丝绳在使用过程中的主要受力状态一般有以下几种:2弯曲应力1)拉应力钢丝绳受拉时,会受到拉应力的作用:1)滑轮或卷筒直径大小对弯曲疲劳强度的影F2[1]响由于反复弯曲所引起的疲劳主要取决于卷筒或σ拉=K(N/mm)(1)ΣAn滑轮的直径D与钢丝绳直径d的比值D/d。D/d越式中,F为钢丝

7、绳的拉伸载荷,N;ΣAn为钢丝绳中小,弯曲应力越大。表1为通过试验所得的数据。10港口装卸2005年第1期(总第159期)从表1可以看出,在其它技术参数和试验条件卷筒或滑轮自身的转动惯量也随之增大,这对于钢相同的情况下,不锈钢丝绳No1、No3、No5用9015丝绳的正常工作是极为不利的,时间一长肯定也会表1滑轮直径对钢丝绳破断拉力的影响影响钢丝绳的使用寿命。也就是说,钢丝绳在弯曲钢丝滑轮直弯曲破断拉受力的工况下,其使用寿命与滑轮或卷筒的直径和钢丝绳结构绳号径/mm次数力/kN自身的直径大小都有关系,在设计时对它们必须进№16×19W+

8、1+3790151300004516№26×19W+1+3785151300002310行合理的匹配。№36×19W+1+37901513000028103挤压应力№46×19W+1+37851513000