钢丝绳产品概述

第一节 产品定义、性能及应用特点

用多根或多股细钢丝拧成的挠性绳索，钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。

1、钢丝绳的构造

（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。

（2）绳芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。

2、按拧绕的层次分类

钢丝绳按拧绕的层次可分为单绕绳、双绕绳和三绕绳。①单绕绳：由若干细钢丝围绕一根金属芯拧制而成，挠性差，反复弯曲时易磨损折断，主要用作不运动的拉紧索。②双绕绳：由钢丝拧成股后再由股围绕绳芯拧成绳。常用的绳芯为麻芯，高温作业宜用石棉芯或软钢丝拧成的金属芯。制绳前绳芯浸涂润滑油，可减少钢丝间互相摩擦所引起的损伤。双绕绳挠性较好，制造简便，应用最广。③三绕绳：以双绕绳作股再围绕双绕绳芯拧成绳，挠性好；但制造较复杂，且钢丝太细，容易磨损，故很少应用。钢丝绳的绕制方向有顺绕和交绕两种。钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相同者称顺绕。顺绕钢丝绳的钢丝间接触较好，挠性也较好，使用寿命长，但有扭转松散的趋向，不宜用作自由端悬吊重物的提升绳，可作为有刚性导轨对重物导行时的提升绳或牵引绳。钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相反者称交绕。交绕的钢丝绳不易扭转松散，在起重作业中广泛使用。

3、按接触状态分类

钢丝绳也可按股中每层钢丝之间的接触状态分为点接触、线接触或面接触3种。①点接触的钢丝绳：股中钢丝直径均相同。为使钢丝受力均匀，每层钢丝拧绕后的螺旋角大致相等，但拧距不等，所以内外层钢丝相互交叉，呈点接触状态。②线接触的钢丝绳：股中各层钢丝的拧距相等，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上，呈线接触状态。线接触钢丝绳的性能比点接触的有很大改善，所以使用广泛。③密封式钢丝绳：面接触绳股的一种，外层用乙形钢丝制成，表面光滑，耐磨性好，与相同直径的其他类型钢丝绳相比，抗拉强度较大，并能承受横向压力，但挠性差、工艺较复杂、制造成本高，常用作承载索，如缆索起重机和架空索道上的缆索。

4、钢丝绳的截面

除了圆股外，还有三角股、椭圆股和扁股等异型股。与圆股的相比，它们有较高的强度，与卷筒或滑轮绳槽的接触性能好，使用寿命长，但制造较复杂。

钢丝用优质碳钢制成，经多次冷拔和热处理后可达到很高的强度。潮湿或露天环境等工作场所可采用镀锌钢丝拧成的钢丝绳，以增强防锈性能。

钢丝绳在各工业国家中都是标准产品，可按用途需要选择其直径、绳股数、每股钢丝数、抗拉强度和足够的安全系数，它的规格型号可在有关手册中查得。钢丝绳除外层钢丝的磨损外，主要因绕过滑轮和卷筒时反复弯曲引起金属疲劳而逐渐折断，因此滑轮或卷筒与钢丝绳直径的比值是决定钢丝绳寿命的重要因素。比值大，钢丝弯曲应力小，寿命长，但机构庞大。必须根据使用场合确定适宜的比值。钢丝绳表面层的磨损、腐蚀程度或每个拧距内断丝数超过规定值时应予报废。

第二节 发展历程

钢丝绳已经成为我们现代工业和日常生活中不可缺少的工具。但钢丝绳是如何发明出来的，它的工艺是如何发展的，这些问题可以说绝大多数人都不会知道。

要谈到钢丝绳的起源和历史，首先就得先讲绳索的起源和历史，因为钢丝绳无论从用途还是制作工艺都是源自于绳索的应用。钢丝绳是绳索的一种，只由于材料制造工艺的发展，用钢铁材料替代了纤维材料。这一变化已经起了质的变化。

利用天然纤维制造绳索的历史可以追溯到史前时代。要远远早于文字的发明，甚至比石器时代还要早。有证据表明早在公元前一万七千年就有编捻的绳索。逻辑上来推论，应该是由于生存需要，有意识地将树皮，兽皮挂在身上，或将剩余的猎物挂在高处，促使使用不同粗细的藤来连接和悬挂东西，进而发展到用多条藤来编接来增加强度和长度。后来发现经过反复使用的藤成为更柔软的纤维束，到有意将藤变为纤维来捻制使用，这样一个发展阶段。当然除藤外，也可能是皮条，和其他细长的柔韧的材料。因此，究竟是哪个民族的祖先先行学会了制造绳索，这肯定是一个永远也无法解答的迷。

由于没有文字的记录，以及天然纤维无法长期保存的原因，世界上可以用来推测绳索制造历史的石刻可以追溯到公元前12000-9000年，考古发现实物的绳索，如芬兰的中石器时代公元9000-3000年前，秘鲁发现的古印加人的记事绳的历史也已经进入公元年了。中国的文字记载可以考证的绳索使用历史应该比发明“结绳记事”的神农氏更早吧，那也就是公元前7000多年的样子。古埃及的壁画记录可以看出出那个时候制成规模地造绳索的大致景象。采用的材料为莎草，皮革，和棕吕纤维。制绳的工艺在公元前就已经臻于完善，在以后的几千年几乎没有大的改观。

直到15-16世纪，天才达•芬齐画过两幅制绳机的草图，虽然同他的其他发明一样，没有能够真正制造出来。在他的草图里甚至还有拉拔模具，用这些模具有可能制造出铁丝来。也就是说可能制造出铁丝绳来。

1556年，艾古里科纳的一幅关于矿山的油画，就鲜明地反映出在那个时代绳索在采矿运输上的重要用途。

在1586年，当罗马圣•彼得广场要树立起一块327吨的方碑时，要经过数月的准备，动用900个壮汉和75匹马，加上大量的绳索和滑轮才得以完成。

如今钢丝绳的发明，就可以造出1000吨吊装能力的移动式起重机。对于吊装几百吨的重物，对那些搞吊装设备的专业公司来说，可以说是举手之劳。

19世纪初页，矿山提升主要还是依赖麻绳和铁链。欧洲的麻绳靠进口还很贵，并且只能用在那些干燥的矿坑。而铁链也不是十分可靠，因为只要有一个环的断裂，就会造成那种“一环断裂全盘皆输”的结果。

大约在1824年到1838年间，德国克劳斯塔尔的一名采矿工程师，阿尔伯特一直试图解决矿山运输的难题。他注意到了麻绳的优点，就是受力都是沿着纤维方向，平行的拉伸。另一方面，铁链具有非常好的强度。他试图将两种提升工具的优点结合到一起，这是促使钢丝绳诞生的第一个念头。

如今硬质合金的模具替代了拉拔铁块，直流电机取代了水推磨。现代化的拉丝机可以在一个生产周期中连续地一盘接一盘地拉丝。在拔丝变形过程中产生的热量被冷却器带走。但现代拔丝机的基本原理和装备构成同采矿工程师阿尔伯特那个时代的机器是相似的。

世界上第一根钢丝绳是一个由三个股构成的18毫米直径的钢丝绳，每个股由四根直径3.50毫米的铁丝捻成。整个捻制是由手工完成的。

1834年7月23日，在克劳斯塔尔的卡洛林内矿的448米的竖井中，钢丝绳的使用试验完全满足了它的发明者的要求。提升能力为同等直径麻绳的六倍，是铁链的四倍，是其自身重量的八倍。在卷筒上，它只需卷绕铁链所占的卷筒空间的三分之一就够了。

对操作员来讲，相应带来的好处是，提升系统在断裂前就可以通过单根铁丝的断裂而提前显示出来。因此，就可以采取诸如将破损部分进行编绳修复或者及时换新绳之类的措施。

几乎所有的麻绳都是交互捻的，而阿尔伯特先生却将他的钢丝绳采用平行捻。着就意味着钢丝绳的外层钢丝在导向滑轮里与绳槽得到很好的支撑。它们与钢丝绳其他股之间的接触也都是平行的。这样就是说，这根世界上第一根钢丝绳完全是没有钢丝交叉的。

在阿尔伯特钢丝绳上，所有的钢丝都是同一种材料。它们的直径，制造条件都相同。他们的长度和在钢丝绳里面形状都一样。另外，阿尔伯特钢丝绳上所有的的钢丝都可以从外面观察到。这一点，是这个世界第一根钢丝绳与后来所有的钢丝绳设计相区别的一个特点。阿尔伯特先生值得在我们现代发明家名誉榜上中占有一席之地。

从1821年世界上第一条简单结构钢丝绳问世，到1870年高碳钢丝绳诞生，该产品迄今已有180多年的历史。随着应用领域的不断拓展和科学技术的不断进步，钢丝绳设计制造理论日渐完善、品种结构日益增多、生产工艺日趋成熟。特别是到20世纪70年代，可谓进人高速发展时期，与此同时，也打造出一批著名生产商。

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