[论文]滑轮绳槽直径与钢丝绳直径匹配关系的探讨

滑轮绳槽直径与钢丝绳直径匹配关系的探讨
吕英臣
(咸阳石油钢管钢绳有限责任公司712000)
摘 要 钢丝绳能否顺利工作并达到正常使用寿命,与滑轮绳槽直径有很大关系。绳槽、钢丝绳磨损后,实际 测得的绳槽直径与钢丝绳直径的实际差值,若小于绳槽直径与钢丝绳直径间的最大极限差值且大于最小极限差 值,则确定钢丝绳能正常工作;如果实际差值大于最大极限差值或小于最小极限差值,可确定钢丝绳不能正常工 作。钢丝绳公称直径单位应统一,以免影响钢丝绳正常工作和使用寿命。
关键词钢丝绳滑轮槽公称直径极限差值
Inquiring into Match Relationship between Diameters of
Pulley Groove and Wire Rope

Li) Yingchen
(Xianyang Petroleum Steel Tube and Wire Rope Co. , Ltd. 712000)

Abstract It has considerable relation to the diameter of pulley groove that the wire rope can or can' t work all right and reach normal service life. After pulley groove and wire rope wom and tom,if the practical D-value between the practical tested puDey groove diameter and the diameter of wire rope is less than the maximum limit D-value between pulley groove diameter and wire rope but larger than minimum limit D-value,ensure wire or less than minimum limit D-value,the wire rope can not work normally. The nominal diameter unit of wire rope must be consistent so as not to affect wire rope work normally and service life.
Keywords wire rope; pulley groove; nominal diameter; limit D-value

钢丝绳工作时始终与滑轮绳槽(以下简称绳 槽)接触。实际使用时,当绳槽的制造标准与钢丝 绳的制造标准不是同一体系,或使用过程中已分别 发生了磨损时,钢丝绳的使用工况将发生变化,这种 变化将直接影响到钢丝绳的使用寿命。
1绳槽直径与钢丝绳公称直径的关系
API-9B规定,钢丝绳直径29. 5 mm时按以下 要求确定绳槽的相关尺寸:磨损的最小绳槽直径= 钢丝绳公称直径x 1.025 ;新的最小绳槽直径=钢丝 绳公称直径x I. 06;最大绳槽直径=钢丝绳公称直 径 x1.10
以上3个基本公式给出了钢丝绳直径与绳槽直 径的基本关系。只要钢丝绳的直径在API-9A所 规定的范围内,绳槽直径又满足API-9B的要求, 在其他条件正常的前提下,钢丝绳在绳槽内就能正 常工作,钢丝绳最终就能达到在该工况下的正常使 用寿命.。

2钢丝绳与绳槽正确匹配一般原则
工程实践中,当滑轮使用一段时间后绳槽将发 生磨损。由于测量绳槽直径需使用专用工具,使用 单位在使用过程中常常不能及时发现绳槽直径超 差。即使能发现,受工程进度、使用条件及经济条件 制约,也未必能及时更换滑轮。尤其是纤维芯钢丝 绳,经过一段时间的使用,当钢丝绳发生磨损,特别 是当钢丝绳承受的实际载荷大于钢丝绳公称破断拉 力的20%时,钢丝绳的实际直径将有可能小于钢丝 绳生产标准所规定的直径下限。当绳槽直径与钢丝 绳直径同时不在标准规定的范围内时,如何判断此 时钢丝绳能否正常工作,就是本文探讨的一个问题。
笔者采用类推法,即首先确定绳槽直径与钢丝 绳直径的极限差值,然后将测得的绳槽直径、钢丝绳 直径间的实际差值与绳槽直径、钢丝绳直径间的极 限差值进行对比,如果实际差值小于最大极限差值 且大于最小极限差值,则确定钢丝绳能正常工作;如 果实际差值大于最大极限差值或小于最小极限差值,则确定钢丝绳不能正常工作。
绳槽直径与钢丝绳直径的最大极限差值=标准 规定的最大绳槽直径-标准规定的最小钢丝绳直 径;绳槽直径与钢丝绳直径的最小极限差值=标准 规定的新的最小绳槽直径-标准规定的最大钢丝绳 直径。
确定绳槽直径与钢丝绳直径最小极限差值的依 据是:新的最小绳槽直径(钢丝绳公称直径的1.06 倍)始终大于钢丝绳的最大直径(钢丝绳公称直径 的1.04倍),其差值为钢丝绳公称直径的2%,钢丝 绳与绳槽内壁间始终存在一定的间隙,这种间隙将 确保钢丝绳在使用过程中能够自由转动,受力均匀, 产生均匀磨损,不发生挤压所致的结构破坏。
磨损后的最小绳槽允许直径(钢丝绳公称直径 的1.025倍)虽然小于钢丝绳的最大直径(钢丝绳 公称直径的1.04倍),但由于石油用钢丝绳的工作 负荷通常都大于标准规定的最小破断拉力的20% , 在负荷作用下,钢丝绳的直径将变小,直径减少值约 为初始直径的3%~4%。故开始正常工作后,磨损 后的最小绳槽允许直径将大于钢丝绳的实际直径, 其差值约为钢丝绳公称直径的1.5% ~2.5%。如 果考虑到制造钢丝绳时通常取公称直径的L03倍 作为直径的控制值,则最小绳槽允许直径与钢丝绳 实际直径的差值将会达到钢丝绳公称直径的2. 5% -3.5%,完全可满足最小极限差值应大于钢丝绳公 称直径2%的要求。
当使用钢芯钢丝绳时,由于钢丝绳承受负荷后直径变化很小,故应将磨损后的最小绳槽直径加大 变为钢丝绳公称直径的1.06倍,将新的最小绳槽直 径加大变为钢丝绳公称直径的1.08倍,以保证绳槽 与钢丝绳的间隙达到钢丝绳公称直径的2%。
常用规格绳槽直径与钢丝绳的极限差值见表1

表1绳槽直径与钢丝绳的极限差值 mm


3公制和英制体系带来的变化及不良后果
3. 1 钢丝绳极限尺寸的变化
API-9A规定的绳径极限尺寸计算方法如Eo 计量单位为公制时,最大绳径=钢丝绳公称直 径xl.04,最小绳径=钢丝绳公称直径X0.99。计 量单位为英制时,最大绳径=钢丝绳公称直径x 1.05,最小绳径=钢丝绳公称直径x1.00..公制、英 制钢丝绳极限尺寸对照见表2。

由表2可见,除029,26 rrnn外,其他规格钢丝 绳的公制极限尺寸均小于英制极限尺寸。
3.2 可能产生的不良后果
钢丝绳是与绳槽配合使用的,在英制与公制并存的悄况下,若钢丝绳与绳槽均采用英制或公制,则 不会产生不良影响。但是,若钢丝绳与绳槽采用不 同的单位,例如钢丝绳采用公制而绳槽采用英制,则 当钢丝绳直径达到最小值,绳槽直径达到最大值时,钢丝绳与绳槽直径分别合格,但钢丝绳与绳槽直径 的差值却有可能超出标准规定的极限,详见表3。

可见,钢丝绳采用公制而绳槽采用英制,当钢丝 绳直径达到最小值,绳槽直径达到最大值时,对 019,22,38 mm钢丝绳而言,钢丝绳直径与绳槽直径 分别合格,但钢丝绳与绳槽直径的差值却已超出标准规定的极限值。

4结论
(1) 当滑轮绳槽直径满足:磨损后的最小绳槽 直径=钢丝绳公称直径xl.06,新的最小绳槽直径 =钢丝绳公称直径x 1. 08,最大绳槽直径=钢丝绳 公称直径x 1.10时,新的钢芯钢丝绳能正常工作并 达到正常使用寿命的条件。
(2) 将测得的绳槽直径、钢丝绳直径间的实际 差值与绳槽直径、钢丝绳直径间的极限差值进行对 比,如果实际差值小于最大极限差值且大于最小极 限差值,则确定钢丝绳能正常工作;如果实际差值大 于最大极限差值或小于最小极限差值,则确定钢丝 绳不能正常工作。
(3) 绳槽与钢丝绳制造时应采用同一标准体 系、统一计量单位,以保证钢丝绳正常工作。
(收稿日期:2003 - 07 - 28)
作者简介
吕英臣1962年生,成阳石油钢管钢绳有限责任公司质量 保证部高级工程师。

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