镀锌35×36WS－100mm粗直径多层股钢丝绳试制

粗直径多层股钢丝绳对工艺设计及生产设备能力要求极高，主要用于海洋油气勘探设备与大型水上工程机械等，是未来钢丝绳高端产品的发展方向，国外粗直径多层股钢丝绳生产厂家有英国布莱顿、意大利耐得利、德国迪帕、德国凯撒等。布莱顿钢丝绳直径为76~139.7mm，全部是粗直径多层股；德国迪帕、凯撒多为压实股钢丝绳，外层绳以外结构作为独立钢丝绳芯压实，使内层绳股的抗耐磨性提高。

部分粗直径多层股钢丝绳见表1、表20-a。目前，还没有粗直径多层股抗旋转钢丝绳正式标准，国内企业虽然有不少大型捻股机、成绳机和大型串联机组，但与国际知名企业相比，仍有较大差距。如：德国斯凯特安装16/2000+8/2700大合绳机组，配置收绳站收卷能力高达600t，马来西亚特种钢丝绳生产基地，多层股钢丝绳可生产最大直径达到180mm，组绳最多股数达到55根。国内粗直径多层股钢丝绳产能欠缺田，对粗直径多层股钢丝绳生产工艺及其装备的研究开发尚需加强。

1.1技术要求

根据用户提供的生产合同要求，确定钢丝绳生产技术参数。钢丝绳结构规格为：35×36WS-100mm，股数从里往外的排列式为1+6+6/6+16；股丝从外到内排列式为14+7/7+7+1，执行GB/T

20067-2006标准，要求最小破断拉力≥6370kN。

钢丝绳截面如图1所示。

1.2钢丝绳公称抗拉强度计算

根据用户合同要求，钢丝绳最小破断拉力Fo≥

6370kN，绳径公差0~+4%。最小破断拉力总和计算式：Fo=D2·Ro·K/1000。（1）

由式（1）可以推出：R。=1000F。/（D2·k）。

（2）式（1）和式（2）中，K为换算系数，按35×7类

0.360换算系数。F。为钢丝绳最小破断拉力，kN；D为钢丝绳公称直径，mm；R。为钢丝绳公称抗拉强度，MPa。由式（2）计算出钢丝绳公称抗拉强度R。=1769.44MPa。根据计算结果，钢丝绳公称抗拉强度级别取1770MPa。

1.3钢丝绳股径的计算

设计时，钢丝绳从里往外股的排列式为：1+6+

6/6+16，钢丝绳捻距倍数取6倍，根据文献[]，查得（外层为16股）捻制系数为6.585，可求外层股径d外=100/6.585=15.186mm，取15.18mm，第一层股、第二层股及中心股在绳中按瓦林吞型排列，股径比与19丝瓦林吞股的丝径比相似。当捻距倍数为6倍时，钢丝绳次外层大股股径（d大）、次外层小股股径（d2小）、内层股径（d）、中心股径（dpe）直径比为d2大d2Aidi:d中 =1：0.7566：0.9438：0.9598。根据钢丝绳内、外层直径关系，内层绳直径近似值=

d中心+（d2小+d）×2=外层绳直径-外层股径×2=

69.64mm，由上述股径间的比例关系可知，d，：d中e=

0.9438：0.9598，d小id中e=0.7566：0.9598，所以d；=

0.983 3d中c，d小=0.7883d中心，将d=0.9833d中心、d2小=0.7883d中心代入内层绳直径=d+心+（d2n+

d）×2=69.64mm式中，得出d中e+（0.7883d中心+

0.9833d+）×2=4.5432du心=69.64mm，于是可求出d中o=15.328mm，d，=0.9833d+心=15.07mm，d2小=0.7883dpe=12.083mm，d2大=d2小/0.7566=

15.970mm。

上述各层股径均为计算值，根据生产经验及股在绳中的合理排列，股的捻距倍数均取8倍，各股直径、捻距调整后参数见表3，内、外层绳技术参数见表4。

1.4钢丝绳丝径的计算

股的捻距倍数为8倍，股丝从外往里的排列式为：14+7/7+7+1，股外层钢丝数为14根，根据文献[4]，查出捻制系数为5.713，根据表3中心股径值算出：中心股外层丝直径为3.042mm，再根据文献[]中外层丝（1）、次外层大丝（83）、次外层小丝（82）、内层丝（61）、中心丝（%）直径的比例关系：81：63：62：61：8。=1：0.6200：0.8013：

0.8186：1.0812，可算出：8=1.886mm，6=

2.438mm，6，=2.490mm，6。=3.289mm。考虑到钢丝镀锌公差因素的影响，经综合考虑，配丝为：

3.45/2.53/2.45/1.88/2.95。同理，也可计算出其他各层股的丝径。

2.1捻制参数

生产股时，在36/500筒式股绳机上生产，捻制瓦林吞型19股时在48/630成绳机上一次捻成，参数见表5。

2.2控制要点

钢丝绳产品的实物捻制质量，除了工艺参数设计是否科学合理外，影响其本身质量的另外一个重要因素是捻制过程的操控质量控制。（1）内、外层绳捻距。为增强内、外层绳的紧密配合，防止分离现象，参数选择时内层绳的捻距倍数小于外层绳的捻距倍数。由于多层股的内外层股数相差很多，为此，加大内层绳的捻角，减小外层绳的捻角，这样也可以使内层绳的扭矩趋于平衡。（2）内、外层绳捻向。为提高钢丝绳的抗旋转性能，增加内层绳的金属面积，故第一层绳捻向采取左同向捻，次外层绳捻向和外层绳捻向相反，次外层绳采取左交互捻，外层绳采取右交互捻。（3）股的张力控制。多层股钢丝绳各股张力的不均匀将直接导致绳自身应力的不平衡。因为张力大小控制不均，则会造成股在绳中松紧不均、结构不紧密等现象，影响钢丝绳的使用寿命。（4）工艺装备的合理选用。合理选用压线瓦、定径辊等工艺装备，生产过程中必须使内、外层绳股紧密接触，相互牵制。如果内、外层股捻制不紧密，存在脱离现象，多层股钢丝绳就失去了抗旋转的特性，结构将受到破坏国。

3试制结果

经过对35×36WS-100mm钢丝绳进行拆股试验和整绳破断载荷试验，破断拉力为6386.02kN，钢丝破断拉力总和为9902.60kN，力学性能检验合格，绳捻制均匀、紧密，这也为生产粗直径多层股钢丝绳积累了经验。