钢丝绳基本特性之钢丝绳捻制参数

在捻制过程中，钢丝或股绳由捻制设备的机身（筒体或筐篮绞盘）带动作匀速圆周转动，同时又被牵引轮带动做匀速直线运动。因此，钢丝在股中及股在钢丝绳中均呈现圆柱螺旋线状态，见图1-10（a）。

在圆柱螺旋线上任意选取一点A，观察A点的运动轨迹：当A点运动到B点位置时，意味着A点在做圆周运动，转动2x角度的同时，也移动了AB段的直线距离，形成了一个螺旋线长度。将A至B的螺旋线展开，即如图1-10（b）所示。这就是钢丝绳捻制的成形机理。

1.捻距

钢丝围绕股芯或股围绕绳芯旋转一周（360°）相应两点间的直线距离称为股或钢丝绳的捻距，股的捻距用t表示，钢丝绳的捻距用T表示，其单位一般用mm计算。股或钢丝绳的一个捻距如图1-11所示。

捻距是钢丝绳的一项极其重要的捻制工艺参数，它对钢丝绳的抗拉强度、伸长率、可挠性（即柔软程度）和钢丝绳的生产率均有很大的影响。因此在钢丝绳的产品标准中都作了相应的明确规定。

捻距的大小首先体现了钢丝在绳中的扭转变形程度。在捻股时，一个捻距内钢丝扭转1（次/360°），也就是说由于捻制成股，钢丝在股的一个捻距内扭转损失值为1（次/360），如果从扭转试验的角度来考察，设试样标距为Lo，试验至钢丝断裂时的扭转值为N（次/360），则相对于扭转试验标距的捻制扭转损失值就相当于Lo/t（次/360°），这时股中钢丝的剩余扭转值=N-Lo/t（次/360）。同样道理，在捻成钢丝绳时，钢丝还要在一个钢绳捻距内扭转1（次/360），其扭转捻制损失值为L。/T（次/360）。因此由钢丝捻成钢丝绳以后，钢丝的总扭转捻制损失值为：Lo/t+Lo/T=foT+lot（次/360°）。从Lo/t和Lo/T可以看出，捻距（t和T）越大，则扭转变形损失越小，捻距越小，则扭转变形损失越大。当捻距→co时，即股和绳为直钢丝束，成无捻制和无扭转状态；当捻拒→0时，成为纯扭转状态，钢丝的扭转损失猛然增大并且很快被拧断。

此外，捻距越大，绳内的弹性应力越大，但强度损失较小，伸长也较小；捻距越小，强度损失越多，伸长增大，生产率减小，柔软性增强。

因此，确定捻距值大小要综合考虑各种影响因素，尤其是要考虑钢丝绳特定的使用条件和用途要求，合理地进行选择。例如：起重用钢丝绳要求捻距小一些，因为它在使用时，要有较高的柔软程度和较好的耐磨性等；而镀锌钢绞线因为使用时不需缠绕弯曲，只承受张拉作用，所以要求选择较大的捻距。

2.捻角

捻制时，钢丝（或股）中心线与股（或绳）中心线的夹角就称为捻角。股的捻角是指股中钢丝中心线与股中心线之间的夹角（在国际标准ISO中称为钢丝的捻角），一般用β表示；绳的捻角是指股中心线与绳中心线之间的夹角（在ISO中称为股捻角），一般用a表示。

从图1-10（a），（b）可知： 捻角和捻距是相对应并且同时存在的捻制工艺参数。两者之间成反比关系，捻距大则捻角小，捻距小则捻角大。因此，捻角对钢丝绳的性能影响作用与捻距是同等相反相成的。需要指明的是：当捻角小于7°时，钢丝只有弹性变形，势必恢复原来的状态，钢丝绳和股散开的趋势极大，弹性应力很大，钢丝绳的疲劳性能很差，因此必须增大捻角，但捻角太大，引起捻制损失（包括抗拉强度和扭转值损失等）增大。所以，按照标准规定的捻距值，捻角一般控制在10°~20°之间的范围内。

从受力的角度而言，如果各钢丝的捻角相同，则其受力比较均匀一致，这是点接触钢丝绳的唯一长处。但是，钢丝绳的承载能力是由钢丝的抗拉强度所决定的，受力时，因点接触结构中钢丝之间的接触面积很小，产生很大的接触应力，严重引起内部磨损和外部磨损，导致使用寿命缩短，这又是点接触钢丝绳的致命弱点。线接触钢丝绳尽管各层钢丝的捻角不相同，由外层到内层，捻角逐渐减小，受力不能保持均匀一致，但由于钢丝之间的接触面积大，接触应力小，大大弥补了受力不均之不足，使用寿命反而优越于点接触钢丝绳。