第八章 弹簧、钢丝绳与结构件
钢丝绳讲义培训课件(2024)
检查钢丝绳的捻距是 否均匀，有无跳丝、 松股等现象。
拉伸试验法
使用专用拉伸试验机对钢丝绳 进行拉伸，测量其破断拉力。
观察钢丝绳在拉伸过程中的变 形情况，判断其弹性模量。
通过拉伸试验可以了解钢丝绳 的抗拉强度、延伸率等性能指 标。
弯曲试验法
将钢丝绳绕在规定的芯棒上，进行反 复弯曲。
通过弯曲试验可以了解钢丝绳的耐弯 曲性能及抗疲劳性能。
智能化制造与检测
未来钢丝绳的制造和检测过程将更加智能化，如 采用自动化生产线、无损检测技术等，提高生产 效率和产品质量。
绿色环保要求
环保意识的提高对钢丝绳行业提出了新的要求， 如降低生产过程中的能耗和排放，使用环保型润 滑剂等。
拓展学习资源推荐
专业书籍 在线课程 行业报告 技术论坛
《钢丝绳技术手册》、《钢丝绳选用与维护指南》等，提供全 面的钢丝绳理论知识和实践指导。
注意事项和常见问题解答
问
更换钢丝绳时需要注意哪些问题？
答
在更换钢丝绳时，需要注意设备停机、切断电源、穿戴防护用品、避免损坏设备 其他部件等问题。同时，在拆卸和安装过程中要小心谨慎，确保操作正确无误。
07
总结回顾与拓展学习资源推荐
关键知识点总结回顾
钢丝绳的构造和分类
详细介绍了钢丝绳的组成、结构类型以及不同应用场景下的选型 依据。
国内外知名在线教育平台上的相关课程，如“钢丝绳结构与力 学性能分析”、“钢丝绳维护与故障处理”等。
各大研究机构发布的钢丝绳行业市场研究报告，了解行业发展 趋势和市场需求。
参与相关技术论坛和社区，与同行交流经验，获取最新技术动 态。
THANKS
感谢观看
材质选择
不锈钢、高强度耐腐蚀合金等材质具 有优异的耐腐蚀性能，适用于恶劣腐 蚀环境。
钻井的八大件
钻井的八大件：天车，大钩、游车、井架、泥浆泵、水龙头、绞车、转盘钻井作业的八大系统（起升系统、旋转系统、钻井液循环系统、传动系统、控制系统、动力驱动系统、钻机底座、钻机辅助设备系统循环系统包括钻井泵，地面管汇、泥浆罐、泥浆净化设备等，其中地面管汇包括高压管汇、立管、水龙带，泥浆净化设备包括震动筛、除砂器、除泥器、离心机等。
钻井泵将泥浆从泥浆罐中吸入，经钻井泵加压后的泥浆，经过高压管汇、立管、水龙带，进入水龙头，通过空心的钻具下到井底，从钻头的水眼喷出，经井眼和钻具之间的环行空间携带岩屑返回地面，从井底返回的泥浆经各级泥浆净化设备，除去固相含量，然后重复使用。
起升系统是为起升和下放钻具、下套管以及控制钻压、送进钻具服务的，钻具配备有起升系统。
起升系统包括绞车、辅助刹车、天车、游车、大钩、钢丝绳以及吊环、吊卡、吊钳、卡瓦等各种工具。
起升时，绞车滚筒缠绕钢丝绳，天车和游车构成副滑轮组，大钩上升通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升。
下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过吊环、吊卡等工具实现钻具的提升，下放时，钻具或套管柱靠自重下降，借助绞车的刹车机构和辅助刹车控制大钩的下放速度。
在正常钻进时，通过刹车机构控制钻具的送进速度，将钻具重量的一部分作为钻压施加到钻头上实现破碎岩层。
旋转系统是转盘钻机的典型系统，其作用是驱动钻具旋转以破碎岩层，旋转系统包括转盘、水龙头、钻具。
在钻井现场我们观察到的钻具包括：方钻杆、钻杆、钻铤和钻头，此外还有扶正器以及配合接头等。
其中钻头是直接破碎岩石的工具，有刮刀钻头，牙轮钻头、金刚石钻头等类型。
钻铤的重量和壁厚都很大，用来向钻头施加钻压，钻杆将地面设备和井底设备联系起来，并传递扭矩。
方钻杆的截面为正方形，转盘通过方钻杆带动整个钻柱和钻头旋转，水龙头是旋转钻机的典型部件，它既要承受钻具的重量，又要实现旋转运动，同时还提供高压泥浆的通道。
《钢丝绳基本知识》课件
钢丝绳的弯曲性能通常通过弯 曲试验进行测定，以确定其在 不同弯曲半径下的变形和断裂 行为。
扭转性能
扭转性能是指钢丝绳在扭力作用下抵 抗扭转变形和断裂的能力。
钢丝绳的扭转性能通常通过扭转试验 进行测定，以确定其在不同扭力下的 变形和断裂行为。
扭转性能取决于钢丝绳材料的抗扭强 度和刚度，以及钢丝绳的结构和直径 。
定期更换
根据使用频率和状况，定期更 换钢丝绳，避免因老化而引发 安全事故。
严禁超载
严禁超载使用钢丝绳，应严格 按照规定的承载能力进行操作 。
存放与保养
存放时应避免潮湿、阳光直射 和化学腐蚀，使用专用的润滑
油进行保养。
安全操作规程
操作人员资质
操作钢丝绳的人员必须经过专业培训，熟悉 安全操作规程。
禁止带病作业
钢丝绳用途
广泛应用于各种起重机械、输送 机械、交通工具、建筑行业等领 域，作为重要的承载和牵引部件 。
钢丝绳的种类与特点
种类
根据钢丝绳的捻制方式、钢丝的形状 和结构、表面涂层等不同，可以分为 多种类型，如点接触钢丝绳、线接触 钢丝绳、面接触钢丝绳等。
特点
不同类型的钢丝绳具有不同的特点和 使用场合，如高强度、高韧性、耐磨 损、耐腐蚀等，需要根据实际需求选 择合适的类型。
钢丝绳的结构与制造工艺
结构
钢丝绳由绳芯、钢丝、油脂等组成，其中钢丝是核心部分，其形状和规格直接 影响钢丝绳的性能。
制造工艺
钢丝绳的制造工艺主要包括原材料准备、钢丝拉拔、捻制、热处理、涂油等工 序，制造过程中需严格控制工艺参数，以保证产品质量。
2023
PART 02
钢丝绳的力学性能
REPORTING
拉伸性能Βιβλιοθήκη 拉伸性能是指钢丝绳在拉力作用 下抵抗拉伸变形和断裂的能力。
《钢丝绳讲义》PPT课件
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一、钢丝绳概况
按表面状态可分为光面、镀锌、镀锌铝合金、 其他保护镀层等钢丝绳；
按直径可分为细直径钢丝绳（＜8mm）、普 通直径钢丝绳（8mm～60mm）、粗直径钢丝 绳(＞60mm)；
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一、钢丝绳概况
钢丝绳作用：在物料搬运中，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。 钢丝绳也可用作物料捆绑、悬吊（索道）等。
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二、钢丝绳基本知识
钢丝抗拉强度级 钢丝抗拉强度要求达到的级别及相应的
范围。用抗拉强度的下限值表示钢丝抗拉强 度级，用该值可确定给定钢丝尺寸的钢丝绳 的计算最小破断拉力或最小计算破断拉力总 和，用N/mm2或MPa表示。
MT/T 970-2005 《钢丝绳 旋转性能测定方法》GB/T ××××-
××××
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三、钢丝绳检验方法标准
《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》GB/T 228.1-2010
《金属材料 线材 第1部分：单向扭转试验方法》GB/T 239.1-2012
《金属材料 线材 反复弯曲试验方法》GB/T 238-2013 《金属材料 线材缠绕试验方法》GB/T 2976-2004 《镀锌钢丝硫酸铜试验方法》GB/T 2972-1991 《钢产品镀锌层质量试验方法》GB/T 1839-2008
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二、钢丝绳基本知识
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二、钢丝绳基本知识
钢丝绳的捻距 (H) rope lay length 单股钢丝绳的外层钢丝、多股钢丝绳的
外层股或缆式钢丝绳的单元钢丝绳围绕钢丝 绳轴线旋转一周（或螺旋）且平行于钢丝绳 轴线的对应两点间的距离(H) 。
弹簧钢丝的标准及用途牌号
弹簧钢丝的标准及用途牌号
一、弹簧钢丝的标准
1、弹簧钢丝的国家标准
GB/T4357—2005《钢丝绳及索的弯曲与拉伸性能试验》
GB/T5224—2003《钢丝绳及索的抗拉强度试验》
GB/T1804—2000《钢丝绳抗疲劳强度试验方法》
GB/T2975—1998《钢丝绳及索的抗挠曲试验方法》
GB/T3098.3—1994《钢丝绳的抗拉强度等级与试验方法》
GB/T228.1—2023《金属材料拉伸试验方法第1部分：细支钢拉伸试验》
GB/T228.2—2023《金属材料拉伸试验方法第2部分：延伸率试验》YB/T5294—2023《工业用索具用钢丝绳》
2、弹簧钢丝的国家行业标准
JG/T109—2023工业用钢丝绳标准
NTC1111-81《苗形钢丝绳标准》
JB/T][6378—2023《索具用钢丝绳标准》
NTC906-80《船用钢丝绳标准》
NTC925—81《船用钢丝绳抗拉强度和断裂拉伸率标准》
JG/T113—2023《钢丝绳组成标准》
3、弹簧钢丝的个别标准
DIN2076(05WR)—(耐用性)
JISG3521—(耐用性)
ASTMA493—(耐用性)
AWMILR1—(耐用性)
二、弹簧钢丝的用途牌号
1、弹簧钢丝的常见牌号
GB/T4358—1997《工业用钢丝绳组成和牌号》GB/T5225—2003《钢丝绳组成和牌号》。
建筑施工技术-第7章-结构安装工程
图7-17 履带式起重机稳定性验算
假定起重机倾覆时，以履带的轨道中 心点为倾覆中心验算起重机的稳定性，当 不考虑附加荷载（如风荷载、刹车制动的 贯性力和回转的偏心力等）时，为保证机 身的稳定，必须使稳定力矩大于倾覆力矩。 因此： K=稳定力矩/倾覆力矩≥1.4 （7-6） 验算起重机稳定性时，一般不考虑附 加荷载，当考虑附加荷载时，K1≥1.15
2. 钢丝绳的允许力计算 钢丝绳允许拉力计算：
[ Fg ] （6-1）
Fg
K
用。
[Fg]—钢丝绳的允许拉力（kN）； Fg —钢丝绳的破断拉力总和（kN）； α —换算系数按表6-3取用； K —钢丝绳的安全系数按表6-4取用； 钢丝绳的破断拉力见表6-1、表6-2选
3. 钢丝绳使用注意事项 钢丝绳穿过滑轮时，滑轮槽的直径 应比钢丝绳子的直径大1~2.5mm。滑轮 的直径不得小于钢丝绳直径的10~12倍， 以减小钢丝绳的弯曲应力；应定期对钢丝 绳加润滑油（一般以工作时间四个月左右 加一次）；存放在仓库里的钢丝绳应成卷 排列，避免重叠堆置，库中应保持干燥， 以防钢丝绳锈蚀；在使用中，如绳股间有 大量的油挤出，表明钢丝绳的荷载已相当 大，这时必须勤加检查，以防发生事故。
3. 悬臂拔杆 悬臂拔杆是在独脚拔杆的中部或2/3 高处安装一根起重杆而成，如图7-11示。 悬臂起重杆可以回转和起伏，可以固 定在某一部位，也可以根据需要上下升降。 它的特点是起重高度和工作幅度都较大， 起重臂左右摆动角度也很大，使用方便， 缺点是悬臂拔杆起重量较小，多用于轻型 构件的吊装。
图7-11 悬臂拔杆
2. 吊索
吊索也称千斤绳、万能吊索或闭式吊索。 根据形式不同分为环状吊索和8股吊索两种。 吊索是用钢丝绳做成的，要求质地软，易 弯曲，直径大于11mm，一般采用6×37＋1或 是6×61＋1制成。因此，钢丝绳的允许拉力即为 吊索的允许拉力。在吊装中，吊索的拉力不应超 过钢丝绳的允许拉力。 吊索与水平面的夹角应不小于30°，一般 采用45°~60°。以减小吊起后对构件的压力。
电梯限速钢丝绳的结构原理
电梯限速钢丝绳的结构原理电梯限速钢丝绳是电梯安全装置之一，它的结构原理是通过对电梯运行速度进行监测，当电梯超速时，通过限速器系统来牵引限速钢丝绳，从而起到限制电梯下落速度的作用，提供安全保障。
限速器系统是电梯限速钢丝绳的核心组成部分。
它主要由限速器、限速器插爪、钢丝绳和端头等组件组成。
限速器是限速器系统的控制装置，通常由离心式限速器、摩擦盘式限速器和捻距式限速器等多种类型。
离心式限速器是最常见的一种类型，其工作原理是通过离心力的作用来限制电梯下行速度。
摩擦盘式限速器则通过摩擦力来达到限速的目的。
捻距式限速器则通过捻距断开和螺旋复位的方式来实现限速功能。
不同类型的限速器都有各自的特点，但都能在电梯运行速度超过设定值时产生限速力，从而保证电梯的安全。
限速器插爪是连接限速器与电梯钢丝绳的部分。
它通常由弹簧、挡块和插爪组成。
当电梯速度超过设定值时，限速器插爪会由于限速器的限速力而向外移动，从而使挡块撞击到限速器插爪上。
这种撞击会产生牵引力，限速器插爪会把电梯钢丝绳向上拉动，从而限制电梯下降速度。
钢丝绳是限速器系统中的重要组成部分，它是限速器插爪与电梯之间的连接通道。
钢丝绳需要具备足够的强度和耐磨性，以承受电梯的重量及运行时的各种力。
常见的电梯采用多股并列的钢丝绳，这种设计提高了钢丝绳的承重能力和安全性，确保在意外情况下能够及时限制电梯的下降速度。
端头是连接钢丝绳与电梯的部分，它需要具备良好的连接效果和牢固性，以确保钢丝绳与电梯之间的连接不会松动或断裂。
总体来说，电梯限速钢丝绳的结构原理是通过限速器系统对电梯运行速度进行监测，并在电梯超速时通过限速器插爪牵引钢丝绳，限制电梯下降速度。
这样的设计能够有效保障电梯的安全运行，避免事故发生。
不同的电梯限速钢丝绳系统在结构和原理上可能会有所差别，但总体原理是相同的。
电梯限速钢丝绳的结构原理为电梯提供了安全可靠的运行保障，保护了乘客的人身安全。
关于钢丝绳和弹簧钢丝的简单介绍
钢丝绳（wire rope）由钢丝捻合制成的绳索。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
a 右交互捻ZS：绳右捻，股左捻股捻的方向与股内钢丝捻的方向相反称交互捻b 左交互捻SZ：绳左捻，股右捻c 右同向捻ZZ：绳右捻，股右捻d 左同向捻：绳左捻，股左捻e 右混合捻：绳右捻，部分股左捻，部分股右捻f 左混合捻：绳左捻，部分股右捻，部分股左捻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。
八弹簧、钢丝绳与结构件
（3）计算弹簧丝直径d 试取弹簧丝直径 d = 4mm，则 计算弹簧丝直径d 由手册得σb = 1500MPa，故[τ]＝0.4σb = 600MPa，τlim = 0.5σb = 750MPa，则由式（8-5）得：
取d = 4mm。与试选d相符，否则应重新计算。
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（4）计算弹簧工作圈数n 计算弹簧工作圈数n 由式（8-8）得弹簧刚度
动负荷系数φ 动负荷系数 1.28 1.4
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五、橡胶弹簧的许用应力、许用应变和稳定性 橡胶弹簧的许用应力、
橡胶弹簧工作时产生的热量，除与应力、应变的变化 频率有关外，还与应力、应变的数值有关。为保证足够的 寿命，对于一般形状和材质的橡胶弹簧，规定了许用应力 和许用应变。 橡胶属于粘弹性材料，而不是纯弹性体，其力学特性 比较复杂，要精确计算其弹性特性相当困难，因此，橡胶 弹簧的设计主要依靠经验。
图8-10 相对变形量f/h与压力P
式中：E—弹性模量。
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3、橡胶材料的剪切弹性模量G 橡胶材料的剪切弹性模量G 拉压）弹性模量E 及（拉压）弹性模量E
橡胶材料的剪切弹性模量G， 主要取决于橡胶材料的硬度（图811），不因橡胶种类或成分的不 同而有明显的变化。对于成分不同 而硬度相同的橡胶，其G值之差不 超过10%。在实用范围内，G和E 的关系可用下面公式计算： G＝0.117e 0.03HS (MPa) 式中：HS—橡胶的肖氏硬度。 E=3G
图8-1 橡胶弹簧与复合弹簧的常见类型
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橡胶弹簧的主要特点： 橡胶弹簧的主要特点： 形状不受限制（由模具确定），各个方向的刚度可以根 1）形状不受限制 据需要自由设计。改变弹簧的结构形状即可改变其刚度。 橡胶的弹性模量比金属小， 2）橡胶的弹性模量比金属小，故可得到较大的弹性变形， 容易实现理想的非线性特性。 具有较高的阻尼，对于受突然冲击和高频振动的吸收以 3）具有较高的阻尼 及隔声具有良好的效果。 同一弹簧能同时承受多向载荷，这对振动机械弹簧在轴 4）同一弹簧能同时承受多向载荷 向及横向均有载荷分量时非常有利。 其破坏过程是渐进的，不会像金属弹簧那样发生突然断 5）其破坏过程是渐进的 裂而造成事故。 耐高、低温性和耐油性比金属弹簧差。 6）耐高、低温性和耐油性比金属弹簧差。
钻机起升系统
为了减少机动起升时间，国产新系列钻机加大 了绞车功率(见表5-2)，使最小起升工作速度V1从原 来的0.2米/秒提高到0.4～O.6米／秒。为了人员和 设备的安全，最高起升速度Vk不能过高，它受立根 长度，快绳速度和操作水平的限制。一般钻机Vk为 1.4～1.8米／秒，对于轻、中型钻机，Vk较低，重 型钻机Vk较高。
从V1到Vk间设置的档数多，对充分利用绞车功率， 降低机动起升时间有利，但档数过多时使变速结构 复杂，操作维修带来不变，时间节省也不多。故国 产钻机一般设3-4个起升工作档数。 绞车除上述起升的工作档外，一般还设1～2个事 故档，用于起升Qmax(如解卡或下套管遇阻时)和发 动机功率不足时从最大井深起钻。所以起升一档一 般为绞车结构档上的第三档， 依次类推。
Z Z（ －） 1 1 Z（ －） 令： ’＝ 1 ’ （ －） Q P＝Q游 ＝ 游 Z Z 1－ Z 1－ Z 1－
Z
P＝
Q
’ 游
Z
’ 游
(1 ) Z（1－） 将 游 ＝ Z Z(1 ) 1－
Z Z ’ 游
＝
’ 游 ’ 游
Z+1 ’ 游
由：
P (1 Z ) Q游 1
P Q游 (1 )
∴
Q游 · (1 ) Z P Z (1 Z ) ∴
(1 )
Z
(1 Z ) 游 Z(1 ) 令
得：
P
Q游 Z游
（8－5）
在下钻时有： 下钻快绳拉力：
P ＜P ＜P ＜＜P ＜P
如图3.1所示，
设Q游 、η游为起升时游动系统的静载荷和效 率， Q游 ’、 η游’为下钻时游动系统的静载荷 和效率，P、P’为快绳和死绳拉力，P1··PZ，为游 ·· 绳的拉力，Z为有效绳数。
2024年钢丝绳培训课件
钢丝绳培训课件一、概述钢丝绳作为一种重要的起重、运输和固定工具，广泛应用于各个领域。
在使用钢丝绳的过程中，由于操作不当、维护不当或使用环境恶劣等原因，可能导致钢丝绳的损坏、断裂，甚至造成严重的安全事故。
因此，对钢丝绳的使用、维护和管理进行培训，提高钢丝绳的安全性能和使用寿命，具有重要意义。
本课件旨在为钢丝绳的使用者和管理者提供系统的培训，内容包括钢丝绳的选型、使用、维护、检查和管理等方面。
通过本课件的学习，学员应能够了解钢丝绳的基本知识，掌握钢丝绳的正确使用方法和维护要点，提高钢丝绳的安全性能和使用寿命。
二、钢丝绳的选型1.钢丝绳的分类钢丝绳按结构可分为单股钢丝绳、多股钢丝绳和复合钢丝绳。
单股钢丝绳由多根钢丝捻合而成，结构简单，强度高，但柔性差，适用于起重、牵引等场合。
多股钢丝绳由多股钢丝捻合而成，柔性较好，适用于起重、运输等场合。
复合钢丝绳由钢丝绳和合成纤维绳复合而成，具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点，适用于特殊环境。
2.钢丝绳的规格和性能钢丝绳的规格包括直径、结构、强度、破断拉力等。
钢丝绳的强度和破断拉力是衡量其承载能力的重要指标，应根据使用环境和要求进行选择。
钢丝绳的性能还包括耐腐蚀性、耐磨性、耐疲劳性等，应根据使用环境和工作条件进行选择。
3.钢丝绳的选型原则（1）根据使用环境和要求选择合适的钢丝绳类型和规格；（2）充分考虑钢丝绳的使用寿命和安全性；（3）考虑钢丝绳的维护和使用成本；（4）根据钢丝绳的性能和价格进行综合评估。
三、钢丝绳的使用和维护1.钢丝绳的安装和固定钢丝绳的安装和固定应按照相关标准和规范进行，确保钢丝绳的安全性和稳定性。
钢丝绳的固定方式应根据使用环境和要求进行选择，如使用钢丝绳夹、绳卡、锚固件等。
2.钢丝绳的使用注意事项（1）避免钢丝绳与尖锐物体或腐蚀性物质接触；（2）避免钢丝绳过度弯曲或扭曲；（3）避免钢丝绳超载使用；（4）避免钢丝绳在高温、低温或潮湿环境下长时间使用。
3.钢丝绳的维护和保养（1）定期检查钢丝绳的磨损、腐蚀、断裂等情况，及时更换损坏的钢丝绳；（2）定期对钢丝绳进行润滑，减少磨损和腐蚀；（3）避免钢丝绳在潮湿、腐蚀性环境中长时间存放；（4）定期对钢丝绳进行清洗和保养，保持其清洁和干燥。
钢丝绳
第一节钢丝绳的结构及分类一、钢丝绳的结构、类别、特征及常用规格1、钢丝绳的结构钢丝绳是由多根钢丝捻制成股，再由若干股绕绳芯捻制成螺旋形状的钢丝绳（结构）。
1—股芯2—内层钢丝3—外层钢丝4—绳芯5—绳股6—钢丝绳绳芯分金属绳芯和纤维绳芯两种，金属绳芯由钢丝组成，纤维绳芯最好采用剑麻，剑麻有较大的抗挤压和抗损坏性能。
我国剑麻较少，多采用黄麻代替。
绳芯的作用是：（1）支持绳股，保持钢丝绳的断面形状，减少钢丝的挤压和变形，还可降低绳股间钢丝的接触应力；（2）由于绳芯富有弹性，在钢丝绳弯曲时，允许绳间和钢丝间有相对移动，以缓和弯曲应力，因而使钢丝绳富有弹性；（3）贮存润滑油，预防钢丝绳内部钢丝锈蚀并减少钢丝间的摩擦。
矿用提升钢丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的，一般直径为0.4-4mm.2、钢丝绳的分类及特点1）按钢丝在绳中的捻次来分。
（1）一次捻：由钢丝直接捻成绳，这种钢丝绳没有绳股，多用于起重。
（2）二次捻：先由钢丝围绕一个股芯捻成绳股，再由绳股围绕一个绳芯捻成绳。
大部分提升钢丝绳属于二次捻。
（重点）（3）三次捻：先由钢丝捻成股，再由股捻成绳，最后由细绳捻成粗绳。
2）按股在绳中的捻向分（1）左捻或S捻，股在绳中按左螺旋方向捻绕。
（2）右捻或Z捻，股在绳中近右螺旋方向捻绕。
3）按丝在股中和股在绳中捻向的关系分。
（1）交互捻（逆捻）：丝在股中（一次捻）和股在绳中（二次捻）捻向相反。
（2）同向捻（顺捻）：丝在股中（一次捻）和股在绳中（二次捻）捻向相同。
4）按钢丝在股中接触情况分。
（1）点接触钢丝绳：股内相邻层间的钢丝成点接触。
（2）线接触钢丝绳：股内相邻层间的钢丝呈平行线接触状态。
（3）填充式钢丝绳：股内相邻两层间配置小直径钢丝充填空隙，并保证外层钢丝形成正常排列，使钢丝与钢丝间呈线接触状态。
（4）面接触钢丝绳：股中钢丝为异型，异型钢丝之间成面接触。
5）按绳股的断面形状分。
（1）普通圆钢丝绳：绳股断面为圆形。
一种钢丝绳与弹簧组合型隔振器[发明专利]
![一种钢丝绳与弹簧组合型隔振器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b195cc2e9ec3d5bbfc0a747d.png)
专利名称：一种钢丝绳与弹簧组合型隔振器专利类型：发明专利
发明人：董万元,杨强,赵苗苗
申请号：CN201811494684.X
申请日：20181207
公开号：CN109611485A
公开日：
20190412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种钢丝绳与弹簧组合型隔振器，包括相对设置的上安装板和下安装板，若干圆弧形的钢丝绳两端分别连接至上安装板和下安装板外周面形成球形笼状结构；钢丝绳形成的球形笼状结构内设置有两端分别连接上安装板下端面和下安装板上端面的弹簧。
本发明的隔振器的零部件结构简单，数量少，装配方便。
隔振器经过紧密配合，其结构尺寸可以根据实际需要进行设计，使用安装方便。
申请人：中国飞机强度研究所,西安安思锐科航空科技有限公司
地址：710065 陕西省西安市电子2路86号
国籍：CN
代理机构：中国航空专利中心
代理人：杜永保
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❖ 11）钢丝绳应存放在室内通风、干燥处，并防止损伤、腐蚀或其他物理、 化学因素造成的性能降低。
❖ 12）钢丝绳端部用绳卡固定连接时，绳卡压板应在钢丝绳主要受力的一 边，绳卡间距应不小于钢丝绳直径的6倍。两根钢丝绳用绳卡搭接时， 除应遵守上述规定外，绳卡数量应比表10.5.1-2的要求增加50%。
由指挥人员负责指挥起吊。 ❖ 7）用两台起重机吊运同一负载时，指挥人员应双手分别指挥各台起重
机以确保协调。 ❖ 8）在开始起吊时，应选用微动信号指挥，待负载离开地面10cm~20cm
并 信稳号定指后挥，。再用正常速度指挥。在负载最后降落就位时，也应使用微动15
谢谢！
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3、吊钩
❖ 1）吊钩应有制造厂的合格证等技术证明文件方可投入使用。否则应经 检验，查明性能合格后方可使用。
❖ 2）吊钩应设有防止脱钩的封口保险装置。 ❖ 3 )吊钩上的缺陷不得进行焊补。 ❖ 4）吊钩的检验应按GB/T6067或GB5144的有关规定执行。 ❖ 5）吊钩出现下述情况之一时，应予以报废。 ❖ 裂纹； ❖ 危险断面磨损达原尺寸的10%； ❖ 开口度比原尺寸增加15%； ❖ 扭转变形超过100； ❖ 危险断面或吊钩颈部产生塑性变形
指挥作业时，必须设定专用频道。 ❖ 2）指挥人员发出的指挥信号必须清晰、准确。 ❖ 3）指挥人员应站在使操作人员能看清指挥信号的安全位置上；当跟随
负载进行指挥时，应随时指挥负载避开人及障碍物。 ❖ 4）指挥人员不能同时看清操作人员和负载时，必须高台上间指挥人员
逐级传递信号，当发现错传信号时，应立即发出停止信号。 ❖ 5）负载降落前，指挥人员必须确认降落区域安全方可发出降落信号。 ❖ 6）当多人绑挂同一负载时，应做好呼唤应答，确认绑挂无误后，方可
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二、金属螺旋弹簧的制造 螺旋弹簧的制造工艺包括卷制、挂钩制作（拉簧） 或端面圈加工（压簧）、热处理、工艺试验等过 程，特别重要的弹簧还要进行强化处理。 三、圆柱螺旋弹簧的结构与特性 1、圆柱螺旋弹簧的结构和尺寸
表8-3 圆柱螺旋弹簧的结构尺寸计算公式
图8-2
圆柱螺旋弹簧
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2、圆柱螺旋弹簧的 特性曲线 弹簧在弹性范围内， 其变形量与载荷成正比， 载荷与变形之间的关系曲 线，称为弹簧的特性曲线。 特性曲线是设计和生产中 进行检验和试验的依据。 圆柱螺旋压缩及拉伸弹簧 的特性曲线是相同的，现 以圆柱螺旋压缩弹簧为例 进行分析。 自由高度为H0，初始 载荷Fmin，最大工作载荷 Fmax，工作行程h = λmax － λmin，极限载荷Flim。
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弹簧材料的许用切应力[τ ]与弹簧的材 料、类型、载荷性质及弹簧钢丝的尺寸等 有关。通常按载荷性质及重要程度将弹簧 分为三类：Ⅰ类—受变载荷作用次数在106 次以上或重要的弹簧，如内燃机气门弹簧 等；Ⅱ类—受变载荷作用次数在103、105次 及受冲击载荷的弹簧，如调整器弹簧、车 辆弹簧等；Ⅲ类—受变载荷作用次数在103 次以下的弹簧及受静载荷的弹簧，如一般 安全阀弹簧等。
图8-9 相对变形量f/h与剪力P
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2、橡胶材料的拉压特性
橡胶材料在拉伸或压缩载荷下 （如图8-10所示），载荷与变形的 关系是非线性的。对受拉压的弹簧 而言，只有在相对变形不超过15% 的情况下才近似符合虎克定律。 在工程中从橡胶弹簧的疲劳程 度考虑，通常将其相对变形控制在 <15%。所以在一般情况下，橡胶弹 簧在拉伸与压缩时的变形与载荷关 系，也可以近似地用下式表示：
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第四节
钢丝绳
卷扬机（铰车）和起重机在矿山、建筑、机械制 造及安装等工程中广泛应用，钢丝绳是牵引、起重、 提升等设备和捆扎物品等最常用的一种挠性件。常 用钢丝绳的钢丝用50、60、65号钢制造，抗拉强度 1400～2000MPa，丝径0.4～4mm，绳芯材料有麻、 棉、 石棉和软钢等。钢丝绳具有下列特点： （1）强度高，弹性好，耐冲击和自重轻； （2）挠性好，运行平稳，可用于高速工作； （3）工作可靠，不会突然断裂，在断裂之前，外 部钢丝先断裂和松散。
C为旋绕比（弹簧指数） C=D2/d
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旋绕比C表示弹簧刚度的大小。当D2相同时，C值小， 必然钢丝直径d大，则弹簧较硬（刚性大），卷绕成型 困难；反之，C值大，弹簧刚性小。C值过大，弹簧易 出现颤动。故C值不能过大，也不宜过小。故旋绕比C 应在4～14之间，常用的范围为5～8。 弹簧丝直径d（单位为mm）的设计公式为:
第八章
弹簧、钢丝绳与结构件
弹簧是最常见的弹性件，钢丝绳是最基本的 起重件，结构件是机器的基础构件，具有支承、 约束、容纳其它零部件的功用，或兼有封闭、盛 储、集料以及其它功用。 第一节 弹簧的功用、类型和特点 弹簧在外力作用下能产生很大的弹性变形， 实现机械功或动能与变形能之间的转换。弹簧的 主要用途如下： （1）缓冲及吸振； （2）控制运动； （3）测量力或扭矩的大小； （4）储存及输出能量。
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通常压缩橡胶弹簧的表观弹性模量用 下式表示： Ea＝iG （8-24） 式中 i—表示几何形状影响系数： 圆柱形橡胶弹簧 i=3.6（1＋1.65S2） 圆环形橡胶弹簧 i=3.6（1＋1.65S2） 矩形的橡胶弹簧 i=3.6（1＋2.22S2） S=橡胶弹簧承载面积AL与自由面积AF 之比。
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2、橡胶弹簧的动弹性特性 前面讲的橡胶弹簧的机械特性1～3，都是以弹簧受 静载荷为基础的，而在许多实际情况中，橡胶弹簧工 作时是承受动载荷，力的大小和方向是变化或高频率 变化的。由于橡胶的内摩擦阻尼较大，使其变形滞后 于载荷、动剪切弹性模量大于静剪切弹性模量。这种 特性称为动弹性特性。 橡胶弹簧的动弹性特性以动载荷系数φ表示，φ是动 剪切弹性模量Gd与静剪切弹性模量G的比值：
表8-6 橡胶弹簧的许用应力及许用应变
表8-7
橡胶压缩弹簧的稳定性
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六、橡胶弹簧的变形量与刚度——自学 七、橡胶弹簧的使用注意事项 （1）橡胶制品的工艺过程都比较复杂，即使同厂、 同批、同样配方和生产工艺的橡胶弹簧，其机械性能 也存在10%~20%的误差。因此使用前应逐个检查，选择 性能（如刚度）相近的弹簧装在一台设备上。 （2）更换损坏的橡胶弹簧时，一定要搞清楚材料、 硬度和刚度等技术指标，其次才是形状尺寸，不能随 意代替。 （3）橡胶一般怕油（耐油胶除外），因此应避免 接触油脂以及酸、碱、药剂等腐蚀性介质。 （4）搬运中避免碰伤、划环，以防改变性能和降 低寿命。储存中避免日晒，以防老化。
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表8—1 弹簧的主要类型和特点
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表8—1续 弹簧的主要类型和特点
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（a）实心圆柱形，压缩； （b）空心圆柱形，压缩；
（c）与内、外钢套配合，剪切；
（d）外双锥形，剪切； （e）内双锥形，扭转； （f）与螺旋弹簧复合， 压缩；
图8-1 橡胶弹簧与复合弹簧的常见类型
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橡胶弹簧的主要特点： 1）形状不受限制（由模具确定），各个方向 的刚度可以根据需要自由设计。改变弹簧的结构形 状即可改变其刚度。 2）橡胶的弹性模量比金属小，故可得到较大 的弹性变形，容易实现理想的非线性特性。 3）具有较高的阻尼，对于受突然冲击和高频 振动的吸收以及隔声具有良好的效果。 4）同一弹簧能同时承受多向载荷，这对振动 机械弹簧在轴向及横向均有载荷分量时非常有利。 5）其破坏过程是渐进的，不会像金属弹簧那 样发生突然断裂而造成事故。 6）耐高、低温性和耐油性比金属弹簧差。
弹簧丝直径d按手册取标准值 。
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2、弹簧的刚度计算 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧在轴向载荷F作用下引 起的轴向变形量λ （单位为mm），由材料力学知：
式中，n为弹簧的工作圈数；G为弹簧材料的弹性 模量，见表8-2。由上式可求出弹簧工作圈数。
弹簧产生单位变形所需的载荷称为弹簧刚度k ， 用表示，由式（8-6）得：
则：
由式（8-7）得工作圈数 取n = 10.5圈。弹簧的实际刚度应为：
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（5）计算弹簧的几何尺寸 中径：D2 = Cd =（5×4）mm = 20 mm 外径：D = D2 ＋ d =（20＋4）mm = 24 mm 内径：D1 = D2－d =（20－4）mm = 16 mm 总圈数：n1 = n + n2 = 10.5 + 2 = 12.5 节距： 自由高度 ： 螺旋升角 ： 弹簧丝展开长度 ： 极限载荷 ：
（3）计算弹簧丝直径d 试取弹簧丝直径 d = 4mm，则由手 册得σ b = 1500MPa，故[τ ]＝0.4σ b = 600MPa，τ lim = 0.5σ b = 750MPa，则由式（8-5）得：
取d = 4mm。与试选d相符，否则应重新计算。
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（4）计算弹簧工作圈数n 由式（8-8）得弹簧刚度
图8-3
圆柱螺旋压缩弹簧及其特性曲线
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压缩弹簧的最小工作载荷通常取为Fmin=（0.1～0.5） Fmax，但对有预应力的拉伸弹簧Fmin>F0，F0为具有预应 力的拉伸弹簧开始变形时所需的初拉力。弹簧的最大工 作载荷Fmax由工作条件决定，但应小于极限载荷，通常 取Fmax≤0.8Flim。 图8-3表明，等距圆柱螺旋弹簧所受轴向力与弹簧 的变形量呈直线关系，这种特性称为线性特性，即： （8-1） 式中k称为弹簧刚度，其意义是弹簧产生单位变形 量所需施加的载荷。
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第二节 金属圆柱螺旋弹簧
一、金属螺旋弹簧的材料 弹簧常受变载荷或冲击载荷作用，为了保 证弹簧能可靠地工作，弹簧材料必须具有 较高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有 足够的韧性和塑性，以及良好的热处理性 能。 常用的弹簧材料有碳素弹簧钢、合金弹簧 钢和有色金属合金等。
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表8-2 弹簧常用材料及性能
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三、橡胶材料的剪切特性和拉压特性 1、橡胶材料的剪切特性 橡胶试样在剪力作用下其自由表面相对变形不超过100%时， 剪切载荷与变形关系符合虎克定律（见图8-9）。
因此，在承受剪切载荷时，橡 胶材料载荷与变形的关系通常采用 下式表示：
（N） （8-22）
式中：AL—承载面积，mm； G—剪切弹性模量，MPa。
从上式可知，C值愈小，n愈小，则弹簧的刚度愈 大，弹簧愈硬。 14
3、弹簧的稳定性计算 为了保证压缩弹簧能正常工作，其稳定工作条件为：
b为高径比；[b]为许用高径比。
两 端 固 定 的 弹 簧 ， [b] ＝ 5.3；一端固定另一端自由转 动 ， [b] ＝ 3.7 。 当 b > [b] 时，应重选弹簧参数，或由 于条件限制不能改变参数时， 则应加装导杆或导套（图85b）。
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动载荷系数主要与橡胶弹簧的硬度有关，见表8-5。 还与温度和受振动载荷时的振幅、频率等因素有关，精确 的做法是模拟弹簧的工作条件，通过试验确定。
表8-5
橡胶弹簧的动负荷系数与硬度的关系
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五、橡胶弹簧的许用应力、许用应变和稳定性
橡胶弹簧工作时产生的热量，除与应力、应变的变化频率有 关外，还与应力、应变的数值有关。为保证足够的寿命，对于一 般形状和材质的橡胶弹簧，规定了许用应力和许用应变。 橡胶属于粘弹性材料，而不是纯弹性体，其力学特性比较复 杂，要精确计算其弹性特性相当困难，因此，橡胶弹簧的设计主 要依靠经验。
图8-11 橡胶的橡胶弹簧的表观弹性模量和动弹性特性 1、橡胶弹簧的表观弹性模量Ea 如前所述，橡胶试样的载荷（特别是拉压 载荷）与变形是非线性的，而橡胶弹簧的结构 形状一般比橡胶试样复杂。橡胶弹簧的弹性模 量E须考虑主要影响因素予以修正，经过修正 的弹性模量称为表观弹性模量，以Ea表示。 对于拉伸橡胶弹簧Ea≈E＝3G 对于压缩橡胶弹簧，其表观弹性模量不仅 取决于橡胶材料本身，而且与弹簧的形状、结 构尺寸等有很大关系。