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新型高性能索道鋼絲繩

起重運輸機械

摘要：隨著客運索道向高速度、大跨距、高落差、超長線路、長壽命方向發展，對客運索道用鋼絲繩的性能也提出了更高的要求。為更好的滿足客運索道鋼絲繩穩定性好、延伸率小、直徑保持好等方面的要求，研制出新型高性能索道鋼絲繩，繩芯材料采用高分子聚合物，通過提高生產工藝及嚴格的質量管控，生產出6×36WS、6×26WS、6×25Fi、6×19S 等結構型號的索道鋼絲繩。經測試表明：新型高性能索道鋼絲繩產品質量、力學性能等各項指標均滿足設計要求。

0 引言

索道鋼絲繩已經廣泛應用到旅游、城市交通等領域，隨著旅游行業的發展，索道上下站高度差越來越大，線路越來越長，尤其對于脫掛式索道，對鋼絲繩直徑的均勻度和保持穩定度提出了更高的要求。同時，由于線路張緊行程有限，距離短，對延伸率的要求也更加嚴格。

1 索道鋼絲繩生產流程

1.1 鋼絲繩繩芯

歐洲發達國家的鋼絲繩制造企業生產的索道鋼絲繩能夠較好的滿足鋼絲繩直徑的均勻度和保持穩定度的要求，其主要因素是采用了新型繩芯，相對于現用的纖維繩芯，這種繩芯更利于鋼絲繩直徑的保持，但這一繩芯技術的材料復雜，工藝實施難度大，國內目前尚無成型的此種繩芯的鋼絲繩產品。

針對新型繩芯技術進行研制，將高分子聚合物作為新型繩芯的主要材料。纖維芯鋼絲繩、高分子聚合物芯鋼絲繩橫截面對比如圖1 所示。經過韌性、強度等多項性能測試，其各項指標均高于現用的纖維繩芯材料，達到國際同類產品水平。

(a) 纖維繩芯鋼絲繩 (b)高分子聚合物芯鋼絲繩

圖 1 纖維芯、高分子聚合物芯鋼絲繩橫截面

1.2 生產工藝

在研發出高分子聚合物繩芯的基礎上，生產工藝、質量管控等方面也不斷提高。通過計算機繪圖技術對鋼絲繩工藝進行優化，獲得更加精確的鋼絲繩幾何參數，使股內鋼絲配比更加合理，同時計算出高分子聚合物繩芯的填充面積，確定適合的繩芯直徑，實現繩芯飽滿的填充度。鋼絲拉拔采用鍍后拔技術，確保鋼絲具有較高的機械性能和鋅層厚度。繩股采用緊密捻制的生產方法，提高繩股捻制質量，鋼絲通條無電接，避免因電接質量造成的缺陷對鋼絲繩使用壽命的影響。

以6×36WS+SPC-40 mm 鋼絲繩為例，鋼絲繩捻距倍數取7，捻制系數為3.067 5，繩股的直徑為40/3.067 5=13mm，股捻倍數取8.5，確定外層鋼絲直徑比例系數為5.688，則外層鋼絲直徑為2.28 mm，按照繩股各層鋼絲直徑比例為1:0.617 5:0.797 5:0.812 9:1.072 1 計算各層絲徑，分別為1.41、1.81、1.85、2.44 mm，使用CAD 繪圖將繩股每層鋼絲按捻縮率的橢圓形狀及結構規律排布后，確認絲間縫隙值，同時結合生產實際經驗，適當加大中心鋼絲直徑，確定繩股絲徑為（從內向外）2.60+1.85+1.8/1.40+2.28 mm，繩股直徑為12.92 mm。

鋼絲繩實際直徑按1.03 倍公稱直徑控制，即41.2 mm，計算出繩芯的填充面積為303.3 mm，折算成繩芯直徑為19.6 mm，根據6×36WS 結構經驗最終確定繩芯直徑為20 mm。成品生產使用適合的預變形器，針對高分子聚合物繩芯將預變形參數、后變形參數做出相應調整。

應用上述工藝技術生產新型高性能索道鋼絲繩，型號為6×36WS+SPC-40 mm-1 870 MPa 和6×36WS+SPC-48 mm-1 960 MPa，鋼絲繩實測直徑、金屬截面積見表1。鋼絲繩股間縫隙可以看到均勻填充著繩芯擠出物（見圖2）完全拆除股后的繩芯實物照片見圖3，繩芯呈現完好的螺旋形態，股縫填充部分厚度均勻，產品質量及實測數據均滿足設計要求。

圖 2 新型高性能鋼絲繩

圖 3 高分子聚合物繩芯

2 鋼絲繩性能指標

對鋼絲繩進行拆股鋼絲性能試驗和整繩破斷拉力試驗。拆股鋼絲試驗數據見表2，鋼絲的強度均勻，彎曲、扭轉、鍍鋅層重量等指標均高出GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》標準要求，滿足抗拉強度、韌性和防腐性能等方面的要求。6×36WS+SPC-40 mm 型鋼絲繩實測整繩破斷拉力1 056 kN，相較于GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》規定標準高出36 kN，相比國外某企業鋼絲繩產品手冊的參考值高出20 kN；6×36WS+SPC-48mm 型鋼絲繩實測整繩破斷拉力1 585 kN，相比于GB/T26722—2011 《索道用鋼絲繩》標準規定高出45 kN，相比于國外某企業鋼絲繩產品手冊的參考值高13 kN，滿足承載要求。

3 索道鋼絲繩實際應用

新型高性能索道鋼絲繩品種包括六股、八股線接觸圓股鋼絲繩，公稱直徑范圍為20 ～ 70 mm，公稱抗拉強度為1 670 ～ 2 060 MPa，最大生產能力可以達到單根鋼絲繩100 t。現已應用于多個景區索道，實際應用中，直徑變化率在1.8% ～ 3.8% 范圍內，使用一年伸長率小余1.5‰，延遲了二次插編時間，減少了因插編停運造成的經濟損失。具體使用數據見表3。新型高性能索道鋼絲繩的結構穩定，各股應力均勻，直徑控制更準確，運行過程中直徑保持度更好，更符合脫掛式索道對鋼絲繩的要求；鋼絲繩股間縫隙有繩芯填充，減少了繩股間的摩擦與沖擊，同時縫隙填充有效阻礙了雨水、灰塵等的侵蝕，提高了鋼絲繩的使用壽命；鋼絲繩延伸率更小，有利于高落差、大仰角或線路超長的索道應用。