索道钢丝绳的接头方法说明.doc

北京起重运输机械研究所索道工程部钢丝绳接头瑞士G. Oplatka钢丝绳的多数端部连接装置包括位于架空索道运载吊具与钢丝绳之间的连接装置要满足高的要求。钢丝绳端部连接装置虽然受到交变应力的作用和天气的自然作用，但是在数年内或数十年内，这些连接装置一直能够有效地传递作用在钢丝绳上的各个力。浇铸套筒是用于这些目的的常规型式的连接装置，因此，对其生产要给予足够的注意。例如，如果没有清除用于清洗钢丝端部的酸洗剂的全部痕迹，水就可能渗入其中，从而引起内部腐蚀。由于不能够有效地探测钢丝的失效和钢丝内部的和钢丝在套筒入口处的腐蚀情况，因此，浇铸套筒的可靠性是不够的。最近一些事故己说明了这种情况嘉陵江客运索道就是浇铸牵引索时酸洗液未清洗干净，造成一起重大事故。译者注。只有在能够为需要的又大又重的圆筒提供足够的空间，才有可能使用锚固圆筒去连接钢丝绳的端部。为此我们决定研制一种这样的钢丝绳端部连接装置：它不仅可靠、易于制造和便于检查，而且其尺寸大体与浇铸套筒尺寸相当，因而易于更换。大量的理论研究和试验工作最终获得了本文介绍的夹紧式套筒。夹紧套筒clamp sockets夹紧套筒俗称缠绕式锚头，股捻钢丝绳末端固定的连接装置。由外部锥形套筒、内锥体、柔性铝丝、锥体固定器、弹性套筒和连接叉组成(见图1)摘自“索道用钢丝绳检验和报废标准”译者注。1钢丝绳 2外部锥形套筒 3内锥体 4柔性铝丝5锥体固定器 6弹性套筒 7连接叉 图1夹紧套筒在夹紧式套筒内，单独的绳股被锥形外套2和内锥体3的自锁作用紧紧地抱住。为了避免极限的表面压力，锥体的外侧和锥套的内侧镶贴有柔性材料4。在施加初始负荷时，锥体架5引起自锥作用。锥套6使钢丝绳的振动停留在夹紧区之外。套筒的内部空间由连接叉7上的黄油咀灌注黄油。夹紧式套筒图1介绍绳端的绳股被解开和被调直，以便使其沿着一个想象中的锥体的表面放置。绳芯被适当地缩短，绳股便被夹在锥形外套2和内锥3之间。内锥长度和夹紧长度是绳径的7倍。被选择的锥角为100，因为此角度证明具有自锁能力。为了减小局部表面压力和钢丝上的压应力，锥体和锥形套均镶贴有一种柔性铝丝布氏硬度HB0.5KN/mm2.图2绳股的钢丝便可被埋置在铝内，从而获得较大的接触面并且把局部表面压力限定在衬里材料的屈服点内图3和图4。图2为了便于安装夹紧式套筒，绳端的绳股被解开和被调直。图中示出的是在套筒被拆卸时的绳端情况。可对绳端进行检查，如果它仍处于良好状态，可将其重新组装。图3一当内锥体被推入在绳股之间并且被附贴在锥体架上，铝线被绕在绳股上。内锥朝着锥端变细，在绳股上的压力便可逐渐增加。锥体架5在锥体的宽端。这个部件具有双重作用：除了在安装期间把锥体3连接于绳股以便使这些绳股准确地就位之外，它亦能够确保开始夹紧时的安全性。为了把绳股夹在锥套2和锥体3之间，当钢丝绳上的负荷增加时，必须按照钢丝绳的方向把锥体3拉在锥套内。当钢丝绳上的负荷为零时，夹紧的作用是不确定的。为了“开始”夹紧的作用，就要把一个初始力作用于锥体3。如图1所示，这个力通过锥体架5被传递至锥体。为了保证绳股从它们在钢丝绳上的位置顺利地偏斜成锥形，就在夹紧套筒的出入口处装设一个偏斜套6。两倍于绳径的偏斜套长度足以产生足够的脉冲抗拉强度。当延长至绳径的5倍时，这个偏斜套亦起保护套的作用，并且把交变弯曲应力停留在夹紧区之外。 套筒的空腔一直充满由连结叉7上的一个黄油咀灌注的黄油。除了增加在整个过渡区钢丝的交变弯曲强度之外，黄油能够防止潮气进入夹紧套筒，从而防止套筒腐蚀。如果脏物或潮气从绳端进入套筒，它们会被黄油咀注入的另一次黄油再次向外挤出。夹紧套筒的试验大量的试验已经证实了夹紧套筒的安全性、可靠性和不足之处。这些试验除了展示了连接件的夹持力即绳股不会从夹紧套筒内滑出之外，亦显示了这种连接件具有令人满意的长期的工况疲劳强度。试验时使用的具有200和500KN断裂强度的两种不同的西鲁型钢丝绳(18和28mm)并且使用了特殊的试验机1。夹紧套筒的夹持力试验静拉伸试验：虽然在套筒的偏斜陉非常频繁地发生绳股断裂，但是钢丝绳每次都体现了钢丝绳制造者保证的断裂强度。这种情况同样出现在为了试验，初期非均匀负荷分布的效应，使用随股径尺寸变化的长度去固接绳股的时候。耐久试验：由于铝钢丝卷绕层局部地方受到的应力要高于屈服点应力，因此问题在于绳股的初始蠕变是否会停止和何时停止。试验表明，这种情况发生在拉伸力等于断裂力的20的50小时之后和拉伸力等于断裂力的75的不超过700小时之后。图4在套筒经过脉冲拉伸试验之后的内锥。图中的标记表明了绳股被埋置在铝丝卷绕层的地方，局部表面压力被限定在卷绕材料的屈服点内。拉伸冲击试验：在这项试验中，首先把等于断裂力的20的一个力作用于夹紧套筒，接着取除锥体并把一个下落重块产生的突然拉伸冲击力作用于套筒，其目的在于试验在拉伸力突然增加期间的夹紧套筒的效率。虽然被施加的冲击力等于断裂力的60-70，但是套筒每次都经得起冲击力的作用。突然负荷释放试验：如果突然释放钢丝绳拉力，冲击波会全部地或部分地传回绳端。这会导致内锥松动和引起在钢丝绳拉力再次增加时的绳股滑动。为了检查这个可能性，曾进行三次试验，套筒和钢丝绳的负荷情况同于静拉伸试验的条件下，钢丝绳的另一端被固接于这样一个接头：它被设计成在断裂力的20、40、和60的条件下会失效，从而导致拉力的突然释放，虽然套筒是在没有锥体架的情况下试验的，绳股在各次试验期间均未出现松动。套筒动态夹紧力的试验：根据韦费尔教授的理论，如果锥角太大，尽管存在静态自锁作用，较大的负荷变化幅度仍有可能引起绳股逐渐地离开接头，当套筒具有较大锥角和不同的衬里时，这个现象实际上己被观察到了。因此，如果钢丝绳受到的应力主要不是静态应力，套筒就必须在脉冲应力的条件下试验其夹持力。在所有脉冲拉伸试验中，当套筒被施加了初始负荷之后，锥体架被取除。施加的一个脉冲拉伸力的范围为零至0.66KN/mm2(最大值).没有观察到绳股或锥体的松动，这说明100这个锥角足够小。扭力：根据安装情况，作用于绳端接头的扭力能够大于人们期望的与钢丝绳结构及其拉力成函数关系的扭力，因此，我们研究了套筒在钢丝绳的扭曲积聚或扭曲松弛惰况下的性能。在这些试验期间，钢丝绳的张力占破断力的10-30。这些试验表明，为了使套筒产生抗扭滑移，作用在钢丝绳上的扭矩必须大于人们可能期望的与钢丝绳结构及其拉力成函数关系的扭力5-8倍。然而，这样的扭矩会使钢丝绳产生实际上很少碰到的很严重的永久变形。在任何情况下，绳股都不能够以危险的方式从套筒内向外运动。热影响：试验的目的在于发现在快速加热的情况下，在外套和内锥之间出现的高温和温差在何处对套筒的蠕变特性产生影响。钢丝绳受到破断力的6-20的一个张力的作用。与此同时，从外部快速地把套筒加热至某个温度，将这个温度保持一段时间，然后慢慢使其冷却。在这个程序重复了约30次之后，温度的上限被逐渐升高至1800。在每次将温度的上限被升高之后，钢丝绳会发生小量的沉降运动。当温度被重复地升至同一程度时，沉降运动的量值是朝着零减小的。疲劳试验脉动拉伸试验：只有在索道的牵引索受到一个脉动拉伸力此力被控制在通常适用于牵引索的极限值内，即在破断强度的10-26范围内作用下和荷载变化可高达4106的条件下，在套筒的偏转区和在钢丝绳的自由部分才会出现钢丝的孤立断裂在摆动大的情况下，在套筒内的钢丝绳的耐用性己证明优于钢丝绳的自由部分的耐用性。其原因有两个：负载较重时，钢丝绳的塑性芯被压缩得比较厉害和绳股受到压力和摩擦；笫二，由于内锥的形状的影响和柔性铝丝搭接的使用，绳股被牢固地定位而不可能发生扭结，与此同时，绳股可被允许具有最佳状态，即是说，当钢丝绳在承受荷载时，应力处于偏转区内。交变弯曲试验：由于钢丝绳摆动的结果，钢丝(尤其在连接点的钢丝)受到交变弯曲应力的作用。为了试验钢丝的交变弯曲强度，使用等于破断力的20的一个荷载去张紧钢丝绳，并且使套筒在4.50这个角度内耒回弯曲。该角度是钢丝绳在操作中观察到的最大值。在摆动4106次之后，套筒未显示钢丝断裂。对浇铸套筒进行了类似的试验，试验结果是每次试验平均断裂36根钢丝。脉冲拉伸和交变弯曲试验：在进行这类试验时，钢丝绳接头要承受前面己经述及的各种应力(一种拉伸力，它在破断力的10-26之间脉动并且当套筒偏移4.50时，会产生交变弯曲)。当拉伸力每次出现脉冲时，套筒均发生48次交变弯曲，这些交变弯曲基本上符合在具有4个塔架的架空索道上取得的工况。按平均数计算，套筒经受了1.6106次交变弯曲应力，或者两倍于浇铸套筒的寿命。值得注意的是：就总的寿命而言，在使用夹紧套筒的情况下，钢丝较早开始断裂，这意味着，夹紧套筒比较早地发出失效警告，从而能够保证增强安全性。腐蚀试验：这些试验的目的在于检查夹紧套筒的腐蚀程度和在于发现可能的弱点。为了在试验期间把腐蚀控制在最佳作用的限度内，钢丝绳被垂直悬挂，并使夹紧套筒的正面朝下，用交变扭力把夹紧套筒稍为张紧和使其产生应力，定期用盐水喷洒夹紧套筒。在钢丝绳和外套之间设置一个直流电位。这些试验一直进行至钢丝绳断裂为止，这些断裂总是发生在钢丝绳的自由部分。在任何情况下，夹紧套筒都不可出现腐蚀。然而，水有可能通过绳芯渗透至内锥的顶部。为了除水，就需要对夹紧套筒进行定期的重新润滑。现在己经再次确定了这种情况：在存在腐蚀的时候，笫一根钢丝断裂的出现与应力钢丝绳的断裂之间的时间间隔很小。实际经验 第一个夹紧套筒于1975年在一条非常频繁使用的货运索道投入使用。一年之后，第一批公用夹紧套筒被允许安装在客运索道上。就我们所知，1982年底，至少有265个夹紧套筒在运行着。 到现在为止，在年度检查时未观察到钢丝断裂或腐蚀。因此，检查的时间间隔可被延长至两年。经验将表明，今后是否可能和是否值得进一步延长这种间隔时间。夹紧套筒的检查时间(取出、校核和安装)大约1小时。由于夹紧套筒(与浇铸套筒对比而言) 能够安装在任何位置上，而且钢丝绳在较长的区段内用不着弄直，所以钢丝绳连接实际上是比较容易的。它易于卸除刚好能够取出连接螺栓的钢丝绳载荷，这个工作可以借助液压缸去完成。这不需要安装备有长的起重钢丝绳的滑车。总结现在已经研制成功一种新的钢丝绳端头。该绳端被称为夹紧套筒。在该夹紧套筒内，各根绳股均被内锥和外锥套的自锁作用紧紧地夹住。为了避免局部表面压力，锥套指内侧和内锥的外侧均镶贴一种柔性材料(铝丝)。使用一个塑性偏转套便可防止钢丝绳的摆动作用于夹紧区。夹紧套筒的空腔被灌注黄油。静态和动态试验表明，夹紧套筒的性能等于或优于浇铸套筒的性能。与浇铸套筒相比，夹紧套筒易被取出和检查，如果仍然良好，它可被重新使用。夹紧套筒的外部测量尺寸大体等于浇铸套筒的外部测量尺寸，这意味着，夹紧套筒能够代替正在使用着的浇铸套筒。综合性的可靠的试验结果和实际经验应该归功于下列条件：由于采用了柔性衬垫，大于由衬垫材料的屈服点限定的力的任何力都不能够影响绳股。在钢丝绳最初承受拉伸载荷期间，绳股能够在一定限度内进行轴向运动和切向运动。绳股在进行上述运动时，能够获得相对于应力的最隹位置。这意味