钢丝绳的应力分析

作者：admin 发布时间：2020-10-06 18:00点击：

钢丝绳的应力分析

无数的研究和实践表明：影响钢丝绳使用寿命的主要原因是“疲劳破坏”。所谓的“疲劳破坏”，是由于在交变应力的作用下，钢丝绳的钢丝内部形成“断裂源”，这些“断裂源”逐步发展扩大，最后导致钢丝断裂（俗称“疲劳断丝”）。这种“疲劳断裂”并无明显的塑性变形，具有突发性的特点，对钢丝绳危害极大。因此，长时期以来人们都从减少或消除钢丝绳的应力入手来增强钢丝绳的“耐疲劳”性能，从而提高钢丝绳的使用寿命。

要消除或减少钢丝绳的应力，首先要对钢丝绳内的各种应力进行客观地分析和认识。这方面，国内外不少研究者做出了大量的理论和实际研究探索，并取得了很大的成就。但是钢丝绳的应力是极为复杂的，准确地描述钢丝绳应力以及应力与“疲劳极限”之间的关系还有待于今后的进一步努力。
综合各种论述，钢丝绳的应力基本上可以分为两大类：一是钢丝绳制造过程中产生的应力；贰拾钢丝绳在使用过程中产生的应力。

钢丝绳制造中形成的应力
钢丝绳中的钢丝是经过拉拔制成的，在拉制过程中要在钢丝内形成残余拉拔应力；由钢丝念成股，再由股捻成绳时，也要产生捻制应力。因此钢丝绳在制造过程中主要产生两类应力：即残余拉拔应力和捻制应力。

残余拉拔应力
残余拉拔应力又以三种形式存在：
1）残余拉应力
钢丝在拉拔中，由于模子的角度、润滑条件、冷却条件上的差异，变形时，钢丝的内部各层“晶粒纤维”出现位移差和变形差，因此在钢丝的纵向产生拉应力。这种拉应力将部分地在残存钢丝内部形成残余拉应力。
残余弯曲应力
拉制过程中，钢丝在拉丝机的辊轮、卷筒中弯曲时要形成弯曲应力残存于钢丝的内部。尤其是当卷筒的直径与钢丝的直径不协调（即弯曲比不合）时，残余弯曲应力更为明显。此外，如果模子的出口中心与钢丝在卷筒的切点不在自然水平切线上，也会加剧弯曲应力的形成。
滑轮式拉丝机拉制钢丝时，钢丝将绕自身轴线产生扭转，而形成扭转应力。

捻制应力
捻制应力也有三种形式：
扭转应力
弯曲应力
拉伸应力

钢丝绳在工作时的应力
钢丝绳的工作状态按受力的方式主要有两种：一种是只受拉力负荷作用的工作状态，即便是这种情形的钢丝绳的应力也是极为复杂的。因为钢丝绳在张力负荷下本身存在着各种形式的运动，这些运功形式的不同对张力的大小、方向都会产生不同程度的影响。为了研究方便，只考虑在静拉力负荷作用下的钢丝绳应力状态。另外一种是钢丝绳绕过绳轮或卷筒时工作状态。在这种情形下，钢丝绳除受到绳轮的摩擦之外，主要是在张力状态下收到绳轮的弯曲。
现就这两种工作状态时的简单情形对钢丝绳的应力进行分析。
仅受拉力负荷作用的钢丝绳应力
当钢丝绳受到拉力负荷作用时，由于钢丝和股绳呈螺旋状态，因此，同时要受到张拉、径向挤压、弯曲、扭转的综合作用。
钢绳所受拉力负荷与钢丝和股受力之间的关系
钢丝绳内的接触应力
扭转力矩和扭转应力
弯曲力矩和弯曲应力

钢丝绳绕在绳轮（卷筒）工作状态下的应力

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