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1問題提出 阻旋轉(zhuǎn)是特殊工藝和掩法鋼絲繩的特有性能，組旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是鋼絲繩重要的結(jié)構(gòu)品種，具有十分廣泛的用途。從鋼絲繩截面輪廓形狀看，阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分為圈截面鋼絲繩和非
1問題提出
阻旋轉(zhuǎn)是特殊工藝和掩法鋼絲繩的特有性能，組旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是鋼絲繩重要的結(jié)構(gòu)品種，具有十分廣泛的用途。從鋼絲繩截面輪廓形狀看，阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分為圈截面鋼絲繩和非圓截面鋼絲繩。圓截面阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩從組繩股數(shù)看，又可分為單捻鋼絲繩與多股鋼絲繩。單捻鋼絲繩可再分為單股鋼絲繩、半密封鋼絲繩、全密封鋼絲繩；多股鋼絲繩可再分為單層股鋼絲繩和多層股鋼絲繩，實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用相對(duì)較多的阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是多層股鋼絲繩，且以圈股結(jié)構(gòu)更為普遍。
鋼絲繩前增加修飾語“阻旋轉(zhuǎn)”，無疑是為了突出該鋼絲繩具有阻旋轉(zhuǎn)這一特有性能，但產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)并沒有對(duì)這一性能規(guī)定硬性技術(shù)指標(biāo)。另外，相對(duì)非阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩使用中出現(xiàn)問題的幾率相對(duì)較大，問題的表現(xiàn)形式也相對(duì)集中：其一，使用中內(nèi)層繩出現(xiàn)外逃或繩芯早期斷裂；其二，組繩個(gè)別股出現(xiàn)隆起甚至被擠斷；其三，大揚(yáng)程、高負(fù)載條件下出現(xiàn)扭結(jié)（也稱繞繩）。
以多層圓股結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，結(jié)合相關(guān)資料，筆者就基于阻旋轉(zhuǎn)性能差異而對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類意義及如何提高其性能進(jìn)行探討，期望有助于國內(nèi)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩制造技術(shù)水平的提高。
2問題研究
2.1阻旋轉(zhuǎn)性能對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類影響
2.1.1是適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩分類原理的需要ISO/FDIS 17893：2004（）《Steel wire ropes一Vocabulary，designations and classifications》給出諸多類別多層圈股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，但類別劃分依據(jù)是鋼絲繩結(jié)構(gòu)而非鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。也許考慮到阻旋
轉(zhuǎn)是阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的重要性能，ISO17893：2004/Amd.1：2010（E）基于鋼絲繩一端自由、一端固定并施加其最小破斷拉力20%載荷下在1000d（d為鋼
絲繩公稱直徑）長度鋼絲繩上自由端旋轉(zhuǎn)園數(shù)n將多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩按照阻旋轉(zhuǎn)性能從高到低排序
分為3類：Category 1、Category 2、Category3，評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)依次為n≤1圈、l圈<n≤2.5圈、2.5圈<n≤4圈，這種分類出發(fā)點(diǎn)是鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能而不涉及鋼
絲繩結(jié)構(gòu)類別。A1023/A1023MZ-09《Standard Specification for Stranded Carbon Steel Wire Ropes for General Purposes》根據(jù)鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能差異將多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩按照阻旋轉(zhuǎn)性能從高到低排序分
為3類：Category 1、Category 2、Category3，其對(duì)鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能進(jìn)行了定性描述，并規(guī)定了與之對(duì)應(yīng)鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式，包含外層繩股數(shù)、組繩股層數(shù)、合
繩次數(shù)等。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能基于阻旋轉(zhuǎn)性能不同而對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩進(jìn)行分類，顯示了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼絲繩
阻旋轉(zhuǎn)性能的高度關(guān)注。
采用ISO17893：2004/Amd.1：2010（E）規(guī)定方法，Usha martin從租旋轉(zhuǎn)性能角度將鋼絲繩分為4類：Non rotating、Low rolation、Spin resistant、Not non rotaling，評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)依次為n<l圈、l圈≤n≤4圈、4圈<n≤10圈、n>10圈。Python將多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分成3類，對(duì)鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了規(guī)定，關(guān)于阻旋轉(zhuǎn)性能有3種稱謂：Spin resislant，2 layer（8
to 10outer strands）、Rotation resistant，2 layer（11 to 13
outer strands）、Non rotating，3 layer（14 or more outer strands）。Diepa不同阻旋轉(zhuǎn)性能鋼絲繩如圖1所示。
圖1中，B50/B53/B55/B58、D1200Z、SUPER4結(jié)構(gòu)分別用Rotation resistant、Slightly rotation resistant、Slightly rotation resistant描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。DRAKO不同阻旋轉(zhuǎn)性能鋼絲繩如圖2所示。
圖2中，TK-Flex、175LC、Flex、RBR結(jié)構(gòu)分別用Rotation resistant、Extreme rotalion resistant、Almost non rolating、Excellent rotation resislance 描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。
Bridon用Rotation resistant、Low rolation描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。Casar用Rotation resistant、Semi-
rotation resistant 描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能，且稱代號(hào)QUADROLIFT結(jié)構(gòu)同圖1c鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能為
Semi-rotation-tesistant。OLIVEIRA用Rotation resist-
ant、Semi-rotation-esistant 描述鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能，且用Semi-rotation-resislant 描述4×K36WS-FC鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能。Pfeifer認(rèn)為高性能阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩外層繩股至少有15根，而稱18×7和17×7鋼絲繩是阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。Bridon定性給出平行拾鋼絲繩（Parallel closed）、單層股鋼絲繩（Single layer）、阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Rolation resistant）、低旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Low rotation）在加載條件下的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)角（Torque or Tum）如圖3所示。Usha martin定性給出6股鋼絲繩（Sixstrand）、低度阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Spin resistant）、中度阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Low torque）、不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩（Nonrotating）在施加不同比例最小破斷拉伸載荷條件下單位長度上的轉(zhuǎn)角變化趨勢(shì)。業(yè)界強(qiáng)企基于
組旋轉(zhuǎn)性能不同而重視對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分
類，顯示了強(qiáng)企對(duì)鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能的高度關(guān)注。
Parallel Closed Single Layer Rotation Resistant Low Rotation Load圖3加獲條件下不同類別鋼絲繩的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)角
Fig.3 Torque or turn of diferent type wire rope under load從前文表述可以看出，標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)界強(qiáng)金均關(guān)注
從鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能高低對(duì)其分類，只是具體到不同企業(yè)，對(duì)阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的阻旋轉(zhuǎn)性能描述不盡相同。當(dāng)關(guān)注鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能時(shí)，由于不同結(jié)構(gòu)阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的阻旋轉(zhuǎn)性能確實(shí)存在明顯差異，根據(jù)
ISO/FDIS 17893：2004（E）中“2.12.1 rope class grouping of ropes of similar mechanical properties and physical characteristics”規(guī)定，如采鋼絲繩阻旋轉(zhuǎn)性能存在值得關(guān)注的差異，就應(yīng)該進(jìn)行分類，即從阻旋
轉(zhuǎn)性能差異角度對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類是適應(yīng)
標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩分類原理的需要。
2.1.2是指導(dǎo)鋼絲繩安全使用的需要
雖然可以肯定與應(yīng)力釋放器連接的鋼絲繩只能
是阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，但并不是所有阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩均可連接應(yīng)力釋放器。分析Diepa、Casar、Bridon、Py-
thon、OLIVEIRA、Pfeifer、Vornbaeumen等企業(yè)明示其生產(chǎn)可與應(yīng)力釋放器連接阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，對(duì)照
A1023/A1023M-9發(fā)現(xiàn)，這些鋼絲繩在結(jié)構(gòu)上是Category1鋼絲繩，即阻旋轉(zhuǎn)性能最優(yōu)類鋼絲繩。從ISO21669：2005（D《Steel wire ropes-Determina-
tion of rotalional properties》之“Guidance on the use of swivels”[見：Annex A（informative）]規(guī)定看，只有n≤1圈的鋼絲繩才可連接應(yīng)力釋放器，1圈<n≤4圈鋼絲繩連接應(yīng)力釋放器則需要經(jīng)過鋼絲繩生產(chǎn)企
業(yè)和相關(guān)人員的認(rèn)可，n>l0圈的鋼絲繩不能連接
應(yīng)力釋放器。強(qiáng)調(diào)只有Category1鋼絲繩可與應(yīng)力
釋放器連接，是因?yàn)镃ategory 2、Category3鋼絲繩連接應(yīng)力釋放器后，鋼絲繩承載能力會(huì)顯著降低。
Casar用百分?jǐn)?shù)表示了不同結(jié)構(gòu)鋼絲繩一端連接應(yīng)
力釋放器后可保持最小破斷拉力的能力：對(duì)6股、8股鋼絲繩，該數(shù)值為40%~60%，對(duì)18×7鋼絲繩，該數(shù)值為60%~80%，而對(duì)圖4EUROLIFT、圖5
STARLIFT、圖6POWERPLAST鋼絲繩，該數(shù)值為90%~110%。Union也有相同研究并給出：對(duì)6股、
8股鋼絲繩，該數(shù)值為40%~60%，對(duì)Category 3、Category 2、Category1鋼絲繩，相應(yīng)數(shù)值依次為40%~70%、60%~80%、90%~110%。從滿足鋼絲繩安全使用角度看，基于阻旋轉(zhuǎn)性能不同而對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類，可以為鋼絲繩使用者決定所選阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是否可與應(yīng)力釋放器連接提供指
南。需要說明的是，Diepa、Casar、Verope、Python、OLIVEIRA、Pfeifer等企業(yè)資料均明示4股鋼絲繩不能與應(yīng)力釋放器連接。
3結(jié)語
從阻旋轉(zhuǎn)性能角度對(duì)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩分類，既是適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩分類原理的需要，也是指導(dǎo)后續(xù)鋼絲繩安全使用的需要。雖然也可視多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩為金屬芯鋼絲繩，但相對(duì)單層股鋼芯鋼絲繩，由于阻旋轉(zhuǎn)約束條件的引入，使工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的因素多、制造過程需要的關(guān)注點(diǎn)多。對(duì)我國鋼絲繩生產(chǎn)企業(yè)而言，制造高質(zhì)量多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩尚有不少硬核技術(shù)攻關(guān)，要關(guān)注合繩拾距變化、研究層繩撿制類型與捻向匹配、控制合繩前股拾制應(yīng)力狀態(tài)、選擇合適合繩預(yù)變形、重視鋼絲繩破斷拉力試驗(yàn)和改善鋼絲繩直徑穩(wěn)定性等，在不斷分析、研究、實(shí)踐、總結(jié)中去實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)多層股阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩制造技術(shù)的不斷進(jìn)步與產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提升，逐漸縮小與業(yè)界強(qiáng)者的差距，最大限度滿足市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的需求。
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