信息摘要：
隨著旅游業快速發展，載人索道用牽引鋼絲繩的應用越來越廣泛。載人索道在西方工業發達國家已經發展了一百多年，形成了一個獨立的系統。載人索道用牽引鋼絲繩為往復式運行，根
隨著旅游業快速發展，載人索道用牽引鋼絲繩的應用越來越廣泛。載人索道在西方工業發達國家已經發展了一百多年，形成了一個獨立的系統。載人索道用牽引鋼絲繩為往復式運行，根據索道用鋼絲繩標準GB26722-2011要求，對鋼絲繩安全系數要求很高，鋼絲繩選型也極為重要。載人索道用牽引鋼絲繩必須具有足夠的抗拉強度和良好的柔軟性，載人索道用牽引鋼絲繩一般選用線接觸同向捻股式結構鋼絲繩，在腐蝕性或露天環境中推薦使用鍍層（鍍鋅、鍍合金等）鋼絲繩。國內大多數索道用6×19S+PPC結構鋼絲繩作為牽引鋼絲繩使用，但使用效果不太理想。國內外索道的發展表明，點接觸鋼絲繩使用壽命低于線接觸鋼絲繩，但西魯式鋼絲繩使用壽命僅1~2年，不宜作為索道牽引鋼絲繩使用，為了提高索道用牽引鋼絲繩的使用壽命，使索道運營更經濟、更安全，需探索使用壽命更長的其他結構鋼絲繩。
1. 16×25Fi同向捻載人索道用牽引鋼絲繩生產工藝
不同結構載人索道用牽引鋼絲繩使用情況見表1。根據牽引鋼絲繩的使用情況，6×25Fi填充股式同向捻鋼絲繩使用效果較好，因此，在國內載人索道用牽引鋼絲繩的使用，25Fi填充股式同向捻鋼絲繩正逐漸替代其他線接觸或點接觸鋼絲繩。但每個鋼絲繩生產廠家的生產工藝有差異，導致鋼絲繩在使用過程中出現不同的缺陷，鋼絲繩的生產工藝選擇和主要過程控制尤為重要。
1.1結構形式及使用特點
6×25Fi屬于填充式線接觸鋼絲繩，6×25i同向捻鋼絲繩股的捻向和繩的捻向相同。股中鋼絲呈兩層排列，在內、外層鋼絲的縫隙中填充直徑較細的鋼絲，股中各層鋼絲間呈線接觸狀態，每根鋼絲螺旋線處于相互平行狀態，各鋼絲之間逐根緊密相靠，結構穩定性較好。
當鋼絲繩受載荷工作時，鋼絲繩內各股及股內各層鋼絲所受的接觸應力較小，彎曲時各層鋼絲間不存在二次彎曲應力]，因此鋼絲繩的耐疲勞性能相對較好。同向捻鋼絲繩由于股的捻向和繩的捻向相同，鋼絲受到的彎扭變形比交互捻鋼絲繩的小，并且鋼絲與繩的軸線夾角比交互捻鋼絲繩的大得多，同向捻一般為30°左右，6×25Fi同向捻鋼絲繩的鋼絲與繩的軸線夾角控制在26°左右，交互捻一般為0~8°，所以鋼絲繩的柔軟度及彎曲疲勞性能較好。外層鋼絲曲率與滑輪槽的曲率匹配度較好，接觸應力小，所以鋼絲磨損較均勻，而在相同條件下，交互捻鋼絲繩外層鋼絲與滑輪槽的接觸面積小，接觸應力大，鋼絲局部磨損嚴重，磨損斷絲的機率增大。
車廂運動過程中，載人索道在徑向壓力作用下，內部彎曲應力很大。繩輪上的接觸應力也非常大，但6×25Fi鋼絲繩外層鋼絲直徑較小，其與繩輪的接觸應力較小，同向捻鋼絲繩與繩輪的接觸應力比交互捻鋼絲繩的小，鋼絲繩耐磨性能較好。
1.2外層鋼絲直徑和繩徑的關系
國內外實踐證明，載人索道用牽引鋼絲繩的外層鋼絲直徑最佳范圍在1.0~3.0mm，鋼絲直徑過小易磨損造成疲勞斷裂，鋼絲直徑過大會使鋼絲繩柔軟性變差，不宜編織。
索道用牽引鋼絲繩外層鋼絲直徑和繩徑的關系如下，d=D/（n+3.5），式中：D為鋼絲繩公稱直徑，mm；d為股外層鋼絲公稱直徑，mm；n為股外層鋼絲根數。
鋼絲繩股的外層鋼絲直徑用式（1）計算的誤差不大于3%。以長江索道用牽引鋼絲ZAA6x25Fi+PPC-23.5mm-1770MPa為例，鋼絲繩股結構式為1+6+6F+12，股外層鋼絲數為12根，該鋼絲繩外層鋼絲工藝配絲公稱直徑為1.50mm，代入公式（1）可得
d=D/（n+3.5）=1.51mm,這與實際數據1.50mm相差不大。在相同繩徑下鋼絲數多的鋼絲繩其外層鋼絲直徑較細，鋼絲之間的相對滑動較容易，鋼絲繩越柔軟，耐彎曲疲勞性能越好旦。載人索道對鋼絲繩安全系數要求很高，因此，鋼絲繩結構選擇尤為重要，而鋼絲繩股的外層鋼絲直徑對鋼絲繩的使用效果影響較大。國內某索道用牽引鋼絲繩外層鋼絲公稱直徑見表2。
由表2可以看出，除6×37點接觸鋼絲繩外，相同繩徑的鋼絲繩25Fi結構股外層鋼絲直徑最小，31WS結構股外層鋼絲比25Fi略大，31WS和25Fi鋼絲繩股結構的內層鋼絲均位于外層鋼絲的“谷”部，但25i結構股在內、外層相鄰鋼絲的縫隙里填充較細鋼絲，因此在鋼絲繩運行過程中鋼絲不易相對滑動，鋼絲間的磨損較小，由表1可以看出，25Fi鋼絲繩使用壽命也最長。
1.3股與股和絲與絲之間的間隙
載人索道的特殊使用環境，對鋼絲繩的安全性能要求較高，所以根據特殊的使用環境，必須配以特殊的生產工藝。鋼絲繩股的相鄰鋼絲之間和相鄰股之間的間隙不能過大，過大可能會造成鋼絲或股之間的滑動，造成鋼絲繩結構破壞，且鋼絲繩的金屬接觸面積小，會降低鋼絲繩的整繩破斷拉力。鋼絲繩股的相鄰鋼絲之間和相鄰股之間的間隙也不能過小，過小會造成鋼絲繩在運行過程中鋼絲或股相對運動而磨損，會使鋼絲繩磨損斷絲。因此，鋼絲繩股的相鄰鋼絲之間和相鄰股之間的間隙必須嚴格控制。股中鋼絲之間的間隙如圖1所示，繩中股之間的間隙如圖2所示。
1.4鋼絲繩的繩芯
根據索道的使用環境，繩芯一般選用合成纖維繩芯（PPC），合成纖維繩芯具有耐腐蝕性、耐擠壓性強，鋼絲繩柔軟性較好。在索道往復運行過程中鋼絲繩不斷受到沖擊載荷及橫向擠壓作用力時，纖維繩芯能夠起支撐鋼絲繩結構的作用，減小各股間的相對滑動。如果沒有鋼絲繩芯支撐和潤滑鋼絲繩各股，鋼絲繩各股就會相互擠壓，導致鋼絲繩結構破壞和鋼絲繩各股間磨損增大。在索道緊急啟動和停止時會對鋼絲繩產生慣性動載荷，纖維繩芯能減小動載荷對鋼絲繩的損傷四。合成纖維繩芯直徑波動范圍較小，繩芯的捻距和直徑直接影響鋼絲繩的使用效果。鋼絲繩用繩芯如圖3所示。根據鋼絲繩公稱直徑計算繩芯直徑如下，m=D/d
1.5拾距和掩角的關系
捻距和捻角都是主要的工藝參數，捻距和捻角之間成反比關系。捻距通常用鋼絲繩公稱直徑的倍數來描述，一的大小直接影響鋼絲繩的使用壽命。
捻距大小的影響體現了鋼絲在繩股中的捻制變形程度。繩股捻距越大，則扭轉變形損失越小。但鋼絲繩股捻距越大，繩內彈性應力越大，疲勞性能下降，使用壽命縮短，但強度損失和伸長也越小。因此，確定鋼絲繩股捻距時要綜合考慮影響因素，特別是要考慮鋼絲繩特定的使用條件和用途要求，進行合理選擇國。鋼絲繩捻距不宜過大，當鋼絲繩承受較大的壓力時，捻距小可大大提高鋼絲繩的使用壽命，但捻距過小則相反，鋼絲繩捻距小，造成鋼絲繩伸長率增加，不利于索道運行。對于6×25Fi同向捻載人索道用牽引鋼絲繩而言，建議索道用牽引鋼絲繩的T/D一般應為6.8左右，T/D應大于6.5，鋼絲繩股的t/d約為8.0，根據查閱國內外索道用鋼絲繩文獻資料，推薦索道用鋼絲繩捻角a為16~20。選擇捻距較小的鋼絲繩比較好，因為捻距小，鋼絲繩的柔軟性較好，鋼絲繩在運動中的扭轉力小，可以提高鋼絲繩的耐磨性。如國內某索道用ZAA6×25Fi+PPC-23.5mm-ZZ-1870MPa同向捻鍍鋅鋼絲繩捻距T=157mm，T/D=6.68,數值大于6.5，接近6.8。d=7.70mm，t=61mm，a=17°，代入公式t/d=7.9，非常接近8.0。
2. 6×25Fi同向捻鋼絲繩捻制主要控制點
2.1撿制應力控制
鋼絲或股在捻制時隨著機身的旋轉而產生扭轉應力；鋼絲繩捻制后鋼絲或股呈螺旋線形式，捻制變形存在彈性變形和塑性變形，因此必然產生彎曲應力。股繩生產采用后變形器來控制捻制應力，合繩先采用預變形器消除部分股繩應力，再使用后變形器消除合繩過程中的捻制應力，鋼絲繩捻制應力過大會嚴重影響鋼絲繩使用效果，因此鋼絲繩的扭力必須嚴格控制。
6×25Fi同向捻鋼絲繩生產過程中，大多數生產廠家都采用工字輪翻身的方法處理，即成繩機框架工字輪隨著股的捻制方向一起轉動，使股的應力在捻制成繩過程中保持平衡，但翻身等于是股破勁，鋼絲繩捻制后股中鋼絲不緊密，會出現股中鋼絲松弛現象，這使得鋼絲繩在運行過程中易出現結構破壞，造成鋼絲繩使用壽命降低。由于同向捻鋼絲繩捻制過程中股處于上勁狀態，同時要保證鋼絲繩捻制后股絲不松動，需控制股扭力方向與股的捻制方向相同，且需要股繩的扭力與合繩過程中破勁的扭力相抵消，這就需要放大股的扭力，使鋼絲繩應力處于平衡狀態。通過不斷生產試驗，保證鋼絲繩股中鋼絲不松弛，且鋼絲繩捻制扭轉在0~90°，得出6×25Fi類同向捻鋼絲繩股的捻制扭轉控制在-720°~-540°。6×25Fi同向捻鋼絲繩扭轉情況見表四
2.2鋼絲繩不松散性能控制
松散是鋼絲繩的一項質量缺陷，松散的鋼絲繩不易編接，切割時捆扎不當會造成鋼絲繩結構破壞。鋼絲繩的松散性能主要是通過合繩時的預變形器來控制，一般用拆股變形率來衡量。從鋼絲繩中拆出大于4個捻距長度的股，注意保持股的螺旋狀態不被破壞，然后放置在一水平面上，股的各相應點均和該平面接觸，測量出股的螺旋高度h和鋼絲繩的實際直徑D的比值為拆股變形率n，即n=h/D。
通過長期的生產驗證，6×25Fi+PPC結構不同直徑同向捻鋼絲繩不松散、不起殼狀態下的拆股變形率控制在85%~88%較好，不同結構規格鋼絲繩拆股變形率及松散情況見表5。
根據鋼絲繩生產的相關要求和實際生產經驗，拆股變形率大于90%會造成鋼絲繩起殼，拆股變形率小于80%會造成鋼絲繩松散。對于6×25Fi同向捻索道用牽引鋼絲繩，根據國內索道的使用情況，鋼絲繩捻制不松散、不起殼狀態的拆股變形率控制在85%~88%，使用效果較好。
3結語
載人索道用鋼絲繩結構、規格繁多，技術條件復雜，這給鋼絲繩選取和維護帶來一定的困難。根據具體的使用環境和條件，合理正確地選擇、檢查和維護載人索道用鋼絲繩。載人索道用牽引鋼絲繩一般選用同向捻多絲線接觸纖維芯鋼絲繩，但在線接觸鋼絲繩中，25Fi填充式同向捻鋼絲繩在工藝設計和自身結構上更具優勢，更耐用。目前國內大多數載人索道用鋼絲繩都使用25Fi類鋼絲繩代替其他線接觸鋼絲繩和部分點接觸鋼絲繩。
