信息摘要：
隨著工業技術的發展，抗旋轉鋼絲繩已經逐漸替代普通單層股鋼絲繩，在起重機場合應用越來越廣泛，其特有的抗旋轉性能可大幅提升鋼絲繩的使用壽命。187+IWS鋼絲繩是一種工藝較為成
隨著工業技術的發展，抗旋轉鋼絲繩已經逐漸替代普通單層股鋼絲繩，在起重機場合應用越來越廣泛，其特有的抗旋轉性能可大幅提升鋼絲繩的使用壽命。18×7+IWS鋼絲繩是一種工藝較為成熟的抗旋轉鋼絲繩，但經過長期使用，逐漸暴露其結構缺陷：芯繩出現的早期失效無法直接發現，導致其存在嚴重的安全隱患口。開發16×6：IWRC結構鋼絲繩，不但能豐富抗旋轉鋼絲繩的結構品種，為起重機鋼絲繩提供更多選擇，而且克服了18×7+IWS鋼絲繩結構的先天缺陷，在一定程度上解決了普通結構鋼絲繩不能同時兼顧抗旋轉性和抗沖擊性的問題。
1. 16×6：IWRC鋼絲繩結構及特點
1.1結構
16×6：IWRC是23×7類鋼絲繩的一種新結構，具有與35（W）×7類鋼絲繩相似的破斷拉力和抗旋轉性能。GB/T8706-2006和ISO17893：20040中對23×7類鋼絲繩的結構進行了定義：23×7類鋼絲繩中組繩總股數（不含芯股）為21~27根，最外層繩股數為15~18根，成繩次數為2次，股層數為2層，外層股為在中心鋼絲外捻制4~8根鋼絲的單層鋼絲股。參考國外鋼絲繩相關技術資料，設計結構為16×6：IWRC的鋼絲繩：總股數為25根，最外層股數為16根，結構為1×6，2次成繩，股層數2層，鋼絲繩截面如圖1所示。
1.2特點
從理論上對比16×6：IWRC和18×7-WSC2種結構鋼絲繩的抗旋轉性、抗沖擊性和破斷拉力，了解16×6：IWRC鋼絲繩的特點。
1.2.1抗旋轉性
16×6：IWRC鋼絲繩與18×7-WSC鋼絲繩抗旋轉性在相關標準中沒有明確給出，ISO21669：
2005只給出了鋼絲繩抗旋轉性能的試驗方法，因此先從理論上分析比較2種鋼絲繩抗旋轉性能。文獻2]給出18×7-FC鋼絲繩抗旋轉性能的研究方法：在理想情況下，各股產生于垂直鋼絲繩軸線的切向力F相同，假設繩股為“鋼絲”，將“鋼絲”面積與到鋼絲繩中心距離之積視為力矩，然后將相同方向力矩相加，通過比較不同方向力矩和之比，即可評價不同結構鋼絲繩的抗旋轉性能，比值越接近1，說明鋼絲繩抗旋轉性能越好。按照此方法分別對18×7-
WSC和16×6：IWRC鋼絲繩的抗旋轉性進行比較。
為了便于計算，捻距取無窮大，鋼絲繩直徑為D，2種鋼絲繩產生力矩與內層繩產生力矩之比計算結果見表1。
從表1數據可看出，16×6：IWRC不同方向力矩和之比為2.338，而18×7-WSC為3.823，這說明16×6：IWRC鋼絲繩的抗旋轉性能要優于18×7-WSC鋼絲繩。16×6：IWRC鋼絲繩外層股數相對較多，且內層繩直徑大，有利于提高鋼絲繩抗旋轉性能。
1.2.2破斷拉力
相同級別、規格鋼絲繩破斷拉力與鋼絲總面積相關[日，因此可以通過計算組股鋼絲總面積來比較鋼絲繩的破斷拉力。為了計算方便，假設鋼絲繩捻距無窮大，并將組繩單根股看作單根鋼絲，計算數據見表2。
從表2中的數據可以看出18×7-WSC鋼絲繩總鋼絲面積相比16×6：IWRC鋼絲繩總鋼絲面積要小，從組繩鋼絲面積大小可以得出16×6：IWRC的破斷拉力高于18×7-WSC。
1.2.3抗沖擊性
從結構上來看，18×7-WSC鋼絲繩組繩外層股數12根，相比16×6：IWRC外層股16根較少，所以對于相同規格的鋼絲繩，16×6：IWRC內層繩股直徑相比18×7-WSC要大。16×6：IWRC與18×7-WSC內層繩直徑之比大約為1.13，內層繩直徑大，則剛性好，因此，16×6：IWRC抗沖擊性能要好。
2 16×6：IWRC-28.00鋼絲繩研制
2.1研制過程
2.1.1鋼絲繩生產工藝參數16×6：IWRC鋼絲繩中股的排列方式為1+4+4F/16，中心股和填充股結構為1×7，內層股結構為1+6+6F+12，外層股結構為1×6，鋼絲繩先捻制內層繩，再捻制外層繩。設計繩徑為（1~1.05）D，執行GB8918-2006，公稱抗拉強度1770MPa，最小破斷拉力455kN。
2.1.2鋼絲繩股徑計算
16×6：IWRC一-28.00鋼絲繩有4種不同規格的股，中心股D。，內層股D1，填充股D2，外層股D。
鋼絲繩中各股的直徑之比與鋼絲繩的捻距倍數密切相關，設計時取鋼絲繩的捻距倍數為7，為保證鋼絲繩受力時內外層股伸長一致，內層繩捻距倍數取6。按照用戶要求，鋼絲繩加大量。取2%，鋼絲繩的設計直徑Da=Dx（1+8）=28.00mm×（1+2%）=
28.56mm。
根據文獻自-6]中相關表格可以查出16×6：
IWRC鋼絲繩的近似捻制系數ms=6.469，根據鋼絲繩的結構幾何關系，可通過計算得出：外層股D3=D/m選=28.00mm/6.469=4.33mm；內層繩外接圓D內=Da-2×D，=28.56mm-2×4.33mm=
19.90mm。
考慮到內層繩與外股的接觸方式，并根據多層股鋼絲繩設計與生產經驗，內層繩的加大系數取1.032，可計算出：內層繩的設計直徑為D內B=Dg×
1.032=19.90mm×1.032=20.54mm。
再根據內層繩的結構和設計直徑，并查找文獻4-6]可知內層繩的近似捻制系數mg=2.448，計算得：內層股D，=Dgg/mg =20.54mm/2.448=
8.39mm；中心股Do=D4B-2×D1=20.54mm-
2×8.39mm=3.76mm。
根據計算出的股徑以及鋼絲繩結構幾何關系，通過繪圖法得出填充股D，=3.27mm。考慮股間合理的間隙，各股直徑大小進行適當調整0，調整后各股的直徑見表3。
2.1.3鋼絲直徑計算
表4為16×6：IWRC鋼絲繩各股中不同位置的鋼絲直徑代表符號。
（1）中心股鋼絲直徑。中心股結構為1×7，股捻距取7倍，外層絲6根，mo=3.068，o外=Do/mo=
4.04mm/3.068=1.32mm；o中=Do-2×8o外=
4.04mm-2×1.32mm=1.40mm。
（2）內層股鋼絲直徑。內層股結構為1+6+
6F+12，股捻距取7倍，外層絲12根，m，=5.091，
8，外=D1/m：=8.25mm/5.091=1.63mm。根據內層股鋼絲直徑比81外8填：81內：61中=1：0.4334：
1.0680：1.0970，得出內層股鋼絲直徑分別為81第=0.71mm，1內=1.74mm，81中=1.79mm。
（3）填充股鋼絲直徑。填充股結構為1×7，股捻距取9倍，外層絲6根，m2=3.041，2外=D2/m2=
3.35mm/3.041=1.10mm；62中=Do-2×82外=
3.35mm-2×1.10mm=1.15mm。
（4）外層股鋼絲直徑。外層股結構為1×6，股捻距取7倍，外層絲5根，m3=2.746，83外=D，/m3=4.32mm/2.746=1.57mm；根據外層股鋼絲直徑比82外63中=1：0.7027。得出外層股中心絲83中=4.32
mm-2×1.57mm=1.18mm。考慮合理的鋼絲間隙，對各股中鋼絲分別進行適當調整，調整后各股中鋼絲直徑見表5。
2.1.4鋼絲繩捻距和捻向
通過設計及計算結果可得出：鋼絲繩捻距S=
28.00mm×7=196.00mm；內層繩捻距S為=20.54
mm×6=123.24mm；中心股捻距S。=4.04mmx
7=28.28mm；內層股捻距S，=8.25mm×7=57.75
mm；填充股捻距S，=3.35mm×9=30.15mm；外層股捻距S，=4.32mm×7=30.24mm。
多股鋼絲繩抗旋轉性與各股和各層繩的捻向有著重要關系園，為了保證鋼絲繩具有最好的抗旋轉性，各股的捻向設計見表6。
2.1.5制繩鋼絲質量控制鋼絲繩的綜合力學性能與制繩鋼絲質量密切相，生產高質量鋼絲繩的基礎就是能夠生產出高品質的鋼絲。在制繩鋼絲生產過程中，嚴格按照生產流程和工藝進行，原材料選擇寶鋼72A線材，由比利時FIB公司熱處理生產線進行預處理，生產出索氏體化程度很高的半成品，再按照拉絲工藝進行多道次、小壓縮率的拉拔，拉拔過程中重點控制冷卻、潤滑和鋼絲應力，使每盤鋼絲的力學性能均達到工藝要求。
2.1.6鋼絲繩的捻制
16×6：IWRC-28.00鋼絲繩各股分別在305/6和305/36合股機上生產，其中外層股采用1+6分線盤時出現股面不平現象，經過調整鋼絲張力后得到改善。
16×6：IWRC一28.00鋼絲繩分2次捻成，首先在具有8個筐籃的合繩機上捻制結構為1+4+4F的內層繩，使用8分度預變形器；其次是在630/18合繩機上捻制出成品鋼絲繩。捻制過程中內層繩需進行翻身加捻，各股的張力應及時調整，防止出現內層繩起籠或繩面不平等現象。鋼絲繩還需進行淋油處理。
2.2研制結果
通過精確設計和生產控制，16×6：IWRC一28.00鋼絲繩研制成功。現場測量鋼絲繩實際參數均符合工藝設計要求，其中實測繩徑28.50mm，主股直徑4.33mm，內層股徑8.26mm，中心股徑4.04
mm，鋼絲繩實測捻距195.00mm，內層繩實測捻距125.00mm。鋼絲繩的破斷拉力試驗值為524kN。
鋼絲繩拆股試驗結果表明，鋼絲繩捻制后鋼絲的力學性能均滿足GB8918-2006的要求，拆股檢測結果見表7。
3結語
16×6：IWRC鋼絲繩由于其結構的優點，既消除了18×7類鋼絲繩的缺陷，也彌補了普通單股鋼絲繩的不足。隨著起重機市場的發展，抗旋轉鋼絲繩的需求越來越大，產品附加值也較高，但是結構的變化也導致生產難度增大，這不僅需要有先進的設計技術和生產設備，更需要操作者具有較高的操作技能和風險預判能力。只有提高工人操作技能、規范操作過程，才能批量生產高壽命的16×6：IWRC抗旋轉鋼絲繩，使其性能得到充分展現。
