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CN108842488B - 一种高渗透性单股钢丝绳 - Google Patents

一种高渗透性单股钢丝绳 Download PDF

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CN108842488B CN201810964629.6A CN201810964629A CN108842488B CN 108842488 B CN108842488 B CN 108842488B CN 201810964629 A CN201810964629 A CN 201810964629A CN 108842488 B CN108842488 B CN 108842488B
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Abstract

本发明涉及一种高渗透单股钢丝绳，其包括中心丝和由内而外的第二层丝；其特征在于钢丝绳由内而外的钢丝层数≧3层；其中钢丝绳由内而外的钢丝层数为3层时，钢丝绳为瓦林吞式单股钢丝绳或西鲁式单股钢丝绳，钢丝绳最外层的部分钢丝或全部钢丝采用点接触钢丝股代替；钢丝绳由内而外的钢丝层数﹥3层时，钢丝绳为西瓦、瓦西、西瓦西或瓦西瓦复合多层单股钢丝绳，钢丝绳由内而外从第三层开始，每层的部分钢丝或者全部钢丝采用点接触钢丝股代替。本发明具有能提高橡胶在钢丝绳中渗透性的优点。

Description

一种高渗透性单股钢丝绳
技术领域
本发明属于钢丝绳技术领域，具体地说是涉及一种高渗透性的单股钢丝绳。
背景技术
输送带运输凭借其高效节能、污染小的优点，在矿业开采等领域有着广泛的应用。其中钢丝绳芯输送带采用胶带钢丝绳来补强，其承载能力大为提高，可以满足高速、大运输量、长距离的运输需求，因此钢丝绳芯输送带在国内外相关领域备受青睐。
胶带钢丝绳的渗透性是其质量检验的重要指标之一。渗透性好的钢丝绳在实际使用过程中增大了橡胶与钢丝的粘合强度，改善了钢丝绳的防腐蚀性能，缓解钢丝之间的相互挤压剪切，提高了输送带的疲劳寿命。
目前主要的胶带钢丝绳多为线接触结构，
CN 102666972 A披露了一种用于加强橡胶制品的点接触钢丝绳。所述钢丝绳为多股结构钢丝绳，包括1个中心股和6个外层面股。这种结构钢丝绳在橡胶中的渗透性可以满足要求，但是点接触结构钢丝绳绳径胶粗，且面股经二次捻制，强度损失较大。难以满足未来轻量化，高强度的市场需求。
CN 102224292 B披露了一种具有波形绞线的用于加强橡胶制品的钢丝绳，所述钢丝绳为芯部钢丝股和外层股组成，其中外层股所用钢丝部分或全部为波形丝，通过波形丝进一步增强了钢丝之间的间隙，增强了橡胶的渗透性，但波形结构钢丝再次捻制后强度较之普通结构钢丝强度损失更大，且波形丝捻制成股难度加大，增加了生产成本。
普通线接触结构的钢丝绳由于绳、股填充系数高，生产输送带的过程中橡胶不能完全渗透到钢丝绳内部所有钢丝，即渗透性不好，影响了钢丝绳在输送带中的实际支撑作用，降低了输送带的使用寿命且易在传送过程中埋下安全隐患。
以1*19W结构钢丝绳为例，如图1所示，即使同层钢丝之间留有一定的间隙，保证橡胶可能渗入，但相邻两层钢丝之间均为线接触结构，没有任何缝隙，橡胶难以进一步渗入，图1中阴影区域表示橡胶可以在钢丝绳中渗透的区域，因此普通线接触结构钢丝绳难以满足橡胶用钢丝绳充分渗透性的要求。
发明内容
针对以上缺点，本发明的目的在于提供一种能提高橡胶在钢丝绳中渗透性的一种高渗透性单股钢丝绳.
本发明的技术内容为，一种高渗透单股钢丝绳，其包括中心丝和由内而外的第二层丝；其特征在于钢丝绳由内而外的钢丝层数≧3层；其中钢丝绳由内而外的钢丝层数为3层时，钢丝绳为瓦林吞式单股钢丝绳或西鲁式单股钢丝绳，钢丝绳最外层的部分钢丝或全部钢丝采用点接触钢丝股代替；钢丝绳由内而外的钢丝层数﹥3层时，钢丝绳为西瓦、瓦西、西瓦西或瓦西瓦复合多层单股钢丝绳，钢丝绳由内而外从第三层开始，每层的部分钢丝或者全部钢丝采用点接触钢丝股代替。
在上述一种高渗透单股钢丝绳中钢丝绳为瓦林吞式或西鲁式单股钢丝绳时：
若最外层钢丝数为偶数为N时：最外层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者为钢丝与1*n点接触钢丝股交替，n为3～9；
若最外层钢丝数为奇数为N1时：最外层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者有两个1*n点接触钢丝股相邻，其余1*n点接触钢丝股与钢丝交替，n为3～9， 1*n点接触钢丝股数量为（1+N1）/2。
在上述一种高渗透单股钢丝绳中，钢丝绳为西瓦、瓦西、西瓦西或瓦西瓦复合多层单股钢丝绳，由内而外从第三层开始，若每层中钢丝数为偶数N时，由内而外从第三层开始每层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者为钢丝与1*n点接触钢丝股交替，n为3～9；由内而外从第三层开始，若每层中钢丝数为奇数N时，由内而外从第三层开始每层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者有两个1*n点接触钢丝股相邻，其余1*n点接触钢丝股与钢丝交替，n为3～9， 1*n点接触钢丝股数量为（1+N1）/2。
在上述一种高渗透单股钢丝绳中所用钢丝为镀铜、镀锌、镀锌铝合金钢丝；当优先考虑钢丝绳的粘合力时采用镀铜钢丝，当优先考虑钢丝绳的耐腐蚀性能时采用镀锌或者镀锌铝合金钢丝；钢丝为含碳量大于0.5%的中高碳钢丝。
在上述一种高渗透单股钢丝绳中对于1*n钢丝股：首先，1*n钢丝股形成的等效圆面积与原结构中替代钢丝的横截面面积相等，保证新结构钢丝绳结构稳定， 1*n钢丝股所承受的载荷需与替代的原钢丝承受载荷相等，保证新结构钢丝绳力学性能达到要求；其次，因为1*n钢丝股金属横截面积小于原来钢丝，且 1*n钢丝股在捻制过程中发生强度损失，因此，1*n钢丝股中钢丝强度高于原钢丝强度，其计算公式如下：
σ1：1*n钢丝股中钢丝强度；K1：结构系数；K2：捻制系数；σ2：原钢丝强度。
结构系数K1取值与1*n钢丝股中金属横截面积有关，设原钢丝直径为D1，1*n钢丝股中钢丝直径为D2，K1的计算公式如下：
捻制系数K2与1*n钢丝股的捻距有关，根据捻距不同，其取值为1.05～1.35。
本发明中1*n点接触钢丝股和钢丝在合绳捻制过程中采用预变形装置对1*n钢丝股和钢丝（除中心丝）进行预成型，保证钢丝绳不松散；此外，对钢丝绳进行后变形处理，消除绳应力。
本发明中心丝与由内而外的第二层丝之间有适当的间隙，间隙率为1.0～3.0%。
本发明与现有技术相比所具有的优点为：本发明能保证橡胶能渗入钢丝绳内，能大大提高橡胶在钢丝绳中的渗透性，能满足橡胶用钢丝绳充分渗透性的要求。
附图说明
图1为1*19W结构普通线接触钢丝绳结构横截面示意图。
图2为本发明中1*3钢丝股示意图。
图3为本发明中一种西鲁式高渗透性钢丝绳结构横截面示意图。
图4为本发明中一种瓦林吞式高渗透性钢丝绳结构横截面示意图。
图5为本发明中一种多层高渗透性钢丝绳结构横截面示意图。
具体实施方式
如图2所示为本发明中1*3钢丝股示意图，图中标注1为1*3钢丝股，标注2为1*3钢丝股替代原钢丝后形成的空隙，标注3为1*3钢丝股形成的虚拟等效圆，等效圆的尺寸与替代的原钢丝尺寸相等。
例1：以示意图3生产1×17S（1+8+（4/1*3））-3.0mm西鲁式高渗透性钢丝绳为例，对本发明做进一步说明：
（1）制绳所用钢丝制备，生产工艺流程为：原料盘条→酸洗、硼化→第一次干式拉拔→热处理→第二次干式拉拔→成品收卷，中心丝4直径为0.69mm，次层丝5直径为0.42mm，次层丝之间有间隙，间隙率控制在1.0-3.0%，外层丝6直径为0.5mm，外层的钢丝股8所用钢丝8-1直径0.24mm；热处理、拉拔、酸洗等工艺采用常规生产工艺。
（2）将步骤（1）所生产的钢丝8-1捻制成点接触结构钢丝股8，捻向为S，捻距为15mm，个数为4个。
（3）将步骤（1）和（2）生产的中心丝4、次层丝5、外层丝6和钢丝股8捻制成成品西鲁式高渗透性钢丝绳，捻制过程中对中心丝4、次层丝5、外层丝6和钢丝股8均进行预变形处理，保证钢丝绳结构稳定，不松散；此外，需对钢丝绳进行后变形处理，保证成品绳无应力；
（4）通过对这种新结构钢丝绳进行渗透性检测，图3中阴影区域表示橡胶可以渗入的区域；透气性合格标准为 <0.03bar。样品透气性为0.01bar，符合要求。
例2：以示意图4生产1×19W（1+6+6/1*3）-3.0mm瓦林吞式高渗透性钢丝绳为例，对本发明做进一步说明：
（1）制绳所用钢丝制备，生产工艺流程为：原料盘条→酸洗、硼化→第一次干式拉拔→热处理→第二次干式拉拔→成品收卷；中心丝4直径0.68mm，次层丝5直径0.60mm，次层丝5之间有间隙，间隙率控制在1.0-3.0%，外层丝6直径0.5mm，外层的钢丝股9所用钢丝9-1直径为0.33mm；热处理、拉拔、酸洗等工艺采用常规生产工艺；
（2） 将步骤（1）所制备钢丝9-1捻制成点接触结构钢丝股9，捻向为S，捻距为20mm，个数为6个。
（3）将步骤（1）和（2）生产的中心丝4、次层丝5、外层丝6和钢丝股9捻制成成品瓦林吞式高渗透性钢丝绳，捻制过程中对中心丝4、次层丝5、外层丝6和钢丝股9均进行预变形处理，保证钢丝绳结构稳定，不松散；此外，需对钢丝绳进行后变形处理，保证成品绳无应力；
（4）通过对这种新结构钢丝绳进行渗透性检测，图4中阴影区域表示橡胶可以渗入的区域；透气性合格标准为 <0.03bar。样品透气性为0.01bar，符合要求。
例3以示意图5生产1×31WS（1+6+6/1*3+（6/1*3））-5mm多层高渗透性钢丝绳结为例，对本发明做进一步说明：
（1）制绳所用钢丝制备，生产工艺流程为：原料盘条→酸洗、硼化→第一次干式拉拔→热处理→第二次干式拉拔→成品收卷；中心丝4直径0.85mm，次层丝5直径0.82mm，次层丝之间有间隙，间隙率控制在1.0-3.0%，第三层钢丝7直径0.69mm，外层丝6直径为1.15mm，第三层钢丝股11所用钢丝11-1直径为0.43mm，外层钢丝股12所用钢丝12-1直径为0.56mm；热处理、拉拔、酸洗等工艺采用常规生产工艺；
（2） 将步骤（1）所制备第三层钢丝股11的钢丝11-1捻制成点接触结构钢丝股11，捻向为S，捻距为28mm，个数为6个；将步骤（1）所制备钢丝12-1捻制成点接触结构钢丝股12，捻向为S，捻距为35mm，个数为6个；
（3）将步骤（1）和（2）生产的中心丝4、次层丝5、第三层钢丝7、外层丝6钢丝股11和钢丝股12捻制成成品多层高渗透性钢丝绳，捻制过程中对中心丝4、次层丝5、第三层钢丝7、外层丝6钢丝股11和钢丝股12均进行预变形处理，保证钢丝绳结构稳定，不松散；此外，需对钢丝绳进行后变形处理，保证成品绳无应力；
（4）通过对这种新结构钢丝绳进行渗透性检测，图5中阴影区域表示橡胶可以渗入的区域，透气性合格标准为 <0.03bar。样品透气性为0.02bar，符合要求。

Claims (3)

1.一种高渗透单股钢丝绳，其包括中心丝和由内而外的第二层丝；其特征在于钢丝绳由内而外的钢丝层数≧3层；其中钢丝绳由内而外的钢丝层数为3层时，钢丝绳为瓦林吞式单股钢丝绳或西鲁式单股钢丝绳，钢丝绳最外层的部分钢丝或全部钢丝采用点接触钢丝股代替；钢丝绳由内而外的钢丝层数﹥3层时，钢丝绳为西瓦、瓦西、西瓦西或瓦西瓦复合多层单股钢丝绳，钢丝绳由内而外从第三层开始，每层的部分钢丝或者全部钢丝采用点接触钢丝股代替；点接触钢丝股为1*n点接触钢丝股，n为3～9；钢丝股形成的等效圆面积与替代原结构中的钢丝横截面面积相等；中心丝与由内而外的第二层丝之间有适当的间隙，间隙率为1.0～3.0%。
2.根据权利要求1所述的高渗透单股钢丝绳，其特征在于钢丝绳为瓦林吞式或西鲁式单股钢丝绳时：
若最外层钢丝数为偶数为N时：最外层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者为钢丝与1*n点接触钢丝股交替，n为3～9；
若最外层钢丝数为奇数为N1时：最外层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者有两个1*n点接触钢丝股相邻，其余1*n点接触钢丝股与钢丝交替，n为3～9， 1*n点接触钢丝股数量为（1+N1）/2；
钢丝绳为西瓦、瓦西、西瓦西或瓦西瓦复合多层单股钢丝绳，由内而外从第三层开始，若每层中钢丝数为偶数N时，由内而外从第三层开始每层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者为钢丝与1*n点接触钢丝股交替，n为3～9；由内而外从第三层开始，若每层中钢丝数为奇数N1时，由内而外从第三层开始每层钢丝全部采用1*n点接触钢丝股代替或者有两个1*n点接触钢丝股相邻，其余1*n点接触钢丝股与钢丝交替，n为3～9， 1*n点接触钢丝股数量为（1+N1）/2。
3.根据权利要求1所述的高渗透单股钢丝绳，其特征在于钢丝绳中所用钢丝为镀铜、镀锌、镀锌铝合金钢丝；钢丝为含碳量大于0.5%的中高碳钢丝。
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