第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點
用多根或多股細鋼絲擰成的撓性繩索，鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運機械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼絲繩的強度高、自重輕、工作平穩(wěn)、不易驟然整根折斷，工作可靠。
1、鋼絲繩的構(gòu)造
（1）鋼絲。鋼絲繩起到承受載荷的作用，其性能主要由鋼絲決定。鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形（或異形）絲材，具有很高的強度和韌性，并根據(jù)使用環(huán)境條件不同對鋼絲進行表面處理。
（2）繩芯。它是用來增加鋼絲繩彈性和韌性、潤滑銅絲、減輕摩擦，提高使用壽命的。常用繩芯有機纖維（如麻、棉）、合成纖維、石棉芯（高溫條件）或軟金屬等材料。
2、按擰繞的層次分類
鋼絲繩按擰繞的層次可分為單繞繩、雙繞繩和三繞繩。①單繞繩：由若干細鋼絲圍繞一根金屬芯擰制而成，撓性差，反復(fù)彎曲時易磨損折斷，主要用作不運動的拉緊索。②雙繞繩：由鋼絲擰成股后再由股圍繞繩芯擰成繩。常用的繩芯為麻芯，高溫作業(yè)宜用石棉芯或軟鋼絲擰成的金屬芯。制繩前繩芯浸涂潤滑油，可減少鋼絲間互相摩擦所引起的損傷。雙繞繩撓性較好，制造簡便，應(yīng)用最廣。③三繞繩：以雙繞繩作股再圍繞雙繞繩芯擰成繩，撓性好；但制造較復(fù)雜，且鋼絲太細，容易磨損，故很少應(yīng)用。鋼絲繩的繞制方向有順繞和交繞兩種。鋼絲擰成股的繞向與股擰成繩的繞向相同者稱順繞。順繞鋼絲繩的鋼絲間接觸較好，撓性也較好，使用壽命長，但有扭轉(zhuǎn)松散的趨向，不宜用作自由端懸吊重物的提升繩，可作為有剛性導(dǎo)軌對重物導(dǎo)行時的提升繩或牽引繩。鋼絲擰成股的繞向與股擰成繩的繞向相反者稱交繞。交繞的鋼絲繩不易扭轉(zhuǎn)松散，在起重作業(yè)中廣泛使用。
3、按接觸狀態(tài)分類
鋼絲繩也可按股中每層鋼絲之間的接觸狀態(tài)分為點接觸、線接觸或面接觸3種。①點接觸的鋼絲繩：股中鋼絲直徑均相同。為使鋼絲受力均勻，每層鋼絲擰繞后的螺旋角大致相等，但擰距不等，所以內(nèi)外層鋼絲相互交叉，呈點接觸狀態(tài)。②線接觸的鋼絲繩：股中各層鋼絲的擰距相等，內(nèi)外層鋼絲互相接觸在一條螺旋線上，呈線接觸狀態(tài)。線接觸鋼絲繩的性能比點接觸的有很大改善，所以使用廣泛。③密封式鋼絲繩：面接觸繩股的一種，外層用乙形鋼絲制成，表面光滑，耐磨性好，與相同直徑的其他類型鋼絲繩相比，抗拉強度較大，并能承受橫向壓力，但撓性差、工藝較復(fù)雜、制造成本高，常用作承載索，如纜索起重機和架空索道上的纜索。
4、鋼絲繩的截面
除了圓股外，還有三角股、橢圓股和扁股等異型股。與圓股的相比，它們有較高的強度，與卷筒或滑輪繩槽的接觸性能好，使用壽命長，但制造較復(fù)雜。
鋼絲用優(yōu)質(zhì)碳鋼制成，經(jīng)多次冷拔和熱處理后可達到很高的強度。潮濕或露天環(huán)境等工作場所可采用鍍鋅鋼絲擰成的鋼絲繩，以增強防銹性能。
鋼絲繩在各工業(yè)國家中都是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，可按用途需要選擇其直徑、繩股數(shù)、每股鋼絲數(shù)、抗拉強度和足夠的安全系數(shù)，它的規(guī)格型號可在有關(guān)手冊中查得。鋼絲繩除外層鋼絲的磨損外，主要因繞過滑輪和卷筒時反復(fù)彎曲引起金屬疲勞而逐漸折斷，因此滑輪或卷筒與鋼絲繩直徑的比值是決定鋼絲繩壽命的重要因素。比值大，鋼絲彎曲應(yīng)力小，壽命長，但機構(gòu)龐大。必須根據(jù)使用場合確定適宜的比值。鋼絲繩表面層的磨損、腐蝕程度或每個擰距內(nèi)斷絲數(shù)超過規(guī)定值時應(yīng)予報廢。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
鋼絲繩已經(jīng)成為我們現(xiàn)代工業(yè)和日常生活中不可缺少的工具。但鋼絲繩是如何發(fā)明出來的，它的工藝是如何發(fā)展的，這些問題可以說絕大多數(shù)人都不會知道。
要談到鋼絲繩的起源和歷史，首先就得先講繩索的起源和歷史，因為鋼絲繩無論從用途還是制作工藝都是源自于繩索的應(yīng)用。鋼絲繩是繩索的一種，只由于材料制造工藝的發(fā)展，用鋼鐵材料替代了纖維材料。這一變化已經(jīng)起了質(zhì)的變化。
利用天然纖維制造繩索的歷史可以追溯到史前時代。要遠遠早于文字的發(fā)明，甚至比石器時代還要早。有證據(jù)表明早在公元前一萬七千年就有編捻的繩索。邏輯上來推論，應(yīng)該是由于生存需要，有意識地將樹皮，獸皮掛在身上，或?qū)⑹Ｓ嗟墨C物掛在高處，促使使用不同粗細的藤來連接和懸掛東西，進而發(fā)展到用多條藤來編接來增加強度和長度。后來發(fā)現(xiàn)經(jīng)過反復(fù)使用的藤成為更柔軟的纖維束，到有意將藤變?yōu)槔w維來捻制使用，這樣一個發(fā)展階段。當(dāng)然除藤外，也可能是皮條，和其他細長的柔韌的材料。因此，究竟是哪個民族的祖先先行學(xué)會了制造繩索，這肯定是一個永遠也無法解答的迷。
由于沒有文字的記錄，以及天然纖維無法長期保存的原因，世界上可以用來推測繩索制造歷史的石刻可以追溯到公元前12000-9000年，考古發(fā)現(xiàn)實物的繩索，如芬蘭的中石器時代公元9000-3000年前，秘魯發(fā)現(xiàn)的古印加人的記事繩的歷史也已經(jīng)進入公元年了。中國的文字記載可以考證的繩索使用歷史應(yīng)該比發(fā)明“結(jié)繩記事”的神農(nóng)氏更早吧，那也就是公元前7000多年的樣子。古埃及的壁畫記錄可以看出出那個時候制成規(guī)模地造繩索的大致景象。采用的材料為莎草，皮革，和棕呂纖維。制繩的工藝在公元前就已經(jīng)臻于完善，在以后的幾千年幾乎沒有大的改觀。
直到15-16世紀(jì)，天才達•芬齊畫過兩幅制繩機的草圖，雖然同他的其他發(fā)明一樣，沒有能夠真正制造出來。在他的草圖里甚至還有拉拔模具，用這些模具有可能制造出鐵絲來。也就是說可能制造出鐵絲繩來。
1556年，艾古里科納的一幅關(guān)于礦山的油畫，就鮮明地反映出在那個時代繩索在采礦運輸上的重要用途。
在1586年，當(dāng)羅馬圣•彼得廣場要樹立起一塊327噸的方碑時，要經(jīng)過數(shù)月的準(zhǔn)備，動用900個壯漢和75匹馬，加上大量的繩索和滑輪才得以完成。
如今鋼絲繩的發(fā)明，就可以造出1000噸吊裝能力的移動式起重機。對于吊裝幾百噸的重物，對那些搞吊裝設(shè)備的專業(yè)公司來說，可以說是舉手之勞。
19世紀(jì)初頁，礦山提升主要還是依賴麻繩和鐵鏈。歐洲的麻繩靠進口還很貴，并且只能用在那些干燥的礦坑。而鐵鏈也不是十分可靠，因為只要有一個環(huán)的斷裂，就會造成那種“一環(huán)斷裂全盤皆輸”的結(jié)果。
大約在1824年到1838年間，德國克勞斯塔爾的一名采礦工程師，阿爾伯特一直試圖解決礦山運輸?shù)碾y題。他注意到了麻繩的優(yōu)點，就是受力都是沿著纖維方向，平行的拉伸。另一方面，鐵鏈具有非常好的強度。他試圖將兩種提升工具的優(yōu)點結(jié)合到一起，這是促使鋼絲繩誕生的第一個念頭。
如今硬質(zhì)合金的模具替代了拉拔鐵塊，直流電機取代了水推磨?，F(xiàn)代化的拉絲機可以在一個生產(chǎn)周期中連續(xù)地一盤接一盤地拉絲。在拔絲變形過程中產(chǎn)生的熱量被冷卻器帶走。但現(xiàn)代拔絲機的基本原理和裝備構(gòu)成同采礦工程師阿爾伯特那個時代的機器是相似的。
世界上第一根鋼絲繩是一個由三個股構(gòu)成的18毫米直徑的鋼絲繩，每個股由四根直徑3.50毫米的鐵絲捻成。整個捻制是由手工完成的。
1834年7月23日，在克勞斯塔爾的卡洛林內(nèi)礦的448米的豎井中，鋼絲繩的使用試驗完全滿足了它的發(fā)明者的要求。提升能力為同等直徑麻繩的六倍，是鐵鏈的四倍，是其自身重量的八倍。在卷筒上，它只需卷繞鐵鏈所占的卷筒空間的三分之一就夠了。
對操作員來講，相應(yīng)帶來的好處是，提升系統(tǒng)在斷裂前就可以通過單根鐵絲的斷裂而提前顯示出來。因此，就可以采取諸如將破損部分進行編繩修復(fù)或者及時換新繩之類的措施。
幾乎所有的麻繩都是交互捻的，而阿爾伯特先生卻將他的鋼絲繩采用平行捻。著就意味著鋼絲繩的外層鋼絲在導(dǎo)向滑輪里與繩槽得到很好的支撐。它們與鋼絲繩其他股之間的接觸也都是平行的。這樣就是說，這根世界上第一根鋼絲繩完全是沒有鋼絲交叉的。
在阿爾伯特鋼絲繩上，所有的鋼絲都是同一種材料。它們的直徑，制造條件都相同。他們的長度和在鋼絲繩里面形狀都一樣。另外，阿爾伯特鋼絲繩上所有的的鋼絲都可以從外面觀察到。這一點，是這個世界第一根鋼絲繩與后來所有的鋼絲繩設(shè)計相區(qū)別的一個特點。阿爾伯特先生值得在我們現(xiàn)代發(fā)明家名譽榜上中占有一席之地。
從1821年世界上第一條簡單結(jié)構(gòu)鋼絲繩問世，到1870年高碳鋼絲繩誕生，該產(chǎn)品迄今已有180多年的歷史。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，鋼絲繩設(shè)計制造理論日漸完善、品種結(jié)構(gòu)日益增多、生產(chǎn)工藝日趨成熟。特別是到20世紀(jì)70年代，可謂進人高速發(fā)展時期，與此同時，也打造出一批著名生產(chǎn)商。
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