汽车起重机伸缩臂用钢丝绳的设计和制造

对于具有 2 节伸缩臂的汽车起重机，一般可采 用复合式同步伸缩驱动（ 图 1） ，它是由 1 个单级作 用液压缸和 2 套绳排构成，1 套供伸臂用，另 1 套供 缩臂用，平衡滑轮 15 装在基本臂上。伸臂时，缸筒 3 通过销轴 13 带动第一节伸缩臂 4 伸出，伸臂绳排
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金属制品
第 38 卷
7 绕过平衡轮 15 和滑轮 6，通过绳端固定位置 9 处， 以 2 倍于缸筒的速度带动第二节伸缩臂 5 外伸。对 于 4 节以上起重臂的伸缩机构又分为以下 2 种： 单 缸或多缸加一级绳排，单缸或多缸加两级绳而国内一般在 1 960 MPa，在 YB / T 5359—2010《压 实 股 钢 丝 绳 》中 仅 列 入 了 1 870 MPa级。（ 2） 破断拉力。同直径、同强度的钢 丝绳，国内生产的钢丝绳的破断拉力要小得多，相差 在 1 个强度级别以上，在 YB / T 5359—2010《压实股 钢丝绳》中，直径 20 mm，1 770 MPa 级钢丝绳的最 小破断拉力为 312 kN，而迪帕产品样本中规定的为 344 kN； 另外钢丝绳的金属截面积和单位质量也要 小一些，说明绳股的截面压缩率要小一些。（ 3） 柔 软性。国外的钢丝绳虽然强度比较高，但钢丝绳应 力小、柔软性好。
该结构钢丝绳国内部分厂家已开始生产，YB / T 5359—2010《压实股钢丝绳》［2］中已列入，但与国外 生产的同结构相比还存在差距，主要表现在： （ 1） 钢 丝绳公称抗拉强度。国外钢丝绳的公称抗拉强度一
2 钢丝绳的设计 8 × K26WS － PWRC （ K） 钢丝绳是一种填充式
平行捻结构，由 17 个压实股组成，其中 8 个外层股， 4 个内层股，4 个填充股围绕一个中心股，一次捻制 而成，具体结构为 8 × K26WS + 4 × K7 + 4 × K19S + 1 × K7，如图 2 所示，也可采用其他的股结构。笔者 仅以 8 × K26WS + 4 × K7 + 4 × K19S + 1 × K7 为例进 行设计。
图 2 8 × K26WS － PWRC（ K） 结构示意图 Fig． 2 8 × K26WS － PWRC（ K） structure
2． 1 钢丝绳主要技术参数 （ 1） 公称直径： 20 mm； （ 2） 公称抗拉强度： 2 160 MPa； （ 3） 最小破断拉力： 421 kN； （ 4） 右捻。
国内汽车起重机伸缩臂钢丝绳绳排用的钢丝绳 结 构 主 要 是 6 × 29FI + IWRC、35W × 7 和 8 × K26WS － PWRC（ K） 。35W × 7 阻旋转性能较好、柔 软、结构伸长较小，但由于 35W × 7 的外层股数较 多，有 16 个股，而且是微松散的钢丝绳，所以对安装 要求比较高，稍不注意易造成外层股弓起，缩短钢丝 绳的使用寿命。
我国生产制造的汽车起重机以 QY5 ～ QY50 型 汽车起重机为主，普遍采用伸缩油缸加绳排的伸缩
结构，伸缩结构的最末一、二节采用钢丝绳伸缩。绳 排系统在中国已经应用得比较成熟，是一种历史较 悠久的技术，此技术的优点是臂长、变化容易、工作 臂种类多、可以带载伸缩、实用性强，缺点是自身质 量大，对整机稳定性影响较大，在起重质量 100 t 以 下的起重机上应用比较广泛。
d3 ———外层股的直径； m———捻制系数（ 当捻距倍数为 7 倍时，查
计算出压缩前股的直径，然后根据压缩前股的直径， 计算出各股的配丝。压缩率的大小，可以根据产品
文献［3］得 m = 3. 731） 。
的要求确定，一般可取 10% ～ 15% ，破断拉力高，则
经过计算得： 外层股直径 d3 = 5. 40 mm，内层股 压缩率要大一些，单层丝的股压缩率可大一些。笔
8 × K26WS － PWRC （ K） 为压实股平行捻钢丝 绳，该结构钢丝绳对股进行压缩后合绳，具有结构紧 密、破断拉力大、结构伸长小、耐疲劳等特点，且外层 股个数少，钢丝绳不松散，相比 35W × 7 安装要求要 低一些，因此，8 × K26WS － PWRC （ K） 是汽车起重 机伸缩臂绳排用钢丝绳的理想选择。
直径 d1 = 4. 15 mm，填充股直径 d2 = 2. 00 mm，中心 者计算选择的股压缩率，单层丝为 15% 左右，多层
股直径 d0 = 1. 74 mm（ 用该系数计算出来的中心股 丝为 12% 左右，根据该压缩率，计算得压缩前的股
直径在实际应用中偏小，应提高 10% 左右，所以中 径： d3 = 5. 75 mm，d2 = 2. 30 mm，d1 = 4. 45 mm，d0 =
国内汽车起重机生产厂在采购该类钢丝绳时以 进口为主，部分选用国产的。江苏赛福天钢索股份 有限公司结合市场的需要，研制 8 × K26WS － PWRC （ K） 结构钢丝绳，并取得了较好的效果。
1． 2 汽车起重机伸缩臂对钢丝绳的要求 制作汽车起重机伸缩臂钢丝绳绳排用的钢丝
绳，要求破断拉力高、结构伸长小，且制成同一伸缩 臂的多根钢丝绳的结构伸长波动要在准许的范围 内，因而该用途的钢丝绳一般应经过预张拉处理。
第38卷 Vol. 38
第1期 No. 1
金属制品 Metal Products
doi： 10． 3969 / j． issn． 1003 － 4226． 2012． 01． 002
2012 年 2 月 February 2012
汽车起重机伸缩臂用钢丝绳的设计和制造
过惠成
（ 江苏赛福天钢索股份有限公司， 江苏 无锡 214192）
结构钢丝绳中各股之间的比例计算出其他股的直 径［3 － 4］。
下： d3 = 5. 40 mm，d2 = 2. 15 mm，d1 = 4. 20 mm，d0 = 2. 00 mm。
d3 = D /m， 式（ 1） 中： D———钢丝绳公称直径；
（ 1） 2． 3 各股配丝的计算 计算各股配丝，首先要确定各压实股的压缩率，
心股直径 d0 可取 1. 90 mm） 。
2. 15 mm。
首先，由于中心股直径根据实际情况作了调整，
根据压缩前的股径，按相关的公式分别计算出
填充股的直径也会有变化，需要通过作图来调整各 各股的配丝，见表 1。
表 1 8 × K26WS + 4 × K7 + 4 × K19S + 1 × K7 工艺参数表
Design and manufacture of steel wire rope for automobile crane’s telescopic boom
GUO Hui-cheng
（ Jiangsu Safety Steel Wire Rope Co． ，Ltd． ，Wuxi 214192，China）
摘 要 汽车起重机普遍采用伸缩油缸加绳排的伸缩结构，伸缩结构的最末一、二节采用钢丝绳，要求该钢丝绳破 断拉力高、结构伸长小，一般应经过预张拉处理。以 8 × K26WS － PWRC（ K） —20 为例，介绍汽车起重机伸缩臂用 平行捻压实股钢丝绳的要求及设计和制造过程。设计钢丝绳公称抗拉强度 2 160 MPa，钢丝绳捻距倍数为 6． 8 倍， 股捻距倍数为 8. 5 倍，股的压缩率为 12% ～ 15% ，钢丝绳整绳破断拉力为 421 kN； 盘条选择 80 或 82A 钢，S、P 质量 分数均应不大于 0. 020% ； 采用模拉的方法生产股绳； 预变形器股的变形量一般控制在钢丝绳公称直径的 0. 80 ～ 0. 85 倍； 捻股时采用喷淋的方式添加润滑油脂。根据设计和生产控制要求制造的成品钢丝绳实测破断拉力达 428 kN。 关键词 汽车起重机伸缩结构； 绳排； 平行捻压实股钢丝绳； 破断拉力； 捻距倍数； 模拉； 预变形器 中图分类号 TG356． 4 + 5
际直径应不小于公称直径，所以设计时，计算直径要
2． 2． 2 股径的设计
略大一些； 最后，外层股之间必须要有一定的间隙，
根据所选择的各层股和钢丝绳的捻距倍数，按 以防止股之间的摩擦，所以实际股径要比计算的股
公式（ 1） 先计算出外层股的直径，然后根据填充式 径小一些。根据上述情况，对各层股的直径调整如
Abstract Automobile crane normally to use extension structure like extension jack with rope，and its extension structure’s last one and two sections to use steel wire rope，which requires the rope’s breaking force is high and structure elongation is small，normally should processed by pre-tension process． Taking 8 × K26WS － PWRC（ K） —20 for example，to introduce the choice，design and manufacture process of parallel-closed rope for automobile crane’s telescopic boom． To design steel wire rope’s normal tensile strength is 2 160 MPa，steel wire rope’s length of lay is 6. 8 times，lay length of strand is 8. 5 times，and strand’s compression ratio is 12% ～ 15% ，steel wire rope’s breaking force is 421 kN； wire rod chooses 80 or 82A steel，S and P’s mass fraction should no more than 0. 020% ； to produce strand rope by the way of die drawing，predeformer strand’s deformation quality should be 0. 80 ～ 0. 85 times of steel wire rope’s normal diameter； To add grease by the way of spraying when spinning． Finished steel wire rope’s actual breaking force is 428 kN according to design and production requirement． Keywords automobile crane extension structure； rope； parallel-closed rope； breaking force； pitch times； die drawing； pre-deformer