旋挖钻机钢丝绳

最近几年，35W×K7类和15×K7类两种结构钢丝绳应用于旋挖机上的数量相对较多，尤其是这两种同向捻钢丝绳在市场上的应用多，占比达50%以上。

旋挖钻机用钢丝绳的工作特点

旋挖钻机用钢丝绳在运行过程中，主要受以下几个方面的影响。

1）旋挖钻机用钢丝绳在运行过程中受到扭转载荷。

2）由于国内外旋挖钻机都没有安装动滑轮，所以钢丝绳单绳拉力较大。

3）旋挖钻机用钢丝绳多层缠绕的转台没有彻底根除，卷筒的跳绳、乱绳、咬绳等问题一直是制约钢丝绳使用寿命的关键因素。

4）旋挖钻机用钢丝绳工作环境恶劣，经常在腐蚀性的泥浆中工作，对钢丝绳涂覆油脂选择的技术要求较高，使用时要经常检查钢丝绳状态，并及时补充油脂。

5）旋挖施工过程中，升降钻杆和钻具时，作用在钢丝绳的力是一个交变载荷。

6）国内外的旋挖钻机主、辅卷扬的滑轮直径普通偏小，因此，其直径与钢丝绳直径比值偏小，会降低钢丝绳的抗弯曲疲劳性能，影响钢丝绳的使用性能和使用寿命。

旋挖钻机用钢丝绳的技术要求如下。

1）钢丝绳应具有抗旋转性。

2）钢丝绳应具有较高的抗拉强度，捻制均匀性好，钢丝绳捻制损失小，且要保证钢丝绳的整绳破断拉力。

3）对于多层缠绕的前置卷扬卷筒，推荐使用同向捻钢丝绳，以避免内股产生印痕。

4）鉴于旋挖钻机用钢丝绳直径与主辅卷扬的直径比值偏小，钢丝绳结构宜为多层股钢丝绳。

5）旋挖钻机施工需要频繁提升、下落钻具，要求钢丝绳耐磨性能好，抗拉强度适宜。

6）压实类异形股钢丝绳因股与股间接触点多，金属填充系数大，因此具有抗挤压、耐疲劳的特点。有些类型钢丝绳在钢芯和外股之间有一层塑料层，减少了钢芯与外股之间的摩擦，提高了钢丝绳抗疲劳性，并使钢丝绳结构更紧凑，不仅抗挤压、抗高温，而且吸收冲击载荷的能力大大提高。

7）钢丝绳的使用寿命主要取决于绳槽尺寸，以及钢丝绳直径D和卷筒（或滑轮底部）直径d比率的正确选择。旋挖钻机通常选择D/d≥20，D/d0=250，其中d0为钢丝绳最外层钢丝直径。

8）旋挖钻机工作时，要始终保持使用钢丝绳第一层提升力，且提升力要稳定。

35W×K7和15×K7+ IWRC内外层捻向相反，均属阻旋转钢丝绳，以规格为φ28.0mm钢丝绳为例，在相同表面状态和强度级别情况下，两者相关参数见表1。

结构稳定性

由表1可知，15×K7+ IWRC钢丝绳的外层股外层钢丝直径比35W×K7钢丝绳外层股外层钢丝直径粗，因此，对于外部磨损而言，15×K7结构钢丝绳的耐磨性能优于35W×K7钢丝绳；对于内部磨损而言，35W×K7层组股之间均为压实，接触应力相对较小，所以，内部磨损较好，但钢丝绳在工作过程中最重要的是与外部磨损，内部磨损的频率相对较少。

抗弯曲疲劳性能

由YB/T4506-2016可知，35W×K7结构钢丝绳除中心股不需压实外，其余各股均压实，而 15×K7+IWRC仅压实外层股。因此，15×K7+IWRC结构钢丝绳抗弯曲疲劳性能优于35W×K7结构钢丝绳。

抗冲击性能

通过计算可知，与15×K7+IWRC结构钢丝绳相比，35W×K7填充系数较大，刚度较高，抗冲击性能较强。

柔软性能

根据捻搓系数公式：MS= DS/DW，MR=DR/DS，得出柔性系数（KR）：KR=DR/Dw= MS× MR，其中，DR为绳径；DW为丝径；DS为股径；MS为股捻搓系数；MR为绳捻搓系数。

MS和MR值是影响钢丝绳结构、强度、柔性、致密性的因素之一，若股绳由不同直径的钢丝组成，则取直径大的钢丝（中心丝除外）计算。MS和MR大，即丝径小，金属密度大，支撑表面积大，使钢丝强度提高，柔性、不松散性能、耐磨性好。

钢丝绳在弯曲时，钢丝之间会产生滑动，绳内钢丝越细，根数越多，滑动面越大，钢丝相对滑动容易，钢丝柔软性好。

按照工艺，可以计算出35W×K7-28.0mm和15×K7+IWRC-28.0mm的柔性系数分别为17.28和17.5。因此，35W×K7-28.0mm的柔性比15×K7+IWRC-28.0mm略差。

结语

经对比，35W×K7和15×K7+IWRC两种不同结构钢丝绳的性能既具有相同点，也有一定的差异，但均可用于旋挖钻机。无论是35W×K7结构钢丝绳，还是15×K7+IWRC结构钢丝绳,两种钢丝绳各自优点，因此，要根据旋挖钻机使用的作业环境，合理选择钢丝绳。对于泥少、石多的地方，应选用抗冲击和耐磨性能更好的35W×K7结构的钢丝绳，对于泥多、石少的地方，可选用柔性和耐疲劳更好的15×K7+IWRC结构的钢丝绳，以发挥钢丝绳的最大效能。