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钢绞线锚板的参数试验

钢绞线锚板的参数试验 2011年12月09日 来源： 1　钢铰线锚具的工作机理　　在以钢绞线为起重绳的起升设备中，锚具用来锚定钢绞线并直接承受吊重。锚具包括锚片和锚板。锚片外表面为光滑锥面，内表面为圆柱面，其上开有螺牙。锚板则为开有圆锥通孔的柱体，有单孔锚板和多孔锚板两类。钢绞线的锚固是通过锚片楔紧穿过锚板锥孔的钢绞线而实现的(见图1)。图1　锚具　　在使用液压油缸进行逐级提升时，油缸每完成一次行程，就需要上下两组锚具交换一次紧锚和松锚，实现载荷转换，从而保证下一个行程的实施。现场使用发现，当钢绞线负载较大时，在锚片与锚板的接触面之间有时会发生咬合，使得脱锚转换难以完成。现场对此的处理办法通常只能将该钢绞线割断，但这样将降低吊装的安全系数并影响工程进度。　　改善锚具脱锚性的途径之一是改进锚板锥孔的设计参数，这些参数包括锥孔锥度、硬度、粗糙度及孔径等(见图2)。确定锚板最佳设计参数需要掌握这些参数对锚具脱锚性能的影响程度。2　锚板咬合分析图2　锚板参数图3　锚片受力图 2.1　锚板锥角α的约束条件　　锚具紧锚时锚片的受力见图3。　　以锚片为隔离体建立静力平衡，可得到钢绞线的法向力FN与垂直载荷FL的关系。　　（1）式中：α——锥角；　　　ρ——锚板与锚片间的静摩擦角。　　由于吊重时要求锚片夹紧钢绞线的最大静摩擦力大于钢绞线垂直载荷FL，即：FN.fj≥FL式中：fj——锚片与钢绞线接触表面的最大静摩擦系数。　　代入式(1)可以得到锚具的自锁条件为：　　（2）　　这也是锚板锥度的约束条件。可见，锚板锥角α较小将有利于钢绞线锚固，虽然这里锚片的fj变化范围很大。　　同样，还可得到锚板锥面反力R与垂直载荷FL的关系式：　　（3）　　该式又表明，锚板锥角α增大将有利于减少锥面支反力，从而提高脱锚性。　　上述分析中假设了锚片与锚板的锥度是完全一致的。这在一般情况下是正确的，因为锚片与锚板锥度上的少量差别，在钢绞线承载时将随着锚片螺牙咬入钢绞线而自动消除，使锚片锥度自动调整为锚板锥度。但是，若锚板锥度过大或过小，这种锥度差则难以消除，这将造成锚片与锚板之间的线接触，从而使两者发生咬合的可能性大大增加。因此，锚板的锥度应与锚片套上钢绞线形成的空载锥度基本一致。 2.2　锚板咬合机理　　锚板与锚片在接触面处发生的咬合，是一种所谓的“冷焊”现象。这是由于金属表面的微观不平，在外载作用下，峰峰之间的接触应力极大，一旦超过材料表面的屈服极限，将使金属表层产生塑性变形。这种变形破坏了金属表面的吸附膜及氧化膜，同时又使金属表层原子晶格中的能量超过“粘着限”，从而在相互接触的表面之间出现分子扩散而造成粘结。从发生咬合的锚板表面可以清楚地看到这种粘结现象。　　因此，要避免锚板与锚片咬合，从金属处理工艺上，就应保证其足够的表面光洁度，增加表面硬度及表面抗压强度。3　锚板试验 3.1　试验参数及试验方法　　为了定量了解锚板参数对锚板咬合的影响程度，并确定锚板的最佳参数，我们在锚板锥孔的参数中，选择硬度、锥度及锥孔大端孔径等三个设计参数为试验变量，并对每个变量参照原参数值选用两档水平进行咬合力测试。试验参数如表1所示。这里选择锥度时是考虑锚片在钢绞线上空套时的锥度为13.6°～14.0°。表1　试验参数　硬度（HRC）锥度(°)孔径(mm)粗糙

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