Page 85 - 《摩擦学学报》2020年第6期

768 摩 擦 学 学 报 第 40 卷

(a) Outer layer of outer strand (b) Outer layer of outer strand (c) Outer layer of core strand
in contact with core strand in contact with outer strand in contact with outer strand

L
D

(d) Outer layer of outer strand (e) Schematic diagram of
in contact with pulley measurement method of wear scar size

Fig. 7 Morphologies of wear scars of typical positions of steel wires
图 7 钢丝典型位置处磨损形貌

均在恒定张力9.2 kN时最大，这是因为弯曲疲劳次数 发现钢丝绳断丝主要发生在芯股，故当1个捻距内钢
大(见表3)导致磨损量增加，故磨痕尺寸最大. 由图8~ 丝绳芯股断丝数达到13.7根时钢丝绳应报废. 由表2可
11中的图(a)和图(d)可知，芯股与螺旋股接触时，在变 知，钢丝绳捻距为78 mm；依据表1中各区段钢丝绳长
张力9.7~11.0 kN时，接触钢丝磨痕尺寸均最小；与恒 度，区段5和6钢丝绳长度增至1个捻距时比例系数分
定张力11.5 kN工况相比，变张力9.2~11.5 kN工况分别 别为1.95和6，故各区段钢丝绳实际断丝数乘以比例系
呈现较大(小)的螺旋股(芯股)外层钢丝磨痕尺寸. 由 数即为1个捻距长度的断丝数. 依据表4，不同试验工
图8~11中的图(b)和图(c)可知，与螺旋股、滑轮接触的 况时区段5和6对应的1个捻距内钢丝绳芯股断丝数见
螺旋股外层钢丝磨痕尺寸均仅次于恒定张力9.2 kN 表5. 由表5可知，针对试验工况2和3，区段6钢丝绳已
时；与螺旋股接触时，在恒定张力11.5 kN时，螺旋股外 达到报废标准. 因此，一旦钢丝绳芯股出现首根断丝，
层钢丝磨痕尺寸最小；而与滑轮接触时，在变张力为 芯股将在较小弯曲循环次数后出现集中性断丝现象，
9.2~11.5 kN时，螺旋股外层钢丝磨痕尺寸最小. 直至钢丝绳报废.
3.4 弯曲疲劳失效报废评估
4 结论
由上可知，当弯曲疲劳次数较少时，钢丝绳均未
发现断丝现象；当弯曲疲劳次数大于一定循环次数 a.定载、变载弯曲疲劳钢丝绳均在芯股、螺旋股
时，钢丝绳均发现断丝现象. 通过钢丝绳钢丝磨痕尺 外层发生断丝现象；与定载弯曲疲劳相比，变载弯曲
寸发现，钢丝磨痕数据庞大和统计随机性导致钢丝磨 疲劳钢丝绳断丝出现较晚，芯股外层断丝数较多、螺
痕尺寸随弯曲疲劳次数呈不规律变化. 然而，弯曲疲 旋股外层断丝数较少，芯股外层钢丝弯曲疲劳寿命

劳过程中钢丝绳断丝数易于准确统计，且统计结果呈 较短.
现一定规律性. 因此，选取弯曲疲劳钢丝绳断丝数作 b.定载、变载弯曲疲劳钢丝绳钢丝断口均包括裂
为钢丝绳报废评估标准. 纹萌生区、扩展区和瞬断区；与定载弯曲疲劳相比，变
《煤矿安全规程》规定：摩擦式提升机提升钢丝绳 载弯曲疲劳钢丝绳钢丝断口的裂纹扩展区占比较低、
报废年限为2年，如果钢丝绳的断丝、直径缩小和锈蚀 挤压变形较大.
程度不超过相关规定标准，可继续使用1年；若钢丝绳 c.定载、变载弯曲疲劳钢丝绳螺旋股外层钢丝磨
在1个捻距内断丝断面积与钢丝绳总断面积之比达到 痕尺寸降低次序均为与滑轮、芯股和螺旋股接触处；
10%，则钢丝绳达到报废标准. 依据钢丝绳报废标准 与定载弯曲疲劳相比，变载弯曲疲劳钢丝绳不同层钢
和表2所示的钢丝绳内部钢丝总断面积，由上文分析 丝磨痕尺寸总体较小，钢丝绳更易达到报废水平.