關(guān)于滑索鋼絲繩的分析研究

摘 要：滑索是一種富有刺激性的新興的游樂設(shè)施項目，倍受游客的青睞，在國內(nèi)有較樂觀的發(fā)展前景。文章分析了目前滑索鋼絲繩的重要性，索的選型出發(fā)，詳細說明了鋼絲繩的目前設(shè)計中的問題，特別是選型問題還有經(jīng)驗設(shè)計的問題。分析了滑索的運行過程中的受力情況，就滑索的鋼絲繩的未來發(fā)展趨勢進行了分析。

關(guān)鍵字：滑索；鋼絲繩；受力分析

引言

滑索是一種富有刺激性新興的游樂設(shè)施項目，在游玩過程中不僅可以體驗驚險刺激的效果，還能感受到置身于大自然的陶醉，這樣一個游藝項目，倍受游客的青睞，在全國都發(fā)展的很好[1]?；髟谑褂眠^程中，影響滑索安全性能的因素較多，支架穩(wěn)定性、柔性吊掛的安全性、滑行小車的安全性、鋼絲繩的安全性等等，在眾多的因素中，對于鋼絲繩的研究以及分析不是很多，滑索的運行主要是依靠滑行小車在鋼絲繩上滑行使乘客到達終點，因此對于鋼絲繩的研究還是很有必要的，先設(shè)計之初就考慮了鋼絲繩的選型、設(shè)計壽命、摩擦系數(shù)等等，在運行過程中也會有風速、風向、乘客乘坐姿勢等因素對鋼絲繩的產(chǎn)生或多或少的影響[2]。文章就鋼絲繩的選型及受力等展開一定的分析，對今后滑索的分析研究提供一定的依據(jù)。

1 鋼絲繩的選型

鋼絲繩是滑索的主要構(gòu)成部件，滑索的運行中，乘客沿著由鋼絲繩組成的滑行軌道，依靠滑行小車和乘客的自重等受力，從上站滑行到下站，因此，鋼絲繩也可以稱作滑索的生命線，它是由多股鋼絲和特殊的有機物內(nèi)芯組成的柔性結(jié)構(gòu)體，其具有使用壽命長、強度高、抗沖擊性能好、耐磨、防潮、使用性能可靠等優(yōu)點[3]?？紤]到滑索的安全可靠性、使用壽命等方面選用結(jié)構(gòu)合理、壽命長、抗疲勞性能好的鋼絲繩對于滑索的安全使用有著十分重要的意義。對于滑索鋼絲繩的選用要求也有一定的規(guī)定。（1）滑索宜采用雙繩結(jié)構(gòu)，承載索直徑不小于12mm。（2）選取的鋼絲繩必須要有較大的抗拉強度，能夠承受較大的張力，安全系數(shù)至少為5（鋼絲繩最小破斷拉力與最大計算拉力之比）。（3）鋼絲繩表面光滑、耐腐蝕、耐磨、與作用輪有較大的外接觸表面。（4）鋼絲繩要符合鋼絲繩選用要求，牽引索應(yīng)采用線接觸、同向捻纖維芯鋼絲繩，承載索應(yīng)該采用線接觸、交互捻鋼芯鍍鋅鋼絲繩。在設(shè)計中選用鋼絲繩必須選擇能夠承受較大張力、具有較大的抗拉強度、具有很強的抗沖擊性和耐磨性，以及抵抗橫向壓力的能力[5]。鋼絲繩還應(yīng)該具有平滑的表面，來減輕鋼絲繩和滑輪的磨損以及減小滑輪滑行的阻力?；魇情L期暴露在露天環(huán)境中的，還要長期適應(yīng)這種露天環(huán)境工作，因此，鋼絲繩還應(yīng)該具有耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點。根據(jù)規(guī)定，制造B級鍍鋅鋼絲繩的或者制造光面鋼絲繩的鋼絲公稱抗拉強度有6種，1570Mpa，1670Mpa，1770Mpa，1870Mpa，1960Mpa和2160Mpa?；鲗τ阡摻z繩的公稱抗拉強度選擇一般不低于1770Mpa，公稱抗拉強度越大的其所能承受的拉力也就越大，其脆性也隨之增大，其反復(fù)彎曲的性能也就較差，因此在選擇鋼絲繩過程中要綜合考慮各項條件。確定鋼絲繩直徑大小是根據(jù)滑索的弦傾角、水平跨距、無荷中撓系數(shù)等因素來確定，一般規(guī)定雙承載索鋼絲繩直徑不小于12mm，單承載索鋼絲繩的直徑不小于15mm。

2 鋼絲繩的力學(xué)計算

滑索在運行中，鋼絲繩受力不同，承載索受到3個作用力，其分別為接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力。3個作用力中，彎曲應(yīng)力對承載索的磨損影響十分大，但對承載索的強度影響很小，因此，在進行滑索的承載索的進行計算分析時，是把拉應(yīng)力作為強度條件，把彎曲應(yīng)力作為承載索耐磨強度的驗算分析條件。彎曲應(yīng)力對于承載索也是十分重要，但是其計算十分困難，目前基本是結(jié)果理論知識進行推斷的，在實際中，一般都是用實際經(jīng)驗和理論知識結(jié)合分析的，由于張力作用，承載索上會出現(xiàn)拉應(yīng)力，假設(shè)承載索鋼絲繩的每條鋼絲的拉應(yīng)力相等，可得到表示承載索的拉應(yīng)力，單位N/mm2。

因此我們可以看出，拉應(yīng)力只有彎曲應(yīng)力一半時候，總受力最小，考慮疲勞破壞時彎曲應(yīng)力會大一些，因此根據(jù)上式可以看出，當拉應(yīng)力是彎曲應(yīng)力的一半時，總應(yīng)力最小，但是在考慮承案這個階段一般是根據(jù)經(jīng)驗來決定。

3 滑索鋼絲繩的發(fā)展

鋼絲繩在滑索中占有重要地位，目前前景廣闊?，F(xiàn)今，我國國內(nèi)有寧夏恒力鋼鐵集團有限公司等生產(chǎn)鋼絲繩，鞍鋼集團鋼繩廠等生產(chǎn)鋼絲繩，其價格低，售后比較好，這樣可以促進滑索市場的發(fā)展，對滑索鋼絲繩的發(fā)展有一定的積極推動作用。隨著國家科技的發(fā)展，人們?nèi)找嫣岣叩纳钏剑藗儗τ慰驮O(shè)施的要求也愈來愈高，以及滑索的技術(shù)進步，滑索對鋼絲繩的安全質(zhì)量和安全性能等都提出了更高的要求。近年來，很多國外的鋼絲繩制造廠家都進入了中國的鋼絲繩市場，進入了滑索的市場，如日本、奧地利的廠家，特別是近年來滑索的完整設(shè)備采用外國的鋼絲繩，很多滑索的生產(chǎn)廠家也要求使用進口的鋼絲繩，很多到期設(shè)備也都更換國外的鋼絲繩，因此，在競爭激烈的今天，鋼絲繩的設(shè)計制造必須要從其質(zhì)量和性能出發(fā)，提高質(zhì)量和安全性能，為我國的鋼絲繩以及滑索的發(fā)展帶來更大的市場。

4 結(jié)束語

（1）分析了目前滑索鋼絲繩的重要性，指出對鋼絲繩研究的迫切性要求。（2）從滑索的選型出發(fā)，詳細說明了鋼絲繩的目前設(shè)計中的問題，特別是選型問題還有經(jīng)驗設(shè)計的問題。（3）分析了滑索的運行過程中的受力情況，其彎曲應(yīng)力、拉應(yīng)力、接觸應(yīng)力的具體受力分析，并就設(shè)計中考慮的因素進行了介紹。（4）就滑索的鋼絲繩的未來發(fā)展趨勢及目前的發(fā)展狀況進行了詳細的介紹，并就發(fā)展的瓶頸問題提出了建議。

參考文獻

[1]周新年.工程索道與柔性吊橋[M].人民交通出版社，2008：28-35.

[2]單圣滌.工程索道[M].北京：中國林業(yè)出版社，2000.

[3]周新年.架空索道理論與實踐[M].北京：中國林業(yè)出版社，1996：140-200.

作者簡介：曹洪慶，男，河南周口，碩士，工程師，研究方向：游樂設(shè)施的檢測與檢驗。

王偉，男，新疆烏魯木齊，檢驗員，研究方向：游樂設(shè)施的檢測與檢驗。