编织钢丝绳拉-扭复合载荷下力学与摩擦磨损性能研究

发布时间：2022-01-08 18:04

　　近年来随着西电东送国家电网建设规划的提出,电缆张力架设工程项目日益增多,而编织钢丝绳作为引导和牵引架设电缆的重要工器具,起着不可替代的作用。由于编织钢丝绳在工程施工中,反复承受拉伸、扭转及其复合载荷的作用,因此,受力状况十分复杂,导致钢丝绳产生变形、磨损,出现断丝、断股等现象,从而对电力施工造成严重安全隐患。为此,本文以电缆张力架设工况为背景,以牵引用编织钢丝绳为研究对象,借助理论分析、数值模拟及试验研究,开展其在拉-扭复合载荷作用下的力学及摩擦磨损性能研究,对于改进编织钢丝绳结构以及寿命预估具有重要的理论意义和应用价值。论文结合电缆张力架设工况,进行四方八股编织钢丝绳YS9-8×19拉伸、扭转载荷以及摩擦磨损成因分析,并定量探究了导致绳体产生扭转的摩擦力;以平直绳股为对象,进行了拉伸、扭转载荷下的力学分析,分别得到了其在拉伸、扭转载荷下的力学模型;借鉴四心圆椭圆近似法,将编织钢丝绳绳股展开为平直股,进行了拉-扭载荷下编织钢丝绳绳股的受力分析,推导出在该复合载荷下编织钢丝绳绳股沿股轴向应变表达式,构建出其在拉-扭复合载荷下力学模型,为进一步编织钢丝绳绳丝的力学响应以及磨擦磨损性能的研究... 

【文章来源】：济南大学山东省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1张力放线工作示意图

济南大学硕士学位论文1第一章绪论1.1研究背景张力放线（见图1.1）是输电线路建设的主要施工形式，电缆的张力架设主要是利用牵引机、张力放线机以及编织钢丝绳的牵引来实现的。随着电网张力放线工程向着大规模发展，其相关工程器具的使用量也随之增大。因此，工程器具的使用寿命及安全性能对于保证张力放线作业的安全及质量起到了至关重要的作用，其中作为输电线路工程张力放线施工的主要工器具之一的编织钢丝绳，其力学以及摩擦磨损性能对放线施工安全有着举足轻重的作用。图1.1张力放线工作示意图编织钢丝绳是由一组左旋和一组右旋的单股圆股钢丝绳按交叉的螺旋轨迹编织而成，两组左旋和右旋的绳股数量相等且对称编织，因此，产生两组方向相反的力矩而平衡，使钢丝绳不会发生旋转，其实物图片如图1.2所示。图1.2YS9-8×19编织钢丝绳实物图铁塔牵引机钢丝绳收线装置牵引钢丝绳张力放线机电缆电缆盘

炙可?牧ρ?阅芙?辛搜芯浚?肜砺酆褪??模拟结果形成了良好的验证。Ivanco[18]等利用有限元分析软件对1×7和1×19型号的钢丝绳绳股进行了在恒轴向拉力作用下的蠕变数值研究，对该型号钢丝绳在不同拉伸载荷下股的蠕变特性进行了分析。文献[19-21]分别利用仿真软件及有限元分析方法对钢丝绳进行了拉伸载荷下的应力分布、力学性能以及磨损绳丝的力学性能进行了研究。Zhang[22]等在Frenet框架的基础上，提出了一种以任意光滑空间曲线为中心路径的通用数学螺旋模型，基于该模型可以更准地建立复杂的捻制类钢丝绳几何模型，如图1.4所示。图1.4钢丝绳三维模型王莹莹等[23]针对水下吊装用钢丝绳，对其在不同阶段的钢丝绳形态、有效张力以及弹性伸长量进行了研究，对水下吊装安全具有重大意义。谭廷帅[24]通过试验的方法对矿用钢丝绳弹性模量的变化进行了研究，寻找影响其弹性模量变化的相关参数对指导钢丝绳的设计和使用具有重要意义。张新[25]等基于立井提升用6×36WS型钢丝绳，通过建立数学模型的方法，对影响其受力情况的相关参数进行了研究，结果表明，螺旋角对其影响较大。周洁[26]等利用数值模拟的方法，研究了捻距对钢丝绳力学性能的影响，并选出最佳捻距范围。高志刚[27]以磁机械效应理论为基础，利用试验和数值仿真的手段，对钢丝绳应力状态及损伤程度的量化关系问题进行了研究，为钢丝绳检测提供了理论依据。张曼曼[28]等考虑了泊松比效应和接触变形的影响，利用半解析法建立了钢丝绳轴向拉伸和扭转载荷下的力学模型，并对其进行了求解。Jikal[29]等分别对19×7不旋转钢丝绳腐蚀和未腐蚀绳丝进行了拉伸试验，研究了腐蚀对绳丝力学性能的影响，并通过理论建模的方法对钢丝绳损伤进行了描述。Cao[30]等针对目前钢丝绳弯曲状态缺乏通用力学模


本文编号：3577028