关键词：新型绳芯；高分子聚合物；高性能
中图分类号：TH235 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）15-0082-03
0 引言
索道钢丝绳已经广泛应用到旅游、城市交通等领域，随着旅游行业的发展，索道上下站高度差越来越大，线路越来越长，尤其对于脱挂式索道，对钢丝绳直径的均匀度和保持稳定度提出了更高的要求。同时，由于线路张紧行程有限，距离短，对延伸率的要求也更加严格。
1 索道钢丝绳生产流程
1.1 钢丝绳绳芯
欧洲发达国家的钢丝绳制造企业生产的索道钢丝绳能够较好的满足钢丝绳直径的均匀度和保持稳定度的要求，其主要因素是采用了新型绳芯，相对于现用的纤维绳芯，这种绳芯更利于钢丝绳直径的保持，但这一绳芯技术的材料复杂，工艺实施难度大，国内目前尚无成型的此种绳芯的钢丝绳产品。
针对新型绳芯技术进行研制，将高分子聚合物作为新型绳芯的主要材料。纤维芯钢丝绳、高分子聚合物芯钢丝绳横截面对比如图1 所示。经过韧性、强度等多项性能测试，其各项指标均高于现用的纤维绳芯材料，达到国际同类产品水平。
(a) 纤维绳芯钢丝绳 (b)高分子聚合物芯钢丝绳
图 1 纤维芯、高分子聚合物芯钢丝绳横截面
1.2 生产工艺
在研发出高分子聚合物绳芯的基础上，生产工艺、质量管控等方面也不断提高。通过计算机绘图技术对钢丝绳工艺进行优化，获得更加精确的钢丝绳几何参数，使股内钢丝配比更加合理，同时计算出高分子聚合物绳芯的填充面积，确定适合的绳芯直径，实现绳芯饱满的填充度。钢丝拉拔采用镀后拔技术，确保钢丝具有较高的机械性能和锌层厚度。绳股采用紧密捻制的生产方法，提高绳股捻制质量，钢丝通条无电接，避免因电接质量造成的缺陷对钢丝绳使用寿命的影响。
以6×36WS+SPC-40 mm 钢丝绳为例，钢丝绳捻距倍数取7，捻制系数为3.067 5，绳股的直径为40/3.067 5=13mm，股捻倍数取8.5，确定外层钢丝直径比例系数为5.688，则外层钢丝直径为2.28 mm，按照绳股各层钢丝直径比例为1:0.617 5:0.797 5:0.812 9:1.072 1 计算各层丝径，分别为1.41、1.81、1.85、2.44 mm，使用CAD 绘图将绳股每层钢丝按捻缩率的椭圆形状及结构规律排布后，确认丝间缝隙值，同时结合生产实际经验，适当加大中心钢丝直径，确定绳股丝径为（从内向外）2.60+1.85+1.8/1.40+2.28 mm，绳股直径为12.92 mm。
钢丝绳实际直径按1.03 倍公称直径控制，即41.2 mm，计算出绳芯的填充面积为303.3 mm，折算成绳芯直径为19.6 mm，根据6×36WS 结构经验最终确定绳芯直径为20 mm。成品生产使用适合的预变形器，针对高分子聚合物绳芯将预变形参数、后变形参数做出相应调整。
应用上述工艺技术生产新型高性能索道钢丝绳， 型号为6×36WS+SPC-40 mm-1 870 MPa 和6×36WS+SPC-48 mm-1 960 MPa，钢丝绳实测直径、金属截面积见表1。钢丝绳股间缝隙可以看到均匀填充着绳芯挤出物（见图2）完全拆除股后的绳芯实物照片见图3，绳芯呈现完好的螺旋形态，股缝填充部分厚度均匀，产品质量及实测数据均满足设计要求。
图 2 新型高性能钢丝绳
图 3 高分子聚合物绳芯
2 钢丝绳性能指标
对钢丝绳进行拆股钢丝性能试验和整绳破断拉力试验。拆股钢丝试验数据见表2，钢丝的强度均匀，弯曲、扭转、镀锌层重量等指标均高出GB/T26722—2011 《索道用钢丝绳》标准要求，满足抗拉强度、韧性和防腐性能等方面的要求。6×36WS+SPC-40 mm 型钢丝绳实测整绳破断拉力1 056 kN，相较于GB/T26722—2011 《索道用钢丝绳》规定标准高出36 kN，相比国外某企业钢丝绳产品手册的参考值高出20 kN；6×36WS+SPC-48mm 型钢丝绳实测整绳破断拉力1 585 kN，相比于GB/T26722—2011 《索道用钢丝绳》标准规定高出45 kN，相比于国外某企业钢丝绳产品手册的参考值高13 kN，满足承载要求。
3 索道钢丝绳实际应用
新型高性能索道钢丝绳品种包括六股、八股线接触圆股钢丝绳，公称直径范围为20 ～ 70 mm，公称抗拉强度为1 670 ～ 2 060 MPa，最大生产能力可以达到单根钢丝绳100 t。现已应用于多个景区索道，实际应用中，直径变化率在1.8% ～ 3.8% 范围内，使用一年伸长率小余1.5‰，延迟了二次插编时间，减少了因插编停运造成的经济损失。具体使用数据见表3。新型高性能索道钢丝绳的结构稳定，各股应力均匀，直径控制更准确，运行过程中直径保持度更好，更符合脱挂式索道对钢丝绳的要求；钢丝绳股间缝隙有绳芯填充，减少了绳股间的摩擦与冲击，同时缝隙填充有效阻碍了雨水、灰尘等的侵蚀，提高了钢丝绳的使用寿命；钢丝绳延伸率更小，有利于高落差、大仰角或线路超长的索道应用。
4 结语
经过相关技术研发，新型高性能索道钢丝绳已达到国际同类产品的性能水平，并已应用于多条客运索道的运营中。相关技术成果已转化为两项国家发明专利，有益于国内索道装备水平的整体提升和技术进步。
