CN1316184C - 包覆型钢丝绳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动索用包覆型钢丝绳，它具有绳芯、设置在绳芯外周上并与之绞合的多根侧股线、包覆侧股线外周的包覆树脂层，包覆型钢丝绳用于电梯和以吊车为代表的货物装卸机械，其中绳芯在绳芯体外周上具有树脂包覆层，构成各侧股线的多根绞合线材中的至少两根由树脂线材构成，树脂线材与其余金属线材相比具有1.01至1.1倍的直径，各树脂线材布置在侧股线的外层圆周的分开位置上，通过与金属线材绞合而形成与螺旋槽类似的导流路径，由于存在树脂线材，所以在各侧股线和绳芯之间以及在相邻的侧股线之间分别形成间隙，在这些间隙中充满着外层包覆用树脂。由此防止了由绳芯与外侧股线接触引起的磨损、由外侧股线之间相互接触引起的磨损以及由滑轮与外侧股线金属接触引起的磨损。

Description

包覆型钢丝绳

技术领域

本发明涉及一种适用作电梯和货物装卸机械等的动索的包覆型钢丝绳。

背景技术

电梯和以吊车为代表的货物装卸机械所用的动索一边通过滑轮来移动，一边被卷取，因此，已知存在整条绳索都承受张力和弯曲作用的严酷条件。

过去，作为这种动索，按照JIS·G·3525和3546等规定，使用了这样构成的绳索，即在用纤维或钢股线、钢丝绳制成的绳芯的外周面上布置多根侧股线并使它们绞合在一起。

可是在这种结构中，在绳芯和侧股线上产生高的表面压力，而且，由于绳索通过滑轮等被弯曲，所以出现绳芯与侧股线的摩擦。这样，当绳索直径因绳芯磨损而减小时，越发相互靠近的侧股线之间的表面压力增大了。结果，存在各股线磨损且构成绳芯和侧股线的各单股细钢丝断裂的问题。

作为对策，有人提出了一种在绳芯和侧股线之间设置热塑性树脂的动索用绳索。根据这项现有技术，虽然防止了绳芯与侧股线之间的金属接触，但很难在各侧股线之间保持适当距离。因此，各侧股线相互摩擦并容易磨损。此外，滑轮和侧股线平常是金属接触地相对滑动的，因而硬度较低的滑轮磨损了，所以存在着高价滑轮的更换既费事、又费时的问题。而且，如果为减轻磨损而涂上油，滑轮和绳索之间的摩擦系数就改变了，在滑轮和绳索之间出现打滑，结果，滑轮的转动无法准确地传给绳索。结果，存在着这样的问题，即与绳索连接的物体(例如电梯轿厢、装卸货物等)的位置控制精度降低，并且作为滑轮，必须使用带有实施特殊的沟槽加工的滑轮。

发明内容

为消除上述问题而制定了本发明。本发明的目的是提供一种包覆型钢丝绳，它能够防止由外侧股线相互接触引起的磨损、由滑轮与外侧股线金属接触引起的磨损以及绳芯与外侧股线接触引起的磨损，因而能够实现滑轮和整个绳索的良好摩擦接触(动力传递)，并且制造起来简单。

为实现上述目的，本发明提供一种动索用包覆型钢丝绳，它具有绳芯、设置在绳芯外周上并与之绞合的多根侧股线、包覆侧股线外周的包覆树脂层，该包覆型钢丝绳用于电梯和以吊车为代表的货物装卸机械，其特征是，所述绳芯在绳芯体外周上具有树脂包覆层，构成各侧股线的多根绞合线材中的至少两根线材是由树脂线材构成的，所述树脂线材与其余的金属线材相比具有1.01至1.1倍的直径，并且各树脂线材布置在侧股线的外层圆周的分开位置上，通过与金属线材的绞合而形成与螺旋槽类似的导流路径，由于存在这种树脂线材，所以在各侧股线和绳芯之间以及在相邻的侧股线之间分别形成间隙，在这些间隙中充满着外层包覆用树脂。

确切地说，所述侧股线具有由所述树脂线材之外的线材构成的外接圆和由所述树脂线材构成的比较大的外接圆，通过由所述树脂线材构成的外接圆，在各所述侧股线间形成几乎相等的间隙，同时，在各侧股线与绳芯间也由于该外接圆而形成几乎相等的间隙。

根据这样的结构，各侧股线的外层具有至少一根较粗的树脂线材，因此，在绳芯周围布置并绞合侧股线的状态下，各侧股线的树脂线材部分接触相邻的各侧股线，同时部分接触绳芯。由于除树脂线材外的其它线材比较细，所以在相邻侧股线之间可靠地形成大致相等的间隙，而且在侧股线和绳芯之间也形成几乎相等的间隙。

因此，外层树脂不仅覆盖在连接整个侧股线而形成的外接圆的外侧上，而且浸透在相邻各侧股线之间和侧股线与绳芯之间，在绳芯周围形成填埋侧股线之间低谷的三角形树脂层，它成放射状延伸并于外层树脂连接。

各侧股线因有树脂线材而具有带凹凸的异截面形状，其树脂线材的树脂层附着则外层树脂上，由此成为整体性出色的股线。

在各侧股线之间和侧股线和绳芯之间的各树脂层起到垫层和缓冲材料的作用。因此，不需要涂油就能防止由绳芯和外侧股线接触引起的磨损以及由相邻外侧股线相互接触引起的磨损，在通过最外树脂层防止由滑轮与外侧股线之间金属接触引起的磨损的同时，能够实现滑轮同整条绳索的良好的动力传递关系。

适当的是，本发明的包覆型钢丝绳是通过以下工序制成的，即准备出多根金属线材以及在中心有加强线的且比该金属线材更粗的一根以上的树脂线材，在该中心线材或内层的外周上布置并绞合这些金属线材和树脂线材，通过所述树脂线材制作成具有凸出的异形截面的侧股线；将多根所述侧股线布置在绳芯的外周上并将它们绞合在一起，由此制成绳索基材；使该绳索基材通过挤出机，熔融的合成树脂通过因有该树脂线材而形成的在各侧股线之间的间隙被压入填充在侧股线和绳芯之间，同时，熔融的合成树脂也填充到各侧股线之间，并进一步形成了厚度超过该侧股线的外接圆的外层。

根据这种结构，一次完成包覆作业，在将侧股线和绳芯绞合之前，不用预先进行树脂包覆，因此，能够带来制造变简单且生产率提高的优点。

最好在所述侧股线中使用两根以上的树脂线材，它们设置在圆周的分开位置上，通过与其它线材绞合而形成了与螺旋槽类似的导流路径。根据这个结构，由于有2根以上的树脂线材，所以避免了与相邻侧股线的金属接触并且增加了接触点，能够在绳芯和侧股线以及侧股线之间稳定地形成相等间隙，并且由于在粗树脂线材之间的圆周上形成螺旋状导流槽，所以树脂能顺利地浸透、充填到绳芯和侧股线之间以及在各侧股线之间。

此外，所述树脂线材具有中心的加强线和包覆在所述加强线的外周上的树脂层，所述树脂层由与外层保护用树脂相同的材料构成。根据这个实施例，由于树脂线材与其它线材相比有1.01-1.1倍的直径，所以在绳芯和侧股线之间以及各侧股线之间形成了这样的均匀间隙，即间隙的大小适于不引起金属接触地让树脂浸透。而且，由于各树脂线材有加强线，所以也能确保侧股线所必需的强度。而且，树脂线材的树脂通过所充填的外层包覆用树脂的热被软化或熔化，所以能够形成接合力等相同的均匀结合状态。

当绳芯在绳芯体的外周上具有树脂包覆层时，可靠防止了绳芯和侧股线之间的接触，并且能可靠地与浸透到绳芯和侧股线之间的外层包覆用树脂结合成一体。

尽管在以下说明中描述了本发明的其它形式和优点，但不局限于具有本发明基本特征的形式和实施例所示的结构。本领域技术人员在不超出本发明精神或范围的前提下可以进行各种改动和修正。

附图说明

图1是表示本发明的包覆型钢丝绳的第一实施例的局剖斜视图。

图2是图1的放大截面图。

图3A是本发明所用的树脂线材的一个例子的局剖放大斜视图。

图3B是本发明所用的树脂线材的另一例子的局剖放大斜视图。

图4A是第一实施例的侧股线的放大斜视图。

图4B是图4A的截面图。

图5是表示第一实施例的绳索在外层包覆前的状态(绳索基材状态)的截面图。

图6A表示外层包覆过程。

图6B示意表示包覆时的树脂浸透状态。

图7A表示本发明的包覆型钢丝绳的第二实施例的在外层包覆前的状态(绳索基材状态)的截面图。

图7B是第二实施例的绳索的截面图。

图8是表示本发明的包覆型钢丝绳的第三实施例的局剖斜视图。

图9是图8的放大截面图。

图10是第三实施例的侧股线的放大斜视图。

图11是第三实施例的侧股线的截面图。

图12是表示第三实施例的在绳索外层包覆前的状态(绳索基材状态)的截面图。

图13A是表示本发明的包覆型钢丝绳的第四实施例的在绳索外层包覆前的状态(绳索基材状态)的截面图。

图13B是第四实施例的侧股线的放大截面图。

图14表示本发明绳索的实验夹具。

具体实施方式

以下，参见附图来说明本发明的实施例。

图1-图6表示根据本发明的包覆型钢丝绳的第一实施例。

在图1、2中，符号1表示绳芯，在绞合单股细钢丝或钢股线而构成的绳芯体1a的外周上，形成有合成树脂包覆层1b。尽管绳芯体1a的构造可以是随意的，但在这个例子中，它具有1×7的结构，即在中心线材101的四周布置6根侧线材102并将它们绞合在一起。

2是设置在绳芯1周围并绞合的多根(在图中是6根)侧股线。3是包容侧股线2地施加的合成树脂的外包覆层(全包覆)，它填充堵住了相邻各侧股线2、2的间隙、各侧股线2与绳芯1的间隙。

就是说，300是在相邻侧股线2、2之间的充填部分，301是在侧股线2和绳芯1之间的充填部分，302是朝过连接侧股线2的外径地画出的外接圆D3而围成的圆筒形外层部分。外层部分302通过放射状的充填部分300与作为内层的充填部分301成一体。充填部分301与绳芯1的合成树脂包覆层1b结成一体。

所述侧股线2由中心线材(中间件)201和围绕中心线材的多根侧线材202、4构成。在这个例子中，如图4所示，中心线材201的周围布置并绞合了6根侧线材，由此得到1×7的结构。

所述侧线材是用金属线材202和1根以上(在这里是2根)的树脂线材4这两种构成的，树脂线材4比金属线材202更粗。

通常，单股钢丝被用于所述线材201、202。而且，所述绳芯体1a的中心线材101也采用了单股钢丝。在对绳索有高强度要求的场合下，使用抗拉强度为240kg/cm²以上的单股钢丝。这种单股钢丝是通过拉拔碳含量为0.70wt％以上的原材料线材而得到的。单股钢丝在表面上具有耐蚀性薄涂层如镀锌层或锌铝镀层等。

树脂线材4可以完全由树脂构成。不过，在构成股线时，希望能够起到高强度件的作用。如图3A、3B所示，优选在中心具有加强线4a且在加强线周围设有树脂层4b的复合结构。树脂层4b与加强线4a接合在一起。这种树脂线材4能够这样连续地制成，即，使加强线4a通过熔融树脂浴中并粘附上树脂，随后除去多余部分，或者使加强线在树脂挤出机的模具中通过。

加强线4a可以如图3A所示地是1根，也可以如图3B所示地是通过绞合多根单股线400形成的。虽然单股钢丝常被用作加强线4a，但也可以代替单股钢丝地使用合成纤维。作为在这种场合下的合成纤维，优选从芳族聚酰胺、超高分子聚乙烯、芳族聚酯等中选出的高强度低延伸性纤维。由这种纤维构成的线多根会聚成束，将线束平行合并或用长丝捻合。

用于形成树脂层4b的树脂可以使用对加强线4a的附着性强的材料，例如聚氯乙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯、聚丙烯和这些树脂的共聚物。不过，从获得与外包覆层3的树脂的良好附着性的观点出发，优选其材质与外包覆层3的树脂相同或相近似的热塑性树脂。

作为外包覆层3的树脂，优选除耐磨性、耐老化性、柔韧性(耐应力断裂性)外还具有适当的弹性以便调节与滑轮的摩擦系数的且摩擦系数比较高的材料，为此例如采用了丙烯系树脂、聚氨酯树脂、醚系聚氨酯的弹性体等。因此，树脂层4b也适于采用这种高分子材料。绳芯包覆层1b也适于使用这种树脂。

所述树脂线材4的直径与其它线材202的直径相比必须为101％以上，这是因为，如果直径达不到这样的程度，则当它被用作侧股线时，树脂线材4几乎没有突出到由线材构成的外接圆之外，在绞合成绳索时，无法在相邻树脂线材2、2之间形成足以帮助外层树脂浸透的间隙。

同线材202的直径比的上限为110％，这是因为，如果树脂线材更粗，则它很难容纳在线材202之间，由此上浮露出，或者在相邻侧股线2、2之间形成的间隙过大，结果，单位截面中的钢充填率降低。

虽然可以获得上述直径比地选择树脂层4b和加强线4a的尺寸，但从使加强线4a起到高强度件的作用的观点出发，选择与其它类型的线材202一样或适当细的直径。从强度平衡的关系、减少所用线材类型以稳定成本的观点出发，优选与线材202一样的尺寸。

在有多根树脂线材4的场合中，这些线材在圆周上被布置在相互分开的位置上并最好是对称的位置上，它们按照预定间距与其它线材202绞合在一起。

因此，在树脂线材4的绞合状态下，如图4A所示，树脂线材沿股线长度方向成螺旋状。由于树脂线材4比其它的线材202粗，所以，如图4B所示，侧股线2成这样的状态，即树脂线材4的外接圆D2包围住由普通线材202构成的外接圆D1。

通过在绳芯1周围布置多根这种侧股线2并进行绞合，形成了图5所示的绳索基材A。股线绞合方向最好与绳索绞合方向相反，例如，股线绞合方向为S方向时，绳索绞合方向为Z方向。

在各侧股线2、2的树脂线材4的圆周上的位置如图5所示地是随机的。从易于绳索制造的观点出发，这也是适当的。

在这种绳索基材A中，在各侧股线2、2之间，通过螺旋状树脂线材4的外接圆D2大致相等地分割出适当的间隙S1，同时，在侧股线2和绳芯1之间，通过螺旋状树脂线材4的外接圆D2也大致相等地分割出适当的间隙S2。

在这个状态下，洗净绳索基材A，在整个被预热到100℃左右后，施加外包覆层3。通常，如图6A所示，这是通过使绳索基材A在连续挤出熔融树脂30的挤出机9的模具90中通过而连续进行的。

在包覆挤出时，如图6B所示，熔融树脂30被压入填充到形成于各侧股线2、2之间的均匀间隙S1中并且充填到与该间隙S1相通的、在侧股线2和绳芯1之间的间隙S2里，由此填埋该间隙。

如图4A所示，在粗的树脂线材4、4之间，形成有类似于螺旋槽的导流路径。因此，熔融树脂30沿该导流路径顺利可靠地流入侧股线2和绳芯1之间，而且能够充填到各侧股线2之间。从这一点以及同相邻侧股线2的接触点增大而使间隙稳定的观点考虑，侧股线2的树脂线材4最好是2根以上。

各侧股线2、2的树脂线材4如上所述地被预热，在这个状态下，由于接触高温熔融树脂30而被加热，所以至少树脂层4b的表面变黏糊或熔化，在熔化的场合下，熔融树脂部分也通过间隙S1、S2浸透，由此融附在绳芯1的包覆层1b上。即，树脂线材4也变成包覆用熔融树脂的一部分并起到从绳索内供应树脂的作用。

这样一来，如图2所示，能够可靠地在各侧股线2、2之间形成埋在谷间的且成类似三角形的放射状浸透树脂层300并且在侧股线2和绳芯1之间形成与该树脂浸透层300连续的环形浸透树脂层301。

最后，熔融树脂30覆盖整个侧股线2，但由于侧股线2中混有粗树脂线材4，所以粘接表面积增大且形成有凹凸的复杂截面形状，在这个状态下，树脂层4b融附或粘附在熔融树脂30上。因此，包围侧股线2地形成的圆筒状外层302的内侧部分同侧股线2的粘着力增强，因而防错移的阻力增大。

而且，外层302在侧股线2、2之间通过这些埋在谷间的、类似倒三角形的放射状浸透树脂层300与在侧股线2和绳芯1之间的环形浸透树脂层301结成一体。

在绳芯1树脂层1b、侧股线2的树脂线材4的树脂及外包覆层3是相同材质的情况下，如果进行加热，则容易发生融着，由于截面内的树脂的物理性质、化学性质是一致的，所以，不容易出现因与滑轮的摩擦力和剪切力引起的包覆层破裂或错动。

本发明在构成侧股线2外层的线材中混入树脂线材4，在这种情况下，由于在各侧股线2、2之间以及在侧股线2和绳芯1之间形成间隙，所以不需要预先对整个侧股线进行树脂包覆的作业，在包覆整个绳索时实现了侧股线的树脂包覆。因此，一次性完成包覆作业，能够提高生产率并降低成本。

而如果与本发明不同地预先用树脂包覆侧股线2，就要将侧股线与包覆绳芯绞合并在其外周上整个实施树脂包覆，在这种情况下，树脂很难浸透到圆筒形包覆侧股线与圆筒形包覆绳芯之间，由此产生空隙并且存在不利于侧股线与绳芯一体化的可能性。而本发明消除了这种悬念。而且，由于也能够提高钢充填率，所以获得了高强度的绳索。

所述外层302从侧股线2的外径(外接圆D3)起的厚度如果过小，则耐用性差，磨损寿命也降低。但如果过厚，则有损于作为动索所必需的柔韧性，而且绳索变粗而强度效率降低，因此，该厚度通常为绳索直径的1/5以下，例如优选为0.3-2.0毫米左右。

图7表示本发明第二实施例。在这个实施例中，在构成侧股线2的外层的线材中有三根是树脂线材4，这三根线材等间隔地布置。只详细示出了1根侧股线，而简化了其它的侧股线。其它结构与第一实施例一样，因而用相同的符号表示相同部分并省略了说明。

在本发明中，绳芯1的结构、侧股线2的构造是没有特殊限制的。图8-图12表示本发明的其它实施例(第三实施例)，其中绳芯1的绳芯体1a由7×7的IWRC构成，其外周上设有树脂包覆层1b。

侧股线2是由8×S(17+2)的构造形成的。确切地说，侧股线2的中心件是由在粗中心线材201′的四周布置9根细线材203而形成的内层2a构成，在内层2a的外周上，作为外层地布置并绞合7根钢丝201和1根以上(图中是2根)的树脂线材4。树脂线材4布置在3根线材和4根线材之间。树脂线材4的结构、与单股钢丝的直径比、所用树脂、外层包覆条件以及作用等都与第一实施例一样，因此在此援引上述说明。

图13表示使用3根树脂线材4的例子。每2根单股钢丝201配一树脂线材4，其它结构等与第一实施例一样，因此参照以上描述。例子

采用本发明来制作包覆型钢丝绳。绳芯具有在1×7构造的绳芯体上包覆醚系聚氨酯(肖氏硬度D为90)的构造并且外径为3.0毫米。随后，在绳芯周围布置并绞合6根有1×7构造的侧股线。

在各侧股线中，构成外层的6根线材中的4根为单股钢丝，2根为树脂线材。单股钢丝使用直径为1.00毫米的钢丝，树脂线材使用通过挤出机在粗1.00毫米的单股钢丝上包覆醚系聚氨酯(肖氏硬度D为90)而形成的1.1毫米粗细的线材。这些树脂线材配置在单股钢丝之间并在S方向上按绞距30毫米进行绞合，由此得到侧股线。

制作出上述形式的6根侧股线，这些侧股线配置在绳芯周围并在Z方向上按照绞距80毫米进行绞合，由此形成绳索基材。

在检查完绳索基材后，在各侧股线之间均匀分开0.2毫米的间隙，在绳芯和侧股线之间形成0.1毫米间隙。

在洗净绳索基材后，在100℃下预热，通过挤出机包覆在200℃下熔融的醚系聚氨酯(肖氏硬度D为90)，从而得到外层D3的厚度为1.0毫米且外径为11毫米的包覆型钢丝绳。

切断并用显微镜观察包覆型钢丝绳，可以确认包覆树脂被完全填充在相邻各侧股线之间并且也被完全填充在侧股线和绳芯之间并且与外树脂层成为一体。

对所获得的包覆型钢丝绳进行这样的包覆同绳索的接合强度的实验，即如图14所示，用夹具在相反方向上拉扯外包覆层3和绳索基材A。为了比较，也对其侧股线不用树脂线材且外层股线都用单股钢丝的绳索进行接合强度实验。结果，本发明的绳索与不使用树脂线材的场合相比，接合强度提高约80％。用显微镜观察确定树脂充填率，结果发现，树脂充填率与不用树脂线材的场合相比提高了约65％。

而且，在D(滑轮直径)/d(绳索直径)为20、安全率为10的圆槽滑轮使用条件下进行S弯曲实验，调查包覆树脂异常发生次数。结果发现，在不使用树脂线材的场合中，50000次时就发生了包覆错动，而本发明的绳索在150000次时仍未见异常。

在改变树脂线材根数如只有1根树脂线材时，与不使用树脂线材的场合相比，包覆同绳索的接合力增强约50％。而且，绳索内的树脂充填率在使用1根树脂线材时增加了40％，在使用3根时增加了80％。至于包覆树脂异常发生次数，即便在1根树脂线材的场合下，绳索在100000次时仍未见异常。

工业实用性

尽管本发明适用于动索，但也适用于吊桥的吊索、斜拉桥的钢缆、电线杆等的静索等。在用于这些用途的场合中，包覆树脂不仅包围侧股线，而且树脂通过侧股线之间充填到绳芯和侧股线之间并牢固地接合成一体，因此，由于钢和树脂的膨胀率不同而引起的在包覆物与绳索体之间出现间隙得以避免，从而能有效防止由水分(包含结露产生的水分)造成的腐蚀。

Claims (3)

1、一种动索用包覆型钢丝绳，它具有绳芯(1)、设置在该绳芯的外周上并与之绞合的多根侧股线(2)、包覆所述侧股线(2)的外周的包覆树脂层(3)，并且所述包覆型钢丝绳用于货物装卸机械，其特征在于，所述绳芯(1)在绳芯体(1a)的外周上具有树脂包覆层(1b)，构成各所述侧股线(2)的多根绞合线材中的至少两根线材是由树脂线材(4)构成的，所述树脂线材与其余的金属线材(202)相比具有1.01至1.1倍的直径，并且各所述树脂线材布置在所述侧股线的外层圆周的分开位置上，通过与金属线材(202)的绞合而形成与螺旋槽类似的导流路径，由于存在所述树脂线材(4)，所以在各所述侧股线(2)和所述绳芯(1)之间以及在相邻的所述侧股线(2)之间分别形成间隙(S1，S2)，在这些间隙中充满着外层包覆用树脂(300，301)。

2、如权利要求1所述的动索用钢丝绳，其特征在于，所述侧股线(2)具有由所述树脂线材之外的线材构成的外接圆(D1)和由所述树脂线材(4)构成的比较大的外接圆(D2)，通过由所述树脂线材(4)构成的所述外接圆(D2)，在各所述侧股线(2)之间形成大致大小相等的间隙(S1)，同时，在各所述侧股线(2)与所述绳芯(1)之间，也由于所述比较大的外接圆(D2)形成大致大小相等的间隙(S2)。

3、如权利要求1所述的动索用钢丝绳，其特征在于，所述树脂线材(4)具有中心的加强线(4a)和包覆在所述加强线的外周上的树脂层(4b)，所述树脂层(4b)由与外层保护用树脂相同的材料构成。

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