關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施項目，倍受游客的青睞，在國內有較樂觀的發展前景。文章分析了目前滑索鋼絲繩的重要性，索的選型出發，詳細說明了鋼絲繩的目前設計中的問題，特別是選型問題還有經驗設計的問題。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展趨勢進行了分析。

關鍵字：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，在全國都發展的很好[1]。滑索在使用過程中，影響滑索安全性能的因素較多，支架穩定性、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，先設計之初就考慮了鋼絲繩的選型、設計壽命、摩擦系數等等，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。

1 鋼絲繩的選型

鋼絲繩是滑索的主要構成部件，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芯組成的柔性結構體，其具有使用壽命長、強度高、抗沖擊性能好、耐磨、防潮、使用性能可靠等優點[3]。考慮到滑索的安全可靠性、使用壽命等方面選用結構合理、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定。（1）滑索宜采用雙繩結構，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，牽引索應采用線接觸、同向捻纖維芯鋼絲繩，承載索應該采用線接觸、交互捻鋼芯鍍鋅鋼絲繩。在設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。滑索是長期暴露在露天環境中的，還要長期適應這種露天環境工作，因此，鋼絲繩還應該具有耐腐蝕、耐疲勞等優點。根據規定，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。滑索對于鋼絲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滑索的弦傾角、水平跨距、無荷中撓系數等因素來確定，一般規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，其分別為接觸應力、彎曲應力、拉應力。3個作用力中，彎曲應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，是把拉應力作為強度條件，把彎曲應力作為承載索耐磨強度的驗算分析條件。彎曲應力對于承載索也是十分重要，但是其計算十分困難，目前基本是結果理論知識進行推斷的，在實際中，一般都是用實際經驗和理論知識結合分析的，由于張力作用，承載索上會出現拉應力，假設承載索鋼絲繩的每條鋼絲的拉應力相等，可得到表示承載索的拉應力，單位N/mm2。

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

3 滑索鋼絲繩的發展

鋼絲繩在滑索中占有重要地位，目前前景廣闊。現今，我國國內有寧夏恒力鋼鐵集團有限公司等生產鋼絲繩，鞍鋼集團鋼繩廠等生產鋼絲繩，其價格低，售后比較好，這樣可以促進滑索市場的發展，對滑索鋼絲繩的發展有一定的積極推動作用。隨著國家科技的發展，人們日益提高的生活水平，人們對游客設施的要求也愈來愈高，以及滑索的技術進步，滑索對鋼絲繩的安全質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備采用外國的鋼絲繩，很多滑索的生產廠家也要求使用進口的鋼絲繩，很多到期設備也都更換國外的鋼絲繩，因此，在競爭激烈的今天，鋼絲繩的設計制造必須要從其質量和性能出發，提高質量和安全性能，為我國的鋼絲繩以及滑索的發展帶來更大的市場。

4 結束語

（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，詳細說明了鋼絲繩的目前設計中的問題，特別是選型問題還有經驗設計的問題。（3）分析了滑索的運行過程中的受力情況，其彎曲應力、拉應力、接觸應力的具體受力分析，并就設計中考慮的因素進行了介紹。（4）就滑索的鋼絲繩的未來發展趨勢及目前的發展狀況進行了詳細的介紹，并就發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：中國林業出版社，2000.

[3]周新年.架空索道理論與實踐[M].北京：中國林業出版社，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：游樂設施的檢測與檢驗。