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钢索的弹性伸长及其弹性模量


  永磁起重器 :钢丝受外力作用后即产生应力,并随之产生变形。当除去外力后,钢丝仍然恢复原来的形状,亦即其变形消失,这种变形称做钢丝的弹性变形。钢丝不产生塑性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限。实验结果表明,在弹性极限范围内,俐丝的变形与应力成正比,这就是着名的虎克定律。变形与应力的比例常数则称为弹性系数。材料的纵向弹性系数,通常是用杨氏弹性模量E来表示的。钢丝的弹性模量,随材料本身的破坏强度和弹性极限的增大而增大。

  由于捻绕的关系,钢索在拉力作用下的伸长较之同样的直钢丝束要厉害得多。而且钢索的伸长还具有不同的特征,例如新钢索在工作之初产生的伸长是非弹性伸长,此后一段时期的伸长则是弹性伸长,在长期的使用过程中又产生非弹性变形。因此,用计算方法来确定钢索的非弹性伸长是极其困难的。为了在安装和使用钢索过程中避免或消除非弹性伸长的不利后果,最好在安装前预先拉伸,并设置特殊的调节装置,以调节钢索在使用过程中由于非弹性伸长而引起的松弛。必须指出,当发现钢索在工作了相当期限后,虽然所受载荷并未增加而其伸长速度突然增快,并同时出现连续断丝现象时,应立即停车检查,否则将可能在短时期内发生钢索折断的严重事故。

  虽然钢索并不准确地符合虎克定律,但为了便于估计钢索的弹性伸长与其张力之间的关系,在实际工作中部仍然按照下述公式来确定钢索的弹性伸长量。

  钢索的纵向弹性模量EX,远较钢丝的纵向弹性模量为小,并且不是一个恒定值。它主要与钢索的结构有关,随着子索中钢丝的捻绕角(即子索中钢丝对子索轴线的倾斜角)和钢索中子索的捻绕角(即钢索中子索对钢索轴线的倾斜角)的增加而减小。此外,EK值将随着钢索所受张力的增大而增大,这种现象在双重绕钢索中尤为显着。麻芯钢索的EK值会有所减小。随着工作时间的增长,EK值通常会增大,尤其表现在新钢索开始投入使用的一段时期更是非常明显。因此,要精确计算钢索的弹性模量是很困难的,这需要考虑到许多复杂的影响因素。目前国内外文献所提出的近似计算公式和经验数据,彼此间有很大出入。经过综合分析比较,提出如下的数据,可供在实际工作中参考。

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