一种结构稳定性高的钢丝绳及其制备工艺的制作方法

本发明涉及钢丝绳生产技术领域，特别是一种用于橡胶、塑料制品增强材料的结构稳定性高的钢丝绳及其制备工艺。

背景技术：

将细规格钢丝通过捻制设备缠绕后再应用于橡胶或塑料制品中，从而使橡胶、塑料制品获得优良的使用性能以及较长使用寿命的技术手段已被众多生产制造者纷纷采纳和投入使用，且产品也具有较高的市场占有率。其中最为典型的例子是汽车用的子午线轮胎、同步带、输送带。

以轮胎的使用为例，由钢丝单丝制备的钢帘线在应用时，会先排成帘布然后再与轮胎橡胶进行硫化粘合处理，使钢帘线能够固定于轮胎中。虽然，钢帘线的研发代替了传统的尼龙产品，使轮胎的强度、使用寿命、驶舒适性以及驾驶安全性等都得到了提高，但随着社会的发展，市场对轮胎的要求也越来越高。作为轮胎的组成单元，钢帘线也面临着新的挑战。众所周知，汽车轮胎在使用过程中，会与凹凸不平的地面相互接触，使得其内部的带束层受到周期性的挤压应力以及反复弯曲，由于钢帘线中心钢丝与轮胎橡胶的粘合面积远小于外层钢丝，使得现有技术下的钢帘线在长期使用后易出现中心钢丝刺出的现象。除此之外，对于同步带或输送带等绕辊轮传动类橡胶制品在产品使用中后期也会出现钢带表面有刺凸的现象。而现有专利中，除了采用全开放式结构外，再者就是通过钢丝表面改性来增加中心钢丝与橡胶的粘合力来消除这一弊端，工艺控制需要非常精确，这会增加工艺步骤和生产成本。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种具有结构稳定性高的新型钢丝绳，其通过改变中心钢丝结构的方法来提高钢帘线中心钢丝的结构稳定性，本发明的钢丝绳能够在轮胎、输送带等橡胶、塑料制品长期使用后保持较好的结构稳定性，从而增加产品的使用寿命；本发明同时也涉及结构稳定性高的钢丝绳的制备工艺。

为达到本发明的目的，本发明的一种结构稳定性高的钢丝绳包括中心钢丝，围绕中心钢丝周围排布的多根外绕钢丝；所述的中心钢丝的直径为d，中心钢丝通过变形校直器发生周期性变形，其变形高度为h，一个变形的长度为l2，其中h=1~1.3d，l2小于钢丝绳的外绕钢丝与中心钢丝编捻的捻距；围绕中心钢丝周围均匀排布的多跟外绕钢丝的相邻外绕钢丝之间的间距为l1，其中l1＜0.1d。

优选的，所述的中心钢丝的直径d≤0.6mm。

再优选的，所述的外绕钢丝为是5-12根。

根据本发明的另一目的，本发明的一种结构稳定性高的钢丝绳的制备工艺包括如下步骤：

s1：根据所生产钢丝绳的粗度选择对应的中心钢丝变形校直器；所述的变形校直器包括上下两排辊轮，上下排辊轮交错排列；所述的变形校直器的上排辊轮对应设置有压杆；

s2：钢丝绳编捻，在编捻时通过调节中心钢丝变形校直器的压杆调整辊轮对钢丝绳的压入量，生产出具有设定变形高度的中心钢丝或具有所述中心钢丝的芯股，中心钢丝或具有所述中心钢丝的芯股与外绕钢丝或外绕股编捻形成钢丝绳；

s3：将捻制后的钢丝绳通过第二校直器消除钢丝绳中的预应力并进行校直。

优选的，当具有所述中心钢丝的芯股与外绕钢丝或外绕股进行编捻时，中心钢丝变形校直器用于钢丝绳编捻最后的合绳工序中。

再优选的，所述的变形校直器的上下排辊轮的曲率半径d小于钢丝绳粗度的4倍，同排中相邻两辊轮的距离l3小于1.5倍钢丝绳的捻距。

本发明的结构稳定性高的钢丝绳，由于中心钢丝具有微小变形，使得外绕钢丝与中心钢丝间存在细小的间隙，且沿钢丝绳轴向分布。细小间隙的存在可以较大程度上提升钢丝绳的胶料渗胶率；同时，由于外绕钢丝之间存在着间隙，使得中心钢丝与橡胶直接接触，具有起伏变形的中心钢丝与橡胶之间的界面为类锯齿状，增加了中心钢丝在轮胎中刺出的阻力，使骨架材料的结构更加稳定，提高轮胎的安全性和使用寿命。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：

图1所示为本发明钢丝绳的截面结构示意图；

图2所示为图1的钢丝绳的中心钢丝的结构示意图；

图3所示为中心钢丝变形用校直器的结构示意图；

图4所示为本发明的一具体实施例的钢丝绳横向截面结构示意图；

图5所示为本发明的另一具体实施例的钢丝绳横向截面结构示意图；

图6所示为应用本发明的钢丝绳的输送带的横向截面结构示意图。

具体实施方式

结合附图本发明的特征及优点详述如下。

参照图1所示的本发明钢丝绳的截面结构示意图，所述的结构稳定性高的钢丝绳包括中心钢丝2，围绕中心钢丝2周围排布的多根外绕钢丝3；所述的中心钢丝2的直径为d，中心钢丝2通过变形器发生周期性变形，其变形高度为h，一个变形的长度为l2，其中h=1~1.3d，l2小于钢丝绳的外绕钢丝与中心钢丝编捻的捻距；围绕中心钢丝周围均匀排布的多跟外绕钢丝的相邻外绕钢丝3之间的间距为l1，其中l1＜0.1d。

在一优选的实施方式中，所述的中心钢丝的直径d≤0.6mm。

在一优选的实施方式中，所述的外绕钢丝3可以是5-12根。

参见图3所示的本发明的结构稳定性高的钢丝绳的中心钢丝变形用校直器的结构示意图，根据本发明，用于制造中心钢丝变形的校直器，与同规格钢丝绳生产过程中消除钢丝绳扭转的校直器相比，具有更小的辊轮直径和辊轮间距；在制造变形过程中引起的钢丝绳扭转和平直度问题可以使用第二校直器进行调整。

具体的，参照图3，所述的钢丝变形校直器包括上下两排辊轮4，上下排辊轮交错排列；辊轮的曲率半径d小于钢丝绳粗度的4倍，同排中相邻两辊轮的距离l3小于1.5倍钢丝绳的捻距；所述的变形校直器的上排辊轮，对应设置由压杆5，在对不同直径的钢丝进行变形时，可以通过压杆5进行上下辊轮之间的间距调节。

实施例1

图4所示为本发明的结构稳定性高的钢丝绳的一具体应用案例的横向截面结构示意图，其结构为1+8结构，由一根中心钢丝6和围绕中心钢丝6的周围排布的八根外绕钢丝7组成，其中，中心钢丝6的直径为0.30mm，外绕钢丝7的直径为0.185mm；所有钢丝均为镀锌钢丝，中心钢丝的变形高度通过精密轮廓投影仪测量为0.345mm。

选择同种规格现有技术下的钢丝绳18185nt与本发明的钢丝绳进行粘合力性能对比，硫化实验选择的胶料由山东亿和输送带有限公司提供，检测数据如下表1。

从表1中的测试数据可以看出，同规格下，本发明中的钢丝绳比现有技术下的产品粘合力高。

实施例2：

图5所示为本发明的结构稳定性高的钢丝绳的另一具体应用案例的横向截面结构示意图，其结构为7×7交互捻结构；所述的钢丝绳由七股钢丝绳组成，每股中包含七根钢丝，其中，芯股20中的中心钢丝8发生变形，变形高度h可通过精密轮廓投影仪进行测量；六根外绕股30与现有技术一致，所有钢丝均为镀锌钢丝。

本案例中，中心钢丝8的直径为0.25mm，外绕钢丝9的直径为0.235mm，外绕股中心钢丝11的直径为0.23mm，外绕钢丝12的直径为0.215mm，合绳后钢丝绳粗度为2.0mm左右，合绳捻距为20mm；使用变形用校直器使中心钢丝8发生变形，本案例中此校直器轴承的曲率半径为6.5mm，相邻轴承中心线的距离为18mm。对捻制后的样品进行拆股解捻处理，通过精密轮廓投影仪测量中心钢丝变形高度h=0.268mm。

图6所示为本应用案例的钢丝绳与橡胶结合后的输送带产品横向截面图。采用所述的钢丝绳生产的输送带在连续使用六个月时，输送带表面仅观察到橡胶的磨损，而现有技术下生产的钢丝绳制造的输送带在连续使用四到五个月时，会在表面观察到不同程度的金属钢丝刺出的现象，通过对刺出的钢丝进行检测分析可知，刺出的钢丝是7×7钢丝绳芯股的中心钢丝；同时，通过对输送带进行ct扫描以及解剖可知，本发明中的钢丝绳在输送带连续使用六个月后，中心股中心钢丝虽然存在有断丝现象，但并没有出现钢丝迁移或刺出的现象，与现有技术下的钢丝绳相比，具有较高的结构稳定性。

本发明的结构稳定性高的钢丝绳的制备工艺包括如下步骤：

s1：根据所生产钢丝绳的粗度选择对应的中心钢丝变形校直器；

s2：钢丝绳编捻，在编捻时通过调节中心钢丝变形校直器的压杆来调整辊轮对钢丝绳的压入量，生产出具有设定变形高度的中心钢丝的钢丝绳；

s3：将捻制后的钢丝绳通过第二校直器消除钢丝绳中的预应力并进行校直。

在多股钢丝绳的制备工艺中，在所述的步骤2中，钢丝绳的捻制过程为：在编捻时通过调节中心钢丝变形校直器的压杆调整辊轮对钢丝绳的压入量，生产出具有设定变形高度的中心钢丝的芯股，具有所述中心钢丝的芯股与外绕钢丝或外绕股编捻形成钢丝绳；在此类钢丝绳捻制时，优选的，中心钢丝变形校直器用于钢丝绳编捻最后的合绳工序中。

本发明的具有特殊结构的钢丝绳，由于中心钢丝具有微小变形，使得外绕钢丝与中心钢丝间存在细小的间隙，且沿钢丝绳轴向分布，细小间隙的存在可以较大程度上提升钢丝绳的胶料渗胶率；同时，由于外绕钢丝之间存在着间隙，使得中心钢丝与橡胶直接接触，具有起伏变形的中心钢丝与橡胶之间的界面为类锯齿状，增加了中心钢丝在轮胎中刺出的阻力，使骨架材料的结构更加稳定，提高轮胎的安全性和使用寿命。

本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。