سیم بکسل (طناب فولادی)

طناب فولادی (سیم بکسل)

***
تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده و تأمین کننده انواع طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و کنفی در سایز و ساختارهای مختلف
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

طناب فولادی (سیم بکسل) چیست؟

طناب فولادی که در ایران آن را با نام سیم بکسل می شناسیم، یک جزء چندکاره در صنایع مختلف از جمله ساختمانی، دریایی، معدنی، حمل و نقل و دیگر صنایع می‌باشند. این کابل‌ها از چندین رشته از سیم‌های فولادی که به هم پیچیده یا بافته شده‌اند تا یک طناب قوی، انعطاف‌پذیر و دوام‌آور را بسازند، تشکیل شده‌اند. کابل‌ فولادی طراحی شده‌است تا بارهای سنگین را تحمل کرده، در مقابل سایش مقاومت نشان دهد و در شرایط محیطی سخت عمر کند، که این موارد کابل فولادی را یک ابزار ضروری در بی‌شماری از کاربردها می‌کند.

-تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده سیم بکسل-

ساختار کابل‌ فولادی معمولاً شامل چندین مؤلفه است:

سیم‌ (Wire):

ماده پایه استفاده شده در کابل‌های فولادی، میلگرد (Wire Rod) است که به صورت نورد سرد به سیم هایی با قطر و درجه مقاومت مختلف تبدیل می شود. این سیم‌ها معمولاً از جنس فولاد کربنی یا فولاد ضدزنگ می باشند، با درجات و ترکیبات متفاوت به تناسب استحکام مورد نظر و مقاومت در برابر زنگ‌زدگی.

رشته‌ (Strand):

رشته ها توسط سیم‌های مجزا ساخته می‌شوند که در اطراف هسته در یک یا چند لایه قرار می‌گیرند. تعداد سیم‌ها در هر رشته و ترتیب آن ها می‌تواند متغیر باشد که تأثیری بر انعطاف‌پذیری، استحکام و مقاومت در برابر خستگی طناب دارد.

مغزی (Core):

رشته های یک طناب در اطراف هسته ای از الیاف و یا فولاد تابانده می شوند. مغزی سیم بکسل پشتیبانی و پایداری به رشته‌ها ارائه می‌دهد.
دو نوع مغزی وجود دارد: مغزی الیافی و مغزی فولادی.
مغزی های الیافی از مواد طبیعی یا مصنوعی ساخته می‌شوند و انعطاف‌پذیری و جلوگیری از ضربه را ارائه می‌دهند، در حالی که مغزی ‌های فولادی استحکام اضافی را فراهم می‌کنند و به خرد شدن کمتر حساس هستند.

طناب (Rope):

طناب نهایی یا همان سیم بکسل از بهم بافته شدن رشته های فولادی در جهت مشخص شکل می گیرند. این مرحله مرحله نهایی از بافت طناب فولادی می باشد.

مفتول، رشته، طناب و مغزی در سیم بکسل

***
تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده و تأمین کننده انواع طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و کنفی در سایز و ساختارهای مختلف
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

کاربرد طناب فولادی (سیم بکسل):

سیم بکسل ها یا کابل فولادی برای موارد متعددی طراحی شده‌اند، هر یک از آنها نیاز به خصوصیت‌ها و پیکربندی‌های خاص دارند. در زیر مواردی از کاربردهای متداول آنها آمده است:

کابل‌های فولادی (سیم بکسل) به طور گسترده در کرین‌ها، آسانسورها و سایر تجهیزات برای بلند کردن و پایین آوردن بارهای سنگین استفاده می‌شوند. آنها قدرت و انعطاف لازم را برای مقابله با بارهای پویا در عملیات بلند کردن ارائه می‌دهند. همچنین در معدن و ساخت و ساز، کابل‌های فولادی برای کشیدن، جابجایی و انتقال مواد و تجهیزات به کار می روند.

-تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده طناب فولادی-
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

کاربرد سیم بکسل

بررسی برخی مشخصات فیزیکی طناب فولادی (سیم بکسل):

  • طبقه بندی و آرایش مفتول ها در هر رشته از طناب فولادی:

استاندارد (استاندارد) :

همه مفتول ها در یک اندازه هستند.

سیل Seale (S) :

ساختار سیل دارای دو لایه سیم در اطراف یک سیم مرکزی است که در هر لایه تعداد سیمها یکسان می باشد اما سایز سیم ها در لایه داخلی با سایز سیم ها در لایه بیرونی متفاوت است. تمام سیم ها در هر لایه قطر یکسانی دارند و رشته به گونه ای طراحی شده است که سیم های بیرونی که بزرگتر می باشند در فاصله بین سیم های داخلی که کوچکتر هستند، قرار می گیرند.

 19 Seale: (1-9-9) strand

وارینگتون Warrington (W) :

در اصل وارینگتون یک ساختار 2 لایه است که سیم ها در لایه داخلی یکسان و هم اندازه بوده ، و در لایه بیرونی دو قطر سیم به طور متناوب بزرگ و کوچک در کنار هم هستند. سیم های لایه بیرونی بزرگتر در فاصله بین دو سیم در لایه داخلی که به صورت دره ایجاد شده است قرار گرفته و سیم های لایه بیرونی کوچکتر روی سیم های لایه داخلی که اصطلاحا تاج می نامند قرار می گیرند.
19 Warrington: [1-6-(6+6)] strand

وارینگتون-سیل (WS) :

هنگامی که یک رشته با استفاده از دو یا چند ساختار فوق تشکیل می شود، به آن “الگوی ترکیبی” گفته می شود. اساساً یک رشته Seale در دو لایه اول آن است. لایه سوم از اصل Warrington استفاده می کند و لایه بیرونی یک الگوی Seale معمولی از سیم های هم اندازه است.
 49 Seale Warrington Seale: [1-8-8-(8+8)-16] strand

فیلر Filler (F) :

این ساختار دارای دو لایه سیم با اندازه یکنواخت در اطراف یک سیم مرکزی است که لایه داخلی دارای نصف تعداد سیم‌های لایه بیرونی است. سیم های پرکننده کوچک(Filler)، از نظر تعداد برابر با لایه داخلی و در فاصله های ایجاد شده بین سیم ها در لایه داخلی گذاشته می شوند.
25 Filler Wire: (1-6-6f-12) strand

کامپکت (Compacted) :

کابل فولادی یا سیم بکسل کامپکت به یک طناب استاندارد گفته می شود که فرآیند خاصی را طی کرده است. طناب یا از طریق قالب یا غلتک هایی روی دستگاه مخصوصی رد می شود تا طناب را فشرده کند. رشته‌های طناب استاندارد در طول فرآیند تولید فشرده می شوند. این فرآیند باعث می شود که رشته های داخلی، رشته های بیرونی یا هر دو فشرده شوند. یک طناب فشرده ساده استاندارد دارای یک هسته داخلی معمولی اما رشته های بیرونی فشرده است. فشرده سازی سطح را صاف می کند و سطح تماس همه رشته ها را افزایش می دهد.

رشته های طناب استاندارد گرد هستند اما پس از انجام فرآیند فشرده سازی، سیم ها و رشته ها صاف می شوند و در نهایت ایجاد یک طناب بسیار صاف تر با قطر کمتر.

ساختار طناب فولادی سیم بکسل

***
تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده و تأمین کننده انواع طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و کنفی در سایز و ساختارهای مختلف
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

  • انواع مغزی در سیم بکسل (کابل فولادی):

مغزی الیافی خود به دو دسته تقسیم می شود: 

طناب فولادی با مغزی الیاف طبیعی (Natural Fiber Core:NFC)        

طناب فولادی با مغزی الیاف مصنوعی (Synthetic Fiber Core:SFC)  

الیاف طبیعی همان کنف گیاهی بوده و الیاف مصنوعی ماده ای پلیمری بنام پلی پروپیلن (PP) می باشد.

در صورتی که طناب در معرض دمای کار بالا، کرنش های سخت، سرعت کار بالا، فشارهای سخت بر درام ها و بلوک ها و غیره باشد، باید طناب هایی با هسته های فولادی انتخاب شوند. که باعث میشود طناب شکل خود را بهتر حفظ کند و توزیع بهتری از تنش در هر یک از سیم ها ایجاد می کند.

WSC

اگر هسته فولادی طناب از یک رشته (Strand) تشکیل شده باشد، اصطلاح WSC  استفاده می شود.

IWRC

اگر هسته فولادی طناب از یک طناب فولادی (Rope) تشکیل شده باشد، اصطلاح IWRC استفاده می شود.

برخی از سیم بکسل های فولادی می توانند دارای یک هسته محصور شده پلاستیکی باشند که باعث افزایش پایداری طناب می شود و همچنین سایش و خوردگی را در داخل و اطراف هسته کاهش می دهد.

سیم بکسل مغز فولادی و مغز کنفی

-تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده سیم بکسل-
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

  • جهت گردش طناب های فولادی (سیم بکسل) :

در این بخش ابتدا به تعریف واژگان Ordinary – Langs – Right – Left می پردازیم.
سپس 4 دسته بندی کلی RHOL – LHOL – RHLL – LHLL را بررسی می نماییم. :

معمولی – Ordinary hand lay

جهت قرار گرفتن لایه بیرونی سیم ها در رشته ها برخلاف جهت قرار گرفتن رشته ها در طناب است. این نوع بافت در برابر پیچ خوردگی مقاوم تر است و در اثر له شدن و اعوجاج کمتر از بین می رود.

لنگز – Lang’s lay

جهت گذاشتن لایه بیرونی سیم ها در رشته ها به همان جهت قرار گرفتن رشته ها در طناب است. مزیت استفاده از لنگز این است که طناب در هنگام استفاده سطح سایش بهتری را ارائه می دهد و بنابراین می توان انتظار داشت که در بسیاری از موارد دوام بیشتری داشته باشد. طناب‌های لنگز در شرایط کاری مقادیر گشتاور نسبتاً بالایی تولید می‌کنند و نباید در عملیات هایی استفاده شوند که یک سر طناب آزاد است تا بچرخد یا در جایی که احتمال بروز مشکلات ناشی از چرخش طناب وجود دارد. بر خلاف این موضوع طناب های لنگز در جاهایی مانند تله کابین که نیاز است خود طناب نیز حرکت دورانی داشته باشد، گزینه مناسبی می باشند.

راستگرد – Right hand lay

رشته ها به سمت راست در اطراف هسته پیچیده می شوند. طناب راستگرد رایج ترین جهت بافت در طناب است.

چپگرد – Left hand lay

رشته ها به سمت چپ در اطراف هسته پیچیده می شوند. 

دسته بندی بر اساس جهت تابیده شدن مفتول ها و طناب:

RHOL:
Right Hand Ordinary Lay
راستگرد معمولی

در این نوع طناب فولادی جهت گردش طناب به سمت راست بوده، در صورتی که مفتول ها در هر رشته به سمت چپ بافته شده اند.

LHOL:
Left Hand Ordinary Lay
چپگرد معمولی

در این نوع طناب فولادی جهت گردش طناب به سمت چپ بوده، در صورتی که مفتول ها در هر رشته به سمت راست بافته شده اند.

RHLL:
Right Hand Langs Lay
راستگرد لنگز

در این نوع طناب فولادی علاوه بر اینکه جهت تابیده شدن مفتول ها در هر رشته به سمت راست می باشد، خود طناب نیز هم جهت با مفتول ها به سمت راست تابیده شده است.

LHLL:
Left Hand Langs Lay
چپگرد لنگز

در این نوع طناب فولادی (کابل فولادی) علاوه بر اینکه جهت تابیده شدن مفتول ها در هر رشته به سمت چپ می باشد، خود طناب نیز هم جهت با مفتول ها به سمت چپ تابیده شده است.

جهت گردش طناب و رشته در طناب فولادی سیم بکسل

***
تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده و تأمین کننده انواع طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و کنفی در سایز و ساختارهای مختلف
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

  • پوشش های طناب فولادی (سیم بکسل روکشدار) :

سیم بکسل یک ابزار فوق العاده قوی است که پیکربندی و طراحی شده است تا در برابر فشار وارد شده بر آن مقاومت کند. در بیشتر کاربردها، طناب فولادی مجبور است استرس و فشار شدید را تحمل کند. به همین دلایل است که پوشش هایی برای محافظت از سیم طناب در برابر سایش، خوردگی، اشعه ماوراء بنفش و مواد شیمیایی مضرایجاد شده است.

سه نوع پوشش اصلی برای محافظت از سیم بکسل (کابل فولادی) استفاده می شود:
پلی وینیل کلراید (PVC)
پلی پروپیلن (PP)
نایلون / پلی‌آمید (PA)
پلی اورتان (PU)
از بین این چهارنوع،  PVC محبوب ترین است.

  • پی وی سی (PVC)

پی وی سی به دلیل چند منظوره بودن، بسیار انعطاف پذیر بودن و همچنین کم هزینه بودن، محبوبیت زیادی دارد. دمای کارکرد آن بین -30 درجه فارنهایت (35- درجه سانتیگراد) و 180 درجه فارنهایت (80 درجه سانتیگراد) با سختی 90 است.

  • پلی پروپیلن (PP)

در مواردی که شرایط کاری سخت و خطرناک وجود دارد، پلی پروپیلن انتخابی است که می تواند از طناب سیمی در برابر خوردگی و شستشوی شیمیایی محافظت کند. علاوه بر این، در برابر ضربه و سایش مقاوم است. پلی پروپیلن یک ترموپلاستیک سخت، سفت و کریستالی است که از یک مونومر پروپن ساخته شده و انعطاف پذیر و همچنین ارزان است.

  • نایلون / پلی‌آمید (PA)

نایلون فوق العاده مقاوم در برابر سایش است که آن را برای استفاده در محیط های سرد ایده آل می کند. به اندازه PVC انعطاف پذیر نیست اما در برابر خوردگی و ضربه محافظت عالی دارد. مقاومت شیمیایی عالی در دماهای بین -65 درجه فارنهایت (54- درجه سانتیگراد) و 230 درجه فارنهایت (110 درجه سانتیگراد) دارد و در طیف گسترده ای از رنگ ها موجود است یا می تواند شفاف باشد.

سیم بکسل روکشدار
طناب فولادی روکشدار

خاصیت افزایش طولی در طناب های فولادی به چه صورت می باشد؟

هر مجموعه ای از سیم ها که به شکل مارپیچ چرخانده می شوند (به عنوان یک رشته یا یک کابل فولادی-طناب فولادی-سیم بکسل)، هنگامی که تحت یک بار کششی قرار می گیرند، بسته به بزرگی بار اعمال شده، می توانند در سه فاز مجزا گسترش یابند:

     فاز 1: گسترش اولیه

     فاز 2: گسترش الاستیک

     فاز 3: گسترش پلاستیک

فاز 1: گسترش اولیه (Initial Extension)

این مرحله از گسترش طناب به ساختار طناب بستگی دارد و می توان آن را به شرح زیر توضیح داد:

هنگام بارگیری یک محصول جدید، سیم ها دچار کاهش قطر می شوند. این کاهش قطر باعث ایجاد طول اضافی سیم می شود.

فاز 2: کشش الاستیک (ازدیاد طول)-( Elastic extension (elongation))

پس از فاز 1، طناب به روشی گسترش می یابد که تقریباً با قانون هوک مطابقت دارد، یعنی تنش متناسب با کرنش است.

ضریب تناسب معمولاً یک ثابت عددی است که مدول الاستیسیته (E-module) نامیده می شود.

امتداد الاستیک را می توان به صورت زیر محاسبه کرد (قانون هوک):

Elastic extension (mm) = (W x L) / (E x A)

W = applied load (kg)

L = rope length (mm)

E = elastic modulus (kg/mm2)

A = area of rope – circumscribed circle (mm2)          

مدول الاستیسیته با ساختارهای مختلف طناب متفاوت است. با توجه به فاکتورهای ساختار، ابعاد سیم و بسیاری از عوامل دیگر، ماژول E بین سیم بکسل های مختلف با ساختار و ابعاد یکسان متفاوت است. اگر ماژول E دقیق یک طناب خاص لازم باشد، باید آزمایش مدول در آن طناب انجام شود. پسوند الاستیک تا رسیدن به حد الاستیسیته معتبر است. با بیشتر شدن بار از این حد امتداد طبق فاز 3 صورت می گیرد. حد الاستیسیته به عنوان بزرگترین کرنش تعریف می شود که طناب در هنگام تخلیه به طول اولیه خود باز می گردد.          

تعاریف بار شکستن (Breaking Load)

حداقل بار شکست (Minimum breaking load-MBL)

حداقل نیروی شکست (حداقل بار شکست)، بر حسب کیلونیوتون، برابر است با حداقل نیرویی که موجب پارگی در طناب رخ دهد.

روش های افزایش تنسایل در سیم بکسل ها به چه صورت است؟

تنسایل مقاومت کششی قطعات فلزی تابع دو فاکتور یعنی ترکیبات شیمیایی بکار رفته در آلیاژ قطعه و دوم عملیات حرارتی می باشد. یکی از دلایل اصلی انتخاب آلیاژ های فولادی در تولید قطعات صنعتی مانند سیم بکسل ها، یاتاقان ها، زنجیر و در کل ادواتی که با تنش های بالای کششی، سایشی و حرارتی روبرو هستند قابلیت تغییر میزان تنسایل با تغییر در ترکیبات و انجام عملیات حرارتی است. بالا بردن درصد کربن در ساختار فولاد تا اندازه ای مشخص یکی از روش های ساده در افزایش تنسایل می باشد.

عملیات حرارتی انجام شده بر روی فلزات که شامل مراحل متعدد سرمایش و گرمایش با در نظر گرفتن سه فاکتور محرمانه سرعت سرمایش و گرمایش، مدت زمان حفظ در دمای مختلف و ترتیب عمل که برای هر کارخانه ای بصورت محرمانه و مطابق با تکنولوژی تولید می باشد از روش های افزایش تنسایل مقاومت فلزات می باشد. در طی عملیات حرارتی بردار ها و بلورهای داخلی ترکیبات فلزی همسو شد و سختی تنسایل آنها به شدت بالا می رود. بر خلاف ترکیبات شیمیایی بکار رفته در آلیاژ های فلزی که به روش آنالیز قابل دسترسی هستند، تنسایل و روش های افزاینده آن به هیچ روشی قابل دسترسی نیستند.

تاریخچه سیم بکسل

تاریخچه سیم بکسل:          

طناب فولادی – کابل فولادی (سیم بکسل) مدرن توسط مهندس معدن آلمانی ویلهلم آلبرت Wilhelm Albert در سالهای بین 1831 و 1834 برای استفاده در معدن در کوههای هارتز در Clausthal، نیدرزاکسن، آلمان اختراع شد. این محصول به سرعت از جانب صنعتگران آن دوره پذیرفته شد زیرا مقاومت بیشتری از طناب های ساخته شده از کنف یا زنجیر فلزی، نشان داد.

اولین طناب های ویلهلم آلبرت از سه رشته تشکیل شده بود که هر رشته از چهار سیم تشکیل شده بود. در سال 1840، رابرت استرلینگ نیوال Robert Stirling Newall این روند محصول را بهبود بخشید. در آمریکا طناب سیمی توسط جان روبلینگ John A. Roebling تولید شد که از سال 1841 شروع شد و اساس موفقیت او در ساخت پل معلق بود. روبلینگ تعدادی نوآوری در طراحی، مواد و ساختار طناب سیمی ارائه کرد. جوزیا وایت Josiah White و ارسکین هازارد Erskine Hazard، مالکان اصلی شرکت زغال سنگ و ناوبری لیهایگ (Lehigh Coal & Navigation Company) با توجه به پیشرفت های فناوری در معدن و راه آهن، یک کارخانه سیم بکسل در Mauch Chunk پنسیلوانیا در سال 1848احداث کردند.

در اواخر قرن نوزدهم، سیستم های طناب فولادی به عنوان وسیله ای برای انتقال نیروی مکانیکی از جمله برای تله کابین های جدید استفاده شد. هزینه سیستم های طناب فولادی یک دهم بیشتر بوده و تلفات اصطکاک کمتری نسبت به شفت خطی (Line shaft) یا شفت انتقال توان دارند. به دلیل این مزایا، از سیستم های طناب فولادی برای انتقال نیرو در مسافت چند مایلی یا کیلومتری استفاده می شد.

تاریخچه طناب فولادی سیم بکسل

تجهیزات صنعتی کاریز

مرکز تخصصی تجهیزات لیفتینگ و باربرداری

***
تجهیزات صنعتی کاریز وارد کننده و تأمین کننده انواع طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و کنفی در سایز و ساختارهای مختلف
***
طناب فولادی (سیم بکسل) مغز فولادی و مغز کنف

Comments (01)

دیدگاه ها بسته شده است.
X