钢绞线锚板的参数试验1钢铰线锚具的工作机理在以钢绞线为起重绳的起升设备中，锚具用来锚定钢绞线并直接承受吊重。锚具包括锚片和锚板。锚片外表面为光滑锥面，内表面为圆柱面，其上开有螺牙。锚板则为开有圆锥通孔的柱体，有单孔锚板和多孔锚板两类。钢绞线的锚固是通过锚片楔紧穿过锚板锥孔的钢绞线而实现的(见图1)。图1锚具在使用液压油缸进行逐级提升时，油缸每完成一次行程，就需要上下两组锚具交换一次紧锚和松锚，实现载荷转换，从而保证下一个行程的实施。现场使用发现，当钢绞线负载较大时，在锚片与锚板的接触面之间有时会发生咬合，使得脱锚转换难以完成。现场对此的处理办法通常只能将该钢绞线割断，但这样将降低吊装的安全系数并影响工程进度。改善锚具脱锚性的途径之一是改进锚板锥孔的设计参数，这些参数包括锥孔锥度、硬度、粗糙度及孔径等(见图2)。确定锚板最佳设计参数需要掌握这些参数对锚具脱锚性能的影响程度。2锚板咬合分析图2锚板参数图3锚片受力图2.1锚板锥角α的约束条件锚具紧锚时锚片的受力见图3。以锚片为隔离体建立静力平衡，可得到钢绞线的法向力FN与垂直载荷FL的关系。（1）式中：α——锥角；ρ——锚板与锚片间的静摩擦角。由于吊重时要求锚片夹紧钢绞线的最大静摩擦力大于钢绞线垂直载荷FL，即：FN.fj≥FL式中：fj——锚片与钢绞线接触表面的最大静摩擦系数。代入式(1)可以得到锚具的自锁条件为：（2）这也是锚板锥度的约束条件。可见，锚板锥角α较小将有利于钢绞线锚固，虽然这里锚片的fj变化范围很大。同样，还可得到锚板锥面反力R与垂直载荷FL的关系式：（3）该式又表明，锚板锥角α增大将有利于减少锥面支反力，从而提高脱锚性。上述分析中假设了锚片与锚板的锥度是完全一致的。这在一般情况下是正确的，因为锚片与锚板锥度上的少量差别，在钢绞线承载时将随着锚片螺牙咬入钢绞线而自动消除，使锚片锥度自动调整为锚板锥度。但是，若锚板锥度过大或过小，这种锥度差则难以消除，这将造成锚片与锚板之间的线接触，从而使两者发生咬合的可能性大大增加。因此，锚板的锥度应与锚片套上钢绞线形成的空载锥度基本一致。2.2锚板咬合机理锚板与锚片在接触面处发生的咬合，是一种所谓的“冷焊”现象。这是由于金属表面的微观不平，在外载作用下，峰峰之间的接触应力极大，一旦超过材料表面的屈服极限，将使金属表层产生塑性变形。这种变形破坏了金属表面的吸附膜及氧化膜，同时又使金属表层原子晶格中的能量超过“粘着限”，从而在相互接触的表面之间出现分子扩散而造成粘结。从发生咬合的锚板表面可以清楚地看到这种粘结现象。因此，要避免锚板与锚片咬合，从金属处理工艺上，就应保证其足够的表面光洁度，增加表面硬度及表面抗压强度。3锚板试验3.1试验参数及试验方法为了定量了解锚板参数对锚板咬合的影响程度，并确定锚板的最佳参数，我们在锚板锥孔的参数中，选择硬度、锥度及锥孔大端孔径等三个设计参数为试验变量，并对每个变量参照原参数值选用两档水平进行咬合力测试。试验参数如表1所示。这里选择锥度时是考虑锚片在钢绞线上空套时的锥度为13.6°～14.0°。表1试验参数硬度（HRC）锥度(°)孔径(mm)粗糙度材料原参数值4514.0φ30.70.840Cr试验参数40／4513.3／14.3φ31.2／31.70.840Cr试验在200kN拉压机上进行，以22kN的载荷幅度对单孔锚试件逐步加载，直至发生轻度咬合为止，并以该咬合力作为测量指标。试验包括两项：(1)硬度与锥度的交互作用试验；(2)多因素正交试验。3.2硬度与锥度的交互作用试验交互作用是指参数之间的搭配对测试指标产生的影响，具体表现为一个参数变化对测试指标的影响还受到其他参数的制约。若参数之间存在这种交互作用，在进行试件设计时，就必须将该交互作用也作为一个因素加以考虑。从前述分析看，硬度与锥度两参数对锚板咬合力影响较大。为了考察该两参数对咬合力的影响是否彼此独立，我们对具有不同硬度的两组试件，进行了比较试验，具体试件参数及试验结果见表2。两组试件的咬合力对锥度的变化趋势见图4。表2两种硬度与锥度时的咬合力试验（kN）Ⅰ组（硬度HRC40）Ⅱ组（硬度HRC45）锥度(13.3°)4587锥度(14.3°)99＞200注：材料40Cr，粗糙度0.8，直径φ31.7mm。图4表明，尽管试件的咬合力在不同硬度下均与锥度成正比，但Ⅱ组试件咬合力的增长速率却明显大于Ⅰ组试件。这种不同硬度水平下咬合力变化速率的不同，说明锚板的硬度与锥度对于咬合力指标存在一定程度的交互作用，它们的影响并非完全独立的。图4咬合力对锥度的趋势图3.3多因素正交试验及方差分析现考虑硬度、锥度、交互作用和孔径4种影响因素，每个因素取两个水平。因为要求试件种类n≥1