와이어 로프: 유형, 사양 및 선택 가이드

I. 와이어 로프의 종류

와이어 로프는 직경 0.3~3mm의 고강도 탄소강 와이어를 여러 가닥으로 꼬아 만든 다음, 코어를 중심으로 여러 가닥을 꼬아 로프를 만듭니다. 와이어 로프에는 여러 가지 유형이 있으며, 방법에 따라 여러 범주로 나눌 수 있습니다.

1. 트위스트 방식별 분류

다양한 비틀림 방법에 따라 왼쪽 레이, 오른쪽 레이, 왼쪽 대체 레이, 오른쪽 대체 레이의 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 오른쪽 대체 배치 와이어 로프는 일반적으로 리프팅 작업에 사용됩니다.

2. 와이어 로프의 심재별 분류

코어 소재에 따라 대마 코어, 석면 코어, 금속 코어의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 윤활유가 함침된 대마 코어 와이어 로프는 일반적으로 리프팅 작업에서 가닥과 와이어 사이의 마찰을 줄이고 부식을 방지하기 위해 사용됩니다.

3. 와이어 로프의 가닥 및 와이어 수에 따른 분류

가닥과 전선의 수에 따라 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다: 6×19, 6×37, 6×61. 리프팅 작업에서 가장 일반적으로 사용되는 와이어 로프는 6×19 및 6×37 와이어 로프입니다.

4. 전선 표면 처리별 분류

5. 전선 표면 처리별 분류

와이어 표면 처리에 따라 매끄러운 와이어와 아연 도금의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 매끄러운 와이어 로프는 일반적으로 리프팅 작업에 사용됩니다.

6. 와이어 로프 가닥의 구조에 따른 분류

와이어 로프 가닥의 구조에 따라 점 접촉 로프, 선 접촉 로프, 표면 접촉 로프로 나눌 수 있습니다.

(1) 포인트 컨택트 로프

점 접촉 로프는 각 층의 강철 와이어 직경은 같지만 나선 피치가 다르기 때문에 와이어가 서로 교차하여 점 접촉을 형성합니다. 작동 중 접촉 응력이 매우 높아 와이어가 마모되고 끊어지기 쉽지만 제조 공정은 간단합니다.

(2) 라인 접촉 로프

라인 컨택트 와이어로프는 가닥 내에 두께가 다른 강선이 있고, 굵은 와이어의 홈에 얇은 와이어가 배치되어 굵은 와이어와 얇은 와이어 사이에 라인 컨택트 상태가 만들어집니다. 라인 접촉 와이어 로프의 접촉 응력이 더 작기 때문에 와이어 로프의 수명이 길어지고 동시에 유연성이 증가합니다.

강철 와이어 로프의 선 접촉이 조밀하기 때문에 동일한 직경의 강철 와이어 로프는 더 큰 파단 장력을 갖습니다. 스트랜드 내부에 동일한 직경의 강선이 있는 단방향 트위스트 강선 로프도 라인 접촉 유형에 속합니다.

(3) 얼굴 접촉 로프

페이스 컨택트 로프의 가닥은 프로파일 섹션 강선을 사용하여 평면적으로 서로 접촉하는 특수한 모양을 가지고 있습니다. 표면이 매끄럽고 내식성 및 내마모성이 우수하며 큰 횡력을 견딜 수 있다는 장점이 있지만 가격이 비싸서 특별한 경우에만 사용됩니다.

II. 스틸 와이어 로프 사양

일반적인 리프팅 작업에는 GB/T8918-1996 "강철 와이어 로프"의 6×19 및 6×37 강철 와이어 로프를 사용할 수 있으며, 사양은 표 1과 표 2에 나와 있습니다.

표 1 강철 와이어 로프의 파단 장력

표 2 강철 와이어 로프의 파단 장력

III. 스틸 와이어 로프 마킹

현재 크레인에 사용되는 강철 와이어 로프는 주로 6×19 및 6×37 로프와 같은 일반적인 구조의 로프입니다.

국가 표준 "둥근 연선 강철 와이어 로프"(GB1102-74)에 따르면 강철 와이어 로프에 대한 표시 방법은 다음과 같습니다:

예를 들어, 강철 와이어 로프 6×37-15.0-170-I 하나의 아연 코팅-우측 누워 GB1102-74

이것은 둥근 가닥 와이어 로프가 6 가닥으로 만들어졌으며 점 접촉 구조, 가닥당 37 개의 와이어, 섬유 코어, 와이어 로프 직경 15.0mm, 공칭 인장 강도 1700MPa의 I 등급 아연 코팅 강철 와이어로 만들어졌으며 와이어 로프의 레이아웃이 올바른 일반 레이아웃임을 나타냅니다.

IV. 와이어 로프 선택

와이어 로프의 직경이 같은 경우 공칭 인장 강도가 낮을수록, 한 가닥당 와이어 수가 많을수록, 와이어 직경이 가늘수록 로프의 유연성은 좋지만 와이어 로프가 마모되는 경향이 더 큽니다. 반대로 각 가닥 내 와이어 직경이 굵을수록 와이어 로프의 유연성은 떨어지지만 마모에 대한 저항력은 높아집니다.

따라서 와이어 로프의 종류에 따라 사용 범위가 다릅니다. 리프팅 및 리깅 작업의 실제 요구 사항에 따라 와이어 로프를 선택할 때 일반적으로 다음 원칙을 고려할 수 있습니다:

• 6 × 19 와이어 로프는 가이 로프, 타이로드 및 리프팅 슬링을 만드는 데 사용되며 일반적으로 작은 장소에서 사용됩니다. 굽힘 하중 또는 마모가 발생하는 곳입니다.
• 6×37 와이어 로프는 리프팅 작업에서 다양한 물체와 장비를 묶고 풀리 블록을 통과하여 리프팅 슬링을 만드는 데 사용됩니다. 로프가 구부러진 경우에 적합합니다.
• 6×61 와이어 로프는 다양한 물체를 묶는 데 사용됩니다. 이 로프는 강성이 낮고 구부러지기 쉬우며 힘이 크지 않은 곳에서 사용됩니다.

배치 방향이 같은 와이어로프는 표면이 매끄럽고 부드러우며 굽힘 피로에 대한 저항력이 우수하여 내구성이 높지만, 단점은 로프의 끊어진 끝에서 가닥이 느슨해져 무거운 물건을 매달릴 때 회전이 발생하고 말리거나 뒤틀리는 경향이 있으므로 리프팅 작업에 단독으로 사용해서는 안 된다는 점입니다. 일반적으로 리프팅 작업에는 교번 레이 와이어 로프를 사용합니다.

V. 와이어 로프 응력 계산

특정 사양의 와이어 로프가 견딜 수 있는 최대 인장력에는 일정한 한계가 있습니다. 이 한계를 초과하면 와이어 로프가 손상되거나 끊어질 수 있으므로 작업 중 와이어 로프에 가해지는 응력을 계산할 필요가 있습니다.

1. 와이어 로프의 끊어지는 제어력

와이어 로프의 파단 인장력은 표 1과 2에서 확인할 수 있습니다. 와이어 로프의 꼬임으로 인해 각 와이어에 가해지는 불균일한 힘을 고려하면 전체 와이어 로프의 파단 인장력은 다음과 같이 계산해야 합니다:

  S_P =ΨΣS_i 

어디

• S _P - 와이어 로프의 끊어지는 인장력(kN)입니다;
• ΣS_i  - 와이어 로프 사양 표에 제공된 와이어의 총 파단 인장력(kN)입니다;
• Ψ - 와이어의 고르지 않은 꼬임에 대한 감소 계수, 6×19 로프의 경우 Ψ=0.85, 6×37 로프의 경우 Ψ=0.82, 6×61 로프의 경우 Ψ=0.80입니다.

그러나 작업 현장에서는 일반적으로 그래픽 데이터가 부족하고 정확한 계산이 필요하지 않습니다. 이 경우 다른 관련 공식(표준 공식이 아닌 데이터 추정 전용)을 사용하여 와이어 로프의 파단 인장력을 추정할 수 있습니다.

2. 와이어 로프의 안전 계수

리프팅 작업의 안전을 보장하기 위해 와이어 로프의 허용 인장력은 파단 인장력의 일부에 불과합니다. 파단 인장력과 허용 인장력의 비율을 안전 계수라고 합니다. 다음 표 3에는 다양한 용도의 와이어 로프에 대한 안전 계수가 나와 있습니다.

  표 3 와이어 로프의 안전 계수

3. 와이어 로프의 허용 토크

P = S_P / K

공식에서

• P - 와이어 로프의 허용 인장력, N;
• S_P - 와이어 로프의 파단 인장력, N;
• K - 와이어 로프의 안전 계수입니다.

VI. 와이어 로프 폐기 기준

와이어 로프가 어느 정도 손상된 경우 규정에 따라 폐기해야 합니다. 폐기 기준은 다음과 같습니다:

1. 한 피치 내의 와이어 끊김 횟수(레이라고도 하며 한 번 감긴 가닥의 축 길이를 말함)가 표 4에 지정된 횟수를 초과하는 경우 로프를 폐기해야 합니다. 와이어 끊김의 수가 많지는 않지만 급격하게 증가하는 경우에도 로프를 폐기해야 합니다.

2. 와이어 로프의 마모 또는 부식이 원래 와이어 직경의 40%에 도달하거나 초과하면 로프를 폐기해야 합니다. 40% 이내인 경우 표 5에 따라 다운그레이드해야 합니다. 와이어 로프의 전체 표면이 부식되어 움푹 패인 표면이 육안으로 쉽게 보일 정도로 부식된 경우 폐기해야 합니다.

            표 4 와이어 로프 스크랩 전선 끊김 횟수

표 5 감소 계수

3. 불에 타거나 국부적인 전기 아크의 영향을 받은 와이어 로프는 폐기해야 합니다.

4. 와이어 로프가 납작하거나 변형된 경우, 가닥이나 와이어가 튀어나온 경우, 새장과 같이 뒤틀린 경우, 로프 직경이 국부적으로 증가한 경우, 꼬이거나 구부러진 경우에는 폐기해야 합니다.

5. 와이어 로프의 코어가 손상되어 로프 직경이 크게 감소(7%에 도달)하면 와이어 로프를 폐기해야 합니다.

6. 뜨거운 것을 들어 올리는 데 사용되는 와이어 로프의 경우 금속 또는 위험 물질을 취급하는 경우, 와이어 표면 마모나 부식으로 인한 감소분을 포함하여 폐기할 와이어의 끊어진 개수는 일반 리프팅 기계 와이어 로프의 절반 수준이어야 합니다.

VII. 와이어로프 사용, 유지보수 및 관리

1. 와이어 로프는 올바르게 풀어야 합니다. 와이어 로프가 꼬이거나 약해지는 것을 방지하려면 다음과 같이 하세요. 언코일링자를 때 풀리지 않도록 단단히 고정해야 합니다.

2. 와이어 로프에 과부하가 걸리지 않아야 하고, 충격 하중이 가해져서는 안 되며, 작업 속도가 안정적이어야 합니다.

3. 물체를 묶거나 들어 올릴 때 와이어 로프는 물체의 날카로운 모서리와 모서리에 직접 닿지 않도록 해야 하며, 접촉 지점에 나무 블록, 삼베 또는 기타 완충재로 완충해야 합니다.

4. 손상이나 감전을 방지하기 위해 와이어 로프와 전선 사이의 접촉을 엄격히 금지합니다. 고온의 물체 근처에서는 절연 조치를 취해야 합니다.

5. 와이어 로프는 사용 중 꼬이지 않도록 해야 하며, 꼬인 경우 즉시 곧게 펴야 합니다. 사용 중 구부러지는 횟수를 최소화해야 하며, 역방향으로 구부리는 것은 최대한 피해야 합니다.

6. 와이어로프를 드럼이나 풀리와 함께 사용하는 경우 드럼이나 풀리의 직경은 와이어로프의 직경보다 최소 16배 이상 커야 합니다. 와이어로프가 마모되거나 로프가 풀리에서 미끄러져 사고가 발생하지 않도록 손상된 풀리에 끼우지 마세요.

7. 와이어 로프가 풀리를 통과할 때 풀리 홈의 직경은 와이어 로프의 직경보다 1 ~ 2.5mm 더 커야 합니다. 풀리 홈의 직경이 너무 크면 로프가 쉽게 평평해지고, 너무 작으면 로프가 쉽게 마모됩니다.

8. 와이어 로프는 마모, 부식 또는 성능 저하를 유발하는 기타 물리적, 화학적 조건으로부터 보호되어야 합니다. 용융 금속 및 백열 금속을 들어 올리는 데 사용되는 와이어 로프는 고온 손상을 방지할 수 있는 조치가 있어야 합니다.

9. 사용 전에는 사용 상황에 따라 적절한 직경의 스틸 와이어 로프를 선택하고, 사용 중에는 하중 용량과 손상 상태를 자주 확인하며, 사용 후에는 제때 관리하고 올바르게 보관하세요.

VIII. 강철 와이어 로프 안전 검사

스틸 와이어 로프의 검사는 정기 검사, 정기 검사, 특별 검사로 나눌 수 있습니다. 정기 검사는 자체 검사이며, 정기 검사는 장비의 종류, 사용률, 환경 및 마지막 검사 결과에 따라 월별 또는 연간으로 결정할 수 있습니다. 강선 로프의 검사 내용 및 요건은 아래 표 6에 나와 있습니다.

구체적인 점검 방법은 다음과 같습니다:

1. 끊어진 전선

외부 및 내부 끊어진 전선을 모두 포함하여 하나의 레이 길이 내에서 끊어진 전선의 수를 계산합니다. 동일한 전선에 2개의 단선이 있더라도 2개의 단선으로 계산해야 합니다. 전선의 끊어진 부분이 자체 반경의 절반을 초과하는 경우 끊어진 전선으로 처리해야 합니다.

(1) 검사하는 동안 끊어진 전선의 위치(끝에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 등)와 끊어진 전선의 농도에 주의하여 처리 방법을 결정합니다.

(2) 끊어진 전선의 위치와 모양, 즉 가닥의 튀어나온 부분이나 계곡에서 끊어지는지 여부에 주의하세요. 끊어진 전선의 모양에 따라 끊어진 전선의 원인을 파악할 수 있습니다.

                                            표 6 스틸 와이어 로프의 검사 부위

2. 착용

마모 검사에는 주로 마모 상태와 직경 측정이 포함됩니다.

마모 상태에는 동심 마모와 편심 마모의 두 가지 유형이 있습니다. 강철 와이어 로프의 편심 마모는 주로 로프의 움직임이 많지 않고 리프팅 기어가 무겁고 장력 변화가 큰 상황에서 발생합니다. 예를 들어 전자기 빨판 크레인의 리프팅 로프는 이런 종류의 마모가 발생하기 쉽습니다. 편심 마모와 동심 마모는 모두 강철 와이어 로프의 강도를 감소시킵니다.

3. 부식

부식에는 외부 부식과 내부 부식의 두 가지 유형이 있습니다.

외부 부식 및 내부 부식 검사: 강철 와이어 로프의 녹과 구멍, 와이어 이완 상태 등을 육안으로 검사합니다. 내부 부식은 검사하기 쉽지 않습니다.

내부 부식은 검사하기 쉽지 않습니다. 강철 와이어 로프의 직경이 얇은 경우(≤20mm) 손으로 구부려서 검사할 수 있으며, 직경이 큰 경우 와이어 로프 스플라이스를 사용하여 내부 검사를 수행할 수 있습니다. 검사 후 강철 와이어 로프는 코어가 손상되지 않도록 주의하면서 원래 상태로 복원하고 윤활 그리스를 도포해야 합니다.

4. 와이어 로프에 매듭, 파도, 평평함 등이 있는지 육안으로 검사합니다.

와이어 로프는 매듭을 짓지 않아야 하며, 파도의 변형이 심하지 않아야 합니다.

5. 와이어 로프에 전기 아크 및 화염 가열의 영향이 있는지 육안으로 검사하고, 변색이나 용접 손상이 없어야 합니다.

용접 손상은 전선이 끊어진 것으로 처리해야 합니다.

6. 와이어 로프의 윤활 검사 와이어 로프의 윤활 상태는 양호해야 합니다.

테스트에 따르면 윤활이 잘 된 와이어 로프는 48,500 사이클의 피로 테스트와 반복적인 굽힘을 견딜 수 있으며, 한 번의 레이어 내에서 총 10%의 와이어가 끊어지는 반면 윤활이 없는 동일한 사양의 와이어 로프는 22,500 사이클만 지속되어 윤활의 중요성을 강조합니다.