سیم بکسل نتاب

مشخصات فنی و گرید های فولادی سیم بکسل نتاب

سیم بکسل نتاب (Non-Rotating Wire Rope) به دلیل طراحی خاص خود، از چرخش و پیچش تحت بار جلوگیری می کند و برای کاربردهای حساس مانند جرثقیلهای سقفی، لیفتراک های صنعتی و سیستم های بالابر عمودی ایده آل است. این نوع سیم بکسل از چند لایه رشته فولادی با جهت های مخالف ساخته شده تا گشتاور چرخشی خنثی شود. گرید های فولادی مورد استفاده در تولید آن معمولاً از فولادهای کربن بالا (High Carbon Steel) یا فولادهای آلیاژی مقاوم به سایش (Wear-Resistant Alloy Steel) تشکیل می شوند که مطابق با استانداردهای بین المللی مانند ISO 2408 و DIN 3060 تولید می گردند.

از نظر مشخصات فنی، سیم بکسل پوست ماری در گرید های مختلفی مانند 1770 N/mm² (MPa)، 1960 MPa و حتی 2160 MPa عرضه می شود که نشان دهنده مقاومت کششی فوق العاده بالا است. این سیم بکسل ها اغلب با پوشش گالوانیزه (Galvanized) یا استینلس استیل (Stainless Steel) برای مقاومت در برابر خوردگی و سایش تولید می شوند. ساختار چند لایه و ترتیب خاص قرارگیری رشته ها باعث می شود این نوع سیم بکسل در عین استحکام، انعطاف پذیری مناسبی برای کاربردهای پویا داشته باشد.
بدیهی است که قیمت خرید سیم بکسل نتاب با افزایش گرید فولاد بالاتر می رود. در واقع تولید با گرید بالاتر نیاز به تکنولوژی بالاتری دارد که قیمت خرید بالاتر را توجیه می کند.

انتخاب گرید مناسب سیم بکسل نتاب به عوامل مختلفی مانند حداکثر بار عملیاتی (Working Load Limit)، شرایط محیطی (رطوبت، دما، مواد شیمیایی) و فرکانس استفاده بستگی دارد. برای مثال، در محیط های خورنده یا دریایی، گرید های استینلس استیل یا گالوانیزه سنگین توصیه می شود، در حالی که برای بارهای فوق سنگین در معادن، گرید های 1960 MPa و 2160 MPa با هسته فولادی (IWRC) گزینه بهتری هستند. این سیم بکسل ها معمولاً تحت تست های کششی با قابلیت غیر تخریب (NDT) و کنترل کیفیت دقیق قرار می گیرند تا از ایمنی و طول عمر بالا اطمینان حاصل شود.

موارد کاربری و اتصال تاور کرین ها

کاربرد اصلی سیم بکسل نتاب بر روی تاور کرین ها می باشد. از این رو به این نوع کابل فولادی سیم بکسل تاور کرین نیز گفته می شود. قابلیت مقاومت در برابر تنش های پیچشی هم در جهت ساعت گرد و هم در جهت پاد ساعت گرد دلیل اصلی استفاده از این wire rope بر روی تاور ها می باشد.

لیفت و حمل بار بر روی تاور کرین ها در ارتفاعات بسیار بالایی صورت می پذیرد. در واقع بر خلاف جرثقیل سقفی که برای لیفتینگ بار تا ارتفاع حداکثر 14 متر استفاده می شود تاور ها در بیشتر موارد در ارتفاع بین 50 الی 100 متر عمل می کنند. ارتفاع لیفتینگ بالا نیاز به طناب فولادی بصورت نتاب را به منظور جلوگیری از گردش بار و ایجاد لنگر طلب می کند. برخی دیگر از موارد کاربری این کابل فولادی به قرار زیر هستند.

• جرثقیل های سقفی و بالابرهای صنعتی: جلوگیری از چرخش بارهای سنگین هنگام بلند کردن
• تجهیزات حفاری معادن: استفاده در سیستم های بالابر عمودی معادن زیرزمینی
• صنایع دریایی و سکوهای نفتی: کاربرد در جرثقیل های شناور و سیستم های لنگراندازی
• پل های معلق و سازه های عمرانی: برای مهارسازی و استحکام بخشی سازه ها
• تجهیزات نجات و آتش نشانی: در بالابرهای اضطراری و سیستم های نجات
• تله کابین و سیستم های انتقال هوایی: برای حمل و نقل ایمن کابین ها
• لیفتراک های صنعتی سنگین: جابجایی بارهای حجیم در انبارها و کارخانه ها
• سیستم های حفاری تونل: در ماشین آلات حفاری تونل و مترو

محاسبات عددی سیم بکسل نتاب در اتصال تاور

در ساختار 19×7، سیم بکسل از 19 رشته بیرونی و 7 رشته داخلی تشکیل شده است. حداقل مقاومت کششی (MBL) با فرمول MBL = D² × K × 0.98 محاسبه می‌شود که در آن D قطر اسمی بر حسب میلی‌متر و K ضریب ساختار (برای 19X7 حدود 0.38) است. برای نمونه، سیم بکسل 10mm با این ساختار دارای MBL ≈ 10² × 0.38 × 0.98 = 37.24kN خواهد بود. ضریب ایمنی معمول برای کاربردهای تاور بین 5 تا 7 در نظر گرفته می‌شود.

ساختار 35×7 با تراکم بالاتر رشته‌ها (35 رشته بیرونی و 7 رشته داخلی) برای بارهای سنگین ‌تر مناسب است. در این حالت ضریب K به حدود 0.42 افزایش می‌یابد. برای همان سیم بکسل 10mm: MBL = 10² × 0.42 × 0.98 = 41.16kN. این ساختار با انعطاف ‌پذیری بیشتر (زاویه خمش مجاز تا 15 درجه) و مقاومت خستگی بالاتر (حدود 20% بیشتر از 19X7) مشخص می‌شود.

در طراحی اتصالات تاور، علاوه بر MBL باید حداکثر نیروی دینامیکی (DF = SWL × 1.5) و تغییر شکل الاستیک (حدود 2-3% طول تحت بار) محاسبه شود. برای ساختار 35X7 در قطر 12mm تحت بار 8kN، تغییر شکل ≈ 0.25mm/m ایجاد می‌شود. نسبت قطر شیار به قطر سیم بکسل نتاب باید حداقل 18:1 برای 19X7 و 20:1 برای 35X7 باشد تا از سایش premature جلوگیری شود.

مقاوم سازی سطحی در برابر زنگ زدگی

سیم بکسل نتاب از آلیاژ های فولادی سخت تولید می شود. این ترکیبات با وجود داشتن مقاومت و استحکام سایشی و کششی بالا در تماس با رطوبت و اسید به سرعت در معرض زنگ زدگی قرار می گیرند. از این رو بیشترین تولید کنندگان از فرایند مقاوم سازی سطحی مفتول ها استفاده می کنند.

فرایند آبکاری گالوانیزه سرد مرسوم ترین روش افزایش مقاومت زنگ زدگی سیم بکسل نتاب محسوب می شود. در این روش سطح بیرونی مفتول های کابل فولادی با فلز فعال زینک Zn در ضخامتی حدود 16 میکرون پوشش داده می شود. روغن کاری سطحی (گریس کاری) یکی دیگر از روش های ارزان قیمت افزایش مقاومت زنگ زدگی طناب فولادی نتاب است.

مقایسه سیم بکسل نتاب با برند های کیس وایر KISWIRE و یوشامارتین USHA-MARTIN

سیم‌ بکسل‌ های نتاب کیس وایر و یوشا مارتین هر دو از تولید کنندگان پیشرو در صنعت فولاد و اتصالات فولادی هستند. کیس وایر کره‌جنوبی با تنسایل کششی بالاتر (تا 2160 N/mm²) و سایزهای متنوع‌ تر (6-60mm) برای کاربردهای سنگین‌ تر مناسب است، درحالی که یوشا مارتین هند با قیمت رقابتی‌ تر و استانداردهای خاص هندی (IS 2266) گزینه اقتصادی‌ تری محسوب می‌شود. هر دو برند دارای گواهینامه‌های بین‌المللی مانند CE و API 9A هستند و در صنایعی مانند معدن، جرثقیل‌ سازی و حمل‌ و نقل دریایی کاربرد دارند. انتخاب بین این دو برند باید بر اساس نیازهای خاص پروژه از نظر استحکام، انعطاف‌پذیری و بودجه انجام شود.

جدول وزنی، WLL, MBL و تنسایل

جدول مقایسه‌ای فنی از سیم‌بکسل‌های نتاب (غیرچرخان) در سایزهای 6 تا 32 میلیمتر ارائه می‌دهد. تمام مقادیر بر اساس استانداردهای بین‌المللی ISO 2408 و EN 12385-4 محاسبه شده‌اند. WLL (حد مجاز بارکاری) با ضریب ایمنی 5:1 محاسبه شده است. وزن سیم‌بکسل بر اساس ساختار استاندارد 6x36WS+IWRC و چگالی فولاد 7.85 g/cm³ تعیین گردیده. تنسایل کششی 1770 N/mm² (1770 مگاپاسکال) برای تمام سایزها در نظر گرفته شده که نشان‌دهنده گرید فولاد مورد استفاده در تولید این سیم‌بکسل‌ها می‌باشد.