合成卷揚繩的重量可比鋼索輕最高達 60 %，且可提供相當的安全工作負荷，價格在 2022 至 2024 年間每年下降約 15 %。
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- ✓ 將繩索重量減少最高達 60 %，同時保留安全工作負荷 – 便於操作且回彈力較低。
- ✓ 與鋼索相比降低回彈能量，提升動態拉力時的安全性。
- ✓ 受惠於近年合成繩索價格的下降。
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較重的鋼纜並不一定代表更高的強度。現代合成卷揚繩可在極低的重量下提供您所需的提升繩索容量。於本指南中，您將學習計算安全工作負荷、尺寸化卷揚纜線容量以及閱讀鋼絲繩直徑與容量圖表的要點，讓您自信選擇。
提升繩索容量 – 基礎與安全工作負荷計算
要作出安全的選擇，首先需了解繩索能承受的負載。此數值即為 提升繩索容量，由兩個數字決定：繩索的最小斷裂強度 (BS) 與所選的設計係數 (DF)。
公式相當簡單：SWL = BS ÷ Design Factor。實務上，將最小斷裂力除以安全乘數，即可得到正常操作下的最大允許負載。
在加載前，務必將繩索的最小斷裂力除以設計係數；這可確保提升作業維持在繩索的安全容許範圍內。
設計係數依應用而異。常見範圍包括：
- 係數 3 – 用於在受嚴格控制條件下的某些吊裝設備計算。
- 係數 5 – 一般提升作業的常見選擇，兼顧安全與效率。
- 係數 6 – 在動態效應或不確定性較高需要額外裕度的情況下使用（例如某些卷揚應用）。
為什麼係數 5 在提升作業中如此常見？根據符合 OSHA 1910.184 與 ASME B30.9 的指導，五倍的裕度有助於吸收衝擊載荷與輕微磨損，同時不會造成過度龐大或成本過高。
快速範例 – 「如何計算提升容量？」以一根 ¾ 英吋 XIP 繩索為例，其公佈的斷裂強度為 58 800 lb（≈ 262 kN）。使用 DF = 5：
- 使用同一單位（此處為磅）。
- 將 58 800 lb 除以 5。
- 結果：11 760 lb，約為 5.3 噸。
此 11 760 lb 即為該 ¾ 英吋 XIP 繩索在 DF = 5 時的 提升繩索容量。請以此為標記，且在提升過程中勿超過此負載。
相同方法亦適用於鋼索與高規格合成線。唯一變動的是斷裂強度與您所選的設計係數。
掌握容量基礎後，接下來的步驟是了解繩索在卷筒上的行為，以確保您的 卷揚纜線容量 與已計算的提升相符。
卷揚纜線容量 – 選擇適當尺寸並考量卷筒與安全係數
當繩索纏繞於卷揚筒時，會出現額外變數。與靜態線不同，卷揚纜線在卷筒上會產生彎曲循環、層間摩擦，以及在纏繞與回收過程中的動態張力變化。
影響實際 卷揚纜線容量 的兩大因素為：卷筒直徑與層數。較大的卷筒可增大彎曲半徑，減少疲勞，使強度更接近目錄值。額外的層會改變有效拉力，並產生熱量與摩擦。因此，請參考卷揚機的分層拉力圖，並確保滿足最小的卷筒與繩索比例 (D/d)。
靜態繩索
負載直接施加，無卷筒纏繞，摩擦最小，張力穩定。
恆定張力
設計係數一旦設定即保持一致，簡化了計算與標記。
卷揚纜線
卷筒纏繞會產生彎曲與層間摩擦，導致有效強度因層而異。
可變張力
選擇能考量卷筒尺寸、層數與動態效應的設計係數。
鑑於這些額外變數，建議卷揚作業的最小設計係數為 5，於衝擊載荷或不確定性較高時則使用 DF = 6。最終選擇前，請執行以下檢查：
安全檢查清單
確認卷筒直徑使 D/d 比率至少為 8；檢查卷揚機分層的拉力；驗證所選的 SWL (BS ÷ DF) 在最差層仍高於所需負載；每次使用後檢查是否有過熱、磨損、打結或纖維壓碎等情況。
將鋼纜換成合成卷揚繩可進一步提升操作性。高模量纖維的重量通常比同等強度的鋼材輕 45–60 %，因此卷筒的慣性較小，突停後的回彈能量也較低。此外，近期市場數據顯示合成繩的價格呈下降趨勢，縮小了大多數中型卷揚機的成本差距。
透過考量卷筒幾何、層效應與堅實的 5（或更高）設計係數，您即可匹配所需的 卷揚纜線容量，避免過度設計。欲深入了解為何眾多使用者正拋棄鋼纜，請參閱我們的指南 為何改用合成鋼絲繩卷揚機。接著，將這些計算轉化為快速的直徑對容量檢查。
鋼絲繩直徑與容量 – 表格、D/d 指導與合成繩優勢
容量圖表將繩索直徑對應至可依賴的安全工作負荷。下表彙整了常見等級 – IPS、XIP 與 IWRC – 在常用直徑下的數據。
| 直徑 | 等級 | 斷裂強度 (kN) | 安全工作負荷 (kN) ÷ 設計係數 5 |
|---|---|---|---|
| ½ in (13 mm) | IPS | 116 kN | 23 kN ≈ 2.3 t |
| ½ in (13 mm) | XIP | 129 kN | 25.8 kN ≈ 2.6 t |
| ½ in (13 mm) | IWRC | 138 kN | 27.6 kN ≈ 2.8 t |
| ¾ in (19 mm) | IPS | 235 kN | 47 kN ≈ 4.8 t |
| ¾ in (19 mm) | XIP | 262 kN | 52 kN ≈ 5.3 t |
| ¾ in (19 mm) | IWRC | 289 kN | 57.8 kN ≈ 5.9 t |
| 1 in (26 mm) | IPS | 364 kN | 72.8 kN ≈ 7.4 t |
| 1 in (26 mm) | XIP | 431 kN | 86.2 kN ≈ 8.8 t |
| 1 in (26 mm) | IWRC | 458 kN | 91.6 kN ≈ 9.4 t |
使用此圖表時，先找到繩索直徑，選擇相應等級，然後將斷裂強度除以您的設計係數（提升時通常為 5）。常見的 PAA 問題「哪種直徑可提升 5.5 t？」可參考 ¾ 英吋 XIP 那一行：262 kN ÷ 5 ≈ 52 kN，約為 5.3 t，若需 ≥ 5.5 t，請升級一個尺寸。
- 確定所需的安全工作負荷。
- 在表格中選擇能滿足或超過該負載的最小直徑。
- 確認所選繩索能與您的滑輪或籃形幾何相容。
硬體配合很重要。對於大多數鋼絲繩，最小的滑輪與繩索 D/d 比率應至少為八比一；抗旋轉繩索可能需要 ≥ 30 倍。籃形配置應至少為繩徑的 25 倍。例如，將 ¾ 英吋繩索配於 6 英吋滑輪，則 D/d = 8（6 ÷ 0.75 = 8），符合最低指導值。
合成卷揚繩的重量可比鋼索輕最高達 60 %，且可提供相當的安全工作負荷 – 直接提升安全性與操作效率。
掌握了直徑對 SWL 表與 D/d 規則後，您即可一眼選擇適合負載與滑輪系統的繩索。之後，確認卷揚纜線容量與計算出的安全工作負荷以及卷揚機分層拉力相符。
透過套用 SWL = BS ÷ Design Factor 公式，您可算出提升繩索容量，考慮卷筒直徑與層數以驗證卷揚纜線容量，並利用鋼絲繩直徑與容量表選擇最小的安全尺寸。考量重量與安全的優勢，加上價格下降，我們建議在條件允許時以合成卷揚繩取代鋼索。
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