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起重機鋼絲繩的損傷和防治
2012-08-13    來源：鋼絲繩    作者：大鋼鋼繩  閱讀：次

來自鳳凰網(wǎng)   2012-08-13  起重機鋼絲繩的損傷和防治  xingxinghealth.com

 

起重機鋼絲繩的損傷與防治 鋼絲繩是機械中常用的柔性傳力構(gòu)件，就起重機上使用的鋼絲繩而言，規(guī)格品種多、使用比較復(fù)雜，其強度、撓性以及耐磨性要求較高，隨著鋼絲繩長時間使用經(jīng)常出現(xiàn)損傷或破斷等現(xiàn)象，近年來由此引發(fā)的特、重大起重機械事故時有發(fā)生。下面，筆者根據(jù)近幾年的實踐經(jīng)驗淺述起重機用鋼絲繩的幾種損傷及其防治方法。1磨損 磨損是鋼絲繩最常見的損傷現(xiàn)象，一般分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損3種情況。1)外部磨損鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起外部磨損后繩徑將變細(xì)、外周表面的細(xì)鋼絲被磨平，使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低。單周磨損較全周磨損更嚴(yán)重，應(yīng)盡可能地使單周磨損改為全周均勻磨損，在鋼絲繩的全長范圍內(nèi)盡量做到均勻磨損。如在使用中期換頭可延長鋼絲繩使用壽命30%～40%。2)變形磨損由于振動、碰撞而造成的鋼絲繩表面撞損是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊、起升鋼絲繩相互打纏或者由于滑輪與卷筒中心偏斜而產(chǎn)生的咬繩現(xiàn)象，都會使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。3)內(nèi)部磨損在使用過程中，由于鋼絲繩的彎曲使內(nèi)部各根細(xì)鋼絲相互作用產(chǎn)生滑移，股與股之間接觸應(yīng)力增大，相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹，當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而折斷，構(gòu)成了內(nèi)部磨損。通常細(xì)鋼絲表面的壓力與鋼絲繩的壓力成正比，在張力相同情況下由于受壓面積不同，單位面積承受的壓力也不同。從表面受壓磨損來看，鋼絲繩采用線接觸比采用點接觸較為有利，采用面接觸比采用線接觸更有利，因此選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑。此外鋼絲繩的彎曲程度、運動速度對其內(nèi)部磨損均有影響。2疲勞鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲疲勞和拉伸、扭曲、振動引起的疲勞。1)彎曲疲勞鋼絲繩無數(shù)次地彎曲、重復(fù)繞過滑輪或卷筒時，使鋼絲產(chǎn)生疲勞、韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。疲勞斷絲一般出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害一側(cè)的外層鋼絲上，通常情況下疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期。2)拉伸、扭曲和振動引起的疲勞起重機捆扎鋼絲繩在起動和制動的始末、承受載荷的前后，其變化的拉伸應(yīng)力會引起金屬疲勞，此外鋼絲繩經(jīng)常受到扭曲和振動也是產(chǎn)生疲勞的原因。疲勞損傷的原理是在變應(yīng)力的作用下細(xì)鋼絲表面由于各種滑移形成初始裂紋，裂紋尖端在切應(yīng)力的作用下反復(fù)產(chǎn)生塑性變形并擴展直至斷裂。疲勞引起的斷絲斷口一般平齊，多半出現(xiàn)在表層鋼絲上，很有規(guī)律。 防止疲勞損傷的主要途徑：一是在條件許可的情況下盡可能使卷筒和滑輪的直徑加大；二是在安排滑輪布局時盡量避免使鋼絲繩反向彎曲，試驗表明反向彎曲的破壞約為同向彎曲的2倍；三是盡可能選擇結(jié)構(gòu)好的鋼絲繩，如WS、TX型等線接觸鋼絲繩。3銹蝕 鋼絲繩一般露天使用，日曬雨淋受到腐蝕，尤其在有害氣體與惡劣環(huán)境下使用損傷就更嚴(yán)重。因受損的鋼絲繩的表面存在氧親和性的差異，形成了大量的小電池，從而產(chǎn)生很多圓形腐蝕坑并逐步加深，這些坑就成了應(yīng)力集中點、疲勞裂紋的源泉。與此同時腐蝕使鋼絲繩的截面積減小，彈性和承受沖擊的能力降低。防止鋼絲繩銹蝕損傷的方法有兩種，一是勤涂油；二是對使用環(huán)境惡劣、相對運動較少的鋼絲繩可選擇鍍鋅、鍍鋁等特種鋼絲繩，因為其表面在大氣中會形成氫氧化鋅和氫氧化鋁薄膜，從而有效地防止腐蝕。4變形 很多斷繩事故是因為鋼絲繩事先受到過變形損傷卻沒有引起足夠重現(xiàn)而釀成大禍。變形的主要原因有以下幾種。1)外傷操作中鋼絲繩與其它設(shè)備不正常的接觸而造成外傷。最明顯的外傷是鋼絲繩在滑輪里滑槽、在卷筒上跳出擋板，結(jié)果致使幾十米乃至數(shù)百米的鋼絲繩因為局部軋壞而報廢。防止外傷的關(guān)鍵在于完善起重機設(shè)備，滑輪應(yīng)設(shè)置可靠的防滑槽擋圈,電子汽車衡廠家，擋圈與滑輪外圈的間隙不大于鋼絲繩直徑的1/5，卷筒上的鋼絲繩不能松弛太多，以防繩圈跳出擋板在纏緊時被軋壞。2)壓潰鋼絲繩在卷筒上卷亂后相互傾軋，易產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象，操作時發(fā)出軋吱軋吱的聲響，并在局部迅速出現(xiàn)斷絲與壓扁的痕跡。防止措施是應(yīng)按設(shè)計規(guī)范選擇滑輪與卷筒的偏角，必要時在起升機構(gòu)中設(shè)置排繩器或壓繩裝置。3)扭結(jié)鋼絲繩在局部扭曲后產(chǎn)生的永久變形叫扭結(jié)，扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結(jié)，反之稱為負(fù)扭結(jié)。普通鋼絲繩帶有自轉(zhuǎn)性，如果繩股端部不加捆扎便施加張力，則繩股會向倒捻方向旋轉(zhuǎn)，這是造成扭結(jié)的內(nèi)在因素。防止扭結(jié)可采取以下措施：一是在重要的起重設(shè)備上選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩；二是在鋼絲繩的自由端設(shè)置轉(zhuǎn)子；三是發(fā)現(xiàn)扭結(jié)跡象立即停止操作，并釋放還原。5咬繩鋼絲繩咬繩損傷現(xiàn)象一般發(fā)生在多層卷繞的起重機卷筒上，有槽雙層卷繞的起重卷筒更甚。第一層鋼絲繩沿卷筒繩槽排滿后，第二層鋼絲繩與空擋方向呈β角，鋼絲繩能平順地落在下層鋼絲繩的空擋內(nèi)，但過了卷筒與滑輪的中心線，繞入的鋼絲繩向有繩圈的鄰槽方向偏斜α角，該α角隨著鋼絲繩軸向移動而增大。于是繞入的鋼絲繩不再能整圈有規(guī)律地卷繞在下層鋼絲繩空擋，而是每卷繞一周就有一個跨越點，可稱為節(jié)點。在節(jié)點處，繞入的鋼絲繩不再對下層鋼絲繩產(chǎn)生壓力，而是首先對已被卷繞在卷筒上的鄰圈產(chǎn)生壓力。在鋼絲繩繞過節(jié)點的瞬間，由張力產(chǎn)生的壓力先全部作用在相鄰鋼絲繩表面，一般當(dāng)α角不大時，受壓面積也很小，鋼絲繩常常很快從相鄰鋼絲繩的表面擦過，落入位置,電子汽車衡。但由于鋼絲繩都是由很細(xì)的鋼絲繞成的，在壓力作用下，絲與絲之間既容易相互嵌入，又必定產(chǎn)生滑移，產(chǎn)生了剪切運動。多層卷繞卷筒要徹底消除咬繩現(xiàn)象是困難的，但能采取一些措施減少由于咬繩引起的不良影響。例如：正確選擇鋼絲繩在卷繞過程中的軸向位移方向，即第一層鋼絲繩起始繩槽的旋向，這對第二層鋼絲繩是否產(chǎn)生咬繩關(guān)系極大。有時我們可以根據(jù)卷筒的前若干圈鋼絲繩不經(jīng)常使用而又不能缺少的特點，把這若干圈鋼絲繩存在卷筒的一側(cè)卷繞幾層，而把工作頻繁的重載受力區(qū)段單層卷繞，這樣既消除了咬繩現(xiàn)象，又極大地改善鋼絲繩的接觸狀況。采用變截面卷筒后，鋼絲繩的使用壽命可顯著延長。對多層卷繞的鋼絲繩也可采取定期截頭的方法，即先把新鋼絲繩有意識地放長2～3圈的長度，以后按情況定期從繩端截去半圈，實質(zhì)上是不斷地移動節(jié)點，避免鋼絲繩在節(jié)點處損傷過快。6　過載鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當(dāng)載荷超過彈性極限時，鋼絲繩就可能斷裂。通常把鋼絲繩承受的靜載荷控制在破斷載荷的1/10～1/5，叫作安全負(fù)荷。安全負(fù)荷表示的是鋼絲繩允許承受的額定靜負(fù)荷。但鋼絲繩實際上往往處于運動狀態(tài)，鋼絲繩在工作時除了要承受貨物、吊物、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動載荷，因彎曲引起的附加載荷，因摩擦引起的阻力載荷等等。由此可見，當(dāng)除了靜載荷以外的其它載荷增多時，實際的安全系數(shù)就降低了，鋼絲繩往往由此而引起過載。因過載而破斷的鋼絲繩，其斷口呈松散狀，6股的鋼絲繩斷口位置大多數(shù)不在一起，繩芯外露，這是鋼絲繩因過載而斷裂的特征。過載的鋼絲繩即使不發(fā)生斷裂事故，也會大大地縮短使用壽命。為了防止鋼絲繩過載，應(yīng)采取以下措施：1)正確選用安全系數(shù)，力求減少靜載荷以外的其他載荷對鋼絲繩的影響。如彎曲載荷可以通過加大滑輪和卷筒直徑來減小，動載荷可以通過提高起重機司機的操作水平、改進(jìn)起重機性能來減少，摩擦阻力可以通過調(diào)整滑輪槽的形狀及補充潤滑油來減少等等。2)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，杜絕人為的超負(fù)荷現(xiàn)象。3)在起重機上安裝負(fù)荷指示器、或超負(fù)荷限制器、或報警器，消除過載現(xiàn)象。除了上述6種鋼絲繩的基本損傷類型外，還有高溫幅射等因素也會使鋼絲繩造成損傷。但總的來看，鋼絲繩的損傷一般是有規(guī)律的，關(guān)鍵在于我們?nèi)绾稳ミM(jìn)一步認(rèn)識這些規(guī)律，從而找出有效的防止方法，盡量延長鋼絲繩的使用壽命。

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