起重機(jī)鋼絲繩的使用分析

摘要：本文對(duì)起重機(jī)鋼絲繩在使用過(guò)程中常出現(xiàn)的磨損、疲勞、銹蝕、變形、咬繩和過(guò)載等損傷形式進(jìn)行了研究，在分析造成損傷的原因的同時(shí)提出了相應(yīng)的防治措施，并給出一些關(guān)于如何選擇鋼絲繩的建議，文章最后簡(jiǎn)單介紹了鋼絲繩的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)；鋼絲繩；損傷

目前，我國(guó)鋼材市場(chǎng)高端產(chǎn)品供應(yīng)不足，主要依賴進(jìn)口。在提高技術(shù)水平、擴(kuò)大產(chǎn)能、應(yīng)對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)日益加劇的整合壓力的同時(shí)，需進(jìn)一步加速發(fā)展高端金屬制品。鋼絲繩作為起重機(jī)的三大構(gòu)件之一，是保證起重作業(yè)安全的關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其具有承載能力大、繞性好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪音、能承受沖擊、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但由于質(zhì)量、選用、安全和保養(yǎng)不當(dāng)?shù)仍?，一些鋼絲繩在使用過(guò)程中過(guò)早的損傷或斷裂，不能達(dá)到預(yù)期的壽命，增加了使用成本，降低了生產(chǎn)效率。因此，合理選用、規(guī)范安裝、正確使用和適當(dāng)保養(yǎng)，是保證施工安全的前提。

1 起重機(jī)鋼絲繩的失效

由鋼絲繩失效而引起的重大事故時(shí)有發(fā)生，為確保安全，對(duì)起重機(jī)鋼絲繩進(jìn)行定期檢查，了解鋼絲繩的主要缺陷并采取防護(hù)措施十分必要。本人根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)歸納其主要損傷形式有：磨損、疲勞、銹蝕、變形、咬繩和過(guò)載。磨損。鋼絲繩在其操作過(guò)程中與其它物體接觸并發(fā)生摩擦，其表面不斷磨損，主要分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損三種形式。外部磨損是在使用過(guò)程中鋼絲繩外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起的。外部磨損使受載荷的鋼絲截面積減小，破斷載荷也相應(yīng)降低。變形磨損是由振動(dòng)、碰撞造成的鋼絲繩表面磨損、是一種局部磨損現(xiàn)象。從外表看，鋼絲寬度擴(kuò)展，雖鋼絲繩截面積減小不多，但局部擠壓處的鋼絲表面材質(zhì)硬化極易斷絲。鋼絲繩經(jīng)過(guò)卷筒或滑輪時(shí)所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè)，各根鋼絲繩的曲率半徑不完全相同，且由于鋼絲繩之間的相互作用而產(chǎn)生滑移，使相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生應(yīng)力集中而被折斷，構(gòu)成了內(nèi)部磨損。 疲勞。鋼絲繩在使用過(guò)程中主要承受由彎曲和拉伸、扭曲、振動(dòng)引起的疲勞。疲勞損傷是在交變應(yīng)力的作用下，細(xì)鋼絲表面首先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)塑性變形，使裂紋擴(kuò)展直至斷裂。銹蝕是鋼絲繩失效的常見(jiàn)因素。鋼絲繩在雨水、冰雪、風(fēng)沙、港口鹽霧等惡劣環(huán)境下，由于電化學(xué)作用和細(xì)菌的侵蝕，對(duì)鋼絲繩及繩芯纖維將造成極大的腐蝕作用，不僅使鋼絲繩的金屬面積減小降低了破斷強(qiáng)度，還將引起表面粗糙，甚至出現(xiàn)裂紋加速疲勞，直接影響到鋼絲繩的使用性能和使用壽命。變形。引起鋼絲繩變形的主要原因有外傷、壓潰、扭結(jié)等，目前，很多因鋼絲繩受到變形損傷而造成的斷繩事故未受到足夠的重視，引起了必要的損失。咬繩。鋼絲繩咬繩現(xiàn)象一般發(fā)生在多層卷繞的起重機(jī)卷筒上，帶槽起重機(jī)的卷筒雙層卷繞時(shí)，咬繩現(xiàn)象更嚴(yán)重。過(guò)載。鋼絲繩隨著載荷的增加會(huì)有微量的伸長(zhǎng)，當(dāng)載荷超過(guò)彈性極限時(shí)鋼絲繩就可能斷裂。因過(guò)載而破斷鋼絲繩的斷口呈松散狀， 6股鋼絲繩的斷口位置大多數(shù)不在一起，繩芯外露，這是鋼絲繩因過(guò)載而斷裂的特征。

2 起重機(jī)鋼絲繩損傷防治措施

2.1 合理進(jìn)行潤(rùn)滑。為降低鋼絲繩的損傷速度，延長(zhǎng)其使用周期，必須根據(jù)鋼絲繩的性屬和條件，合理選擇鋼絲繩的種類和與之匹配的潤(rùn)滑劑，定期對(duì)鋼絲繩的表面進(jìn)行潤(rùn)滑處理，以減少磨擦作用，這對(duì)延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命有著極其重要的作用。

2.2 選擇合適的匹配附件。不可忽視與鋼絲繩緊密接觸的卷筒、滑輪和鋼絲繩壓板等附件的材質(zhì)、表面質(zhì)量及過(guò)渡圓角對(duì)鋼絲繩的壽命影響，滑輪或卷筒與鋼絲繩的直徑比值越大，鋼絲彎曲應(yīng)力越小，就越有利于提高鋼絲繩的使用壽命。

2.3 定期檢查更換。鋼絲繩在使用過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常對(duì)接頭處、勾頭處等重點(diǎn)部位進(jìn)行檢查。更換新鋼絲繩時(shí)必須使用原設(shè)計(jì)的型號(hào)、直徑、公稱抗拉強(qiáng)度及有合格證明的鋼絲繩。

2.4 嚴(yán)格操作規(guī)程。力矩限制器是起重機(jī)最關(guān)鍵的安全裝置，起升超過(guò)額定起重力矩，力矩限制器損壞、拆除、沒(méi)有調(diào)整或沒(méi)有定期校核造成力矩限位失靈引發(fā)鋼絲繩斷裂，都會(huì)造成嚴(yán)重的后果，因此，應(yīng)定期對(duì)力矩限制器進(jìn)行保養(yǎng)、調(diào)整校核。

吊重物或起升鋼絲繩掛起重物時(shí)，瞬間超負(fù)荷或突然卸載會(huì)引起鋼絲繩的斷裂，因此，操作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行姓關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程，嚴(yán)禁疲勞作業(yè)。

加強(qiáng)對(duì)高強(qiáng)度堅(jiān)固件的檢查、緊固、保養(yǎng)和定期更換。根據(jù)JG/T5057·40-1995冶金機(jī)械與設(shè)備高強(qiáng)度緊固件標(biāo)準(zhǔn)：高強(qiáng)螺栓、螺母，使用后拆卸下再次使用，一般不得超過(guò)兩次，且拆下的螺栓、螺母必須無(wú)任何損傷、變形、滑牙、缺牙、銹蝕、螺紋粗糙度變化較大等現(xiàn)象。

定期檢查銷軸的接合情況，防止銷軸脫落引發(fā)事故。

3 起重機(jī)鋼絲繩的選擇

鋼絲繩的選擇應(yīng)從強(qiáng)度、抗扭轉(zhuǎn)、抗疲勞、抗磨損、抗沖擊、抗腐蝕及繩子拉伸7個(gè)方面來(lái)綜合分析。

3.1 強(qiáng)度。起重設(shè)備制造商確定特定系統(tǒng)中使用鋼絲繩的最小強(qiáng)度，熟悉當(dāng)?shù)貙?shí)際應(yīng)用的規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)，指出鋼絲繩的設(shè)計(jì)因素、使用系數(shù)或安全因數(shù)。并對(duì)生產(chǎn)出的每一定長(zhǎng)度的鋼絲繩都要取樣進(jìn)行張拉毀壞試驗(yàn)，以確認(rèn)鋼絲繩是否與其產(chǎn)品目錄中所列出的最小破斷力一致，并將其實(shí)際最小破斷拉力記錄到檢驗(yàn)證明書(shū)上。

3.2 抗扭轉(zhuǎn)性能。當(dāng)負(fù)載質(zhì)量增加時(shí)，產(chǎn)生的扭矩或轉(zhuǎn)動(dòng)將會(huì)增加；當(dāng)起重高度增加時(shí)，鋼絲繩轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)也將增加，在多纏繞系統(tǒng)中各條鋼絲繩之間的距離越短，相互纏繞的趨勢(shì)越大。鋼絲繩產(chǎn)生的扭矩或轉(zhuǎn)動(dòng)的程度會(huì)受到其結(jié)構(gòu)的影響，因此，選擇鋼絲繩結(jié)構(gòu)時(shí)，重要的是要決定是否需要使用\"抗旋轉(zhuǎn)\"或\"低旋轉(zhuǎn)\"鋼絲繩，這類鋼絲繩一般為多股結(jié)構(gòu)。通常情況下選擇6股或8股鋼絲繩結(jié)構(gòu)，載重或多纏繞系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)可能會(huì)造成作業(yè)困難的除外。

3.3 抗疲勞性能。鋼絲繩繞過(guò)滑輪或卷筒時(shí)，會(huì)由于彎曲疲勞造成其損壞。鋼絲繩損壞速率受到在起重系統(tǒng)中滑輪數(shù)、滑輪直徑、負(fù)重情況和使用頻率的影響。選擇鋼絲繩時(shí)，若彎曲疲勞是造成鋼絲繩損壞的主要原因，則選擇的鋼絲繩結(jié)構(gòu)中有細(xì)鋼絲是非常重要的。

3.4 抗磨損。研磨磨損發(fā)生在鋼絲繩與滑輪之間或鋼絲繩與卷筒之間，造成研磨磨損的原因主要在于卷筒上鋼絲繩之間的摩擦，尤其是在多層卷線的情況下，鋼絲繩之間的摩擦發(fā)生在卷筒的交叉位置上，在這里卷筒上臨近的一圈鋼絲繩推著另一圈鋼絲繩纏到卷筒上正確的位置。這種損壞不可能被消除，但是要減到最小來(lái)保證鋼絲繩的性能穩(wěn)定。為減小研磨造成的鋼絲繩損壞，就應(yīng)該選擇外層鋼絲相對(duì)較粗的鋼絲繩來(lái)抵抗機(jī)械損壞。

3.5 抗擠壓性能。當(dāng)纏繞在卷筒上的鋼絲繩超過(guò)一層時(shí)，必須在裝繩時(shí)施加一定的后張力。而當(dāng)用于多層卷線的卷筒做出槽時(shí)，鋼絲繩的直徑適合繩槽的間距則是必須的，因此，建議在訂購(gòu)鋼絲繩時(shí)將間距尺寸提供給鋼絲繩供應(yīng)商來(lái)保證在卷線時(shí)每條鋼絲繩之間有最佳的間隙。

3.6 抗腐蝕性。根據(jù)鋼絲繩使用環(huán)境的不同，可以選擇不同類型的鋼絲繩，如在腐蝕環(huán)境中可選用鍍鋅鋼絲繩；在潮氣較重，能滲入鋼絲繩并損害繩芯的可以選用注塑鋼絲繩。所有的鋼絲繩在生產(chǎn)和使用中都應(yīng)進(jìn)行徹底的潤(rùn)滑，不僅僅是對(duì)腐蝕進(jìn)行防護(hù)，也是對(duì)鋼絲繩在彎曲時(shí)進(jìn)行潤(rùn)滑，以減少內(nèi)部和外部的磨損。

3.7 鋼絲繩的伸長(zhǎng)。在鋼絲繩的伸長(zhǎng)被重視的地方，建議使用高金屬填充系數(shù)的鋼絲繩，最好內(nèi)部填充塑料。這將防止鋼絲繩在負(fù)重時(shí)直徑的縮小，阻止鋼絲繩被拉伸。在需要精確測(cè)定長(zhǎng)度或要使用配套設(shè)置時(shí)，可考慮對(duì)鋼絲繩預(yù)張拉來(lái)消除其結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)。

4 鋼絲繩市場(chǎng)發(fā)展前景

目前，我國(guó)鋼絲繩進(jìn)出口價(jià)格產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外同類產(chǎn)品還有一定的差距，產(chǎn)品性價(jià)比有待進(jìn)一步提高。相關(guān)企業(yè)密切跟蹤市場(chǎng)需求和國(guó)際鋼絲繩行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，加大國(guó)內(nèi)鋼絲繩新產(chǎn)品研發(fā)力度，向著高技術(shù)含量、高性能價(jià)格比、高使用壽命和壓實(shí)、填塑、包塑、多絲線接觸、復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼絲繩方向發(fā)展。在港口裝卸、豎井提升、特大型起重機(jī)等鋼絲繩應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)，在以產(chǎn)頂進(jìn)方面不斷取得新進(jìn)展。

結(jié)束語(yǔ)。鋼絲繩是起重設(shè)備使用最重要的部件之一，選用不當(dāng)將會(huì)造成不必要的事故。綜上所述，鋼絲繩的基本損傷主要有6種，加深對(duì)其認(rèn)識(shí)，有助于有效地避免事故，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。為減少對(duì)高性價(jià)比鋼絲繩的進(jìn)口，目前，各大企業(yè)加大對(duì)新產(chǎn)品研發(fā)力度，向著高技術(shù)含量、高性能價(jià)格比、高使用壽命和壓實(shí)、填塑、包塑、多絲線接觸、復(fù)合結(jié)構(gòu)鋼絲繩方向發(fā)展。

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