防止起重機(jī)動滑輪組傾斜的鋼絲繩纏繞方式

趙素梅，張 輝

ZHAO Su-mei, ZHANG Hui

（1.河南省特種設(shè)備安全檢測研究院，河南 鄭州 450004；2.鄭州江河重工有限公司，河南 鄭州 450051）

1 引 言

起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分，對于鋼絲繩起升機(jī)構(gòu)來說，鋼絲繩纏繞方式的設(shè)計(jì)在很大程度上決定了起升機(jī)構(gòu)的易用性和可靠性。鋼絲繩纏繞系統(tǒng)包括了卷筒的結(jié)構(gòu)、卷揚(yáng)機(jī)、定滑輪組和動滑輪組，其相對位置的確定、鋼絲繩纏繞方式的選擇等方面，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，在實(shí)際使用中會出現(xiàn)諸如亂繩、鋼絲繩上垛和動滑輪組傾斜等問題，對于亂繩和鋼絲繩上垛，可通過優(yōu)化卷筒設(shè)計(jì)（采用LeBus卷筒等），或者增加排繩器等措施，目前都已經(jīng)得到了很好的解決，但是動滑輪組傾斜現(xiàn)象還是比較普遍，具體表現(xiàn)如圖1所示。

2 原因分析

經(jīng)過長時間的實(shí)際觀察和分析，發(fā)現(xiàn)造成圖1動滑輪組傾斜現(xiàn)象的根本原因是鋼絲繩的纏繞方式。

圖1動定滑輪組之間的穿繩均類似于圖2所示。即我們常說的小花穿法，這種穿法的右邊5、6、7、8號滑輪的鋼絲繩拉力大于左邊1、2、3、4號滑輪的鋼絲繩拉力，而且交叉的鋼絲繩會出現(xiàn)相互摩擦的現(xiàn)象，對鋼絲繩的使用壽命有一定影響。

圖1 動滑輪組傾斜

圖2 小花穿法

圖3所示的順穿法和圖4所示的大花穿法，其中，采用順穿法的動滑輪組的傾斜程度更嚴(yán)重；而采用大花穿法雖稍有改善，但仍不理想，且仍存在交叉鋼絲繩相互摩擦的情況，因此還需要改進(jìn)。

圖3 動滑輪組鋼絲繩順穿法

圖4 大花穿法

認(rèn)真觀察和分析后發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩在動定滑輪之間纏繞的過程中，由于滑輪有一定的不可避免的轉(zhuǎn)動阻力，所以存在張緊繩和放松繩。鋼絲繩從卷揚(yáng)機(jī)下來每經(jīng)過一個滑輪都會產(chǎn)生一定的阻力，導(dǎo)致鋼絲繩的張緊力發(fā)生變化，這種變化呈指數(shù)級遞增，滑輪數(shù)量越多，累加效果越明顯，靠后的鋼絲繩動作就會有一個延后，動滑輪傾斜就會越厲害，達(dá)到一定程度，動滑輪組甚至?xí)Ｔ诎肟罩袩o法繼續(xù)起升。

起升時，從卷筒下來的是張緊繩，最后回卷筒的那根繩是放松繩，張緊繩和放松繩的動作是不同步的，張緊繩先起升，放松繩后起升，就會導(dǎo)致張緊繩端高，放松繩端低，動滑輪組傾斜。下降時，張緊繩和放松繩正好相反，即卷筒下來的是放松繩，回卷筒的是張緊繩，這次放松繩先動作，所以放松繩端的動滑輪組先下降，正好和起升時的高低端相反。

綜上可知，動滑輪組的傾斜現(xiàn)象和滑輪的轉(zhuǎn)動阻力有關(guān)系，這個阻力應(yīng)該是有限的，所以曾經(jīng)猜測這種傾斜現(xiàn)象是否只出現(xiàn)在空載時。為此，我們在圖1所示的動滑輪組下面掛上了十幾噸重物，雖有輕微減弱，但傾斜現(xiàn)象并沒有消失。因此得出結(jié)論：動滑輪組傾斜現(xiàn)象的產(chǎn)生于是否空載并無直接關(guān)系，因而通過起吊負(fù)荷來消除傾斜現(xiàn)象是不科學(xué)的，這樣會使吊具和被吊物都承受額外的附加力，該附加力對吊具和被吊物兩者都是不利的。

3 解決辦法

引起動滑輪組傾斜的主要原因是張緊繩和放松繩的相對位置關(guān)系。上面列舉的3種穿繩方法張緊繩和放松繩通常是分離的，這樣就會導(dǎo)致張緊繩和放松繩出現(xiàn)的延后效應(yīng)在整個穿繩過程中無法自我抵消、自我平衡，只會累加遞增，導(dǎo)致動滑輪組越來越傾斜，不水平。實(shí)驗(yàn)證明，如果把張緊繩和放松繩都放在中間會削弱這種延后效應(yīng)，動滑輪組基本上水平，不再出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。同時，這樣的穿法鋼絲繩的偏斜角也不大，可以很好地避免亂繩現(xiàn)象。如圖5所示。

圖5 改進(jìn)后的穿繩方法

---線表示的是在一個面上纏繞的鋼絲繩，——表示的是在另一個面上纏繞的鋼絲繩，藍(lán)線和綠線不交叉；—黑色線段表示的是在兩平面之外纏繞的鋼絲繩。所有的鋼絲繩都不交叉。

滑輪上的箭頭表示從左端看時滑輪的旋轉(zhuǎn)方向，例如：定滑輪a上的箭頭表示從左端看過去滑輪是順時針旋轉(zhuǎn)的，動滑輪1上的箭頭表示從左端看過去滑輪是逆時針旋轉(zhuǎn)的。

其穿繩方式如下：入繩4→c→2→a→1→b→3→d→5→f→7→h→8→g→6→e出繩。

圖5的穿繩方式有如下4個非常明顯且好記的規(guī)律。

1）入繩端和出繩端都在中間 入繩端在動滑輪4，出繩端在定滑輪e，均在中間，即張緊繩和放松繩都在滑輪組的中間，從而可以非常好地削弱張緊繩和放松繩的延后效應(yīng)，解決了動滑輪組的歪腦袋問題。

2）相鄰兩個滑輪的旋轉(zhuǎn)方向相反 從圖7可以看出，定滑輪組里a、c、e、g號滑輪為順時針旋轉(zhuǎn)，而b、d、f、h號滑輪為逆時針旋轉(zhuǎn)，相鄰滑輪轉(zhuǎn)向相反。動滑輪組里1、3、5、7號滑輪為逆時針旋轉(zhuǎn)，而2、4、6、8號滑輪為順時針旋轉(zhuǎn)，相鄰滑輪轉(zhuǎn)向相反。這個特點(diǎn)也在一定程度上削弱了張緊繩和放松繩的延后效應(yīng)，也可以防止出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。

3）左右兩邊的滑輪穿繩采用內(nèi)切線（即“8”字形）左端是從定滑輪a的右側(cè)繞到動滑輪1的左側(cè)，而右端則是從定滑輪h的左側(cè)繞到動滑輪8的右側(cè)，正好都是內(nèi)切線。

4）鋼絲繩不摩擦 從圖7可以看出，---之間沒有交叉線，——之間也沒有交叉線，左右端的2根—由于采用了內(nèi)切線的繞法，所以避免了常規(guī)的小花穿和大花穿法不可避免的鋼絲繩摩擦現(xiàn)象。

4 結(jié) 論

本文所述的鋼絲繩穿法經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，很好地解決了動滑輪組的傾斜現(xiàn)象，而且解決了常規(guī)穿法的另外一些問題，有較大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。