門機(jī)起重鋼絲繩破損分析

何勝良

在水電站建設(shè)中我們經(jīng)常會(huì)用到較大噸位的起吊設(shè)備，特別是在混凝土澆筑中經(jīng)常會(huì)使用到門機(jī)，在使用門機(jī)吊裝時(shí)都會(huì)有交叉作業(yè)的情況，這就使得門機(jī)的使用安全顯得尤為重要。門機(jī)的起重鋼絲繩對(duì)門機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。鋼絲繩的損傷或破斷會(huì)產(chǎn)生重大的安全事故，為了確保使用中的鋼絲繩安全運(yùn)行，掌握鋼絲繩的損傷規(guī)律和預(yù)防措施是很有必要的。

在我們多年的施工中，總結(jié)了一些起重鋼絲繩的破損規(guī)律。鋼絲繩的損傷主要是由于磨損引起的，鋼絲繩在操作時(shí)與其他物體接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦。在機(jī)械、物理及化學(xué)作用下，鋼絲繩的表面不斷磨損。磨損一般分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損三種情況。如下圖所示為單絲磨損的幾種斷面形狀。

1外部磨損

鋼絲繩機(jī)使用過程中其外周與滑輪、卷簡、鉤頭等物體表面接觸而引起的磨損屬于外部磨損。在外部磨損后繩徑將變細(xì)，外周表面的細(xì)鋼絲被磨平，鋼絲繩的外部磨損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。

工作實(shí)踐中，由干外部磨損是不可避免，常常要采取以下幾種措施來減小磨損：

（1） 鋼絲繩換頭 下圖是通過試驗(yàn)得到的鋼絲繩直徑減小率與破斷載荷降低率的關(guān)系曲線。由曲線可以看出，單周磨損較全周磨損更惡劣，所以應(yīng)盡可能使用單周磨損的鋼絲繩改為全周均勻磨損。在鋼絲繩的全長范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能地做到均勻磨損，減小破斷載荷率的下降速度。如門機(jī)起重鋼絲繩在使用中期換頭，一般可延長鋼絲繩使用壽命30～40%。我們?cè)趯?shí)際使用中有的單位嫌棄在門機(jī)上換頭使用鋼絲繩麻煩，不定期換頭使用，經(jīng)常使起重繩過度磨損還堅(jiān)持使用，這樣增加了門機(jī)使用的安全隱患。

（2） 注意潤滑 常常由于潤滑不良，導(dǎo)致鋼絲繩與滑輪的磨損加劇，平時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行潤滑五定原則，使鋼絲繩潤滑良好以減少磨損。由于門機(jī)鋼絲繩在高處要經(jīng)過人字架頂滑輪、空中懸浮滑輪組、拔桿頂滑輪組等地方，保養(yǎng)難度很大，容易產(chǎn)生少保養(yǎng)堅(jiān)持使用的思想，有關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)檢查。

（3） 加強(qiáng)工作責(zé)任心 操作中發(fā)現(xiàn)潤滑輪由于安裝、質(zhì)量原因而卡澀要及時(shí)通知檢修，減小磨損度。

2 變形磨損

由于震動(dòng)、碰撞造成的鋼絲繩表面磨損，叫做變形磨損，這是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其他物體的撞擊，起重機(jī)起升鋼絲繩相互打纏，或者由于滑輪與卷筒中心偏移產(chǎn)生的咬繩現(xiàn)象，都會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。如把磨損后的表面細(xì)鋼絲剖開，變形磨損和外部磨損的區(qū)別如圖1所示。這種變形磨損因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形。從外表看，鋼絲寬度擴(kuò)展，雖然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。

實(shí)際工作中變形磨損往往是鋼絲繩跳槽而造成。由于鋼絲繩不在繩槽內(nèi)，鋼絲繩與固定件發(fā)生滑動(dòng)摩擦，磨損度較之外部磨損更厲害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)斷股，造成人員及設(shè)備事故。

相應(yīng)的措施是：

（1） 要注意防止鋼絲繩越槽，如發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有彎頭，卷筒槽峰磨平就要立即停止運(yùn)行，通知檢修更換。

（2） 門機(jī)拔桿頂?shù)焦ぷ髅娴匿摻z繩運(yùn)行長度很大，一般單股鋼絲繩運(yùn)行長度都在30到100米之間，鋼絲繩在運(yùn)行中斜度過大會(huì)引起跳槽，鋼絲繩刮擦固定機(jī)件引起變形磨損。因此避免產(chǎn)生此類情況也能提高鋼絲繩壽命。

（3） 門機(jī)鋼絲繩長度都很長，我們?cè)诠さ刂匈I的新繩一般都是以卷狀運(yùn)到安裝地點(diǎn)。如果直接將繩頭卡在門機(jī)卷揚(yáng)上就開始往卷揚(yáng)上收繩子，鋼絲繩就會(huì)自行扭轉(zhuǎn)，最后變成麻花狀。這樣可能造成因扭力過大而破壞鋼絲繩結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重時(shí)可能造成新繩直接變形而變成報(bào)廢繩。所以需要先將新繩盤架離地面使盤能沿中心軸旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩沿卷盤切線方向卷向起重機(jī)卷筒上，這樣能防止鋼絲繩扭轉(zhuǎn)變形。

（4） 門機(jī)在起吊過程中操作方式和制動(dòng)情況對(duì)鋼絲繩的變形磨損影響比較大。在起吊重物時(shí)，應(yīng)先降速再剎車。在有主副剎車的卷揚(yáng)中，不能同時(shí)制動(dòng)，應(yīng)先主剎后副剎的順序進(jìn)行制動(dòng)。我們?cè)谥貞c富金壩電站施工中，因電器部分將主副剎車同時(shí)抱閘，鋼絲繩在使用過程中長期在中間懸浮滑輪支架上摔打，造成變形磨損而斷絲，我們?cè)谑褂弥衅骄粋€(gè)月就要更換一次卷揚(yáng)鋼絲繩。后經(jīng)改進(jìn)剎車的電器控制后，副剎車在主剎動(dòng)作后延時(shí)合閘，情況得以徹底解決。

3 內(nèi)部磨損

在使用過程中，鋼絲繩經(jīng)過卷筒或滑輪時(shí)所承受的全部負(fù)荷壓在鋼絲繩的一側(cè)，各根細(xì)鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時(shí)，由于鋼絲繩的彎曲，鋼絲繩內(nèi)部各根細(xì)鋼絲就會(huì)相互產(chǎn)生作用力并且產(chǎn)生滑移，這時(shí)股與股之間接觸應(yīng)力增大，使相鄰股之間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹。當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時(shí)，在深凹處產(chǎn)生應(yīng)力集中而被折斷，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，在張力相同的情況下，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，采用線接觸鋼絲繩更有利，采用面接觸鋼絲繩比采用線接觸鋼絲繩更有利。此外，鋼絲繩的彎曲程度、運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)鋼絲繩的內(nèi)部磨損均有影響。很明顯，選擇線接觸或面接觸類型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑。

實(shí)際工作中防止此類磨損，常采用的方法是新?lián)Q的鋼絲繩空載運(yùn)行一段時(shí)間，使鋼絲繩在受載荷前已經(jīng)變成線接觸，減小內(nèi)部磨損。