起重機滑輪輪槽磨損及其檢驗檢測

于　斌　上海鐵路局科研所

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，起重機的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)人力勞作的工作模式。但我國起重機制造技術(shù)起步相對較晚，與發(fā)達(dá)國家相比還存在諸多問題，嚴(yán)重影響我國工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。雖然起重機的工作方式比較單一，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，滑輪和鋼絲繩同樣如此，在長時間應(yīng)用過程中，起重機的滑輪輪槽常常會出現(xiàn)磨損問題，嚴(yán)重影響起重機的整體應(yīng)用質(zhì)量。起重機滑輪主要是由動滑輪和定滑輪組成的整體結(jié)構(gòu)，能夠極大的降低人力投入量，并且能夠有效改變力的方向。在實際應(yīng)用過程中，動滑輪被兩根鋼絲繩卷繞，也就是每根鋼絲繩上會承擔(dān)物體重量和動滑輪重量。因此，研究起重機滑輪輪槽磨損問題需要以此為依據(jù)開展。

1　起重機滑輪的工作機理

滑輪系統(tǒng)作為起重機運行的重要組成部分，對于起吊重物起著關(guān)鍵作用。在實際應(yīng)用過程中由于使用情況有所差異，因此需要進(jìn)行更有效的設(shè)定。通常情況下，可以將滑輪系統(tǒng)分為定滑輪、動滑輪和滑輪組。從本質(zhì)上分析，定滑輪的工作機理就是等臂杠桿，可以改變力的方向。定滑輪的工作機理就是起到杠桿作用和傳動力作用，其出現(xiàn)的動力、阻力與滑輪半徑相同。根據(jù)杠桿平衡原理我們能夠了解定滑輪并不省力，主要是起到整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)作用。動滑輪從本質(zhì)上來說就是動力臂為阻力兩倍的杠桿，這樣理論上就可以降低50%的力，但需要改變滑輪的距離，通常情況下多延伸出一倍的距離。可見，動滑輪的主要運行機理就是調(diào)整動力臂和阻力臂間的二者關(guān)系，這樣就能夠降低力的消耗量。

而滑輪組主要利用鋼絲繩來升降物體，雖然通過滑輪組能夠有效降低起重的時間，但也加大了重物的移動距離，所以起重機的吊梁才會設(shè)置的較長。從本質(zhì)上來說滑輪就是杠桿的一種變形，是一種典型的杠桿類施工機械。在實際應(yīng)用過程中主要是將一定數(shù)量的定滑輪和動滑輪進(jìn)行多元化組合來形成最優(yōu)配置，從而構(gòu)成有效的滑輪組?？傊?，應(yīng)用滑輪組不僅能夠大大節(jié)省升降力度，還能夠改變方向（見圖1）。

圖1　起重機滑輪系統(tǒng)

2　起重機滑輪輪槽磨損研究

在起重機滑輪實際工作情況當(dāng)中，由于在升降過程中需要同時承受鋼絲繩力的作用，并且在工作一段時間后，滑輪繩槽就會產(chǎn)生疲勞摩擦損耗問題，因此需要對滑輪輪槽進(jìn)行研究，并制定合理的解決方案，為后續(xù)起重機的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

2.1　滑輪疲勞壽命解析

初裝滑輪疲勞壽命研究主要包含以下幾點：第一，滑輪在不同接觸力下的疲勞循環(huán)次數(shù)；第二，滑輪淬火層磨損下應(yīng)對不同接觸力的疲勞循環(huán)次數(shù)。當(dāng)滑輪輪槽出現(xiàn)壓痕時，會在鋼絲繩力的作用下，會使鋼絲繩在輪槽內(nèi)的壓痕中不斷摩擦，在急速的摩擦中會使輪槽凸起部分逐漸被磨平，從而形成光滑的輪槽表面；第三，初裝換輪疲勞壽命計算；第四，滑輪淬火層被鋼絲繩磨平后再次出現(xiàn)壓痕的時間。

2.2　滑輪壓痕失效分析

滑輪壓痕由于在不斷磨平再出壓痕需要一個周期，但是在一定程度后，就會導(dǎo)致滑輪壓痕失效，其主要因素為：第一，滑輪壓痕裂紋產(chǎn)生和拓展。由于滑輪輪槽在力的循環(huán)作用下，會出現(xiàn)出塑性形變問題，并且在滑輪輪槽表面留下一定的印痕，并在多次循環(huán)往復(fù)后，會導(dǎo)致輪槽表面逐漸出現(xiàn)軟化或硬化問題，從而導(dǎo)致塑性形變在統(tǒng)一系列平面出現(xiàn)多次運動，從而在輪槽中形成一塊滑移帶；第二，滑輪槽表面循環(huán)磨損機理。由于在起重機工作過程中，在吊起物體的一瞬間物體就會出現(xiàn)搖動情況，這時的鋼絲繩和滑動也會在一定程度上形成擺動，一旦與輪槽表面進(jìn)行接觸，就會產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦，從而造成輪槽磨損問題。再加上起重機在吊運過程中能夠轉(zhuǎn)換方向，進(jìn)一步提高了磨損程度。

3　防治滑輪輪槽出現(xiàn)壓痕的主要措施

3.1　加強鋼絲繩纏繞控制

通過加強對鋼絲繩纏繞系統(tǒng)運動學(xué)和動力學(xué)研究，能夠明確滑輪繩槽表面的承受重力，在迅速運動的過程中所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力是均勻運動的1～2倍。因此，在起重機實際應(yīng)用過程中，需要控制加速度，這樣能夠有效降低滑輪承受的沖擊負(fù)荷，并且能夠在吊運過程中降低點動操作頻率，從而降低滑輪、鋼絲繩與輪槽的摩擦系數(shù)。

3.2　加強鋼絲繩與滑輪的接觸應(yīng)力

通過對鋼絲繩和滑輪的作用機理研究可知，由于起重機在實際工作中，滑輪槽底部會承受到非常大的應(yīng)力，并且在鋼絲繩的交變作用下，導(dǎo)致滑輪槽出現(xiàn)疲勞磨損問題，從而形成滑輪壓痕。因此，需要作業(yè)人員在實際操作過程中，能夠降低滑輪槽表面的接觸應(yīng)力，并根據(jù)表層安裝以及鋼絲繩直徑襯墊更換調(diào)整，來對整個滑輪組系統(tǒng)進(jìn)行改良工作。這樣就能夠進(jìn)一步加強鋼絲繩和滑輪的接觸應(yīng)力，減少與滑輪槽之間的摩擦。

3.3　定期更換潤滑脂

通過分析滑輪槽表面磨損機理可以發(fā)現(xiàn)，待到滑輪槽出現(xiàn)磨損之后，由于磨損掉落下來的雜質(zhì)會融入到潤滑脂當(dāng)中，這樣就會提高鋼絲繩和滑輪槽之間的阻力，從而提高磨損程度，基于此，可以在磨損程度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，及時更換潤滑脂，這樣就能夠有效降低磨損消耗。

4　起重機滑輪輪槽磨損的檢測方案

在對起重機滑輪輪槽進(jìn)行檢查過程中，需要注意以下幾點：

（1）在滑輪組正常的情況下，通過人力就能夠掰動滑輪，如果用手無法掰動滑輪，則說明磨損比較嚴(yán)重。

（2）需要定期對軸上的潤滑油槽和油孔中雜質(zhì)進(jìn)行清除，分析油孔和軸承間隔套上的油槽是否安裝正確。

（3）如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)滑輪上出現(xiàn)裂痕問題，需要及時更換滑輪或不再使用，否則容易造成嚴(yán)重的意外事故。

（4）檢測滑輪槽和繩徑之間的比例關(guān)系，通常情況下滑輪槽直徑在繩徑的1/3以內(nèi)。

（5）起重機零件安裝工作必須要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

（6）對起重機各個滑輪進(jìn)行清理工作，觀測滑輪的具體磨損狀況，如果部分滑輪出現(xiàn)磨損問題但不至于報廢，則需要時刻關(guān)注滑輪的使用狀況，一旦磨損加劇則需要立即更滑滑輪。同時，有些滑輪需要重鑄再投入運行，如果是鐵質(zhì)的滑輪出現(xiàn)裂縫問題則不能進(jìn)行焊接再使用，需要直接報廢，這樣才能夠全面發(fā)揮滑輪組的積極作用，同時也能夠為起重機工作情況提供有效依據(jù)。

（7）在滑輪組檢測過程中，需要保障滑輪和鋼絲繩的接觸靈活性，并在二者的表層具備一定的潤滑效果。同時，也要保障輪槽的平滑度，輪槽內(nèi)不能出現(xiàn)裂紋問題，鋼絲繩不能有所損害，其磨損程度也必須要在允許范圍內(nèi)，否則立即更換。

（8）在滑輪和鋼絲繩檢測中，為了能夠保障滑輪和鋼絲繩的有效性，需要保障鋼絲繩的直徑在16mm以上、28mm以內(nèi)，并且相應(yīng)尺寸也需要根據(jù)起重機實際工作要求進(jìn)行選擇。

5　結(jié)束語

綜上所述，起重機在當(dāng)今社會生產(chǎn)中有著重要的地位，不僅能夠提高工作效率，同時也能夠降低人力投入。本文以起重機滑輪輪槽磨損問題作為探究基礎(chǔ)，分析了起重機滑輪的工作機理、起重機滑輪輪槽磨損機理、防止輪槽壓痕措施、輪槽磨損檢測等，旨在降低起重機滑輪輪槽磨損度，提高起重機應(yīng)用的安全性。

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