履帶起重機(jī)鋼絲繩故障分析

【摘要】針對履帶起重機(jī)鋼絲繩出現(xiàn)波浪形變形故障的問題，詳細(xì)分析了故障產(chǎn)生原因，得到滑輪因素在鋼絲繩系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的影響，進(jìn)而從材料、滑輪槽等方面對其進(jìn)行了進(jìn)一步的設(shè)計分析。

【關(guān)鍵詞】履帶起重機(jī) ?鋼絲繩 ?故障 ?分析

【中圖分類號】TH21 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）43-0219-01

前言

鋼絲繩是履帶起重機(jī)最為關(guān)鍵的運動部件之一，起著傳遞載荷力和運動的作用。在起重機(jī)上主要應(yīng)用于提升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)。履帶起重機(jī)一般應(yīng)用的鋼絲繩可分為兩種類型：阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩和非阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。鋼絲繩系統(tǒng)一般是包含了鋼絲繩本身、滑輪組、卷筒、擋桿等，并涉及到的有纏繞方式、繩端處理、潤滑等因素，因此鋼絲繩不是一個獨立的產(chǎn)品，其影響因素不僅和本身的性能有關(guān)，還與系統(tǒng)內(nèi)的各個配合部件、使用方式及使用環(huán)境有著密切的關(guān)系。

1.故障分析

一臺履帶起重機(jī)的變幅鋼絲繩，在使用約 900 小時后出現(xiàn)繩端固定 2m 范圍內(nèi)呈波浪形變形。

根據(jù)故障現(xiàn)象，首先想到的是鋼絲繩本身質(zhì)量問題，但更換新的鋼絲繩后，使用不到一周，依舊出現(xiàn)同樣變形故障，因此否定是鋼絲繩本身引起;對于滑輪材料，該車使用的為鐵滑輪，而尼龍滑輪也出現(xiàn)過類似現(xiàn)象，因此判定與滑輪材料無關(guān);卷筒排繩正常，與卷筒本身無關(guān);變幅繩從卷筒出來先經(jīng)過一個可以橫向移動的動滑輪，因此繩偏角不存在偏大問題。最終將疑點鎖定在滑輪繩槽角度及底圓繩槽直徑上，圖紙設(shè)計繩槽開角為 34°，與推薦要求的 45°明顯差的太多。經(jīng)鋼絲繩公司專家現(xiàn)場用專用卡規(guī)測量滑輪的底圓繩槽直徑發(fā)現(xiàn)只有約 φ20.3mm，與實際要求的 φ22mm 差距太大，因此，為其更換上下滑輪組滑輪，經(jīng)正常運行 4 個月后，故障現(xiàn)象消除，因此經(jīng)判定主要原因是由于滑輪的底圓繩槽直徑偏小引起。后又有售后服務(wù)反饋信息，同一時期下線的另外兩臺相同噸位履帶起重機(jī)也發(fā)生了類似鋼絲繩變形問題，證明該階段出廠的車有一批變幅滑輪不合格，存在滑輪底圓繩槽直徑偏小問題。

經(jīng)過上述故障分析，可見滑輪因素在鋼絲繩系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的影響。

2.方案分析

首先從材料上，目前廣泛應(yīng)用的有 MC 尼龍式、鑄鐵式、熱軋式滑輪，履帶起重機(jī)一般常用 MC 尼龍和熱軋式。尼龍滑輪因其重量輕、慣性小目前被普遍采用，鑄鐵滑輪一般為球墨鑄鐵較好，但鑄造成本較高，逐漸被淘汰，而熱軋滑輪制作方便，滑輪槽直接軋制出，適合大批量制造，但是因其模具磨損較快所以必須經(jīng)常定期更換軋制模具，否則不能保證滑輪槽質(zhì)量。目前，國外更大噸位的汽車起重機(jī)和履帶起重機(jī)也開始采用一種輕質(zhì)合金材料，因在滑輪受力更大時，尼龍滑輪已經(jīng)不能滿足強(qiáng)度方面的要求，對于大噸位起重機(jī)一般采用鐵質(zhì)滑輪，但因其重量太大，一定程度上影響了起重能力，因此新型的高強(qiáng)度、輕型材料、接觸潤滑更好的輕合金滑輪將是今后的發(fā)展方向。

其次，滑輪直徑的確定，按國際標(biāo)準(zhǔn)[ISO4308-1：2003]中滑輪最小名義直徑計算公式為：D≥h·t·d

D—滑輪最小名義直徑

d—鋼絲繩名義直徑

h—選擇系數(shù) （滑輪名義直徑與鋼絲繩直徑之比）

t—各種型式鋼絲繩的繩型系數(shù)（該系數(shù)考慮了不同鋼絲繩的抗彎曲疲勞性能）

為延長鋼絲繩使用壽命，滑輪槽型應(yīng)該與鋼絲繩直徑相匹配。如果槽型太小，鋼絲繩在載荷的影響下，被強(qiáng)制“壓入”繩槽，導(dǎo)致鋼絲繩和滑輪損壞。如果槽型太大，造成對鋼絲繩沒有足夠的支撐，從而使鋼絲繩在載荷的作用下變扁和扭曲而加速鋼絲繩損壞?；喞K型半徑 r 應(yīng)在 0.525d～0.550d 之間，而0.5375d 為最佳，其中 d 為鋼絲繩名義直徑。隨著滑輪繩槽底圓直徑的變小，鋼絲繩的壽命是急劇下降的?；喞K槽，其深度 h 不小于 1.5 倍的鋼絲繩名義直徑，繩槽底部的外形應(yīng)為圓形?；唭蓚?cè)的夾角α，應(yīng)在 30°～60°之間，但不能太大，即使鋼絲繩偏角超過了滑輪和卷筒的偏角（一般要求尼龍滑輪取50°，鐵滑輪可選45°左右）。

繩槽的正確尺寸對于鋼絲繩的使用壽命至關(guān)重要。繩槽的底部必須大于鋼絲繩的公稱直徑，而且必須光滑，呈圓形，沒有凸凹，并且兩邊要有完整均勻的側(cè)邊。繩槽不必考慮減小鋼絲繩的側(cè)向受壓，它的直徑必須始終比鋼絲繩的直徑大。

結(jié)論

對鋼絲繩而言，滑輪本身只是影響其壽命長短的至關(guān)重要的一個部件，很多鋼絲繩故障可以從滑輪或卷筒繩槽的是否合乎要求，找到問題點。對滑輪的設(shè)計和選型中必須慎重考慮滑輪繩槽尺寸的大小，這也和鋼絲繩本身的直徑誤差范圍緊密相關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅后德.大型履帶式起重機(jī)鋼絲繩損壞原因及預(yù)防措施[J].工程機(jī)械與維修，2016（7）：29-30.

作者簡介：

蔡超（1968-），遼寧阜新人，學(xué)士，高級工程師，主要從事機(jī)械制造方面的研究工作。