龍門吊鋼絲繩故障分析及處理分析

王俊英

龍門吊鋼絲繩故障分析及處理分析

王俊英

（陜西陜煤黃陵二號煤礦有限公司機修車間，陜西 延安 727307）

探討了龍門吊鋼絲繩存在的故障問題，并提出了有針對性的解決措施，希望能為相關(guān)人員提供參考。

龍門吊；鋼絲繩；故障分析；吊裝

在起重器械中，鋼絲繩屬于頻繁應(yīng)用的撓性構(gòu)件，在起吊、運輸以及裝卸中有廣泛應(yīng)用。在實際應(yīng)用鋼絲繩期間因為各類原因會導(dǎo)致其出現(xiàn)磨損、斷股和斷絲情況，嚴(yán)重時可導(dǎo)致斷裂事故的發(fā)生，對操作人員的安全以及施工質(zhì)量造成了較大影響。多數(shù)學(xué)者從繩輪制動的角度分析了鋼絲繩動態(tài)受力情況，全面延長了鋼絲繩的使用壽命；還有部分學(xué)者對鋼絲繩斷裂失效事故分析之后，動態(tài)模擬了鋼絲繩的吊裝過程，并解釋了鋼絲繩失效的原因，提出了有針對性的整改意見。在多起裝卸施工事故中，由鋼絲繩故障所導(dǎo)致的人身安全事故、財產(chǎn)損失事件的發(fā)生率比較高。除了鋼絲繩斷裂事故外，在實際應(yīng)用期間還會出現(xiàn)鋼絲繩平衡梁故障以及滑輪組鋼絲繩出槽故障，因此，需要針對不同的故障提出相應(yīng)的處理措施。

1 鋼絲繩斷繩故障

1.1 事故案例

某船廠鋼板10 t門式起重機在吊裝9 t鋼板時由于鋼絲繩斷裂，導(dǎo)致主鉤、吊梁以及鋼板墜落事故，在檢修期間將斷裂鋼絲繩更換之后實施試吊，沒有出現(xiàn)異常情況，因此投入使用。在應(yīng)用4 d之后該鋼絲繩再次出現(xiàn)斷繩事故，在進行檢查之后發(fā)現(xiàn)定滑輪跳槽保護罩與滑輪輪緣之間的距離一側(cè)為12 mm，另一側(cè)為15 mm，比繩直徑大，導(dǎo)致防繩跳槽裝置失效，在進行現(xiàn)場查驗發(fā)現(xiàn)定滑輪輪軸出現(xiàn)斷裂情況，并且發(fā)生了傾斜和撞裂事件。為了分析此次斷繩故障發(fā)生的原因，避免再次出現(xiàn)該類故障，檢修人員詳細(xì)分析了門機起升機構(gòu)鋼絲繩。鋼絲繩斷裂繩端如圖1和圖2所示。

圖1 鋼絲繩第一次斷裂繩端圖

圖2 鋼絲繩第二次斷裂繩端圖

1.2 事故原因分析

1.2.1 分析鋼絲繩斷繩狀態(tài)

在第一次斷繩事故發(fā)生后鋼絲繩斷口連續(xù)彎曲纏繞并呈現(xiàn)出彈簧狀，斷絲位置比較集中，在斷口外其他位置沒有出現(xiàn)明顯斷絲。鋼絲繩斷口處彈簧狀彎繞位置表面外部鋼絲出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，面積大于50%。從上述故障分析可以看出該鋼絲繩在較大曲率區(qū)域出現(xiàn)摩擦纏繞情況。第二次斷口位置呈切割狀，由于鋼絲繩更換時間較短，繩股松散長80 cm，在分析起升機定滑輪時發(fā)現(xiàn)輪軸斷裂，并且在斷裂位置發(fā)現(xiàn)鋼絲繩摩擦痕跡，斷軸兩端對合之后的間隙為鋼絲繩直徑磨損溝尺寸。從上述故障分析能夠看出，鋼絲繩與定滑輪輪軸出現(xiàn)磨損和纏繞故障。

1.2.2 分析斷軸材質(zhì)

在分析故障時，為了明確故障發(fā)生原因是材質(zhì)問題還是鋼絲繩長時間摩擦所導(dǎo)致的斷繩問題，檢修人員分析了定滑輪輪軸的化學(xué)成分以及斷口面硬度。從分析結(jié)果看，該輪軸材質(zhì)為45鋼，斷面硬度高于背面和側(cè)面，屬于輪軸與鋼絲繩長時間纏繞摩擦所導(dǎo)致的表面硬化，所以，斷軸是由于鋼絲繩跳槽和輪軸長時間摩擦所致。

1.3 鋼絲繩斷繩故障處理措施

由于斷繩故障都是由于防繩跳槽裝置失效后所致，在應(yīng)用期間無預(yù)警措施，導(dǎo)致鋼絲繩沿著輪軸長時間摩擦造成斷繩故障?；嗇喚壟c防繩跳槽裝置間隙安裝會超過標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)用維修保養(yǎng)中由于定滑輪位置比較隱蔽，因此會影響檢修效果。針對上述情況，應(yīng)使用防繩跳槽電氣連鎖開關(guān)處理檢修盲區(qū)問題，鋼絲繩跳槽之后將開啟電氣開關(guān)，第一時間通知檢修人員分析和處理故障，防止出現(xiàn)嚴(yán)重事故。在應(yīng)用防繩跳槽電氣連鎖開關(guān)之后，龍門吊鋼絲繩沒有出現(xiàn)異常磨損情況，因此該處理方法具有較大的作用。

2 龍門吊鋼絲繩平衡梁故障

2.1 事故案例

鋼絲繩平衡梁能夠?qū)硗矁蓚?cè)鋼絲繩張力平衡進行調(diào)整，如果該部位出現(xiàn)故障，將會造成起重機安全故障，影響生產(chǎn)。雖然鋼絲繩平衡梁在使用期間按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實施，然而，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計以及使用頻率等各項問題會導(dǎo)致鋼絲繩平衡梁使用效果無法滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。某煉鋼廠起重機在應(yīng)用期間發(fā)現(xiàn)鋼絲繩平衡梁主軸容易被咬死，使平衡梁與銷軸同時轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致平衡梁底座定位螺栓斷裂。在應(yīng)用期間還發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩平衡梁平衡架移位擠壞鎖緊螺母，導(dǎo)致其從平衡主軸上脫落，導(dǎo)致平衡梁傾斜，險些造成故障。

2.2 事故原因分析

2.2.1 平衡梁材質(zhì)問題

在對平衡梁圖紙進行查詢能夠看出，該平衡梁所應(yīng)用的材質(zhì)為普通碳素鋼，綜合性能較低，無法滿足使用要求。

2.2.2 平衡梁受力不合理

按照現(xiàn)場安裝平衡梁能夠看出，在正常使用時平衡梁處于支承受力狀態(tài)，該種受力方式會導(dǎo)致平衡梁失穩(wěn)，影響受力合理性。在該受力模式下會使平衡梁出現(xiàn)磨損變形情況，縮短使用壽命。

2.2.3 轉(zhuǎn)動軸承設(shè)計不合理

對平衡梁故障數(shù)據(jù)進行分析能夠看出，傳動軸咬死故障發(fā)生率在50%左右，傳動軸咬死故障主要是在拆檢平衡梁時發(fā)現(xiàn)，該故障是由轉(zhuǎn)動軸承卡死所致。

2.3 故障處理措施

對于平衡梁材質(zhì)性能問題來說，企業(yè)采購部門需要與廠商技術(shù)人員進行交流，分析平衡梁使用環(huán)境和頻率問題，選擇優(yōu)質(zhì)碳素鋼替換普通碳素鋼。根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用試驗?zāi)軌蚩闯?，?yōu)質(zhì)碳素鋼性能顯著優(yōu)于普通碳素鋼。

優(yōu)化調(diào)整平衡梁受力點，在優(yōu)化改造平衡梁整體設(shè)計之后，將支承式受力方式更換為懸掛式，在主軸與平衡架之間選擇GE關(guān)節(jié)軸承作為連接軸承。在對平衡梁平衡架受力點改變之后，應(yīng)用關(guān)節(jié)軸承能夠避免平衡架出現(xiàn)傾斜情況。

對舊平衡梁鋼絲繩過渡輪歪斜情況進行分析，在制造和設(shè)計新平衡梁時應(yīng)用定位叉對過渡滑輪進行固定，這樣能夠有效處理舊平衡梁過渡輪傾斜問題。

3 鋼絲繩出槽故障分析

3.1 事故案例

某企業(yè)所應(yīng)用的40 t雙梁門式起重機，主起升高速為18 m，卷繞方式為單卷筒，應(yīng)用單根鋼絲，四個滑輪組，滑輪組倍率為10，起升速度為16 m/min。在應(yīng)用12個月之后出現(xiàn)鋼絲繩出槽故障，該起升機與小車運行機構(gòu)屬于變頻控制，鋼絲繩沒有由于機構(gòu)動作沖擊而出現(xiàn)彈跳故障。為了避免再次出現(xiàn)該種故障，檢修人員將2個壓輥加裝在定滑輪上方對鋼絲跳動進行控制。在完成壓輥加裝之后，在短期內(nèi)再次發(fā)生出槽故障，因此，檢修人員要對整體機構(gòu)進行全面、細(xì)致的檢查。

3.2 故障發(fā)生原因分析

小車頻繁啟動的情況下會增大副鉤擺動幅度，主鉤與副鉤之間的距離比較近，所以，小車運動期間副鉤滑輪罩會對主起升鋼絲繩造成撞擊。

主鉤滑輪槽內(nèi)出現(xiàn)摩擦痕跡，主鉤落地測試滑輪轉(zhuǎn)動時會加大轉(zhuǎn)動阻力，空載時會出現(xiàn)阻轉(zhuǎn)情況。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因主要是在鋼絲繩擠壓出的潤滑油積存于護罩內(nèi)，其在低溫條件下會變硬，進而影響滑動運行。

3.3 故障處理措施

將平滑護罩加裝在副鉤上，避免對主起升鋼絲繩造成掛摩影響；對主鉤中的油泥進行清理，注重滑輪的潤滑作用；改進和優(yōu)化定滑輪防護裝置，去除壓輥裝置，將導(dǎo)入式護罩安裝在滑輪側(cè)面，這樣能夠?qū)Τ霾垆摻z繩起到阻擋作用，在跳槽之后能夠重新返回到滑輪槽內(nèi)。

4 結(jié)束語

綜上所述，此次研究主要是圍繞龍門吊裝鋼絲繩故障進行分析，包括鋼絲繩斷繩故障、鋼絲繩平衡梁故障以及鋼絲繩出槽故障等，通過分析不同故障產(chǎn)生的原因，提出了有針對性的處理措施，在經(jīng)過現(xiàn)場試驗應(yīng)用之后均能夠消除故障影響，提升龍門吊裝施工的安全性。

［1］熊偉紅，向曉東，喻青.基于名義應(yīng)力法的橋式起重機用鋼絲繩疲勞壽命估算［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2015，40（7）：23-25，32.

［2］李勝永，張智華，胡懷毅.基于數(shù)字濾波的橋式起重機鋼絲繩張力測量研究［J］.南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，17（1）：46-49.

［3］陳笑建，武善軍，廖曉玲，等.一種橋門式起重機靜載試驗無吊重的新方法探討［J］.機電工程技術(shù)，2017，46（3）：120-122.

U653.921

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.063

2095－6835（2019）16－0143－02

王俊英（1980—），男，陜西涇陽人，2003年畢業(yè)于陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，本科，助理工程師。

〔編輯：張思楠〕