起重機(jī)械卷筒亂繩故障分析及解決措施

雷雪

摘要：卷筒與鋼絲繩均是構(gòu)成起重機(jī)設(shè)備的重要零部件，鋼絲繩安穩(wěn)的卷繞在卷筒上是設(shè)備正常、高效率作業(yè)的重要基礎(chǔ)，但既往有大量實(shí)踐及研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)多層纏繞工況下卷筒亂繩故障發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)明顯提高。卷筒亂繩故障若不能被及時(shí)解除，一方面還會(huì)減縮鋼絲繩壽命，另一方面也會(huì)對(duì)作業(yè)人員生命安全構(gòu)成威脅。文章在闡述起重機(jī)卷筒類型及作業(yè)原理基礎(chǔ)上，針對(duì)卷筒亂繩常見(jiàn)故障成因加以分析，探究相關(guān)解決措施，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);卷筒;亂繩故障;解決措施

卷筒與鋼絲繩是卷?yè)P(yáng)減速機(jī)內(nèi)的核心構(gòu)件，卷?yè)P(yáng)減速機(jī)性能指標(biāo)關(guān)系著起重機(jī)械運(yùn)行安全性、工效，卷筒亂繩是卷?yè)P(yáng)減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)階段的常見(jiàn)故障類型，近些年國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者紛紛開(kāi)展了卷筒亂繩故障成因的研究工作，并探究了相關(guān)應(yīng)對(duì)方案，已取得一定成績(jī)。鋼絲繩若能在各個(gè)層面上的排列有一定規(guī)律可循，則可以較明顯的延緩自體使用年限，但我們都知道，鋼絲繩奇、偶數(shù)層交叉纏繞，故而增加了法蘭空擋、折現(xiàn)交叉部位亂繩現(xiàn)象發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

1、卷筒類型及其運(yùn)轉(zhuǎn)原理

當(dāng)下，市面上銷售的卷筒產(chǎn)品類型繁多，以配重式、變頻式、力知式等較為常見(jiàn)。從宏觀層面上，可以把卷筒分細(xì)化為如下兩種類：（1）彈簧驅(qū)動(dòng)式卷筒，其經(jīng)常被用于調(diào)控電纜線的收放過(guò)程，該類卷筒在起重機(jī)內(nèi)有較廣泛應(yīng)用;（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)式卷筒，針對(duì)其作業(yè)機(jī)理可以做出如下闡釋：力矩電機(jī)持有輸出變轉(zhuǎn)矩的屬性，在高、低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下分別會(huì)傳送出小、大轉(zhuǎn)矩，以上這種機(jī)械屬性能較好的迎合卷筒正常運(yùn)作的主觀需求。當(dāng)機(jī)械設(shè)備正向毗鄰水平地面錨位時(shí)，力矩電機(jī)將會(huì)步入至正常的運(yùn)作狀態(tài)中，利用減速機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)矩實(shí)施放大處理措施以后驅(qū)動(dòng)卷盤旋轉(zhuǎn)過(guò)程，卷盤運(yùn)轉(zhuǎn)階段將會(huì)完成收卷電纜線的任務(wù)[1]。伴隨電纜卷繞內(nèi)徑的持續(xù)增加過(guò)程，力矩電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度有跌落趨勢(shì)，且還能對(duì)外輸送出與之相對(duì)應(yīng)的偏大轉(zhuǎn)矩，借此方式去提升大型機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)速度和確收攬速率兩者的統(tǒng)一性，自始至終均能維持固定不變的收攬張力。當(dāng)機(jī)械設(shè)備逆向運(yùn)轉(zhuǎn)和地面電纜相背離時(shí)，力矩電機(jī)電動(dòng)勢(shì)方向恒定不變，在以上過(guò)程中設(shè)備拖拽電纜會(huì)形成逆向轉(zhuǎn)矩，且正向轉(zhuǎn)矩明顯低于反向轉(zhuǎn)矩，在這樣的工況下可以伴隨設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程同步釋放電纜線。

2、起重機(jī)械卷筒亂繩故障成因與解決措施

2.1鋼絲繩入繩角度偏大或偏小

鋼絲繩入繩角度大小是影響排繩效率高低的主要因素之一。在圖1內(nèi)， 對(duì)應(yīng)的是折線部螺旋角度，入繩角度（ ）可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)，針對(duì)鋼絲繩相對(duì)繩槽形成的偏斜角度，可以采用 ± 表示。F對(duì)應(yīng)的鋼絲繩設(shè)施持有的張緊力。Fa是相毗鄰鋼絲繩面對(duì)纏繞鋼絲繩情況時(shí)形成的側(cè)向力，由如下公式[2]：

Fa=Fsin（ ± ）

從理論層面上分析，在側(cè)向力Fa的擠壓作 鋼絲繩纏繞能達(dá)成軸向進(jìn)給目標(biāo)。F0代表的是鋼絲繩單位長(zhǎng)度上形成的徑向壓力，本文為使論述內(nèi)容更具簡(jiǎn)潔性，將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)位點(diǎn)的受力。見(jiàn)圖1，μ代表的是鋼絲繩之間持有的摩擦因數(shù)。Fx是F0順沿鋼絲繩交點(diǎn)切線方向形成的分力。Fm是兩個(gè)相毗鄰鋼絲繩對(duì)纏繞鋼絲繩形成的摩擦力。圖1（a）、（b）、（c）分別對(duì)應(yīng)的內(nèi)偏斜角度為 — 、 + 、 <0.5°時(shí)對(duì)應(yīng)的受力狀態(tài)。

當(dāng)入繩角度 在0.5～1.5°區(qū)間內(nèi)取值時(shí)，見(jiàn)圖1（a），F(xiàn)xFm，此時(shí)由右下方鋼絲繩供應(yīng)的摩擦力高于鋼絲繩朝向下方滑移的分力值，鋼絲繩有向右方跳繩的趨向。依照如上的論述依據(jù)，在圖1（b）內(nèi)， 過(guò)大時(shí)會(huì)朝向左側(cè)跨越臨近的鋼絲繩，誘發(fā)鋼絲繩在某一部位聚集的現(xiàn)象。圖1（c），由于 過(guò)小，以致Fy趨于0，不能達(dá)成變道，誘導(dǎo)了鋼絲繩于法蘭側(cè)爬升過(guò)程。面對(duì)以上 超差問(wèn)題，結(jié)合過(guò)往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議將 調(diào)控在0.5～1.5°范圍中，若存在出入則可以增設(shè)角度補(bǔ)償器。

2.2卷筒節(jié)距與鋼絲繩內(nèi)徑不配套

卷筒節(jié)距與鋼絲繩內(nèi)徑不配套是誘發(fā)多數(shù)排繩不良問(wèn)題主要因素，進(jìn)而會(huì)增加勒繩、爬繩、跳繩等諸多不良現(xiàn)象發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)、針對(duì)該類問(wèn)題，依照既往經(jīng)驗(yàn)，建議把鋼絲繩內(nèi)徑公差控制在+2～+4%區(qū)間內(nèi)，最適卷筒節(jié)距數(shù)值是鋼絲繩內(nèi)徑的1.045倍。

2.3卷筒加工準(zhǔn)確度超差

卷筒法蘭垂直度超出誤差限定區(qū)間、卷筒繩槽欠缺均勻性等問(wèn)題，均可能會(huì)誘發(fā)卷筒排繩不良情況。為減少或規(guī)避以上不良狀況，應(yīng)組織人力定時(shí)檢測(cè)鑄造卷筒模具，早期發(fā)現(xiàn)規(guī)格超差的情況，及時(shí)予以調(diào)換。

2.4鋼絲繩型號(hào)選擇欠妥當(dāng)

鋼絲繩內(nèi)徑公差值偏大、收縮率過(guò)高、質(zhì)地過(guò)于堅(jiān)硬及未能嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范選擇鋼絲繩型號(hào)等，均對(duì)鋼絲繩亂繩、咬繩發(fā)生發(fā)展過(guò)程有一定貢獻(xiàn)率。建議加大鋼絲繩收縮率的調(diào)控力度，力爭(zhēng)<1%。在經(jīng)濟(jì)條件許可時(shí)，建議選用壓實(shí)鋼絲繩，主要是因?yàn)樵擃悩?gòu)件能更徹底的消散捻制應(yīng)力，表層順滑，和繩槽構(gòu)件之間能形成較大的接觸面積，可以降低鋼絲繩勒繩、咬繩等情況的發(fā)生率。

2.5對(duì)鋼絲繩沒(méi)有進(jìn)行預(yù)緊處理

鋼絲繩內(nèi)部有一定張力，若未經(jīng)預(yù)緊工序處理就講其直接纏繞于卷筒上，則將會(huì)誘導(dǎo)底層鋼絲繩纏繞狀態(tài)疏松的問(wèn)題，當(dāng)有一定力量施加在上層鋼絲繩時(shí)，下層纏繞不得鋼絲繩被擠壓扁的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)相應(yīng)增加，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)候會(huì)損傷鋼絲繩完好性。

結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道及筆者過(guò)往實(shí)踐歷程，針對(duì)鋼絲繩的預(yù)緊拉力值，要求其不低于鋼絲繩工作荷載的10%[3]。在實(shí)踐中，要求操作人員立足于工況測(cè)算出預(yù)緊力值。首層的預(yù)緊力起著關(guān)鍵性作用，為便于應(yīng)用，若斷定起重機(jī)運(yùn)行工況較為簡(jiǎn)單時(shí)，則推薦使用

偏短的鋼絲繩，在確保安全圈充足的基礎(chǔ)上，截掉冗余的鋼絲繩。

結(jié)束語(yǔ)：

誘發(fā)卷筒亂繩故障的因素并不唯一，和起重機(jī)設(shè)備的運(yùn)行工況、各個(gè)構(gòu)件安裝標(biāo)準(zhǔn)要求、卷筒設(shè)計(jì)加工及鋼絲繩材質(zhì)等均存在一定相關(guān)性。當(dāng)下，業(yè)內(nèi)針對(duì)卷筒亂繩故障的應(yīng)對(duì)方案尚未做到盡善盡美，而若能嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)要求、工況特征等完善設(shè)計(jì)、加工及使用過(guò)程，則通常能取得較好的防控效果。

參考文獻(xiàn)：

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