摘要：钢丝绳安全使用是人们长期关注的问题，由钢丝绳损伤而引起的生产事故时有发生。为了确保运行中钢丝绳的安全，分析钢丝绳的损伤内外原因及控制措施很有必要。本文对卸船机抓斗钢丝绳在使用过程中容易出现的问题进行了简要分析，并提出了相应的改进措施。
关键词：抓斗钢丝绳；磨损原因；改进措施
一、钢丝绳简介
1、概述。钢丝绳是将钢丝旋转捻制在一起并润滑成的。多股钢丝绳是数根钢丝绳（或者股）围绕一根绳芯旋转捻制并润滑而成的。绳芯也是一根钢丝绳，其中心线在中心平行与绳索。绳芯可分为纤维芯、钢芯等，选择哪种绳芯取决于钢丝绳的最终用途。绳芯的主要作用是支撑股，使各股在工作状态时也能保持在正确的位置上。
2、性能特点。1）结构稳定，强度大。2）抗旋转。3）高破断拉力、韧性好。4）负载传递距离长。5）自重轻。6）在高速工作条件下运转稳定性好。7）耐腐蚀性好，能够在各种有害介质的恶劣环境中正常工作。
3、保养注意事项。①钢丝绳的使用寿命与使用方法和使用环境有很大的关系。因此不允许将钢丝绳弯曲成锐角，不允许大幅改变提升速度以避免冲击载荷；②钢丝绳有铁锈和灰垢时，用钢丝刷刷涂、涂油，定期刷油保养；③钢丝绳端部用钢丝扎紧或用低熔点合金焊牢，避免绳头松散；④使用中，如果钢丝绳表面被挤压，检查钢丝绳在卷筒绳槽中是否收放顺滑，有无跳槽运行，以及卷筒滑轮的绳槽有异物或异常磨损等。
二、抓斗钢丝绳磨损的原因
1、机械因素。抓斗结构通常是利用两根或者四根钢丝绳对抓斗机构进行控制，以此抓取物料。实践中总结的经验表明，抓斗钢丝绳容易出现断丝断股的部位有：1）起升绳末端部分和开闭绳运行于抓斗上下滑轮组的区段（开闭短绳），特别容易损伤和断丝、断股。2）当开闭短绳往上收绳时会摩擦抓斗顶部，造成相互破损。3）上、下承梁有滑轮组，钢丝绳松弛时末端固定用的楔套极易撞击防跳槽挡板，导致防跳槽挡板变形，如未及时发现容易使开闭短绳跳槽。
2、卷筒和滑轮的因素。卷筒和滑轮是钢丝绳在工作中接触的主要机构，因此滑轮对钢丝绳的磨损影响非常重要。当钢丝绳穿过卷筒或者滑轮时，除了弯曲的压力之外，还会受到与轮槽接触所产生的径向压力。该压力会对钢丝绳产生一种剪切作用，使钢丝绳变形并增加绳槽的磨损。当钢丝绳通过滑轮时，滑轮所受到的压力取决于钢丝绳的张力和接触的角度，跟滑轮的直径无关。
假设钢丝绳安装在一个适中的绳槽中，则钢丝绳与绳槽之间的压力取决于钢丝绳的张力和直径，而与接触的弯度无关。
压强P= 
P=压强（公斤/厘米2） T=钢丝绳张力（公斤）
D=卷筒或滑轮直径（厘米） d=钢丝绳直径（厘米）
在高压力的情况之下，轮槽部分的材质的抗压强度无法完全完全防止过度的磨损和压痕的产生，并且会继续破坏钢丝绳的外丝。一般来说，可以通过调整绳槽尺寸来纠正钢丝绳和滑轮之间的压力所造成的钢丝绳变形或变扁，最理想的绳槽半径要比钢丝绳半径大+7.5%，绳槽边切角在120°。
3、钢丝绳弯曲性能的因素。对比钢丝绳选用特性，可以比较在理想环境中测试钢丝绳结构、抗拉强度、捻向、绳轮尺寸、绳槽尺寸和负载这些因素对对钢丝绳弯曲疲劳性能的影响。鉴于实际工作环境的影响，如：倾角，绕绳系统的组成，卷筒的尺寸，滑轮的尺寸，作业时的动态载荷等都会对钢丝绳的寿命产生影响，所以厂家给出的寿命测试数据在实际生产中只能作为数据参考，并且参照报废标准（例如ISO4309 的相关规定等）来确定钢丝绳的更换频率。
4、操作因素。钢丝绳的磨损程度与个人的操作因素有关。1）在使用抓斗进行装卸作业时，特别是靠近货仓边缘部分的物料时，钢丝绳与货舱边缘一般会有摩擦的现象。同时还会发现磨损区间主要集中于抓斗在舱底时钢丝绳同舱口接触点到抓斗上平台上方约一米处。2）在抓斗抓取物料时起升绳放绳过松，在闭斗起升时四条钢丝绳未完全受力的情况下全速提斗造成的起升绳抽绳。
三、抓斗钢丝绳磨损的主要问题
实际生产中可以发现钢丝绳的主要问题可以分为以下四个大类：
1、磨损。钢丝绳使用过程中的常见现象，正确的选用钢丝绳的结构，包括绕绳系统组成可以有效的使磨损成为钢丝绳损坏的次要因素。日常加强保养润滑可以有效减少磨损。
2、断丝、断股。断丝断股是钢丝绳使用后期的常见现象，主要由弯曲疲劳和磨损引起。局部的断丝可能表明在异常操作或者设备明显缺陷。
3、变形。1）多层缠绕。在卷筒上多层缠绕会导致底层的钢丝绳严重变形。2）不良缠绕。由于倾角角度过大或者缠绕过松引起的不良缠绕可导致机械损伤，表现为严重的压伤，在运行时可能引起冲击载荷。3）低旋转造成的松股。不旋转和低旋转钢丝绳在设计上有一定的股隙，受力变形后严重时形成鸟笼状变形或内层股突出。
4、（内部）锈蚀。生锈的外观通常说明钢丝绳缺少适当的润滑而导致的腐蚀，某些情况下，外层的钢丝表面出现明显的点状锈痕会很容易导致断丝。
四、抓斗钢丝绳磨损原因改进措施
鉴于以上的问题和因素，笔者主要提出以下改进建议：
1、对开闭钢丝绳的改造建议。将开闭绳截为两段，运行于抓斗上下滑轮组的易磨损区段和卷筒长绳段，两段用适当强度的、拆装简单的吊环相连接。对易磨损的开闭短绳定期检查维护，减少其使用寿命，及时更换备用抓斗开闭短绳。当开闭短绳磨损达到报废标准时只需要拆掉开闭绳简易连接装置和起升绳末端连接装置，更换备用抓斗，避免开闭绳重新裁绳和抓斗滑轮组穿绳以及末端楔板的制作，提高设备维修效率。
2、对抓斗的改进建议。开闭短绳通过抓斗上平台穿孔而过，上下运行时会剧烈摩擦抓斗顶部平台。可以在抓斗上平台开孔处上下各安装四个同钢丝绳直径略大的定滑轮，将钢丝绳固定在中心孔处，避免抓斗抓取物料时因为抓斗倾斜造成开闭绳同抓斗的摩擦，将此摩擦力转移到四个固定方向的定滑轮上，滑轮同钢丝绳之间用油脂润滑，减少磨损。
3、加强日常维护保养。1）及时清理抓斗滑轮护罩内的杂物。2）定期对相关设备进行磨损检测，例如滑轮组与卷筒绳槽同钢丝绳的接触面，运行区间的支撑托辊。3）重点检查钢丝绳日常易磨损区间段，如：抓斗上方至舱口段，卷筒出口耐磨板区间段，改向滑轮受力接触面等。4）及时发布钢丝绳使用预警信息，提醒运行人员的注意使用和检修人员的检查维护。5）建立设备台账并且做好记录，加强日常点检管理。
4、规范人员操作。对操作人员进行定期技能评估和培训，纠正操作中的不良习惯，做到按标准规范操作，从而最大限度的保护钢丝绳。此外，针对钢丝绳的磨损和更换频率进行指标性的规定，明确运行人员和检修人员的责任划分，提高运行人员和检修人员的责任意识。
五、结语
绳轮抓斗与桥式卸船机配套使用，用于抓取船舱内的货物，配合皮带机系统高效的传送物料，保证港口作业效率。钢丝绳是整个抓斗系统运行的关键，通过其自身的绕绳系统将出力效率作用于物料上。。频繁的往复运动所产生的摩擦和应力改变是导致其磨损的重要因素。这种磨损是不可避免的，但通过有效的检修维护手段优化滑轮系统、改进机械结构、提高管理水平等都可保护钢丝绳，延长其使用寿命。
参考文献：
[1]王瑞琳.抓斗钢丝绳磨损改进措施分析[J].运输机械，2014（12）.
[2]吴训山.浅析抓斗钢丝绳磨损原因分析与改进措施[J].中国科技纵横，2015（17）.
[3]晏文才.抓斗钢丝绳磨损原因分析与改进措施[J].机械工程师，2014（08）．
论文作者:孙国强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：钢丝绳论文; 抓斗论文; 磨损论文; 滑轮论文; 卷筒论文; 开闭论文; 因素论文; 《电力设备》2018年第25期论文;