摘要：为适应市场需求和工业生产要求，起重机数量越来越多，应用领域也在不断扩展，虽然起重机在改善工作效率、加快施工进度等方面取得了良好效益，但其作为重要运输设备，恶劣的工作环境难免会导致其部件受损，其中滑轮轮槽磨损最为普遍。
关键词：起重机；滑轮轮槽磨损；检验检测技术
引言
在桥式起重机实际作业过程中，要分析钢丝绳与滑轮绳槽之间的接触磨损，需要先分析起升系统中滑轮及两侧钢丝绳的受力情况，进而建立钢丝绳与滑轮绳槽接触模型。根据使用场所的不同情况进行差异化的设定，使结果更加有效。在对疲劳损伤的研究中，陈刚以港口起重机为研究对象，运用有限元分析方法对起重机相关结构进行分析研究，得到滑轮轮槽最大接触应力点位置的疲劳寿命结果；程风运用参数化技术及有限元分析软件研究了起重机结构的静态特性，对起重机起升过程进行仿真，计算起重机的疲劳寿命。针对露天使用起重机无法监控起重机应力状态的问题，研发起重机在线检测可视化仿真系统，通过钢丝寿命预测整个钢丝绳的使用寿命，为滑轮轮槽实时检测提供了检验参考。滑轮绳槽表面接触磨损情况主要是研究钢丝绳和滑轮绳槽之间接触应力分布情况，这种分布主要为非线性接触，可以选用ANSYS软件进行有限元分析。
1起重机滑轮的工作特点
与发达国家相比，我国起重机不管是在制造技术方面，还是发展水平方面均比较滞后。虽然起重机工作方式相对单一，却有着复杂的内部构造，特别是滑轮、钢丝绳等结构，在重物起吊中起着关键作用。一般情况下，起重机滑轮系统有定滑轮、动滑轮和滑轮组三种类型，其中定滑轮相当于等臂杠杆，即通过传动力与杠杆作用形成与滑轮半径一致的动力和阻力；动滑轮相当于具有2倍阻力动力臂的杠杆，通过滑轮距离改变降低50%的力，并对动力臂和阻力臂之间关系进行合理调整；滑轮组则是在钢丝绳作用下，实现物体升降，其实质也是一种杠杆，只不过比较典型，由特定数量的定滑轮、动滑轮组合优化而成，虽然利用滑轮组可大幅度节省升降力度，节约起重时间，但在一定程度上加大了重物移动距离，这也是起重机吊梁较长的主要原因。
2起重机滑轮轮槽磨损研究
起重机工作过程中，滑轮组工作系统承受着来自钢丝绳的拉力作用，工作一段时间后，会产生疲劳磨损，疲劳磨损即接触疲劳，2个接触体在相对滑动或滚动时，接触区域形成的循环应力超过材料疲劳强度，出现裂纹并不断扩展，最终产生磨损的过程。滑轮组产生的疲劳磨损一般包括萌生、扩展、断裂3个阶段。因此需要对整个滑轮绳槽使用阶段的摩擦损耗进行研究，然后根据损耗情况，制定出详细合理的综合解决方案，保障设备的安全运行。
2.1滑轮疲劳寿命
疲劳磨损一般经过裂纹的产生、扩展和断裂，是较为普遍的磨损失效形式。因此滑轮的轮疲劳寿命研究内容主要包含3点：①初装换轮疲劳寿命计算；②滑轮在不同接触力下的疲劳循环次数；③滑轮淬火层被钢丝绳磨平后再次出现压痕的时间。
2.2滑轮压痕失效分析
出现一定程度的滑轮压痕后，就会产生滑轮压痕失效问题，主要原因包括：（1）在长期使用过程中，滑轮压痕会萌生出裂纹，缝隙会逐渐拓展。滑轮轮槽在拉力的往复作用下发生塑性形变，在滑轮轮槽表面留有印痕，在轮槽内形成很深的滑移带。（2）滑轮槽表面循环磨损机理。起重机工作吊起物体的瞬间，物体会产生轻微摇动，钢丝绳和滑轮会在一定程度上形成摆动，产生摩擦，造成轮槽磨损。当起重机横向运动时，会加剧磨损程度。
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3起重机滑轮轮槽磨损的检验检测技术探讨
3.1制定切实合理的检验方案
要想提高起重机滑轮轮槽磨损检验检测效果和水平，必须以切实合理的实施方案为基础和参考，其中准确掌握滑轮轮槽磨损程度至关重要。如某钢铁厂中的冶金桥式起重机的起重量为63t/15t；跨度和起升高度分别为22m和15m；大车和小车的运行速度分别为8～80m/min和4.16～41.6m/min；起升下降速度为（0.902～9.02/12.5）m/min。起升结构包括钢丝绳缠绕系统以及动滑轮和定滑轮组合。本次检验工作的目的是通过分析滑轮受力，得到轮槽磨损程度。将带有钢水的钢包在起重机作用下升至距离地面一定高度，经小车运至转炉平台后空载回程，结果发现启动时轮槽磨损较为严重，结合公式Wa=k（Gn+Gz）a计算惯性阻力，其中Wa、k、a分别代表启动状态下的惯性阻力、旋转件的惯性阻力系数和启动平均加速度，由此计算得出起重机滑轮在起升、下降与横向移动时的受力情况，进而获得科学可靠的轮槽磨损数据，为检测方案制定提供重要依据。另外，检测方案还应该包括检测技术、检测工具、操作规程、维修方法以及保养措施等内容，为顺利开展滑轮轮槽磨损检验工作以及缓解起重机滑轮轮槽磨损奠定基础。
3.2把握正确检验检测要点
起重机滑轮轮槽磨损检验检测不能盲目进行，既需要遵守相关规定、参考检测方案，又要掌握其中的检测要点，如若滑轮组运行正常，借助人力就可以掰动滑轮；若轮槽磨损严重，不能仅靠手掰滑轮；若发现滑轮存在裂痕，为防止发生意外事故，一般需要淘汰缺陷滑轮，及时更换。正常情况下，钢丝绳和滑轮的直径应控制在28mm和16mm以内，以保证两者的有效性，而滑轮槽直径应小于1/3的绳径。如果检测过程中发现两者比例超出规定数值幅度较大，需要进行及时调整。同时，在检测滑轮组时，钢丝绳与滑轮表层应具备足够的润滑，钢丝绳不得破损，轮槽内不得出现裂纹，若检测结果与事实不符，必须立即更换。检测时注意关注滑轮清洁度和使用情况，若润滑油槽和油孔有杂质，需要及时清除，并检查调整两者安装质量符合要求；如果滑轮存在磨损但不太严重或者尚未影响起重机正常运行，可加强关注，并配以合理的保养维护，当其磨损继续加重时需要即刻更换。在具体实践中，有的滑轮是可以通过重铸再次使用的，但发生裂缝缺陷的铁质滑轮必须直接报废，禁止焊接使用。
3.3采取滑轮轮槽磨损防治措施
有效的防治措施也可在一定程度上缓解起重机滑轮轮槽磨损情况，具体可从下述几点着手：第一，对钢丝绳动力学与运动学有一个正确的认识，了解滑轮绳槽表面受力特点，处于迅速运动状态下的接触应力应为匀速运动状态下的1～2倍，所以在使用起重机时，建议加强加速度控制，通过减少滑轮冲击负荷和吊运期间操作频率，降低钢丝绳、滑轮与轮槽之间的摩擦系数；第二，认真分析钢丝绳与滑轮之间的作用关系，即工作中的起重机滑轮轮槽底部所承受的应力较大，且因钢丝绳交变出现疲劳磨损，所以在具体操作钢丝绳时，尽量减少轮槽接触应力，以此增强钢丝绳与滑轮之间的接触应力，达到减少摩擦轮槽的目的；第三，为防止滑轮轮槽磨损杂质进入润滑脂而加重磨损，在轮槽磨损到一定程度时需要对润滑脂进行及时更换，降低磨损程度并延缓磨损。
结语
通过本文可以看出，起重机在提高工作效率、减少人力投入以及缩短作业周期方面的优势是不容置疑的，但这都是以其正常工作为基础和前提的。因此，针对滑轮轮槽磨损问题，应基于对起重机滑轮工作特点的了解，加强其磨损过程分析和检验检测，以降低滑轮轮槽磨损程度，保证起重机作业安全、顺利以及高效。
参考文献:
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论文作者:伊力哈木江•依明江,陈飞
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
标签：滑轮论文; 磨损论文; 起重机论文; 钢丝绳论文; 疲劳论文; 动滑轮论文; 应力论文; 《电力设备》2019年第8期论文;