关键词：起重机; 钢丝绳; 使用寿命
起升机构是起重机的主要工作机构, 用以实现重物的垂直运输, 由于钢丝绳强度高、自重轻、能承受震动载荷; 弹性好, 能卷绕成盘; 极少骤然断裂、高速下运行平稳; 成本低等优点, 一直作为挠性件与滑轮构成钢丝绳滑轮组应用在起升机构中。但是, 在起升机构工作中发现, 一些钢丝绳并没有达到它的预期寿命, 较为严重时, 一项工程可能要更换 2~ 3次钢丝绳, 提高了施工成本, 降低了作业效率, 因此, 研究影响钢丝绳使用寿命的各种因素, 对正确使用钢丝绳, 延长钢丝绳的使用寿命, 提高作业效率和经济效益, 保证施工工期, 具有重要的意义。
一、 钢丝绳的选型要合适
选型合适就要从钢丝绳的质量说起。钢丝的质量是决定性因素, 若钢丝材质质量不能保证, 必然要降低钢丝绳的使用寿命。钢丝绳用的钢丝通常采用含碳量为 0. 5% ~ 0. 8%的优质碳素圆钢经过多次冷拔、热处理得到高强度丝, 钢丝绳的钢丝强度按国家标准规定分为 5级,分别用在不同用途的起吊上。起重机用钢丝绳抗拉强度一般为 1 470、1 570、1 670、1 770、1 870Mpa。如果钢丝的含碳量偏高或含硫量偏高, 就会使钢丝的脆性增大, 钢丝经过反复弯折即可断丝, 造成钢丝绳使用寿命缩短。另外, 钢丝生产工艺、技术水平对钢丝质量也起到决定性作用。钢丝的生产工艺包括: 盘条或半成品钢丝的表面清理、中间及最终处理、钢丝冷拔和钢丝镀层等。其中任何一个环节不合理都会直接影响到钢丝的质量。通常选购正规厂家的钢丝绳可保证钢丝绳达到使用寿命。
二、选用钢丝绳的种类即结构型式要合理
2.1按钢丝绳捻绕方式划分
钢丝绳可分为同向捻钢丝绳 (也称顺绕钢丝绳 )和交互捻钢丝绳 (也称交绕钢丝绳 )。顺绕绳即绳与股的捻向方向相同, 其挠性与耐磨性能好,但由于有强烈的扭转趋势, 容易打结。当在单根钢丝绳上悬吊货物时, 货物会随钢丝绳松散的方向扭转, 故通常用于小车的牵引绳, 不宜用于提升绳。交绕钢丝绳由于绳与股的扭转趋势相反, 互相抵消, 没有扭转打结的趋势, 在起吊货物时不会扭转和松散, 所以广泛使用在起重机械上。
2.2按照断面结构划分
钢丝绳可分为普通型钢丝绳和复合型钢丝绳。普通型钢丝绳由直径相同的钢丝捻绕组成。由于相邻各层钢丝的捻距不同, 各层钢丝互相交叉, 形成点接触。点接触钢丝绳在受载时, 钢丝间的接触压力大, 增大了横向压力, 造成二次弯曲,容易磨损、疲劳、变形、断丝等。点接触虽然寿命短, 但工艺简单, 制造方便, 常用于起重吊装和捆扎。
复合型钢丝绳的钢丝直径不同, 股中相邻层钢丝之间形成线接触, 线接触钢丝绳受载时, 钢丝的接触应力较小, 无二次弯曲, 故其有承载力高、挠性好、耐疲劳、耐磨损、抗挤压等优点, 其使用寿命比点接触钢丝绳提高 1. 5~ 2倍。因此在起重机械的工作中优先采用。
最为理想型钢丝绳为面接触钢丝绳, 它通常以圆钢丝为股芯, 最外一层采用异形断面的钢丝,用挤压方法绕制而成。由于层与层之间是面接触, 其结构特点紧密, 有钢丝接触应力小、无二次弯曲应力、表面光滑、挠性好、强度高、耐疲劳、耐磨损、耐腐蚀、抗挤压等优点, 使用寿命长。但其存在制造工艺复杂, 价格高等缺点, 起重机械上很少使用。
三、钢丝绳的缠绕方式也决定钢丝绳的使用寿命
最小卷绕直径用绳槽底部滑轮直径再加钢丝绳直径表示。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随滑轮尺寸减小, 由弯曲和钢丝绳与滑轮之间的接触压力所产生的弯曲应力增大, 钢丝产生疲劳越快。接触应力增加也加速钢丝绳的损伤,同时还加速滑轮的磨损。随滑轮尺寸的增大, 钢丝绳与滑轮之间的接触压力下降, 弯曲程度也减小。如果仅考虑弯曲应力, 对 6×19点接触钢丝绳, 可将滑轮直径增大到绳径的 90倍极限数值,以提高钢丝绳的寿命, 但对于多数起重设备, 采用这样大的滑轮是不切实际的。实际上除弯曲外, 还有很多影响钢丝绳寿命的因素, 如重复施加的应力、磨损、敲打、冲击、振动、扭转、转速、卷筒卷扬失误、腐蚀以及缺乏维护等, 这些因素对钢丝绳的寿命影响更大。应综合各种因素确定最佳滑轮尺寸。
四、钢丝绳的定期润滑
由于钢丝绳在工作中不断被提升、松驰、流动, 钢丝之间、绳与轮之间、绳与绳之间产生摩擦,使承受载荷的钢丝截面减小, 钢丝绳的寿命缩短,这就要求钢丝绳在使用周期中始终保持润滑性能。一般来说, 新钢丝绳麻芯一般含有12% ~15%的油脂, 含油量只能维持寿命的40%。如果钢丝绳失去了润滑作用, 将造成钢丝绳的磨损、损坏或被腐蚀, 从而降低钢丝绳的使用寿命。所以,定期对钢丝绳进行润滑是延长钢丝绳使用寿命的必然条件。同时, 对钢丝绳润滑也应按要求进行操作, 每月至少要润滑2次。润滑前先用钢丝刷子刷去钢丝绳上的污物并用煤油清洗, 然后用加热到80℃以上的润滑油蘸浸钢丝绳, 使润滑油能充分浸透到钢丝绳的绳芯。
五、钢丝绳的安全系数
因为钢丝绳随着载重量的增加会有细微变化, 载重量超过安全系数极限时, 钢丝绳就有可能破裂。钢丝绳的破断拉力与其材质及直径有关,钢丝绳强度在 160~ 220 Kgf/mm的钢丝绳, 其破断拉力近似计算公式为 P = 50×d×d(式中 P为钢丝绳的破断拉力, 单位 Kg;fd为钢丝绳直径, 单位mm)。为安全载重量, 安全载重量常常表示钢丝绳静止时允许承受的重量。但实际上钢丝绳往往处于运动状态, 除了要受起重量、吊具、自重量等静载荷外, 还要受到外界的影响, 如升降引起的动载荷、磨擦引起的阻力等, 钢丝绳就容易过载。在吊装作业中钢丝绳的许用拉力不能等于破断拉力, 而应低于破断拉力, 许用拉力可按下式求得:
[P] = P÷K(式中 [P]为钢丝绳的许用拉力, 也叫安全拉力, 单位 Kg;fP为钢丝绳破断拉力, 单位Kg；fK为安全系数 )。所以安全系数应在条件允许的范围内尽可能选取大值。
六、注重钢丝绳的用后检验和保养
钢丝绳在使用一段时间后容易出现磨损、破坏、断丝、腐蚀等现象, 其强度就会下降, 使用时存在不安全隐患。为确保安全生产, 杜绝不必要的事故, 必须定期对钢丝绳进行检验和养护。首先,经常检验钢丝绳的断丝数, 防止超负荷现象发生,当断丝数未达到报废标准时, 钢丝绳应降级使用。其次, 在使用中应使钢丝绳缓慢受力, 不剧烈改变升降速度, 减小静载荷以外力对钢丝绳的损伤。另外, 钢丝绳应保持良好的润滑状态。使用完毕的钢丝绳, 应放在干燥的地方, 避免与腐蚀性化学物质接触。再次, 尽量减少对钢丝绳的弯曲次数,弯曲过度的钢丝绳会出现变形、麻绳外漏、强度降低, 直接影响到钢丝绳的使用寿命。
七、结论
总之, 影响起重用钢丝绳寿命的因素还有很多, 根据不同情况采取不同措施, 在作业过程中,必须做好钢丝绳的合理使用与维护, 以达到延长钢丝绳的使用寿命, 杜绝不安全因素, 保证安全生产, 提高作业效率。
参考文献:
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[2]杨文渊. 起重吊装常用数据手册 [M]. 北京: 人民交通出版社, 2004:
[3]起重机设计使用和保养 刘宝静 上海: 上海科学技术出版社, 2002
论文作者:王丰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/27
标签：钢丝绳论文; 钢丝论文; 使用寿命论文; 滑轮论文; 拉力论文; 弯曲论文; 应力论文; 《防护工程》2017年第33期论文;