【摘 要】钢丝绳是机械中重要的承载构件，在港口起重机械中得到广泛的应用，其安全使用关系到工作人员的生命财产安全。本文以某港口门机钢丝绳为例，对其磨损的原因进行了分析，并结合分析结果，提出了提升钢丝绳使用寿命的改进措施。
【关键词】钢丝绳；磨损；改进措施
0 引言
随着我国国民经济的快速发展，各地之间的经济贸易日益增加，港口作为重要的运输枢纽，也得到了迅猛的发展。在港口中，钢丝绳作为一种柔性传力构件，是港口门机的重要构件之一，若钢丝绳因维护、保养和使用不当，造成钢丝绳的磨损，则很可能导致安全事故的发生，造成严重的人员伤亡和财产损失。因此，分析港口门机钢丝绳磨损的原因，对其改进措施展开探讨具有重要的实际意义。
1 港口门机钢丝绳的使用及维护
1.1 钢丝绳的使用状况
在门机的使用过程中，钢丝绳比较容易损坏，其更换频率较高。在对门机钢丝绳使用情况调研中可以发现，导致钢丝绳更换的原因主要是磨损和断丝，且钢丝绳损伤部位的出现也有一定的规律性和时间性。
1.2 钢丝绳的维护成本
以某港口2008年4月投入使用的MQ4035门机为例，该门机使用的钢丝绳型号为34NAT6×25Fi+Fc－1670SZ/ZS，长度为123m。该设备以抓斗作业形式为主，满负荷运行，使用中钢丝绳的更换频率比较高。根据统计，开闭钢丝绳平均70d左右更换一次，支持钢丝绳平均100d更换一次，全年按正常作业约更换18根，维护成本约17万。
2 门机钢丝绳的磨损原因分析
以该港口门机的钢丝绳使用情况为例，门机工作幅度为10～35m，但在作业过程中，工作幅度主要集中在14～20m之间，且轨上、轨下的运作高度一般在14m以内，钢丝绳达到报废标准最早主要出现钢丝绳前段的14m区域内。达到报废标准主要有以下原因:
(1)在14～20m范围内，钢丝绳与象鼻梁头部改向滑轮的包角为153.8°～167.6°(如图1所示)，在这个幅度内，钢丝绳与滑轮底槽接触的弧面较短，滑轮无法给钢丝绳提供足够的支承面，引起局部应力不断增大，使钢丝绳产生挤压变形而过早的磨损或断丝。
(2)在抓斗作业过程中，在瞬间的闭斗提升过程时，容易出现抓斗重心使得钢丝绳中心不在同一直线上。而司机习惯快速将抓斗闭合提升，使得在操作过程中，钢丝绳产生一定的货物偏摆角度，从而导致一是钢丝绳直接与船板摩擦；二是钢丝绳与象鼻梁头部滑轮侧壁摩擦且挤压。以上两种情况也是导致钢丝绳产生磨损和断丝的重要原因。
在门机的使用中，钢丝绳损伤最严重的区域首先出现在前段14m以内，其余段的钢丝绳也会出现不同程度的损伤，主要出现在起升卷筒缠绕处、改向滑轮进出入段以及钢丝绳托辊进出入段，如图2所示。
在起升卷筒缠绕收放和改向滑轮经过的钢丝绳存在一定程度的磨损，主要是因为钢丝绳在这些部位都发生了不同程度的弯曲，存在一定的弯曲半径，钢丝绳受载过程中，内外钢丝绳的弯曲半径不同，在相同受力情况下，内外层钢丝绳局部变形量不同，从而使得相邻钢丝之间存在接触应力，导致局部产生不同程度的凹陷压痕。在起升作业中，钢丝绳频繁经受拉伸弯曲，使得凹陷压痕处产生应力汇聚，当应力超过屈服极限时即发生断丝，从而在钢丝绳内部发生磨损。此外钢丝绳在收放过程中，与起升卷筒绳槽侧壁、压绳器压轮侧壁以及改向滑轮绳槽侧壁都会发生一定程度的磨损。当在起升过程中，钢丝绳无数次在卷筒上绕出、绕入，并往返于多个滑轮，使磨损后的表层钢丝容易产生疲劳，导致其韧性下降，最终发生断丝。
在钢丝绳托辊处受到损伤的钢丝绳，主要是由于钢丝绳自身重力的影响，使得钢丝绳在作业过程中与托辊容易产生不必要的滚动摩擦，导致钢丝绳表面产生一定程度的磨损。
除此以外，恶劣的工作环境以及不恰当的润滑方式，对钢丝绳的使用寿命也会产生一定的影响，这些外界因素和人为因素也是不可忽略的诱因之一，在一定程度上也会降低钢丝绳的使用寿命。
3 提高钢丝绳可用寿命的改进措施
门机使用过程出现损伤的位置主要和经常使用的起升高度范围有关，为了提高钢丝绳的使用寿命，降低企业更换整根钢丝绳的周期，目前采用最多的设计形式为:根据轨上、轨下的起升高度，在起升卷筒上除了原有的钢丝绳工作区域外，另行拓展一个钢丝绳存储区，如图3所示，储存区中能储存头部起升部分易损伤的钢丝绳长度。当头部常用工作区域的钢丝绳达到报废标准时，不需要更换整根钢丝绳，只需将达到报废标准的头部钢丝绳切除，然后将存储区的钢丝绳放出，进行一次补偿即可继续使用。当一次补偿后，头部钢丝绳再次达到报废标准时，整根钢丝绳也基本没有使用价值了，此时的钢丝绳利用率达到了最大化。
在起升卷筒上设有一定长度的钢丝绳储存圈，可以一定程度的延长单根钢丝绳的使用寿命，当将头部常用钢丝绳第一次使用段达到报废标准时，可利用储存区的钢丝绳进行有效补给。此时在起升卷筒处、改向滑轮处以及钢丝绳托辊处已出现损伤的钢丝绳，在补给过程中，损伤部位也相应的向钢丝绳抽出方向转移，并避开了二次使用过程中的磨损区域，从而避免了该易磨损区域的二次损伤出现。
4 结语
综上所述，钢丝绳作为机械设备中重要的柔性传力构件，在电梯、起重机械等领域中得到广泛应用，其安全使用关系到机械设备的正常运行及工作人员的生命财产安全。在港口门机中，钢丝绳的使用十分常见，分析港口门机钢丝绳磨损的原因，对提升钢丝绳使用寿命的改进措施进行探索十分必要。本文提出了提高港口门机钢丝绳可用寿命的措施，可供港口工作人员参考借鉴。
参考文献
[1]陈建国.简述带斗门机钢丝绳跳槽、损伤原因及处理对策[J].机电信息.2014(06)
[2]王传飞.浅谈门机起升钢丝绳磨损问题及改进措施[J].机电信息.2013(03)
论文作者:黄灿
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/14
标签：钢丝绳论文; 磨损论文; 港口论文; 滑轮论文; 卷筒论文; 损伤论文; 过程中论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;