起重机钢丝绳的使用分析

起重机钢丝绳的使用分析

作者：张岳明

来源：《中国新技术新产品》2008年第21期

摘要：本文对起重机钢丝绳在使用过程中常出现的磨损、疲劳、锈蚀、变形、咬绳和过载等损伤形式进行了研究，在分析造成损伤的原因的同时提出了相应的防治措施，并给出一些关于如何选择钢丝绳的建议，文章最后简单介绍了钢丝绳的发展方向。 关键词：起重机；钢丝绳；损伤

目前，我国钢材市场高端产品供应不足，主要依赖进口。在提高技术水平、扩大产能、应对钢铁产业日益加剧的整合压力的同时，需进一步加速发展高端金属制品。钢丝绳作为起重机的三大构件之一，是保证起重作业安全的关键的环节，其具有承载能力大、绕性好、运动平稳无噪音、能承受冲击、过载能力强等优点。但由于质量、选用、安全和保养不当等原因，一些钢丝绳在使用过程中过早的损伤或断裂，不能达到预期的寿命，增加了使用成本，降低了生产效率。因此，合理选用、规范安装、正确使用和适当保养，是保证施工安全的前提。

1 起重机钢丝绳的失效

由钢丝绳失效而引起的重大事故时有发生，为确保安全，对起重机钢丝绳进行定期检查，了解钢丝绳的主要缺陷并采取防护措施十分必要。本人根据自身的工作经验，总结归纳其主要损伤形式有：磨损、疲劳、锈蚀、变形、咬绳和过载。磨损。钢丝绳在其操作过程中与其它物体接触并发生摩擦，其表面不断磨损，主要分为外部磨损、变形磨损和内部磨损三种形式。外部磨损是在使用过程中钢丝绳外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的。外部磨损使受载荷的钢丝截面积减小，破断载荷也相应降低。变形磨损是由振动、碰撞造成的钢丝绳表面磨损、是一种局部磨损现象。从外表看，钢丝宽度扩展，虽钢丝绳截面积减小不多，但局部挤压处的钢丝表面材质硬化极易断丝。钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根钢丝绳的曲率半径不完全相同，且由于钢丝绳之间的相互作用而产生滑移，使相邻股间的钢丝产生应力集中而被折断，构成了内部磨损。 疲劳。钢丝绳在使用过程中主要承受由弯曲和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。疲劳损伤是在交变应力的作用下，细钢丝表面首先由于各种滑移形成初始裂纹，裂纹尖端在切应力的作用下反复塑性变形，使裂纹扩展直至断裂。锈蚀是钢丝绳失效的常见因素。钢丝绳在雨水、冰雪、风沙、港口盐雾等恶劣环境下，由于电化学作用和细菌的侵蚀，对钢丝绳及绳芯纤维将造成极大的腐蚀作用，不仅使钢丝绳的金属面积减小降低了破断强度，还将引起表面粗糙，甚至出现裂纹加速疲劳，直接影响到钢丝绳

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的使用性能和使用寿命。变形。引起钢丝绳变形的主要原因有外伤、压溃、扭结等，目前，很多因钢丝绳受到变形损伤而造成的断绳事故未受到足够的重视，引起了必要的损失。咬绳。钢丝绳咬绳现象一般发生在多层卷绕的起重机卷筒上，带槽起重机的卷筒双层卷绕时，咬绳现象更严重。过载。钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过弹性极限时钢丝绳就可能断裂。因过载而破断钢丝绳的断口呈松散状, 6股钢丝绳的断口位置大多数不在一起,绳芯外露,这是钢丝绳因过载而断裂的特征。

2 起重机钢丝绳损伤防治措施

2.1 合理进行润滑。为降低钢丝绳的损伤速度，延长其使用周期，必须根据钢丝绳的性属和条件，合理选择钢丝绳的种类和与之匹配的润滑剂，定期对钢丝绳的表面进行润滑处理，以减少磨擦作用，这对延长钢丝绳的使用寿命有着极其重要的作用。

2.2 选择合适的匹配附件。不可忽视与钢丝绳紧密接触的卷筒、滑轮和钢丝绳压板等附件的材质、表面质量及过渡圆角对钢丝绳的寿命影响，滑轮或卷筒与钢丝绳的直径比值越大，钢丝弯曲应力越小，就越有利于提高钢丝绳的使用寿命。

2.3 定期检查更换。钢丝绳在使用过程中，应经常对接头处、勾头处等重点部位进行检查。更换新钢丝绳时必须使用原设计的型号、直径、公称抗拉强度及有合格证明的钢丝绳。 2.4 严格操作规程。力矩限制器是起重机最关键的安全装置，起升超过额定起重力矩，力矩限制器损坏、拆除、没有调整或没有定期校核造成力矩限位失灵引发钢丝绳断裂，都会造成严重的后果，因此，应定期对力矩限制器进行保养、调整校核。

吊重物或起升钢丝绳挂起重物时，瞬间超负荷或突然卸载会引起钢丝绳的断裂，因此，操作人员必须严格执行姓关标准和规程，严禁疲劳作业。

加强对高强度坚固件的检查、紧固、保养和定期更换。根据JG/T5057·40-1995冶金机械与设备高强度紧固件标准：高强螺栓、螺母，使用后拆卸下再次使用，一般不得超过两次，且拆下的螺栓、螺母必须无任何损伤、变形、滑牙、缺牙、锈蚀、螺纹粗糙度变化较大等现象。 定期检查销轴的接合情况，防止销轴脱落引发事故。

3 起重机钢丝绳的选择

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钢丝绳的选择应从强度、抗扭转、抗疲劳、抗磨损、抗冲击、抗腐蚀及绳子拉伸7个方面来综合分析。

3.1 强度。起重设备制造商确定特定系统中使用钢丝绳的最小强度，熟悉当地实际应用的规定、标准或法规，指出钢丝绳的设计因素、使用系数或安全因数。并对生产出的每一定长度的钢丝绳都要取样进行张拉毁坏试验，以确认钢丝绳是否与其产品目录中所列出的最小破断力一致，并将其实际最小破断拉力记录到检验证明书上。

3.2 抗扭转性能。当负载质量增加时，产生的扭矩或转动将会增加；当起重高度增加时，钢丝绳转动的趋势也将增加，在多缠绕系统中各条钢丝绳之间的距离越短，相互缠绕的趋势越大。钢丝绳产生的扭矩或转动的程度会受到其结构的影响，因此，选择钢丝绳结构时，重要的是要决定是否需要使用\"抗旋转\"或\"低旋转\"钢丝绳，这类钢丝绳一般为多股结构。通常情况下选择6股或8股钢丝绳结构，载重或多缠绕系统的旋转可能会造成作业困难的除外。 3.3 抗疲劳性能。钢丝绳绕过滑轮或卷筒时，会由于弯曲疲劳造成其损坏。钢丝绳损坏速率受到在起重系统中滑轮数、滑轮直径、负重情况和使用频率的影响。选择钢丝绳时，若弯曲疲劳是造成钢丝绳损坏的主要原因，则选择的钢丝绳结构中有细钢丝是非常重要的。 3.4 抗磨损。研磨磨损发生在钢丝绳与滑轮之间或钢丝绳与卷筒之间，造成研磨磨损的原因主要在于卷筒上钢丝绳之间的摩擦，尤其是在多层卷线的情况下，钢丝绳之间的摩擦发生在卷筒的交叉位置上，在这里卷筒上临近的一圈钢丝绳推着另一圈钢丝绳缠到卷筒上正确的位置。这种损坏不可能被消除，但是要减到最小来保证钢丝绳的性能稳定。为减小研磨造成的钢丝绳损坏，就应该选择外层钢丝相对较粗的钢丝绳来抵抗机械损坏。

3.5 抗挤压性能。当缠绕在卷筒上的钢丝绳超过一层时，必须在装绳时施加一定的后张力。而当用于多层卷线的卷筒做出槽时，钢丝绳的直径适合绳槽的间距则是必须的，因此，建议在订购钢丝绳时将间距尺寸提供给钢丝绳供应商来保证在卷线时每条钢丝绳之间有最佳的间隙。

3.6 抗腐蚀性。根据钢丝绳使用环境的不同，可以选择不同类型的钢丝绳，如在腐蚀环境中可选用镀锌钢丝绳；在潮气较重，能渗入钢丝绳并损害绳芯的可以选用注塑钢丝绳。所有的钢丝绳在生产和使用中都应进行彻底的润滑，不仅仅是对腐蚀进行防护，也是对钢丝绳在弯曲时进行润滑，以减少内部和外部的磨损。

3.7 钢丝绳的伸长。在钢丝绳的伸长被重视的地方，建议使用高金属填充系数的钢丝绳，最好内部填充塑料。这将防止钢丝绳在负重时直径的缩小，阻止钢丝绳被拉伸。在需要精确测定长度或要使用配套设置时，可考虑对钢丝绳预张拉来消除其结构伸长。

4 钢丝绳市场发展前景

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目前，我国钢丝绳进出口价格产品质量与国外同类产品还有一定的差距，产品性价比有待进一步提高。相关企业密切跟踪市场需求和国际钢丝绳行业的发展态势，加大国内钢丝绳新产品研发力度，向着高技术含量、高性能价格比、高使用寿命和压实、填塑、包塑、多丝线接触、复合结构钢丝绳方向发展。在港口装卸、竖井提升、特大型起重机等钢丝绳应用领域，国内外产品展开了激烈竞争，在以产顶进方面不断取得新进展。

结束语。钢丝绳是起重设备使用最重要的部件之一，选用不当将会造成不必要的事故。综上所述，钢丝绳的基本损伤主要有6种，加深对其认识，有助于有效地避免事故，延长钢丝绳的使用寿命。为减少对高性价比钢丝绳的进口，目前，各大企业加大对新产品研发力度，向着高技术含量、高性能价格比、高使用寿命和压实、填塑、包塑、多丝线接触、复合结构钢丝绳方向发展。 参考文献

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