淺述起重卷?yè)P(yáng)機(jī)用鋼絲繩的損傷與防治

鋼絲繩是機(jī)械中常用的柔性傳力構(gòu)件，就起重機(jī)上使用的鋼絲繩而言，規(guī)格品種多、使用比較復(fù)雜，其強(qiáng)度、撓性以及耐磨性要求較高，隨著鋼絲繩長(zhǎng)時(shí)間使用經(jīng)常出現(xiàn)損傷或破斷等現(xiàn)象，近年來(lái)由此引發(fā)的特、重大起重機(jī)械事故時(shí)有發(fā)生。下面，筆者根據(jù)近幾年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)淺述起重機(jī)用鋼絲繩的幾種損傷及其防治方法。

1磨損

磨損是鋼絲繩最常見的損傷現(xiàn)象，一般分為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損3種情況。

1)外部磨損鋼絲繩在使用過(guò)程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起外部磨損后繩徑將變細(xì)、外周表面的細(xì)鋼絲被磨平，使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應(yīng)降低。單周磨損較全周磨損更嚴(yán)重，應(yīng)盡可能地使單周磨損改為全周均勻磨損，在鋼絲繩的全長(zhǎng)范圍內(nèi)盡量做到均勻磨損。如在使用中期換頭可延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命30%～40%。

2)變形磨損由于振動(dòng)、碰撞而造成的鋼絲繩表面撞損是一種局部磨損現(xiàn)象。如卷筒表面的鋼絲繩受到其它物體的撞擊、起升鋼絲繩相互打纏或者由于滑輪與卷筒中心偏斜而產(chǎn)生的咬繩現(xiàn)象，都會(huì)使鋼絲繩產(chǎn)生變形磨損。

3)內(nèi)部磨損在使用過(guò)程中，由于鋼絲繩的彎曲使內(nèi)部各根細(xì)鋼絲相互作用產(chǎn)生滑移，股與股之間接觸應(yīng)力增大，相鄰股間的鋼絲產(chǎn)生局部壓痕深凹，當(dāng)反復(fù)循環(huán)拉伸彎曲時(shí)在深凹處則產(chǎn)生應(yīng)力集中而折斷，構(gòu)成了內(nèi)部磨損。通常細(xì)鋼絲表面的壓力與鋼絲繩的壓力成正比，在張力相同情況下由于受壓面積不同，單位面積承受的壓力也不同。從表面受壓磨損來(lái)看，鋼絲繩采用線接觸比采用點(diǎn)接觸較為有利，采用面接觸比采用線接觸更有利，因此選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內(nèi)部磨損的有效途徑。此外鋼絲繩的彎曲程度、運(yùn)動(dòng)速度對(duì)其內(nèi)部磨損均有影響。

2疲勞

鋼絲繩在使用過(guò)程中主要承受彎曲疲勞和拉伸、扭曲、振動(dòng)引起的疲勞。

1)彎曲疲勞鋼絲繩無(wú)數(shù)次地彎曲、重復(fù)繞過(guò)滑輪或卷筒時(shí)，使鋼絲產(chǎn)生疲勞、韌性下降，最終導(dǎo)致斷絲。疲勞斷絲一般出現(xiàn)在股的彎曲程度最厲害一側(cè)的外層鋼絲上，通常情況下疲勞斷絲的出現(xiàn)意味著鋼絲繩已經(jīng)接近使用后期。

2)拉伸、扭曲和振動(dòng)引起的疲勞起重機(jī)捆扎鋼絲繩在起動(dòng)和制動(dòng)的始末、承受載荷的前后，其變化的拉伸應(yīng)力會(huì)引起金屬疲勞，此外鋼絲繩經(jīng)常受到扭曲和振動(dòng)也是產(chǎn)生疲勞的原因。疲勞損傷的原理是在變應(yīng)力的作用下細(xì)鋼絲表面由于各種滑移形成初始裂紋，裂紋尖端在切應(yīng)力的作用下反復(fù)產(chǎn)生塑性變形并擴(kuò)展直至斷裂。疲勞引起的斷絲斷口一般平齊，多半出現(xiàn)在表層鋼絲上，很有規(guī)律。

防止疲勞損傷的主要途徑：一是在條件許可的情況下盡可能使卷筒和滑輪的直徑加大；二是在安排滑輪布局時(shí)盡量避免使鋼絲繩反向彎曲，試驗(yàn)表明反向彎曲的破壞約為同向彎曲的2倍；三是盡可能選擇結(jié)構(gòu)好的鋼絲繩，如WS、TX型等線接觸鋼絲繩。

3銹蝕

鋼絲繩一般露天使用，日曬雨淋受到腐蝕，尤其在有害氣體與惡劣環(huán)境下使用損傷就更嚴(yán)重。因受損的鋼絲繩的表面存在氧親和性的差異，形成了大量的小電池，從而產(chǎn)生很多圓形腐蝕坑并逐步加深，這些坑就成了應(yīng)力集中點(diǎn)、疲勞裂紋的源泉。與此同時(shí)腐蝕使鋼絲繩的截面積減小，彈性和承受沖擊的能力降低。

防止鋼絲繩銹蝕損傷的方法有兩種，一是勤涂油；二是對(duì)使用環(huán)境惡劣、相對(duì)運(yùn)動(dòng)較少的鋼絲繩可選擇鍍鋅、鍍鋁等特種鋼絲繩，因?yàn)槠浔砻嬖诖髿庵袝?huì)形成氫氧化鋅和氫氧化鋁薄膜，從而有效地防止腐蝕。?

4變形

很多斷繩事故是因?yàn)殇摻z繩事先受到過(guò)變形損傷卻沒有引起足夠重現(xiàn)而釀成大禍。變形的主要原因有以下幾種。

1)外傷操作中鋼絲繩與其它設(shè)備不正常的接觸而造成外傷。最明顯的外傷是鋼絲繩在滑輪里滑槽、在卷筒上跳出擋板，結(jié)果致使幾十米乃至數(shù)百米的鋼絲繩因?yàn)榫植寇垑亩鴪?bào)廢。防止外傷的關(guān)鍵在于完善起重機(jī)設(shè)備，滑輪應(yīng)設(shè)置可靠的防滑槽擋圈，擋圈與滑輪外圈的間隙不大于鋼絲繩直徑的1/5，卷筒上的鋼絲繩不能松弛太多，以防繩圈跳出擋板在纏緊時(shí)被軋壞。

2)壓潰鋼絲繩在卷筒上卷亂后相互傾軋，易產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象，操作時(shí)發(fā)出軋吱軋吱的聲響，并在局部迅速出現(xiàn)斷絲與壓扁的痕跡。防止措施是應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)范選擇滑輪與卷筒的偏角，必要時(shí)在起升機(jī)構(gòu)中設(shè)置排繩器或壓繩裝置。

3)扭結(jié)鋼絲繩在局部扭曲后產(chǎn)生的永久變形叫扭結(jié)，扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結(jié)，反之稱為負(fù)扭結(jié)。普通鋼絲繩帶有自轉(zhuǎn)性，如果繩股端部不加捆扎便施加張力，則繩股會(huì)向倒捻方向旋轉(zhuǎn)，這是造成扭結(jié)的內(nèi)在因素。防止扭結(jié)可采取以下措施：一是在重要的起重設(shè)備上選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩；二是在鋼絲繩的自由端設(shè)置轉(zhuǎn)子；三是發(fā)現(xiàn)扭結(jié)跡象立即停止操作，并釋放還原。

5咬繩

鋼絲繩咬繩現(xiàn)象一般發(fā)生在多層卷繞的起重機(jī)卷筒上，有槽雙層卷繞的起重卷筒更甚。