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1鋼絲繩的構(gòu)造及使用特點(diǎn) 鋼絲繩由鋼絲、繩芯、股3個(gè)部分構(gòu)成，它的生產(chǎn)主要包括拉絲、捻股及合繩3個(gè)基本工序。通常，鋼絲繩主要起承受拉荷載的作用，鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過(guò)
1鋼絲繩的構(gòu)造及使用特點(diǎn)
鋼絲繩由鋼絲、繩芯、股3個(gè)部分構(gòu)成，它的生產(chǎn)主要包括拉絲、捻股及合繩3個(gè)基本工序。通常，鋼絲繩主要起承受拉荷載的作用，鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過(guò)冷拉或冷軋而成的圓形或者異型絲材，具有很高的強(qiáng)度和韌性，根據(jù)使用要求的不同，表面需要進(jìn)行特殊的處理。繩芯主要是用來(lái)增強(qiáng)鋼絲繩的彈性和韌性，同時(shí)具備潤(rùn)滑鋼絲、減輕摩擦、提高使用壽命等作用。常用的繩芯有棉麻等有機(jī)纖維、合成纖維，還有高溫條件使用的石棉芯，受工況要求有時(shí)金屬材料也可用作繩芯。
鋼絲繩具有獨(dú)特的使用特點(diǎn)：彈性大，能卷繞成盤，能在高速下平衡運(yùn)動(dòng)，并且使用過(guò)程噪音很小；自重輕，韌性強(qiáng)，能夠承受一定強(qiáng)度的振動(dòng)荷載：具有一定的塑性，不易發(fā)生脆性破壞；相對(duì)于其他材料，受載時(shí)塑性變形小；受損后，表面會(huì)出現(xiàn)可觀察的毛刺，易于及時(shí)發(fā)現(xiàn)后進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)或者更換。
2鋼絲繩常見(jiàn)的損傷形式
長(zhǎng)期的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或者使用管理、維護(hù)保養(yǎng)不到位，會(huì)造成鋼絲繩各種形式的損傷，嚴(yán)重影響鋼絲繩的正常使用，埋下重大的安全隱患。起重機(jī)所使用的鋼絲繩規(guī)格種類眾多，使用環(huán)境也大不相同，但長(zhǎng)期使用都會(huì)產(chǎn)生不同程度的損傷，常見(jiàn)的損傷主要有以下幾種。
①磨損。鋼絲繩在正常工作狀態(tài)下，必然與其他物體接觸并發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，加上環(huán)境因素和人為因素，極易發(fā)生磨損。常見(jiàn)的磨損方式主要為外部磨損、變形磨損和內(nèi)部磨損3種形式。①外部磨損。在使用過(guò)程中其外表面與滑輪槽、卷筒壁等設(shè)備表面反復(fù)接觸并存在荷載的傳導(dǎo)，引起鋼絲繩的摩擦損傷稱為外部磨損。通常外部磨損會(huì)致使受載鋼絲繩的受力截面減小，極限承載力降低。鋼絲繩的外部磨損又分為單周磨損與全周磨損兩種情況。相比較下，通常全周磨損的情況對(duì)于鋼絲繩的持續(xù)使用更為有利，因此在實(shí)踐中應(yīng)盡量調(diào)整吊鉤組，避免出現(xiàn)鋼絲單周磨損的工作狀態(tài)。②變形磨損是鋼絲繩在使用過(guò)程中，表面受到震動(dòng)、碰撞等造成的損傷，屬于局部磨損。但實(shí)際的作業(yè)當(dāng)中，橋吊的“挖井”工作最容易造成鋼絲繩變形磨損，這種工況下鋼絲繩在提升時(shí)極易與集裝箱的邊緣發(fā)生剛蹭。通常在檢查鋼絲繩的變形損傷時(shí)必須將吊具靜放在地面，等到繩子完全放松下來(lái)后，再進(jìn)行仔細(xì)的檢查。③內(nèi)部磨損指鋼絲繩在通過(guò)卷筒或滑輪等導(dǎo)力、支撐裝置時(shí)，鋼絲繩的全部荷載壓在一側(cè)，導(dǎo)致內(nèi)部每根鋼絲的曲率半徑相差很大，在鋼絲繩的彎曲作用下，內(nèi)部中的鋼絲之間會(huì)產(chǎn)生很大的相互作用力，出現(xiàn)相對(duì)滑移。股間的接觸應(yīng)力也會(huì)相應(yīng)增大，鋼絲在極大的壓應(yīng)力作用下會(huì)出現(xiàn)局部變形，形成損傷。
②疲勞。鋼絲繩生命周期內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間工作，荷載反復(fù)作用，容易造成疲勞損傷，進(jìn)而影響鋼絲繩的使用壽命。常見(jiàn)的疲勞損傷有以下2種：①?gòu)澢凇ｄ摻z繩在工作過(guò)程中需要重復(fù)通過(guò)滑輪組、卷筒等裝置，會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的彎曲，造成疲勞損傷，嚴(yán)重降低鋼絲繩的韌性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷絲的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，疲勞損傷最嚴(yán)重的地方在股彎曲程度最大一側(cè)的外層鋼絲上，一旦出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，意味著鋼絲繩的使用壽命即將結(jié)束。②拉伸、扭轉(zhuǎn)、振動(dòng)引起的疲勞。鋼絲繩在工作過(guò)程中反復(fù)地啟動(dòng)、制動(dòng)、上升、下降，不斷反復(fù)變化的拉壓應(yīng)力會(huì)引起金屬絲疲勞，而振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反復(fù)應(yīng)力也是金屬絲疲勞的一個(gè)重要原因。由于疲勞作用而產(chǎn)生的斷絲具有顯著的特點(diǎn)，其斷口平整，而且多出現(xiàn)在鋼絲繩的表層。產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，從而加速使用過(guò)程的疲勞破壞，大大降低鋼材的承載能力和抗沖擊能力。
④變形。變形損傷也是鋼絲繩在工作過(guò)程中極易出現(xiàn)的一種破壞現(xiàn)象，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理的話，有可能造成進(jìn)一步的嚴(yán)重?fù)p傷。造成鋼絲繩產(chǎn)生變形損傷的因素很多，主要有以下3個(gè)方面：①外傷。鋼絲繩在工作過(guò)程中，本身承受巨大荷載，一旦與其他構(gòu)件不正當(dāng)接觸，特別是在滑輪組中出現(xiàn)脫槽時(shí)，很容易造成外部損傷。②壓潰。鋼絲繩在卷筒中受震動(dòng)、人為操作等因素的影響會(huì)出現(xiàn)卷亂現(xiàn)象，從而引發(fā)壓潰現(xiàn)象的產(chǎn)生。卷亂會(huì)對(duì)鋼絲造成嚴(yán)重的局部損傷，鋼絲迅速出現(xiàn)斷絲或壓扁破壞，承載能力迅速下降。③扭結(jié)。盡管鋼絲繩具有一定的塑性，但在受到強(qiáng)烈的局部扭曲應(yīng)力后會(huì)產(chǎn)生永久的變形，也就是扭結(jié)。扭結(jié)按照扭曲方向是否與繩旋方向一致可分為正扭結(jié)與負(fù)扭結(jié)，通常鋼絲繩都具有自轉(zhuǎn)性，當(dāng)荷載拉力作用到鋼絲繩時(shí)繩股會(huì)向反方向旋轉(zhuǎn)，這也是扭結(jié)變形容易產(chǎn)生的一個(gè)本質(zhì)原因。
3延長(zhǎng)岸橋鋼絲繩的主要措施
①鋼絲繩選型。依據(jù)鋼絲繩股內(nèi)鋼絲的接觸方式，可以將鋼絲繩分為點(diǎn)接觸、面接觸、線接觸3類，由于點(diǎn)接觸往往產(chǎn)生巨大的接觸應(yīng)力，因此已經(jīng)在實(shí)踐中淘汰。岸橋鋼絲繩主要采用線接觸式，這類鋼絲繩具有較大的承載能力、良好的耐磨性能，在實(shí)踐中具有較長(zhǎng)的使用壽命，并且使用成本較之面接觸式更加低。面接觸式鋼絲繩具有更好的承載性能，但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，目前在實(shí)踐中使用并不廣泛。
0優(yōu)化鋼絲繩使用工況。在鋼絲繩的工作過(guò)程中，工作人員要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮鳎M量避免鋼絲繩產(chǎn)生過(guò)大的瞬間沖擊力，造成部分鋼絲繩來(lái)不及參與承載，局部鋼絲承受過(guò)大壓力出現(xiàn)斷絲的情況。因此，在進(jìn)行岸橋的起升操作時(shí)，司機(jī)應(yīng)注意，一旦系統(tǒng)顯示鋼絲繩的荷載值小于空載時(shí)的正常值時(shí)，便即刻停止起升滾筒的操作。此外，鋼絲繩提升過(guò)程中恒轉(zhuǎn)矩控制模式應(yīng)當(dāng)盡量細(xì)化，如果鋼絲繩懸蕩度過(guò)大，可以調(diào)整操作角度，使鋼絲繩以一定的斜坡加速度控制提升，直到鋼絲繩顯示的荷載值恢復(fù)正常說(shuō)明懸蕩消尖，再啟用恒轉(zhuǎn)矩模式提升。
⑥設(shè)計(jì)時(shí)盡量降低鋼絲繩的最大拉力。岸橋小車和托架部分的張緊鋼絲繩由于多采用環(huán)繞的布置方式，張緊油缸通常設(shè)置在側(cè)后大梁處，這種情況下鋼絲繩內(nèi)部的張緊力就與司機(jī)的操作有很大的關(guān)系，倘若張緊力很大，鋼絲繩又沒(méi)有過(guò)大的懸蕩度，那么小車的響應(yīng)就會(huì)很快。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要格外注意在滿足人機(jī)工程基本要求的基礎(chǔ)上，預(yù)張緊力應(yīng)當(dāng)盡量取小值。同時(shí)要注意到，一旦工作中出現(xiàn)緊停的狀況，鋼絲繩會(huì)牽引小車進(jìn)行減速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)油缸會(huì)流量過(guò)載，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到這種情況，加設(shè)保護(hù)裝置，盡量減少極端工作情況下鋼絲繩的沖擊應(yīng)力。
6銹蝕。鋼絲繩通常在室外使用，必然會(huì)受到使用環(huán)境和氣候條件的影響，長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹雨淋很容易導(dǎo)致鋼絲繩銹蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。一旦出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，鋼絲繩在工作過(guò)程中必然會(huì)④鋼絲繩及時(shí)卸載維護(hù)。鋼絲繩的工作計(jì)劃必須有合理的安排，當(dāng)其處于非工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法幫助鋼絲繩卸載，為鋼絲繩的彈性恢復(fù)和疲勞修復(fù)提供時(shí)間。通常，當(dāng)岸橋控制室斷電，也就是起重機(jī)工作系統(tǒng)進(jìn)入休息狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該有科學(xué)的卸載方法幫助鋼絲繩徹底卸載，使其進(jìn)入休息狀態(tài)。假如岸橋工作室已經(jīng)停止工作，然而鋼絲繩仍處于承載狀態(tài)，相當(dāng)于人為增加了鋼絲繩的工作時(shí)間，必然會(huì)相對(duì)縮短鋼絲繩的使用壽命。
6降低鋼絲繩的磨損。由實(shí)踐操作可得，適當(dāng)提高滑輪、滾筒的硬度，可以在一定程度上降低鋼絲繩的磨損。此外，鋼絲繩與滑輪共同工作依靠的是同輪槽間的摩擦力，受到滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響，一方面鋼絲繩的工能受到嚴(yán)重消耗，另一方面也加重了鋼絲繩磨損。因此，借助科學(xué)技術(shù)手段開(kāi)發(fā)新的滑輪制作材料，適當(dāng)?shù)靥岣呋啽砻娴挠捕群凸饣龋瑫r(shí)降低滑輪的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)于減小鋼絲繩在工作中的磨損具有重要意義。
⑥合理布置鋼絲繩。鋼絲繩同滑輪組、卷筒纏繞偏角、彎曲方向等，是影響鋼絲繩工作狀態(tài)的重要因素。在進(jìn)行鋼絲繩的布置設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮到這些因素，采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減小鋼絲繩可能產(chǎn)生的變形，降低磨損和疲勞損傷。例如，滑輪組的大小，繩槽的尺寸、形狀、材質(zhì)及鋼絲繩在滑輪組和卷筒上的纏繞方向等。其中滑輪組與卷筒的直徑尺寸直接決定了鋼絲繩工作狀態(tài)下的彎曲程度，合理地設(shè)置這些數(shù)據(jù)，可以在很大程度上減輕鋼絲繩的彎曲疲勞。
0加強(qiáng)鋼絲繩的維護(hù)保養(yǎng)。潤(rùn)滑是鋼絲繩日常保養(yǎng)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，可以有效地減輕鋼絲繩的磨損狀況，防止鋼絲繩銹蝕，同時(shí)還可以使內(nèi)部鋼絲的相對(duì)摩擦應(yīng)力減小，有利于同時(shí)承受荷載。在鋼絲繩潤(rùn)滑油的選擇上，要盡量選擇雖滲透性和潤(rùn)滑油膜高潤(rùn)滑油，在涂抹潤(rùn)滑油時(shí)，盡量選用機(jī)械噴淋的方法，以避免人工操作產(chǎn)生的誤差。維護(hù)保養(yǎng)還應(yīng)該主意，是針對(duì)鋼絲繩通長(zhǎng)進(jìn)行保養(yǎng)，任何一段遺漏都可能導(dǎo)致鋼絲繩局部損傷，從而導(dǎo)致整根鋼絲繩失效。考慮到鋼絲繩室外作的工況條件，在進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地選擇一些關(guān)鍵部位，重點(diǎn)維護(hù)。
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