岸橋鋼絲繩壽命延長措施研究

 岸橋的主要受載和導力結構很復雜，鋼絲繩就是其中的一個重要部件，其工作狀態(tài)直接關系到岸橋使用的安全性、可靠性。鋼絲繩有自身的使用周期，假如日常維護保養(yǎng)和使用管理工作到位，鋼絲繩的使用狀況良好，能夠有效延長鋼絲繩的使用周期， 從而降低暗條的運營成本。本文鋼絲繩的設計、選型、應用、維護等多個方面進行簡要分析， 針對如何提高岸橋鋼絲繩的使用壽命，提出了幾點措施，希望能夠為相關從業(yè)人員提供參考。

1 鋼絲繩的構造以及使用特點

鋼絲繩的生產主要包括拉絲、捻股以及合繩三個基本工序，由鋼絲、繩芯、股三個部分構成。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冷拉或冷軋而成的圓型或者異型絲材，具有很高的強度和韌性，根據使用要求的不同，表面需要進行特殊的處理。繩芯的作用主要是用來增強鋼絲繩的彈性和韌性，同時具備潤滑鋼絲、減輕摩擦、提高使用壽命等作用。常用的燈芯有棉麻等有機纖維、合成纖維，高溫條件使用的石棉芯，此外受工況要求有時金屬材料也可用作繩芯。

鋼絲繩具有獨特的使用特點：彈性大，能卷繞成盤，能在高速下平衡運動并且使用過程躁音很小;自重輕，韌性強，能夠承受一定強度的振動荷載;具有一定的塑性，不易發(fā)生脆性破壞;相對于其它材料，受載時塑性變形小;鋼絲繩受損后，表面會出現可觀察的毛刺，易于及時發(fā)現進行維護保養(yǎng)或者更換。

2 鋼絲繩常見的損傷形式

長期的高負荷運轉或者使用管理、維護保養(yǎng)不到位，會造成鋼絲繩各種形式的損傷，嚴重影響鋼絲繩的正常使用，埋下了重大的安全隱患。起重機所使用的鋼絲繩規(guī)格種類眾多，使用環(huán)境也大不相同，但長期使用都會產生不同程度的損傷現象，常見的損傷現象 主要有以下幾種。

2.1 磨損

鋼絲繩在正常工作狀態(tài)下，必然與其他物體接觸并且發(fā)生相對運動，產生摩擦，加上環(huán)境因素和人為因素，極易發(fā)生磨損。常見的磨損方式主要分為：外部磨損、變形模式和內部磨損，三種形式。

①外部磨損，在使用過程中其外表面與滑輪槽、卷筒壁等設備表面反復接觸并存在荷載的傳導，引起鋼絲繩的摩擦損傷稱為外部磨損。通常外部磨損會致使受載鋼絲繩的受力截面減小，極限承載力降低。此外鋼絲繩的外部魔尊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于鋼絲繩的持續(xù)使用更為有利，因此在實踐中應盡量調整吊鉤組，避免出現鋼絲單周磨損的工作狀態(tài)出現。

②變形磨損是鋼絲繩在使用過程中，表面受到震動、碰撞等造成損傷，屬于局部磨損。但實際的作業(yè)當中，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極易與集裝箱的邊緣發(fā)生剮蹭。通常在檢查鋼絲繩的變形損傷時必須要將吊具靜放在地面，難道繩子完全放松下來后，在進行仔細的檢查。

③內部磨損指鋼絲繩在通過卷筒或滑輪等導力、支撐裝置時，鋼絲繩的全部荷載壓在一側，導致內部每根鋼絲的曲率半徑相差很大，在鋼絲繩的彎曲作用下，內部中的鋼絲之間會產生很大的相互作用力，出現相對滑移。股間的接觸應力也會相應增大，鋼絲在極大的壓應力作用下會出現局部的變形，形成損傷。

2.2 疲勞

鋼絲繩生命周期內長時間的工作，荷載反復的作用，容易造成疲勞損傷，進而影響鋼絲繩的使用壽命。常見的疲勞損傷有以下兩種：

①彎曲疲勞。鋼絲繩在工作過程中需要重復通過滑輪組、卷筒等裝置，會出現反復的彎曲，造成疲勞損傷，嚴重降低鋼絲繩的韌性，嚴重時會出現斷絲的現象。一般來說，疲勞損傷最嚴重的地方在股彎曲程度最大一側的外層鋼絲上，一旦出現斷絲現象，意味著鋼絲繩的使用壽命即將結束。

②拉伸、扭轉、振動引起的疲勞。鋼絲繩在工作過程反復的啟動、制動，上升、下降，不斷反復變化的拉壓應力會引起金屬絲的疲勞，而振動和扭轉產生的反復應力也是金屬絲產生疲勞的一個重要原因。由于疲勞作用而產生的斷絲具有顯著的特點，其斷口平整，而且多出現在鋼絲繩的表層。

2.3 銹蝕

鋼絲繩通常在室外使用，必然會受到使用環(huán)境和氣候條件的影響，長時間的風吹雨淋很容易導致鋼絲繩銹蝕現象的產生。一旦出現銹蝕現象，鋼絲繩在工作過程中必然會產生應力集中點，加速了使用過程的疲勞破壞，大大降低了鋼材的承載能力和抗沖擊能力。

2.4 變形

變形損傷也是鋼絲繩在工作過程中極易出現的一種破壞現象，如果沒有及時發(fā)現處理的話，有可能造成進一步的嚴重損傷。造成鋼絲繩產生變形損傷的因素很多，主要有以下三個方面

①外傷，鋼絲繩在工作過程中，本身承受巨大荷載，一但與其它構件不正當接觸特別是在滑輪組中出現脫槽時，很容易造成外部損傷。

②壓潰，鋼絲繩在卷筒中受振動、人為操作等因素的影響會出現卷亂現象，引發(fā)壓潰現象的產生。一般出現卷亂現象，會對鋼絲造成嚴重的局部損傷，迅速出現斷絲或壓扁破壞，承載能力迅速下降。

③扭結，盡管鋼絲繩具有一定的塑性，但在受到強烈的局部扭曲應力后會產生永久的變形，也就是扭結。扭結按照扭曲方向是否與繩旋方向一直可分為正扭結與負扭結，通常鋼絲繩都具有自轉性，當荷載拉力作用到鋼絲繩時繩股會向反方向旋轉，這也是扭結變形容易產生的一個本質原因。

3 延長岸橋鋼絲繩的主要措施

3.1 鋼絲繩選型

依據鋼絲繩股內鋼絲的接觸方式可以將鋼絲繩分為點接觸、面接觸、線接觸三類。由于點接觸往往產生巨大的接觸應力已經在實踐中淘汰，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踐中具有較長的使用壽命，并且使用成本較之面接觸式更加低廉。面接觸式鋼絲繩具有更好的承載性能，但是其內部結構復雜，生產成本較高，目前在實踐中使用并不廣泛。

3.2優(yōu)化鋼絲繩使用工況

在鋼絲繩的工作過程中，工作人員要進行適當的操作，盡量避免鋼絲繩產生過大的瞬間沖擊力，造成部分鋼絲繩來不及參與承載，局部鋼絲承受過大壓力出現斷絲的現象。因此，在進行岸橋的起升操作時，司機注意，一旦系統(tǒng)顯示鋼絲繩的荷載值小于空載時的正常值時即停止起升滾筒的操作。此外，鋼絲繩提升過程中恒轉矩控制模式應當盡量細化，如果出現鋼絲繩懸蕩度過大時，可以調整操作角度，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正常，說明懸蕩消失，再啟用恒轉矩模式提升。

3.3設計時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，張緊油缸通常設置在側后大梁處，這種情況下鋼絲繩內部的的張緊力就與司機的操作有很大的關系，倘若張緊力很大，鋼絲繩又沒有過大的懸蕩度，那么小車的響應就會很快。因此在進行設計時，要格外注意在滿足人機工程基本要求的基礎上，預張緊力應當盡量取小值。同時要注意到一旦工作中出現緊停的狀況，鋼絲繩會牽引小車進行減速運動，此時油缸會出現流量過載的狀況，在設計時應當考慮到這種情況，加設保護裝置，盡量減少極端工作情況下鋼絲繩的沖擊應力。

3.4 鋼絲繩及時卸載維護

鋼絲繩的工作計劃必須有合理的安排，當其處于非工作狀態(tài)時，應采用適當的設計方法幫助鋼絲繩卸載，為鋼絲繩的彈性恢復和疲勞修復提供時機。通常當岸橋控制室斷電，也就是起重機工作系統(tǒng)進入休息狀態(tài)時，應該有科學的卸載方法幫助鋼絲繩徹底卸載，進入休息狀態(tài)。假如岸橋工作室已經停止工作，然而鋼絲繩仍處于承載狀態(tài)， 相當于人為的增加了鋼絲繩的工作時間，必然會相對的縮短鋼絲繩的使用壽命。

3.5 降低鋼絲繩的磨損

由實踐的操作可得適當的提高滑輪、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滑輪槽間的摩擦力，受到滑輪轉動慣量的影響，一方面鋼絲繩的工能受到嚴重消耗，另一方面也加重了鋼絲繩磨損。因此，借助科學技術手段開發(fā)新的滑輪制作材料，適當的提高滑輪表面硬度和光滑度，同時降低滑輪的質量和轉動慣量，對于減小鋼絲繩在工作中的磨損具有重要意義。

3.6 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。在鋼絲繩的布置設計時就應當考慮到這些因素，采取適當的措施來減小鋼絲繩可能產生的變形，降低磨損和疲勞損傷。例如：滑輪組的大小，繩槽的尺寸、形狀、材質以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，合理的設置這些數據，可以在很大程度上減輕鋼絲繩的彎曲疲勞。

3.7 加強鋼絲繩的維護保養(yǎng)

潤滑是鋼絲繩日常保養(yǎng)的一項重要內容，可以有效的減輕鋼絲繩的磨損狀況，防止鋼絲繩銹蝕，同時還可以使內部鋼絲的相對摩擦應力減小，有利于能夠同時的承受荷載。在鋼絲繩潤滑油的選擇上要盡量選擇強滲透性和潤滑油膜高潤滑油，在涂抹潤滑油時，盡量選用機械噴淋的方法，避免由于人工操作產生的誤差。維護保養(yǎng)還應該注意是針對鋼絲繩通長進行的，任何一段的遺漏都可能導致鋼絲繩局部損傷，那么整根鋼絲繩失效?？紤]到鋼絲繩室外作業(yè)的工況條件，在進行維護保養(yǎng)時，應當有針對性的選擇一些關鍵部位，重點維護。

4 結論

提高綱絲繩的使用壽命既節(jié)約了成本，又能提高了工作效率。因此，延長岸橋鋼絲繩的使用壽命，具有重要的現實意義，工作人員必須要根據工作環(huán)境的不同，選擇合理有效的措施。本文從鋼絲繩的設計選型、應用維護等各個環(huán)節(jié)，簡要分析了延長鋼絲繩使用壽命的一些具體舉措，在相關研究領域具有一定的借鑒意義。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://k2057.cn/w/qk/21223.html