起重机用钢丝绳的损伤及防治

1、 起重机用钢丝绳的损伤及防治 钢丝绳使用的平安性是人们长期以来始终关怀的问题,因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故时有发生.为了确保使用中钢丝绳的平安运行,把握钢丝绳的损伤规律及防治方法很有必要.就起重机上使用的钢丝绳而言,规格品种繁多,使用千差万别,但一般随着使用时间的持续,都会消失损伤现象.笔者通过多年工作实践的总结,归纳起主要损伤现象有以下六种,即:磨损,疲惫,锈蚀,变形,咬绳,过载. 1 磨损钢丝绳在操作时与其它物体接触并有相对运动,产生摩擦.在机械的,物理的和化学的作用下,钢丝绳的表面也不断磨损.磨损是钢丝绳最常见的损伤方式,一般分为外部磨损,变形磨损和内部磨损三种状况.图1所示为单

2、丝磨损的几种断面外形.1.1外部磨损钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽,卷筒壁,钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损.在外部磨损后绳径将变细,外周表面的细钢丝被磨平.图2是钢丝绳表面磨损的两种类型.钢丝绳的外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小,钢丝绳的破断载荷也相应降低.图3是通过试验得到的钢丝绳直径减小率与破断载荷降低率的关系曲线.由曲线可以看出,单周磨损较全周磨损更恶劣,所以应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周匀称磨损.在钢丝绳的全长范围内,应尽可能地做到匀称磨损.如起重机钢丝绳在使用中期换头,一般可延长钢丝绳使用寿命30%40%.1.2变形磨损由于振动,碰撞造成的钢丝绳表面撞损,叫做变形磨

3、损,这是一种局部磨损现象.如卷筒表面的钢丝绳受到其它物体的撞击,起重机起升钢丝绳相互打缠,或者由于滑轮与卷筒中心偏斜而产生的咬绳现象,都会使钢丝绳产生变形磨损.如把磨损后的表面细钢丝剖开,变形磨损和外部磨损的区分如图1所示.这种变形磨损因局部挤压而变形,其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形.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了,极易断丝.1.3内部磨损在使用过程中,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,各根细钢丝的曲率半径不行能完全相同.同时,由于钢丝绳的弯曲,钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移,这时股与股之间接触应

4、力增大,使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹.当反复循环拉伸弯曲时,在深凹处则产生应力集中而被折断,构成了内部磨损.通常细钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比,在张力相怜悯况下,由于受压面积不同,单位面积承受的压力也不同.从表面受压磨损来看,采纳线接触钢丝绳比采纳点接触钢丝绳有利,采纳面接触钢丝绳比采纳线接触钢丝绳更有利.此外,钢丝绳的弯曲程度,运动速度,对钢丝绳的内部磨损均有影响.很明显,选择线接触或者面接触类型的钢丝绳是削减内部磨损的有效途径.2 疲惫钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲惫和拉伸,扭曲,振动引起的疲惫.2.1弯曲疲惫钢丝绳重复通过滑轮或卷筒中挠上挠下,很多次的弯曲,简单使钢丝产生疲惫

5、,韧性下降,最终导致断丝.而疲惫断丝消失在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上.通常状况下,疲惫断丝的消失意味着钢丝绳已经接近使用后期.试验表明,钢丝绳的弯曲疲惫寿命与D/d比值(即卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值),平安系数和钢丝绳结构均有亲密的关系.2.2拉伸,扭曲和振动引起的疲惫起重机钢丝绳在起动和制动的始末,捆扎钢丝绳在承受载荷的前后,变化的拉伸应力会引起金属疲惫.此外,钢丝绳常常受到扭曲和振动也是产生疲惫的缘由.疲惫损伤的原理是在变应力的作用下,细钢丝表面首先由于各种滑移形成初始裂纹,然后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.其疲惫引起的断丝一般断口平齐,多半消失在表

6、层钢丝上,它们很有规律.2.3防止钢丝绳疲惫损伤的途径1)在条件许可的状况下,应尽可能使卷筒和滑轮的直径加大.2)在支配滑轮布局时,应尽量避开使钢丝绳反向弯曲,如图4所示.试验数据表明,反向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍.3)尽可能选择结构好的钢丝绳,如WS,TX型等线接触钢丝绳.使用这些钢丝绳能成倍地提高使用寿命.3 锈蚀钢丝绳一般在露天使用,日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀,尤其是在有害气体与恶劣环境下使用的钢丝绳,腐蚀造成的损伤就更严峻.因腐蚀而受损的钢丝绳表面存在氧亲和性的差异,使表面的某一局部金属成为阳极,另一邻近的局部金属成为阴极,形成了大量的小电池.在小电池的作用下,表面便形成许多圆形腐蚀坑,并逐步加深.这些坑就成了应力集中点,疲惫裂纹的源泉.与此同时,腐蚀使钢丝绳的截面积减小,弹性和承受冲击的力量降低.防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种,一种是勤涂油,对于常常处于运动状态的钢丝绳涂油是必不行少的.新钢丝绳麻芯一般含有12%15%的油脂,而报废的钢丝绳在损耗最大的部位仅含2.4%的油脂,在同一根钢丝绳的绳端,即使没有经过滑轮也仍含有12.7%14.5%的油脂.试验表明,涂油钢丝绳在试验后期发生的断丝约为不涂油的半数.一根钢丝绳最初的含油量只能维