大拉桿托輥裝置的磨損原因及改造

周輝

摘 要：對門座式起重機中的大拉桿托輥裝置的使用情況進行分析，通過研究其磨損原因及磨損過程，對大拉桿托輥裝置從設計形式、安裝定位等多方面做出合理化改造，以提高其使用壽命，減少維修周期。

關鍵詞：大拉桿托輥；磨損；改造；維修

引言

大拉桿托輥的頻繁損壞一直是門座式起重機在生產、制造過程中亟待解決的問題。托輥的磨損直接影響鋼絲繩的使用壽命，兩者的損耗增加了企業使用成本，降低了生產效率。因此，研究如何延長大拉桿托輥的使用壽命，對提高作業效率和經濟效益，具有重要意義。筆者結合設計和施工中經驗，對大拉桿托輥裝置進行了改造，以有效提高其使用壽命，降低其對鋼絲繩的磨損。

1.大拉桿托輥的磨損原因

根據原有的大拉桿托輥裝置的結構形式可知：該裝置中供鋼絲繩移動的上下的空間有限，鋼絲繩在收放時，理論上認為其在承載時處于拉直狀態。但在實際工作中，由于大拉桿兩側的鋼絲繩一般在20多米，其自重使其即使在受載過程中也會出現下兜情況，從而使得鋼絲繩與托輥之間易發生滾動摩擦。

同時，門座式起重機為港口裝卸設備，鋼絲繩托輥裝置裸露在外部，工作環境比較差、容易進水和細砂等雜物，因而易發生銹蝕和卡死現象，使托輥不能轉動，導致鋼絲繩與托輥形成滑動摩擦，從而加速了鋼絲繩和托輥的磨損[1]。

此外，根據門座起重機的不同工況，在門機的作業過程中，托輥的磨損程度也不相同。目前，在港口使用過程中，門座起重機的作業工況主要以抓斗居多，在這種情況下，托輥的磨損情況相對與吊鉤工況較為嚴重，且主要出現在開閉鋼絲繩運動路徑下的托輥。這種情況的出現，主要是由于抓斗在開閉斗的瞬間，鋼絲繩的受力變化比較大，導致鋼絲繩出現瞬時的張緊和松弛，此時若托輥的定位高度過高或轉動不靈活，都會對托輥裝置產生一定量的磨損。隨著頻繁的持續作業，該磨損將越來越嚴重，最終導致托輥裝置的局部損傷。

2.大拉桿托輥的磨損過程

在鋼絲繩與托輥的摩擦條件下，托輥的磨損要經過磨合、穩定磨損和劇烈磨損三個階段。處于磨合過程的大拉桿托輥，繩輥間的磨損率最小。穩定磨損階段，這時托輥上呈現出最佳磨損狀態的繩紋狀U形槽。如果不能實現穩定磨損的條件，鋼絲繩托輥將直接進人劇烈磨損階段，托輥將迅速磨損損壞，使用壽命縮短。圖二是鋼絲繩托輥的不同磨損形式。圖中a是磨合階段沒有結束便進人劇烈磨壞的鋼絲繩托輥，b是進人穩定磨損階段后磨壞的鋼絲繩托輥。從圖中可以看出，a呈半圓柱面磨損，鋼絲繩托輥一旦發生平衡中心偏移，便很難運轉，這時托輥不但對鋼絲繩不起保護作用反而還起磨損破壞作用。b呈周圈磨損，這種磨損托輥對鋼絲繩的有一定保護性[2]。但持續磨損下去，就會進入劇烈磨損階段，直至大拉桿托輥完全不能使用。

3.大拉桿托輥裝置的改良途徑

由于門座式起重機的工作環境比較復雜，鋼絲繩托輥長期在室外，容易發生銹蝕和卡死現象，使托輥不能轉動，導致鋼絲繩與托輥形成滑動摩擦，從而加速了鋼絲繩和托輥的磨損，同時托輥裝置的形式及定位尺寸設計不合理也會對鋼絲繩產生磨損。因此在設計時，應從以下幾點著手：

（1）合理選用托輥形式；

（2）設計合適的托輥支架；

（3）制定適合的定位尺寸。

為了有效地降低鋼絲繩托輥對鋼絲繩的磨損，在設計過程中，托輥裝置進行了多次改造，最終將托輥裝置改型設計為單個鋼絲繩對單個托輥裝置的形式。同時，將同側鋼絲繩托輥前后分置，并且在單個托輥裝置上分別設置三節聚四氟乙烯托輥，方便用戶有針對性的更換磨損的托輥。

大拉桿在門機運動過程中一直保持水平向上的夾角，且距離物重的距離遠，因此在作業過程中，大拉桿工作段的鋼絲繩下兜相對嚴重，在定位托輥裝置的安裝支座時，要最大限度地降低托輥定位中心高度和托架高度，以保證鋼絲繩在受力過程中脫離托輥，減少鋼絲繩與托輥之間不必要的磨損。為了最大程度的防止下兜的鋼絲繩與托輥之間發生磨損性接觸，在確定大拉桿托輥裝置的安裝托架的高度時，可以結合鋼絲繩下兜量h（以水平方向為參考計算）。

介于鋼絲繩在受載中存在下兜情況以及瞬時受載時的上彈情況，設計托輥支架時，在其上部設置擋繩裝置，但在擋繩裝置與托輥之間需留有足夠的空間，以防止受載時鋼絲繩與擋繩裝置之間產生不必要的摩擦。為防止鋼絲繩在受載過程中左右晃動而與托輥支架內側面發生摩擦，在支架內側面安裝可拆卸的耐磨板，以增強支架的耐磨度。另外焊接定位鋼絲繩托輥裝置時，要嚴格校核其空間位置，確保鋼絲繩在受力作業時處于脫空狀態，不與裝置組成部分發生摩擦。

改良后的鋼絲繩托輥裝置，在使用過程中的使用壽命得到了明顯提高，托輥裝置與鋼絲繩之間的局部有害磨損也有了改善，大幅度的降低了其維修頻率，在港口門座式起重機中得到了推廣性的使用。

4.結束語

一般門座式起重機單根鋼絲繩的長度約百米，而鋼絲繩托輥裝置安裝在大拉桿上，因此更換鋼絲繩和大拉桿托輥裝置的工作量比較大，經常更換不僅增加了企業成本，同時降低了企業的生產效率。改良后的托輥裝置，有效避免了鋼絲繩與大拉桿托輥裝置在門機作業過程中的磨損，改善了鋼絲繩的使用狀況，方便了托輥的更換，為港口維修提供了便捷。

參考文獻：

[1]邵惠平，高東明. MC尼龍材料在鋼絲繩托輥中的應用 .工場經驗

[2]張德軍，梁延海.鋼絲繩托輥的損壞及改進途徑[J].煤礦機電，1995