溪洛渡電站MQ900B高架門機起升鋼絲繩扭轉的原因分析及解決方法

王少偉　耿青波　趙亞楠

摘 要：介紹了奚落渡水電站MQ900B高架門座起重機在高揚程作業時，鋼絲繩發生扭轉的原因和解決方法，以期為后續產品和同類產品的安裝使用提供經驗。

關鍵詞：起重機；鋼絲繩；抗拉強度；扭轉

中圖分類號：TH213 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.084

文章編號：2095-6835（2015）15-0084-01

溪洛渡電站MQ900B高架門機是在MQ900/30噸門座起重機的基礎上開發的變型產品，它是在保持原機型特點單臂架、圓筒門架的前提下，為了適應溪洛渡電站大壩澆筑的需要而改進設計的。該門機的浮動范圍為19～45 m，最大起重量可以達到30 t，最大起升高度為120 m。該門機安裝完成交付業主使用后，經常會在揚程大于45 m時出現鋼絲繩扭轉的情況，從而導致鋼絲繩磨損嚴重，影響工作效率。下面主要分析了鋼絲繩發生扭轉的原因和具體的解決方法。

1 鋼絲繩發生扭轉的主要原因

起重機所使用的普通鋼絲繩在受力時會產生扭矩。扭矩是由鋼絲繩的制造方式引起的，先是鋼絲螺旋地扭在一起而形成股，然后幾股又螺旋地扭在一起形成鋼絲繩。當受力后，鋼絲和股都會被拉直，但是，在吊裝作業時，鋼絲繩的端頭是固定的，這樣鋼絲繩內就形成了扭矩。扭矩的存在使鋼絲繩有旋轉的趨勢，當負載質量增加時，產生的扭矩或轉動就會增加；當起重高度增加時，鋼絲繩轉動的趨勢也會增加。在多纏繞系統中，各條鋼絲繩之間的距離越短，相互纏繞的趨勢就會越大，這樣就使得鋼絲繩發生扭轉。

在制造鋼絲繩時都會有比較大的內力。一般情況下，鋼絲繩在出廠時都會做80%的額定載荷預拉伸處理。現場穿繩時，需將鋼絲繩全部放出滾架，以消除內部扭力后再穿鋼絲繩。從卷盤卷繞到起升機構上時，如果在卷盤上卷繞的力量沒有得到釋放，那么，即便是防扭鋼絲繩也容易發生纏繞。

滑輪組之間的鋼絲繩除了承受垂直力之外，還存在一定的橫向水平分力，這樣就會產生合成轉矩，從而促使這組鋼絲繩發生旋轉。鋼絲繩產生橫向水平分力的原因是滑輪組的卷繞方式設計不合理，在卷繞時，定滑輪和動滑輪之間的鋼絲繩與垂直方向存在一定的夾角，而該夾角的存在會導致鋼絲繩產生水平分力，進而導致動滑輪圍繞垂直中軸線發生旋轉。

有許多外部因素會直接導致鋼絲繩扭轉。例如，在吊裝過程中，人力或風力等外力推動吊鉤轉動；司機操作不熟練導致吊鉤和重物擺動，使得吊鉤旋轉；吊鉤的穿繞方式也會使得吊鉤不平衡，導致鋼絲繩扭轉等。

2 防扭轉的方法

采用防扭鋼絲繩是最基本的一種防回轉方法。選擇優質的不旋轉多層股鋼絲繩，比如18×7，35W×7，特別是當起重機起升高度比較高時，多層股鋼絲繩能有效避免回轉的發生。

安裝鋼絲繩時，要盡可能地將鋼絲繩全部拉直放置在地面上，以破除應力。如果因為場地的原因無法全部拉直，則可以更換完畢后在未將鋼絲繩兩端固定在卷筒上之時，以起升設備上的定滑輪作為支點將兩側的鋼絲繩拉直破除應力。

采用防扭裝置，如圖1所示，可以動態地釋放鋼絲繩的旋轉內力。該裝置是一個裝有平面軸承的連接器，能夠承受拉力而不能承受回轉力矩，而被連接的兩物體之間可以通過防扭裝置相互旋轉，從而有效釋放鋼絲繩的回轉內力。

加大鋼絲繩固定端與定滑輪之間的距離，如圖2所示。加大鋼絲繩固定端與定滑輪之間的距離后，固定端會在鋼絲繩旋轉時出現一個反方向的拉力，從而有效地減少了鋼絲繩的回轉。

3 結束語

在溪洛渡MQ900B高架門機的設計、選型和施工過程中，鋼絲繩采用了6×37+IWR的普通單層鋼絲繩。在安裝時，鋼絲繩內力沒有釋放，吊鉤鉤體轉動也不靈活。所以，在高揚程作業時，導致鋼絲繩發生了回轉。為了避免鋼絲繩的回轉，在這臺門機和后續的此類產品中，采用了35 W×7+IWR的多層股不旋轉鋼絲繩。在安裝前，要求必須釋放鋼絲繩內力，同時，檢查吊鉤和滑輪組能否靈活轉動。這樣做，能夠有效解決這類門機鋼絲繩扭轉的問題。

參考文獻

[1]張質文.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1997.

[2]鞍鋼集團鋼繩廠，貴州鋼繩股份有限公司，鄭州金屬制品研究院，等.GB/T 8918—2006 重要用途鋼絲繩[S].北京：中國標準出版社，2006.

〔編輯：白潔〕