鑄造起重機滑輪體磨損分析

田志文

（太原重型機械（集團）有限公司技術中心，山西太原 030024）

鑄造起重機滑輪體磨損分析

田志文

（太原重型機械（集團）有限公司技術中心，山西太原 030024）

用于起吊鋼水的鑄造起重機的上滑輪裝置和吊具滑輪裝置能否正常工作，是保證起重機安全性能的重要保證。采用高強度進口鋼絲繩后，引起滑輪磨損程度增加，設計時需要合理選擇鋼絲繩參數，合理選擇滑輪體槽底半徑，合理匹配鋼絲繩與滑輪表面硬度，加強滑輪體制造精度和檢驗，保證設備的正常運行。

鑄造起重機；滑輪體；鋼絲繩；繩槽；磨損

隨著轉爐煉鋼項目在國內的蓬勃發展，對生產線上用于起吊鋼水的鑄造起重機的性能提出了更高的要求。為滿足工藝的起吊工況要求，起升機構的起升速度較以往有大幅度的提高，同時隨著起重量的增加，必需增加承載鋼絲繩分支數，相應的主要承載的滑輪數量也隨之增加。滑輪作為鑄造起重機起升機構的主要受力件，其安全性為使用者的關注點。在高速滿載的高強度工作條件下，常出現滑輪側壁磨透事故。下面就國內某大鋼廠320t鑄造起重機在線使用滑輪損壞情況做詳細分析，以便對該類起重機在設計、安裝及使用維護上做規則性指導。

1 損壞原因分析

320 t鑄造起重機采用進口鋼絲繩，起升速度為12m/ min，鋼絲繩倍率為9（見起升機構纏繞圖），選用進口高性能高破斷拉力抗拉強度為1 960N/mm2線接觸鋼絲繩。在其正常運行1.5a后（一般滑輪使用周期為2～3a），發現起重機吊具動滑輪組上的第1個大滑輪內側輪緣整圈產生變形且磨損嚴重，整圈的1/4輪緣基本磨透。上滑輪組和吊具動滑輪組的其他滑輪體也有不同程度磨損，并隨著其距中部由近到遠，磨損程度逐漸減小。大滑輪和其他滑輪磨損情況見圖1～3。

圖1 滑輪體解剖圖片

為分析其造成原因，現場對使用2a的2個滑輪實體即上滑輪中序號1號滑輪體（見圖2）及吊具2號大滑輪體（見圖3）進行滑輪體斷面解剖測量。從圖中可以看出，1號滑輪體有磨損，但并不嚴重；2號大滑輪體單側偏心同時磨損嚴重，可以確定除磨透的大滑輪外，其余滑輪（見圖2）屬正常工作磨損。

圖2 上滑輪中序號1號滑輪體

圖3 吊具2號大滑輪體

圖2為輕微磨損的滑輪。槽底形狀、鋼絲繩纏繞中心與滑輪腹板中心仍然重合，鋼絲繩承受的主要徑向力對滑輪腹板的力矩為0，滑輪槽底主要承受壓應力，在滑輪軸承無卡死現象，滑輪與外部無干涉的情況下，鋼絲繩和滑輪之間的運動接近于純滾動因而鋼絲繩和槽底的磨損較小［1］。

圖3為現場拆解時即將破壞的滑輪變形及受力情況。滑輪2/4周長范圍鋼絲繩纏繞中心與滑輪腹板幾何中心重合，滑輪有輕微磨損。1/4周長鋼絲繩纏繞中心已偏離腹板幾何中心12mm，其中部分已磨穿，另1/4此段滑輪槽形已嚴重變形，此時主要承擔鋼絲繩徑向力的滑輪槽底不但承受鋼絲繩的徑向擠壓載荷，同時承受徑向擠壓載荷相對于腹板幾何中心的彎矩。初始彎矩的產生與滑輪的初始形狀，鋼絲繩槽底是否與滑輪腹板幾何中心重合，槽底兩側腹板厚度是否均勻，鋼絲繩的入槽偏角有關。前述兩項缺陷中的任意一項存在，且鋼絲繩入槽有偏角時必將加速滑輪的變形和磨損，隨著滑輪槽底變形的加重，鋼絲繩沿滑輪槽底的相對運動軌跡由圓變為橢圓，鋼絲繩相對滑輪槽底的運動也由近似于純滾動變為滾滑復合運動，此時槽底和鋼絲繩的磨損將進一步加快。

磨透的吊具滑輪組中部的大滑輪磨透的主因是：①由于起升速度較高，布置在吊具滑輪組中部的大滑輪單位時間內需轉動更多的工作圈，其與鋼絲繩間產生更多的磨損；②由于采用了高抗拉強度的進口鋼絲繩，相比低抗拉強度的鋼絲繩其柔性較弱，出現移動磨損的趨勢就更強；③由于滑輪槽底半徑為1.47倍鋼絲繩半徑，使得鋼絲繩在滑輪繩槽底部有更多滑動空間；④加工偏差造成，滑輪初始軋制成形后，滑輪槽底幾何中心與腹板幾何中心有偏心，或滑輪槽底主要受力部位厚度有偏差，且滑輪安裝時，較弱輪緣一側正好安裝于鋼絲繩有傾斜角一側，滑輪受載后水平分力導致輪緣產生微小塑性變形，隨著工作時間增加，塑性變形逐漸增大，滑輪槽底幾何中心移出腹板幾何中心，鋼絲繩與滑輪槽底的相對運動軌跡變為橢圓，鋼絲繩和滑輪的運動變為連滾帶滑，磨損逐漸加重，最終導致鋼絲繩和輪緣的磨損，快速損壞，并將輪緣沿槽底和腹板過渡接合處磨穿。

2 解決方案

針對以上造成滑輪損壞的原因，需在設計和制造過程中認真遵循以下原則：①在滿足工藝要求起升速度的條件下，盡量采用低倍率滑輪組，減小吊具中部大滑輪單位時間內轉速，增加其使用壽命；②在滿足起升機構整體布置情況下，盡量放大滑輪直徑，也使得吊具中部大滑輪單位時間內轉速減小，增加其使用壽命，同時對繩槽底部不低于滑輪繩槽高度的2/3繩槽部分要求進行表面，淬火處理硬度330～380HBW，深度2.0～3.0mm范圍，提高繩槽抗磨能力；③滑輪槽底半徑按1.1倍鋼絲繩半徑設計，控制鋼絲繩在滑輪繩槽底部滑動摩擦，減少滑輪磨損；④在上滑輪和吊具滑輪布置時，需盡量減小上滑輪和吊具滑輪與纏繞鋼絲繩間偏角，減少鋼絲繩與滑輪側面的接觸，避免鋼絲繩在起重機起制動運行狀態時，造成鋼絲繩對滑輪的磨損；⑤制定嚴格的制造檢驗工藝要求，嚴格檢控滑輪的槽底和腹板的幾何中心一致，成形滑輪槽底端面不平度誤差不得大于1mm，同時控制滑輪槽底沿鋼絲繩中心與腹板中心30°方向輪緣厚度t1=t2或t1-t2≤1mm，鋼絲繩中心高處翼板厚度t3= t4或t3-t4≤1mm（見圖4），如采用鍛造滑輪，槽底部分適當加厚，如采用軋制滑輪槽底部分加厚，并嚴格控制端面不平度誤差；⑥建議用戶定期檢查，發現磨損嚴重時及時更換。

圖4 鋼絲繩中心高處翼板厚度鑄造起重機滑輪體磨損分析

3 結語

鑄造起重機主起升的上滑輪裝置和吊具滑輪裝置作為主要承載件，其使用的好壞將直接影響該起重機的安全性，定時點檢在線使用滑輪情況，及時發現磨損，可有效避免事故發生；同時，在起重機設計時應充分考慮減少滑輪磨損造成的原因，合理選型鋼絲繩及滑輪數量及直徑，提供滑輪使用壽命。

［1］徐俊峰.鋼絲繩斷絲損傷的智能化檢測技術研究［D］.武漢：武漢理工大學，2002.

Wear Analysis of Casting Crane Pulley Body

Tian Zhiwen
（Taiyuan Heavy Machinery(Group)Co.Ltd.Technology Center，Taiyuan Shanxi 030024）

It is an important guarantee to ensure the safety performance of the cranes that whether the upper pulley device and the spreader pulley device of the casting crane for hoisting the molten steel work properly.After the high strength steel wire rope is used,the wear degree of the pulley is increased.It is needed in design for reasonable selec?tion of parameters of the steel wire rope,reasonable selection of pulley groove bottom radius,reasonable matching wire rope and pulley surface hardness,to strengthen the pulley block manufacturing accuracy and inspection,to en?sure the normal operation of the equipment.

casting crane；pulley body；wire rope；rope groove；wear

TG231.1

A

1003-5168（2016）12-0108-02

2016-11-12

田志文（1967-），男，高級工程師，研究方向：起重機設計。