起重機滑輪輪槽磨損及其檢驗檢測

于　斌　上海鐵路局科研所

隨著我國科學技術不斷發展，起重機的出現改變了傳統人力勞作的工作模式。但我國起重機制造技術起步相對較晚，與發達國家相比還存在諸多問題，嚴重影響我國工業化發展進程。雖然起重機的工作方式比較單一，但內部結構極為復雜，滑輪和鋼絲繩同樣如此，在長時間應用過程中，起重機的滑輪輪槽常常會出現磨損問題，嚴重影響起重機的整體應用質量。起重機滑輪主要是由動滑輪和定滑輪組成的整體結構，能夠極大的降低人力投入量，并且能夠有效改變力的方向。在實際應用過程中，動滑輪被兩根鋼絲繩卷繞，也就是每根鋼絲繩上會承擔物體重量和動滑輪重量。因此，研究起重機滑輪輪槽磨損問題需要以此為依據開展。

1　起重機滑輪的工作機理

滑輪系統作為起重機運行的重要組成部分，對于起吊重物起著關鍵作用。在實際應用過程中由于使用情況有所差異，因此需要進行更有效的設定。通常情況下，可以將滑輪系統分為定滑輪、動滑輪和滑輪組。從本質上分析，定滑輪的工作機理就是等臂杠桿，可以改變力的方向。定滑輪的工作機理就是起到杠桿作用和傳動力作用，其出現的動力、阻力與滑輪半徑相同。根據杠桿平衡原理我們能夠了解定滑輪并不省力，主要是起到整個系統的協調作用。動滑輪從本質上來說就是動力臂為阻力兩倍的杠桿，這樣理論上就可以降低50%的力，但需要改變滑輪的距離，通常情況下多延伸出一倍的距離?？梢姡瑒踊喌闹饕\行機理就是調整動力臂和阻力臂間的二者關系，這樣就能夠降低力的消耗量。

而滑輪組主要利用鋼絲繩來升降物體，雖然通過滑輪組能夠有效降低起重的時間，但也加大了重物的移動距離，所以起重機的吊梁才會設置的較長。從本質上來說滑輪就是杠桿的一種變形，是一種典型的杠桿類施工機械。在實際應用過程中主要是將一定數量的定滑輪和動滑輪進行多元化組合來形成最優配置，從而構成有效的滑輪組。總之，應用滑輪組不僅能夠大大節省升降力度，還能夠改變方向（見圖1）。

圖1　起重機滑輪系統

2　起重機滑輪輪槽磨損研究

在起重機滑輪實際工作情況當中，由于在升降過程中需要同時承受鋼絲繩力的作用，并且在工作一段時間后，滑輪繩槽就會產生疲勞摩擦損耗問題，因此需要對滑輪輪槽進行研究，并制定合理的解決方案，為后續起重機的應用奠定基礎。

2.1　滑輪疲勞壽命解析

初裝滑輪疲勞壽命研究主要包含以下幾點：第一，滑輪在不同接觸力下的疲勞循環次數；第二，滑輪淬火層磨損下應對不同接觸力的疲勞循環次數。當滑輪輪槽出現壓痕時，會在鋼絲繩力的作用下，會使鋼絲繩在輪槽內的壓痕中不斷摩擦，在急速的摩擦中會使輪槽凸起部分逐漸被磨平，從而形成光滑的輪槽表面；第三，初裝換輪疲勞壽命計算；第四，滑輪淬火層被鋼絲繩磨平后再次出現壓痕的時間。

2.2　滑輪壓痕失效分析

滑輪壓痕由于在不斷磨平再出壓痕需要一個周期，但是在一定程度后，就會導致滑輪壓痕失效，其主要因素為：第一，滑輪壓痕裂紋產生和拓展。由于滑輪輪槽在力的循環作用下，會出現出塑性形變問題，并且在滑輪輪槽表面留下一定的印痕，并在多次循環往復后，會導致輪槽表面逐漸出現軟化或硬化問題，從而導致塑性形變在統一系列平面出現多次運動，從而在輪槽中形成一塊滑移帶；第二，滑輪槽表面循環磨損機理。由于在起重機工作過程中，在吊起物體的一瞬間物體就會出現搖動情況，這時的鋼絲繩和滑動也會在一定程度上形成擺動，一旦與輪槽表面進行接觸，就會產生相應的摩擦，從而造成輪槽磨損問題。再加上起重機在吊運過程中能夠轉換方向，進一步提高了磨損程度。

3　防治滑輪輪槽出現壓痕的主要措施

3.1　加強鋼絲繩纏繞控制

通過加強對鋼絲繩纏繞系統運動學和動力學研究，能夠明確滑輪繩槽表面的承受重力，在迅速運動的過程中所產生的接觸應力是均勻運動的1～2倍。因此，在起重機實際應用過程中，需要控制加速度，這樣能夠有效降低滑輪承受的沖擊負荷，并且能夠在吊運過程中降低點動操作頻率，從而降低滑輪、鋼絲繩與輪槽的摩擦系數。

3.2　加強鋼絲繩與滑輪的接觸應力

通過對鋼絲繩和滑輪的作用機理研究可知，由于起重機在實際工作中，滑輪槽底部會承受到非常大的應力，并且在鋼絲繩的交變作用下，導致滑輪槽出現疲勞磨損問題，從而形成滑輪壓痕。因此，需要作業人員在實際操作過程中，能夠降低滑輪槽表面的接觸應力，并根據表層安裝以及鋼絲繩直徑襯墊更換調整，來對整個滑輪組系統進行改良工作。這樣就能夠進一步加強鋼絲繩和滑輪的接觸應力，減少與滑輪槽之間的摩擦。

3.3　定期更換潤滑脂

通過分析滑輪槽表面磨損機理可以發現，待到滑輪槽出現磨損之后，由于磨損掉落下來的雜質會融入到潤滑脂當中，這樣就會提高鋼絲繩和滑輪槽之間的阻力，從而提高磨損程度，基于此，可以在磨損程度達到一定標準后，及時更換潤滑脂，這樣就能夠有效降低磨損消耗。

4　起重機滑輪輪槽磨損的檢測方案

在對起重機滑輪輪槽進行檢查過程中，需要注意以下幾點：

（1）在滑輪組正常的情況下，通過人力就能夠掰動滑輪，如果用手無法掰動滑輪，則說明磨損比較嚴重。

（2）需要定期對軸上的潤滑油槽和油孔中雜質進行清除，分析油孔和軸承間隔套上的油槽是否安裝正確。

（3）如果在檢查過程中發現滑輪上出現裂痕問題，需要及時更換滑輪或不再使用，否則容易造成嚴重的意外事故。

（4）檢測滑輪槽和繩徑之間的比例關系，通常情況下滑輪槽直徑在繩徑的1/3以內。

（5）起重機零件安裝工作必須要按照相關標準進行。

（6）對起重機各個滑輪進行清理工作，觀測滑輪的具體磨損狀況，如果部分滑輪出現磨損問題但不至于報廢，則需要時刻關注滑輪的使用狀況，一旦磨損加劇則需要立即更滑滑輪。同時，有些滑輪需要重鑄再投入運行，如果是鐵質的滑輪出現裂縫問題則不能進行焊接再使用，需要直接報廢，這樣才能夠全面發揮滑輪組的積極作用，同時也能夠為起重機工作情況提供有效依據。

（7）在滑輪組檢測過程中，需要保障滑輪和鋼絲繩的接觸靈活性，并在二者的表層具備一定的潤滑效果。同時，也要保障輪槽的平滑度，輪槽內不能出現裂紋問題，鋼絲繩不能有所損害，其磨損程度也必須要在允許范圍內，否則立即更換。

（8）在滑輪和鋼絲繩檢測中，為了能夠保障滑輪和鋼絲繩的有效性，需要保障鋼絲繩的直徑在16mm以上、28mm以內，并且相應尺寸也需要根據起重機實際工作要求進行選擇。

5　結束語

綜上所述，起重機在當今社會生產中有著重要的地位，不僅能夠提高工作效率，同時也能夠降低人力投入。本文以起重機滑輪輪槽磨損問題作為探究基礎，分析了起重機滑輪的工作機理、起重機滑輪輪槽磨損機理、防止輪槽壓痕措施、輪槽磨損檢測等，旨在降低起重機滑輪輪槽磨損度，提高起重機應用的安全性。

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