起重機用鋼絲繩使用壽命的相關研究

李輝

（伊犁哈薩克自治州特種設備檢驗檢測所，新疆 伊犁哈薩克 835000）

在當前的起重機工作之中，鋼絲繩起到很重要的作用，但是很多鋼絲繩還沒有達到的使用壽命就報廢，無形中增加企業成本以及降低效率。應當加強對起重機鋼絲繩的研究工作，對于影響鋼絲繩壽命的因素進行分析，研究如何選擇鋼絲繩以及正確使用，還需要重點分析做好鋼絲繩的檢查以及保養工作，這對于提升企業的工作效率以及保障起重機安全正常運行都有積極作用。

1 影響起重機鋼絲繩壽命的重要因素分析

起重機鋼絲繩在作業時往往會同時受到諸如拉應力、接觸應力、剪切彎曲應力等多種應力的相互作用，最終出現失效的情況。鋼絲繩工作過程中主要的失效形式就是疲勞斷絲。針對鋼絲繩失效問題，從鋼絲繩捻距以及滑輪直徑這兩個方面，對影響起重機鋼絲繩使用壽命的因素進行探討。

首先，捻距。在制造鋼絲繩時要按照其設計類型選擇適合的直徑、股數、捻距以及捻向等參數，因為參數選擇的合理性將直接影響到鋼絲繩的使用壽命。鋼絲繩鋼絲在承受負荷的時候，如果繩股之間和繩股內部的鋼絲接觸應力過大，就會出現應力集中效應，引起鋼絲繩疲勞斷絲，最終導致鋼絲繩使用壽命的縮短。另外，鋼絲繩捻距和捻制過程形成的張力都會增加鋼絲繩的疲勞，極易引發斷絲情況的出現。

其次，滑輪直徑。一般情況下起重機鋼絲繩和滑輪都要配合使用，在整個作業系統中，滑輪的主要作用就是為鋼絲繩提供相應的引導和支持，同時可以形成省力滑輪組和增速滑輪組。鋼絲繩在繞過滑輪之后，繩子內部就會受到鋼絲彎曲應力影響，引起鋼絲繩整體的彎曲疲勞。起重機在工作過程中，鋼絲繩和滑輪之間就會產生接觸以及相互運動，在接觸時兩者之間的摩擦力增大，就會引起鋼絲繩的疲勞磨損。實驗研究表明，在鋼絲繩和滑輪配合使用的過程中，滑輪直徑直接影響到鋼絲繩的彎曲應力和疲勞受損程度。

2 如何提升起重機的鋼絲繩使用壽命

2.1 正確挑選鋼絲繩

在挑選鋼絲繩時，許多用戶存在類似的誤區：鋼絲繩本身具備的強度越高越好，事實上這樣的觀點是錯誤的，盡管強度較高的鋼絲繩能夠承載較大的負荷同時具備一定的抗擠壓能力，但是與此同時其韌性必然會降低。在彎曲扭轉作業時就更容易出現斷裂的情況。因此，鋼絲繩的挑選不是強度越大越好，而是要根據實際工作的情況進行選擇。在選擇鋼絲繩時主要要考慮以下幾方面的因素。

第一，起重機在高腐蝕性環境中作業時，要首先選擇鍍鋅鋼絲繩。實驗研究表明鍍鋅鋼絲繩在高腐蝕性的環境中，其使用壽命是普通鋼絲繩的三倍。第二，起重機的主要受損形式是磨損時，要優先選擇在起重機上很少使用外層鋼絲相對較粗的接觸鋼絲繩。第三，針對主要受損形式是彎曲疲勞的起重機，要選擇線接觸式的鋼絲繩。第四，起重機在高溫和明火環境作業時，要選擇金屬芯或者石棉芯的鋼絲繩。

2.2 起重機使用的規范管理

一般情況下，起重機鋼絲繩主要是受拉應力、彎曲應力以及擠壓應力和加減速動應力的影響。拉應力、動應力以及擠壓應力都和起重載荷相關，如果起重載荷小那么其所受的應力就小，鋼絲繩使用壽命就長。然而在實際作業過程中，很多起重機都是超負荷運行，并且存在許多操作不規范的情況，這樣其所承受的動應力沖擊增加最終降低了鋼絲繩的使用壽命。對此，必須要提高對起重機使用管理規范化的認識。

第一，明確起重機操作規程，嚴格按照要求進行作業，禁止起重機超載和“開飛車”情況的出現。第二，根據相關規定安裝起重機重量限制器和力矩限制器，保證起重機在規定范圍內作業。第三，提高鋼絲繩繩頭固定裝置使用的規范性。例如在使用U型卡時，要保證繩卡U型彎處壓在鋼絲繩的一端。因為鋼絲繩的U型彎處非常容易被壓散出現斷絲的情況，如果反向安裝使用，就會降低鋼絲繩的使用壽命。第四，在鋼絲繩卷筒、滑輪等零件更換時要注意型號的選擇。鋼絲繩使用壽命與鋼絲繩彎曲曲率半徑之間的聯系較為密切，繩輪和卷簡的直徑減小時就會加劇鋼絲繩變形，其承受的彎曲應力也會加大，相應的鋼絲繩磨損加大，使用壽命降低。因此在更換這類零部件時，要尤其注意直徑的選擇。

3 定期對鋼絲繩進行檢查和保養

鋼絲繩是在對優質高碳鋼絲進行多次冷拔的基礎上多重捻制而成，具有復雜空間的螺旋結構，其易彎性要遠遠高于同等拉伸強度鋼棒制作的鋼絲，鋼絲繩的彈性系數是鋼的三分之一，有很強的沖擊吸收特性。與此同時，鋼絲繩本身的材質特點也決定了其缺陷形成的特殊性，使用的時間越長，鋼絲繩受損情況就會越嚴重，受到磨損和銹蝕之后鋼絲繩的受力面積的就會減小甚至變形，同時鋼絲繩疲勞、表面硬化以及銹蝕都會造成其內部性能的降低，任何一處的缺陷都會造成整條鋼絲繩的報廢。

3.1 鋼絲繩各零部件的檢查

事實上，鋼絲繩在投入使用之后相應的性能就會逐漸下降，因此使用時一定要檢查鋼絲繩的各個零部件。一般來說對鋼絲繩整體進行全面細致檢查相對比較困難，但是在實際操作中極易損壞的零部件必須要安排專人進行定期檢查，避免后期操作時嚴重后果的發生。第一，鋼絲繩加載之后，要仔細檢查進入和離開的滑輪、繩槽以及卷筒，這些都是在操作時極易出現缺陷的部分。第二，嚴格執行鋼絲繩繩頭固定處檢查工作，由于繩頭固定處周圍的鋼絲繩經常受到擠壓，容易出現銹蝕、斷絲等現象。

3.2 鋼絲繩整體的檢查

需要鋼絲繩進行全面以及整體的檢查工作。第一，對鋼絲繩磨損情況的檢查結果能夠直接反映出鋼絲繩和匹配輪槽之間的接觸情況，同時也能借此了解實際操作中鋼絲繩的承載情況，常用的檢查方法有測量鋼絲繩直徑、利用探傷儀進行檢測等。第二，鋼絲繩斷絲情況的檢查。投入使用后的鋼絲繩避免不了會出現斷絲的情況，特別是隨著使用時間的增加，出現斷絲的次數更加頻繁。實際操作中很難做到斷絲就馬上停止使用，針對這樣的情況，可以通過檢查一個捻距內斷絲的數量和兩次斷絲間隔的時間來考察鋼絲繩的持續承載能力和使用壽命；檢查鋼絲繩可以通過目測以及手捋的方式，進行手捋操作之前要先將煤油倒在鋼絲繩表面，將其作為潤滑油脂，對整個鋼絲繩進行清洗，然后再手握棉紗將鋼絲繩包裹起來慢速移動，如果出現斷棉紗被掛的情況則說明出現了斷絲，條件允許的情況下可以利用鋼絲繩探傷儀進行精準探測。第三，鋼絲繩內部的檢查工作難度要遠遠高于外部檢查，在檢查時可以將合適的鉗子在距離100～200mm處夾住鋼絲繩反方向轉動，此時受外力影響鋼絲繩繩股就會隆起，在繩股隆起時要仔細觀察鋼絲繩內部潤滑、銹蝕和斷絲情況，注意操作時要認真謹慎，防止出現繩股過度位移，鋼絲繩永久性變形的情況，完成檢查工作之后要適當用力將繩股恢復到初始位置。

3.3 維護及保養鋼絲繩

實際工作中需要加強對鋼絲繩的維護以及保養的工作，從而延長起重器鋼絲繩的使用壽命。

首先，保證鋼絲繩的安全使用以及延長其使用壽命在很大程度上取決于維護及保養工作的工作質量。

其次，鋼絲繩在使用過程中要保證每月至少兩次的潤滑。在潤滑工作開始之前要先用煤油清洗鋼絲繩上的雜質，再在鋼絲繩的上面蘸浸80℃高溫的潤滑油，確保潤滑油充分進入到纖維繩芯中。

最后，在起重作業時要保證鋼絲繩的順直，防止出現打結、松散的情況，還要避免鋼絲繩和固定硬物之間的過度摩擦，特別是要避免兩根或者或多根鋼絲繩交叉重疊的情況出現。

4 結語

以上主要是針對影響起重機鋼絲繩壽命的因素進行分析，并且提出了如何提升鋼絲繩使用壽命的措施，主要提出了三點檢查與保養的方面，對鋼絲繩各零部件的檢查，確保各零部件的合格；對鋼絲繩整體的檢查，確保沒有磨損；維護及保養鋼絲繩，確保其使用壽命。除這三方面的檢查與保養外，還應當正確挑選鋼絲繩以及正確使用鋼絲繩，確保所使用的鋼絲繩是正規廠家生產，且質量合格，在確保鋼絲繩的質量同時，也確保人員的安全。

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