岸橋鋼絲繩壽命延長措施研究

李心爽　李銘

【摘 要】岸橋的主要受載和導力結構很復雜，鋼絲繩就是其中的一個重要部件，其工作狀態直接關系到岸橋使用的安全性、可靠性。鋼絲繩有自身的使用周期，假如日常維護保養和使用管理工作到位，鋼絲繩的使用狀況良好，就能夠有效延長鋼絲繩的使用周期，從而降低暗條的運營成本。文章從鋼絲繩的設計、選型、應用、維護等多個方面進行簡要分析，針對如何提高岸橋鋼絲繩的使用壽命問題，提出了幾點措施，希望能夠為相關從業人員提供參考。

【關鍵詞】岸橋結構；鋼絲繩使用周期；延長岸橋鋼絲繩使用壽命

【中圖分類號】TD531 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）03-0103-02

1 鋼絲繩的構造及使用特點

鋼絲繩由鋼絲、繩芯、股3個部分構成，它的生產主要包括拉絲、捻股及合繩3個基本工序。通常，鋼絲繩主要起承受拉荷載的作用，鋼絲是碳素鋼或合金鋼通過冷拉或冷軋而成的圓形或者異型絲材，具有很高的強度和韌性，根據使用要求的不同，表面需要進行特殊的處理。繩芯主要是用來增強鋼絲繩的彈性和韌性，同時具備潤滑鋼絲、減輕摩擦、提高使用壽命等作用。常用的繩芯有棉麻等有機纖維、合成纖維，還有高溫條件使用的石棉芯，受工況要求有時金屬材料也可用作繩芯。

鋼絲繩具有獨特的使用特點：彈性大，能卷繞成盤，能在高速下平衡運動，并且使用過程噪音很?。蛔灾剌p，韌性強，能夠承受一定強度的振動荷載；具有一定的塑性，不易發生脆性破壞；相對于其他材料，受載時塑性變形??；受損后，表面會出現可觀察的毛刺，易于及時發現后進行維護保養或者更換。

2 鋼絲繩常見的損傷形式

長期的高負荷運轉或者使用管理、維護保養不到位，會造成鋼絲繩各種形式的損傷，嚴重影響鋼絲繩的正常使用，埋下重大的安全隱患。起重機所使用的鋼絲繩規格種類眾多，使用環境也大不相同，但長期使用都會產生不同程度的損傷，常見的損傷主要有以下幾種。

（1）磨損。鋼絲繩在正常工作狀態下，必然與其他物體接觸并發生相對運動產生摩擦，加上環境因素和人為因素，極易發生磨損。常見的磨損方式主要為外部磨損、變形磨損和內部磨損3種形式。①外部磨損。在使用過程中其外表面與滑輪槽、卷筒壁等設備表面反復接觸并存在荷載的傳導，引起鋼絲繩的摩擦損傷稱為外部磨損。通常外部磨損會致使受載鋼絲繩的受力截面減小，極限承載力降低。鋼絲繩的外部磨損又分為單周磨損與全周磨損兩種情況。相比較下，通常全周磨損的情況對于鋼絲繩的持續使用更為有利，因此在實踐中應盡量調整吊鉤組，避免出現鋼絲單周磨損的工作狀態。②變形磨損是鋼絲繩在使用過程中，表面受到震動、碰撞等造成的損傷，屬于局部磨損。但實際的作業當中，橋吊的“挖井”工作最容易造成鋼絲繩變形磨損，這種工況下鋼絲繩在提升時極易與集裝箱的邊緣發生剮蹭。通常在檢查鋼絲繩的變形損傷時必須將吊具靜放在地面，等到繩子完全放松下來后，再進行仔細的檢查。③內部磨損指鋼絲繩在通過卷筒或滑輪等導力、支撐裝置時，鋼絲繩的全部荷載壓在一側，導致內部每根鋼絲的曲率半徑相差很大，在鋼絲繩的彎曲作用下，內部中的鋼絲之間會產生很大的相互作用力，出現相對滑移。股間的接觸應力也會相應增大，鋼絲在極大的壓應力作用下會出現局部變形，形成損傷。

（2）疲勞。鋼絲繩生命周期內長時間工作，荷載反復作用，容易造成疲勞損傷，進而影響鋼絲繩的使用壽命。常見的疲勞損傷有以下2種：①彎曲疲勞。鋼絲繩在工作過程中需要重復通過滑輪組、卷筒等裝置，會出現反復的彎曲，造成疲勞損傷，嚴重降低鋼絲繩的韌性，嚴重時會出現斷絲的現象。一般來說，疲勞損傷最嚴重的地方在股彎曲程度最大一側的外層鋼絲上，一旦出現斷絲現象，意味著鋼絲繩的使用壽命即將結束。②拉伸、扭轉、振動引起的疲勞。鋼絲繩在工作過程中反復地啟動、制動、上升、下降，不斷反復變化的拉壓應力會引起金屬絲疲勞，而振動和扭轉產生的反復應力也是金屬絲疲勞的一個重要原因。由于疲勞作用而產生的斷絲具有顯著的特點，其斷口平整，而且多出現在鋼絲繩的表層。

（3）銹蝕。鋼絲繩通常在室外使用，必然會受到使用環境和氣候條件的影響，長時間的風吹雨淋很容易導致鋼絲繩銹蝕現象的產生。一旦出現銹蝕現象，鋼絲繩在工作過程中必然會產生應力集中點，從而加速使用過程的疲勞破壞，大大降低鋼材的承載能力和抗沖擊能力。

（4）變形。變形損傷也是鋼絲繩在工作過程中極易出現的一種破壞現象，如果沒有及時發現并處理的話，有可能造成進一步的嚴重損傷。造成鋼絲繩產生變形損傷的因素很多，主要有以下3個方面：①外傷。鋼絲繩在工作過程中，本身承受巨大荷載，一旦與其他構件不正當接觸，特別是在滑輪組中出現脫槽時，很容易造成外部損傷。②壓潰。鋼絲繩在卷筒中受震動、人為操作等因素的影響會出現卷亂現象，從而引發壓潰現象的產生。卷亂會對鋼絲造成嚴重的局部損傷，鋼絲迅速出現斷絲或壓扁破壞，承載能力迅速下降。③扭結。盡管鋼絲繩具有一定的塑性，但在受到強烈的局部扭曲應力后會產生永久的變形，也就是扭結。扭結按照扭曲方向是否與繩旋方向一致可分為正扭結與負扭結，通常鋼絲繩都具有自轉性，當荷載拉力作用到鋼絲繩時繩股會向反方向旋轉，這也是扭結變形容易產生的一個本質原因。

3 延長岸橋鋼絲繩的主要措施

（1）鋼絲繩選型。依據鋼絲繩股內鋼絲的接觸方式，可以將鋼絲繩分為點接觸、面接觸、線接觸3類，由于點接觸往往產生巨大的接觸應力，因此已經在實踐中淘汰。岸橋鋼絲繩主要采用線接觸式，這類鋼絲繩具有較大的承載能力、良好的耐磨性能，在實踐中具有較長的使用壽命，并且使用成本較之面接觸式更加低。面接觸式鋼絲繩具有更好的承載性能，但是其內部結構復雜，生產成本較高，目前在實踐中使用并不廣泛。

（2）優化鋼絲繩使用工況。在鋼絲繩的工作過程中，工作人員要進行適當的操作，盡量避免鋼絲繩產生過大的瞬間沖擊力，造成部分鋼絲繩來不及參與承載，局部鋼絲承受過大壓力出現斷絲的情況。因此，在進行岸橋的起升操作時，司機應注意，一旦系統顯示鋼絲繩的荷載值小于空載時的正常值時，便即刻停止起升滾筒的操作。此外，鋼絲繩提升過程中恒轉矩控制模式應當盡量細化，如果鋼絲繩懸蕩度過大，可以調整操作角度，使鋼絲繩以一定的斜坡加速度控制提升，直到鋼絲繩顯示的荷載值恢復正常（說明懸蕩消失），再啟用恒轉矩模式提升。

（3）設計時盡量降低鋼絲繩的最大拉力。岸橋小車和托架部分的張緊鋼絲繩由于多采用環繞的布置方式，張緊油缸通常設置在側后大梁處，這種情況下鋼絲繩內部的張緊力就與司機的操作有很大的關系，倘若張緊力很大，鋼絲繩又沒有過大的懸蕩度，那么小車的響應就會很快。因此在進行設計時，要格外注意在滿足人機工程基本要求的基礎上，預張緊力應當盡量取小值。同時要注意到，一旦工作中出現緊停的狀況，鋼絲繩會牽引小車進行減速運動，此時油缸會流量過載，在設計時應當考慮到這種情況，加設保護裝置，盡量減少極端工作情況下鋼絲繩的沖擊應力。

（4）鋼絲繩及時卸載維護。鋼絲繩的工作計劃必須有合理的安排，當其處于非工作狀態時，應采用適當的設計方法幫助鋼絲繩卸載，為鋼絲繩的彈性恢復和疲勞修復提供時間。通常，當岸橋控制室斷電，也就是起重機工作系統進入休息狀態時，應該有科學的卸載方法幫助鋼絲繩徹底卸載，使其進入休息狀態。假如岸橋工作室已經停止工作，然而鋼絲繩仍處于承載狀態，相當于人為增加了鋼絲繩的工作時間，必然會相對縮短鋼絲繩的使用壽命。

（5）降低鋼絲繩的磨損。由實踐操作可得，適當提高滑輪、滾筒的硬度，可以在一定程度上降低鋼絲繩的磨損。此外，鋼絲繩與滑輪共同工作依靠的是同滑輪槽間的摩擦力，受到滑輪轉動慣量的影響，一方面鋼絲繩的工能受到嚴重消耗，另一方面也加重了鋼絲繩磨損。因此，借助科學技術手段開發新的滑輪制作材料，適當地提高滑輪表面的硬度和光滑度，同時降低滑輪的質量和轉動慣量，對于減小鋼絲繩在工作中的磨損具有重要意義。

（6）合理布置鋼絲繩。鋼絲繩同滑輪組、卷筒纏繞偏角、彎曲方向等，是影響鋼絲繩工作狀態的重要因素。在進行鋼絲繩的布置設計時就應當考慮到這些因素，采取適當的措施來減小鋼絲繩可能產生的變形，降低磨損和疲勞損傷。例如，滑輪組的大小，繩槽的尺寸、形狀、材質及鋼絲繩在滑輪組和卷筒上的纏繞方向等。其中滑輪組與卷筒的直徑尺寸直接決定了鋼絲繩工作狀態下的彎曲程度，合理地設置這些數據，可以在很大程度上減輕鋼絲繩的彎曲疲勞。

（7）加強鋼絲繩的維護保養。潤滑是鋼絲繩日常保養的一項重要內容，可以有效地減輕鋼絲繩的磨損狀況，防止鋼絲繩銹蝕，同時還可以使內部鋼絲的相對摩擦應力減小，有利于同時承受荷載。在鋼絲繩潤滑油的選擇上，要盡量選擇強滲透性和潤滑油膜高潤滑油，在涂抹潤滑油時，盡量選用機械噴淋的方法，以避免人工操作產生的誤差。維護保養還應該注意，是針對鋼絲繩通長進行保養，任何一段遺漏都可能導致鋼絲繩局部損傷，從而導致整根鋼絲繩失效?？紤]到鋼絲繩室外作業的工況條件，在進行維護保養時，應當有針對性地選擇一些關鍵部位，重點維護。

參 考 文 獻

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[責任編輯：鐘聲賢]