鋼絲繩預(yù)緊對(duì)折線卷筒防亂繩的積極作用

梁 昊，王廣帥

（山東豐匯設(shè)備技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250200）

1 折線卷筒不亂繩的構(gòu)造特點(diǎn)

折線卷筒因其具有多層纏繞排繩整齊、層間不亂繩、鋼絲繩使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，特別在對(duì)起升高度、鋼絲繩倍率及整機(jī)工作級(jí)別要求較高的起重機(jī)卷?yè)P(yáng)機(jī)中被廣泛應(yīng)用。折線卷筒繩槽又分為單折線繩槽和雙折線繩槽2 種。單折線繩槽是在卷筒的一周相間布置1 段直線繩槽、1 段斜線繩槽，通過(guò)1 段斜線繩槽沿軸向繞進(jìn)1 個(gè)節(jié)距；雙折線繩槽是在卷筒的一周相間布置2 段直線繩槽、2 段斜線繩槽，每段斜線繩槽沿軸向可繞進(jìn)0.5 個(gè)節(jié)距，2 段斜線繩槽沿軸向一周可累計(jì)繞進(jìn)1 個(gè)節(jié)距。以雙折線卷筒為例，多層卷繞時(shí)，上層鋼絲繩只在25%周長(zhǎng)的斜線繩槽區(qū)域與下層鋼絲繩交叉點(diǎn)接觸，而在75%周長(zhǎng)的直線繩槽區(qū)域直接落入相鄰繩圈組成的繩槽內(nèi)，與下層鋼絲繩形成線接觸，使鋼絲繩接觸情況改善，提高了鋼絲繩使用壽命。但不足之處是從第二層開(kāi)始，鋼絲繩每卷繞過(guò)交叉斜線繩槽區(qū)域，會(huì)與卷筒側(cè)板形成0.5 倍繩徑的空當(dāng)，上層鋼絲繩再卷繞到此處時(shí)，將有部分陷入到此空當(dāng)內(nèi)，使鋼絲繩產(chǎn)生擠壓磨損，如圖1 所示。

圖1 雙折線繩槽的構(gòu)造形式和特點(diǎn)

如圖2 所示，一般需要在卷筒側(cè)板繞繩空擋位置和交叉位置，分別設(shè)置填充楔塊和引導(dǎo)楔塊用于填充造成鋼絲繩塌陷的空當(dāng)位置，使鋼絲繩纏繞從上到下形成穩(wěn)定的“金字塔”傳力效應(yīng)，能有效避免鋼絲繩層間卷繞塌陷發(fā)生亂繩。在側(cè)板交叉位置設(shè)置強(qiáng)制層間鋼絲繩旋向改變的翻轉(zhuǎn)楔塊，并輔助以側(cè)板頂端防爬繩的撥繩臺(tái)，在自然卷繞的條件下，雙折線繩槽卷筒可控制第六層鋼絲繩排列不亂繩。

圖2 “金字塔”的穩(wěn)定傳力效應(yīng)

2 鋼絲繩預(yù)緊對(duì)防亂繩的重要性

纏繞“金字塔”的穩(wěn)定傳力效應(yīng)一般會(huì)因?yàn)殇摻z繩受力變形、卷筒側(cè)板間距或繩槽節(jié)距不合理、入繩角過(guò)大躍繩或過(guò)小爬繩等情況出現(xiàn)纏繞“空隙”而被打破，造成各層各位置的鋼絲繩不能堅(jiān)守自己固有的“崗位”，使得折線卷筒出現(xiàn)繞繩故障。但鋼絲繩型號(hào)、卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、入繩角等影響排繩質(zhì)量的因素往往受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的約束而很難被改變，因此，控制鋼絲繩初始和過(guò)程卷繞的張力，對(duì)折線卷筒纏繞質(zhì)量影響很大。底層初始圈，即從卷筒鋼絲繩固定端繞出的前幾圈，也稱(chēng)之為安全圈，一般會(huì)始終留在卷筒上不參與纏繞，其貼合度和松弛度直接反映排繩質(zhì)量（圖3）。底層初始圈纏繞松弛，沒(méi)有完全落入繩槽，會(huì)造成底層其他鋼絲繩排繩位置錯(cuò)亂，造成底層和上層鋼絲繩排繩產(chǎn)生縫隙，造成發(fā)生嵌繩等排繩故障。卷筒鋼絲繩纏繞須施加一定的預(yù)緊力（鋼絲繩2%的破斷負(fù)荷或10%的工作負(fù)荷），尤其保證卷筒底層鋼絲繩的纏繞緊實(shí)度，是折線卷筒卷繞故障控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

圖3 底層初始圈的排繩質(zhì)量—貼合度、松弛度

3 鋼絲繩預(yù)緊的施加方式

起重機(jī)業(yè)內(nèi)或相關(guān)行業(yè)用于這方面的預(yù)緊裝置主要有2 種：①利用緊繩裝置，僅初始施加預(yù)緊力（圖4）；②通過(guò)倒鏈葫蘆和緊繩裝置實(shí)現(xiàn)卷繞全過(guò)程張力控制（圖5）。前者比較簡(jiǎn)單，造價(jià)成本低，后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)成本也高。僅初始施加預(yù)緊力是在卷筒第一次卷繞時(shí)施加預(yù)緊力，使其底層鋼絲繩能緊密纏繞，保持底層鋼絲繩初始端、中間、末端都沒(méi)有凸起和跳槽，給上層鋼絲繩卷繞提供基礎(chǔ)性的支撐作用，而對(duì)卷筒后續(xù)卷繞過(guò)程不進(jìn)行張力控制。卷繞全過(guò)程張力控制是鋼絲繩在卷筒、滑輪、吊具纏繞全過(guò)程都被施加預(yù)緊力，緊繩裝置一般始終參與鋼絲繩纏繞，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼絲繩的張力并進(jìn)行調(diào)節(jié)。兩種方式的預(yù)緊力或張力最低值一般均須保持在鋼絲繩2%的破斷負(fù)荷或10%的工作負(fù)荷以上。

圖4 卷筒第一次卷繞時(shí)通過(guò)緊繩裝置施加預(yù)緊力

圖5 通過(guò)倒鏈葫蘆和緊繩裝置實(shí)現(xiàn)卷繞全過(guò)程張力控制

4 重型塔機(jī)、桅桿吊出現(xiàn)的類(lèi)似問(wèn)題

火電施工用途的塔機(jī)主要用于吊裝鍋爐鋼架，塔機(jī)一般在獨(dú)立工況使用6 個(gè)月左右才開(kāi)始加裝附著，塔機(jī)隨著鍋爐鋼架繼續(xù)吊裝頂升和附著，到開(kāi)始使用1 年左右才達(dá)到最大起升高度，絕大多數(shù)時(shí)間卷筒只有頂端2～3 層的鋼絲繩在纏繞，而卷筒底層2～3 層的鋼絲繩基本長(zhǎng)期釋放不出來(lái)。

桅桿吊用于港口碼頭重大件物品裝船倒運(yùn)作業(yè)，一般需要配合大型吊具一并吊裝，吊具占用空間較大也很少有機(jī)會(huì)徹底著地，起升卷筒底層的鋼絲繩也很少有機(jī)會(huì)被徹底釋放出來(lái)，平時(shí)基本在卷筒外層2～3 層使用。這種使用工況，折線卷筒底層鋼絲繩的纏繞緊實(shí)度，直接影響上層鋼絲繩的纏繞質(zhì)量，如圖6 所示。

圖6 底層鋼絲繩長(zhǎng)期釋放不出來(lái)的兩種工況

5 解決措施

1）測(cè)量卷筒側(cè)板填充擋環(huán)的位置、長(zhǎng)度，測(cè)量其高度和寬度的偏差數(shù)據(jù)，對(duì)存在誤差的填充擋環(huán)進(jìn)行適當(dāng)修磨處理，保證底層鋼絲繩能全部落入卷筒繩槽。避免后續(xù)鋼絲繩纏繩時(shí)嵌入底層縫隙，發(fā)生亂繩現(xiàn)象。

2）盡可能降低起升動(dòng)滑輪組與重物之間的距離或縮短起升吊索具的長(zhǎng)度，盡量增加起升卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩從底層的放繩長(zhǎng)度，最大限度改善底層鋼絲繩因帶載卷繞的預(yù)緊受力情況，使其底層鋼絲繩盡可能在卷筒緊致卷繞。

3）可利用設(shè)備首次安裝首檢做110%動(dòng)載試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，將起升鋼絲繩盡可能從卷筒全部放出，再帶載重新緊致卷繞在卷筒上，改善底層鋼絲繩松散的排繩狀態(tài)，避免后續(xù)鋼絲繩卷繞發(fā)生嵌繩等排繩問(wèn)題。

4）設(shè)備若轉(zhuǎn)場(chǎng)移機(jī)時(shí)，可替換質(zhì)量略好的進(jìn)口鋼絲繩，鋼絲繩捻制緊密，直徑偏差偏小且一致性好，利于減少鋼絲繩卷繞變形產(chǎn)生的偏差積累。

5）若具備條件，卷筒第一次初始纏繞盡可能使用緊繩裝置施加鋼絲繩2%的破斷負(fù)荷或10%的工作負(fù)荷的預(yù)緊力。

6 結(jié)語(yǔ)

折線卷筒出現(xiàn)亂繩故障后，受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的約束，替換鋼絲繩、更換卷筒、改變?nèi)肜K角等處置措施往往很難實(shí)施。

提高鋼絲繩卷繞張力，特別是給折線卷筒底層鋼絲繩施加一定的預(yù)緊力（鋼絲繩2%的破斷負(fù)荷或10%的工作負(fù)荷），保證卷筒底層初始圈及整個(gè)底層鋼絲繩的纏繞緊實(shí)度，對(duì)避免折線卷筒因底層鋼絲繩松弛發(fā)生竊繩等故障有重要意義。重型塔機(jī)、桅桿吊等起重機(jī)機(jī)械折線卷筒應(yīng)用的有益經(jīng)驗(yàn)，可以推廣應(yīng)用到其他行業(yè)。