趙素梅，張 輝

ZHAO Su-mei, ZHANG Hui

（1.河南省特種設備安全檢測研究院，河南 鄭州 450004；2.鄭州江河重工有限公司，河南 鄭州 450051）

1 引 言

起升機構是起重機的重要組成部分，對于鋼絲繩起升機構來說，鋼絲繩纏繞方式的設計在很大程度上決定了起升機構的易用性和可靠性。鋼絲繩纏繞系統(tǒng)包括了卷筒的結構、卷揚機、定滑輪組和動滑輪組，其相對位置的確定、鋼絲繩纏繞方式的選擇等方面，如果設計不當，在實際使用中會出現(xiàn)諸如亂繩、鋼絲繩上垛和動滑輪組傾斜等問題，對于亂繩和鋼絲繩上垛，可通過優(yōu)化卷筒設計（采用LeBus卷筒等），或者增加排繩器等措施，目前都已經(jīng)得到了很好的解決，但是動滑輪組傾斜現(xiàn)象還是比較普遍，具體表現(xiàn)如圖1所示。

2 原因分析

經(jīng)過長時間的實際觀察和分析，發(fā)現(xiàn)造成圖1動滑輪組傾斜現(xiàn)象的根本原因是鋼絲繩的纏繞方式。

圖1動定滑輪組之間的穿繩均類似于圖2所示。即我們常說的小花穿法，這種穿法的右邊5、6、7、8號滑輪的鋼絲繩拉力大于左邊1、2、3、4號滑輪的鋼絲繩拉力，而且交叉的鋼絲繩會出現(xiàn)相互摩擦的現(xiàn)象，對鋼絲繩的使用壽命有一定影響。

圖1 動滑輪組傾斜

圖2 小花穿法

圖3所示的順穿法和圖4所示的大花穿法，其中，采用順穿法的動滑輪組的傾斜程度更嚴重；而采用大花穿法雖稍有改善，但仍不理想，且仍存在交叉鋼絲繩相互摩擦的情況，因此還需要改進。

圖3 動滑輪組鋼絲繩順穿法

圖4 大花穿法

認真觀察和分析后發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩在動定滑輪之間纏繞的過程中，由于滑輪有一定的不可避免的轉動阻力，所以存在張緊繩和放松繩。鋼絲繩從卷揚機下來每經(jīng)過一個滑輪都會產(chǎn)生一定的阻力，導致鋼絲繩的張緊力發(fā)生變化，這種變化呈指數(shù)級遞增，滑輪數(shù)量越多，累加效果越明顯，靠后的鋼絲繩動作就會有一個延后，動滑輪傾斜就會越厲害，達到一定程度，動滑輪組甚至會停在半空中無法繼續(xù)起升。

起升時，從卷筒下來的是張緊繩，最后回卷筒的那根繩是放松繩，張緊繩和放松繩的動作是不同步的，張緊繩先起升，放松繩后起升，就會導致張緊繩端高，放松繩端低，動滑輪組傾斜。下降時，張緊繩和放松繩正好相反，即卷筒下來的是放松繩，回卷筒的是張緊繩，這次放松繩先動作，所以放松繩端的動滑輪組先下降，正好和起升時的高低端相反。

綜上可知，動滑輪組的傾斜現(xiàn)象和滑輪的轉動阻力有關系，這個阻力應該是有限的，所以曾經(jīng)猜測這種傾斜現(xiàn)象是否只出現(xiàn)在空載時。為此，我們在圖1所示的動滑輪組下面掛上了十幾噸重物，雖有輕微減弱，但傾斜現(xiàn)象并沒有消失。因此得出結論：動滑輪組傾斜現(xiàn)象的產(chǎn)生于是否空載并無直接關系，因而通過起吊負荷來消除傾斜現(xiàn)象是不科學的，這樣會使吊具和被吊物都承受額外的附加力，該附加力對吊具和被吊物兩者都是不利的。

3 解決辦法

引起動滑輪組傾斜的主要原因是張緊繩和放松繩的相對位置關系。上面列舉的3種穿繩方法張緊繩和放松繩通常是分離的，這樣就會導致張緊繩和放松繩出現(xiàn)的延后效應在整個穿繩過程中無法自我抵消、自我平衡，只會累加遞增，導致動滑輪組越來越傾斜，不水平。實驗證明，如果把張緊繩和放松繩都放在中間會削弱這種延后效應，動滑輪組基本上水平，不再出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。同時，這樣的穿法鋼絲繩的偏斜角也不大，可以很好地避免亂繩現(xiàn)象。如圖5所示。

圖5 改進后的穿繩方法

---線表示的是在一個面上纏繞的鋼絲繩，——表示的是在另一個面上纏繞的鋼絲繩，藍線和綠線不交叉；—黑色線段表示的是在兩平面之外纏繞的鋼絲繩。所有的鋼絲繩都不交叉。

滑輪上的箭頭表示從左端看時滑輪的旋轉方向，例如：定滑輪a上的箭頭表示從左端看過去滑輪是順時針旋轉的，動滑輪1上的箭頭表示從左端看過去滑輪是逆時針旋轉的。

其穿繩方式如下：入繩4→c→2→a→1→b→3→d→5→f→7→h→8→g→6→e出繩。

圖5的穿繩方式有如下4個非常明顯且好記的規(guī)律。

1）入繩端和出繩端都在中間 入繩端在動滑輪4，出繩端在定滑輪e，均在中間，即張緊繩和放松繩都在滑輪組的中間，從而可以非常好地削弱張緊繩和放松繩的延后效應，解決了動滑輪組的歪腦袋問題。

2）相鄰兩個滑輪的旋轉方向相反 從圖7可以看出，定滑輪組里a、c、e、g號滑輪為順時針旋轉，而b、d、f、h號滑輪為逆時針旋轉，相鄰滑輪轉向相反。動滑輪組里1、3、5、7號滑輪為逆時針旋轉，而2、4、6、8號滑輪為順時針旋轉，相鄰滑輪轉向相反。這個特點也在一定程度上削弱了張緊繩和放松繩的延后效應，也可以防止出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。

3）左右兩邊的滑輪穿繩采用內(nèi)切線（即“8”字形）左端是從定滑輪a的右側繞到動滑輪1的左側，而右端則是從定滑輪h的左側繞到動滑輪8的右側，正好都是內(nèi)切線。

4）鋼絲繩不摩擦 從圖7可以看出，---之間沒有交叉線，——之間也沒有交叉線，左右端的2根—由于采用了內(nèi)切線的繞法，所以避免了常規(guī)的小花穿和大花穿法不可避免的鋼絲繩摩擦現(xiàn)象。

4 結 論

本文所述的鋼絲繩穿法經(jīng)過實踐檢驗，很好地解決了動滑輪組的傾斜現(xiàn)象，而且解決了常規(guī)穿法的另外一些問題，有較大的應用價值和廣闊的推廣前景。