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(tài)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(yǎng)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(yè)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(chǎn)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(jù)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(fā)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(xiàn)可觀察的毛刺，易于及時發(fā)現(xiàn)后進行維護保養(yǎng)或者更換。

2 鋼絲繩常見的損傷形式

長期的高負荷運轉(zhuǎn)或者使用管理、維護保養(yǎng)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(guī)格種類眾多，使用環(huán)境也大不相同，但長期使用都會產(chǎn)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(tài)下，必然與其他物體接觸并發(fā)生相對運動產(chǎn)生摩擦，加上環(huán)境因素和人為因素，極易發(fā)生磨損。常見的磨損方式主要為外部磨損、變形磨損和內(nèi)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(xù)使用更為有利，因此在實踐中應盡量調(diào)整吊鉤組，避免出現(xiàn)鋼絲單周磨損的工作狀態(tài)。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(yè)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(fā)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(nèi)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(cè)，導致內(nèi)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(nèi)部中的鋼絲之間會產(chǎn)生很大的相互作用力，出現(xiàn)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(xiàn)局部變形，形成損傷。

（2）疲勞。鋼絲繩生命周期內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)斷絲的現(xiàn)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(cè)的外層鋼絲上，一旦出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，意味著鋼絲繩的使用壽命即將結束。②拉伸、扭轉(zhuǎn)、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(zhuǎn)產(chǎn)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(chǎn)生的斷絲具有顯著的特點，其斷口平整，而且多出現(xiàn)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(huán)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(xiàn)象的產(chǎn)生。一旦出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，鋼絲繩在工作過程中必然會產(chǎn)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(xiàn)的一種破壞現(xiàn)象，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)并處理的話，有可能造成進一步的嚴重損傷。造成鋼絲繩產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)卷亂現(xiàn)象，從而引發(fā)壓潰現(xiàn)象的產(chǎn)生。卷亂會對鋼絲造成嚴重的局部損傷，鋼絲迅速出現(xiàn)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(chǎn)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(zhuǎn)性，當荷載拉力作用到鋼絲繩時繩股會向反方向旋轉(zhuǎn)，這也是扭結變形容易產(chǎn)生的一個本質(zhì)原因。

3 延長岸橋鋼絲繩的主要措施

（1）鋼絲繩選型。依據(jù)鋼絲繩股內(nèi)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(chǎn)生巨大的接觸應力，因此已經(jīng)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(nèi)部結構復雜，生產(chǎn)成本較高，目前在實踐中使用并不廣泛。

（2）優(yōu)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?shù)牟僮鳎M量避免鋼絲繩產(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)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(zhuǎn)矩控制模式應當盡量細化，如果鋼絲繩懸蕩度過大，可以調(diào)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(zhuǎn)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(huán)繞的布置方式，張緊油缸通常設置在側(cè)后大梁處，這種情況下鋼絲繩內(nèi)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(xiàn)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(tài)時，應采用適當?shù)脑O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(tǒng)進入休息狀態(tài)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(tài)。假如岸橋工作室已經(jīng)停止工作，然而鋼絲繩仍處于承載狀態(tài)，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(zhuǎn)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(fā)新的滑輪制作材料，適當?shù)靥岣呋啽砻娴挠捕群凸饣?，同時降低滑輪的質(zhì)量和轉(zhuǎn)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(tài)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?shù)拇胧﹣頊p小鋼絲繩可能產(chǎn)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(zhì)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(tài)下的彎曲程度，合理地設置這些數(shù)據(jù)，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(yǎng)。潤滑是鋼絲繩日常保養(yǎng)的一項重要內(nèi)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(nèi)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(chǎn)生的誤差。維護保養(yǎng)還應該注意，是針對鋼絲繩通長進行保養(yǎng)，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(yè)的工況條件，在進行維護保養(yǎng)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]