起重機用鋼絲繩的失效分析

    鋼絲繩是應用最廣泛的起重零件之一
，它具有承載能力大、繞性好、運(yun)動(dong)平(ping)穩(wen)無(wu)噪(zao)音(yin)等(deng)優(you)點(dian)


，幾(ji)乎(hu)所(suo)有(you)的(de)起(qi)重(zhong)設(she)備(bei)都(dou)使(shi)用(yong)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)來(lai)承(cheng)重(zhong)。如(ru)果(guo)因(yin)失(shi)效(xiao)發(fa)生(sheng)突(tu)然(ran)斷(duan)裂(lie)，將(jiang)會(hui)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)後(hou)果(guo)。然(ran)而(er)，對(dui)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)進(jin)行(xing)失(shi)效(xiao)分(fen)析(xi)，在(zai)安(an)全(quan)和(he)經(jing)濟(ji)兩(liang)方(fang)麵(mian)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)。本(ben)文(wen)欲(yu)從(cong)引(yin)起(qi)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)失(shi)效(xiao)的(de)諸(zhu)多(duo)因(yin)素(su)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，以(yi)便(bian)能(neng)提(ti)高(gao)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。 

     一、強度與伸長 

    根(gen)據(ju)設(she)計(ji)，鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)最(zui)大(da)斷(duan)裂(lie)強(qiang)度(du)小(xiao)於(yu)所(suo)有(you)鋼(gang)絲(si)的(de)集(ji)束(shu)強(qiang)度(du)，並(bing)與(yu)繩(sheng)的(de)結(jie)構(gou)和(he)所(suo)有(you)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)性(xing)能(neng)級(ji)別(bie)有(you)關(guan)。在(zai)設(she)計(ji)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)性(xing)時(shi)，應(ying)考(kao)慮(lv)所(suo)有(you)載(zai)荷(he)因(yin)素(su)（包括附加載荷、加速度
、減速度、繩速等），滑輪和卷筒的數目和結構安裝方式
，產生腐蝕和磨損的條件以及繩的長度等。 

    鋼絲繩中的鋼絲通常采用含碳量為0.5~0.8%的優質碳素結構鋼製作而成，鋼繩的彈性模量約為1.6×105N/mm2。這zhe是shi在zai載zai荷he作zuo用yong下xia鋼gang絲si可ke能neng伸shen長chang程cheng度du的de度du量liang。鋼gang絲si繩sheng受shou接jie力li作zuo用yong時shi，各ge鋼gang絲si為wei要yao調tiao整zheng其qi位wei置zhi以yi達da到dao對dui應ying所suo加jia載zai荷he的de穩wen定ding性xing，將jiang發fa生sheng相xiang對dui運yun動dong
，由you此ci產chan生sheng的de伸shen長chang有you兩liang種zhong形xing式shi，當dang鋼gang絲si繩sheng第di一yi次ci承cheng受shou載zai荷he時shi，鋼gang絲si將jiang稍shao微wei重zhong新xin排pai列lie
，產chan生sheng一yi永yong久jiu性xing伸shen長chang，即ji結jie構gou伸shen長chang
；同時還產生一可恢複的伸長，即彈性伸長。結構伸長在一定程度上取決於所加載荷的大小。 

    鋼gang絲si繩sheng中zhong鋼gang絲si的de直zhi徑jing愈yu小xiao，彎wan曲qu所suo需xu力li矩ju愈yu小xiao
，即ji韌ren性xing較jiao大da。通tong常chang含han有you鋼gang絲si數shu較jiao多duo的de鋼gang絲si繩sheng和he纖xian維wei芯xin鋼gang絲si繩sheng的de韌ren性xing較jiao好hao，由you較jiao少shao鋼gang絲si組zu成cheng的de全quan金jin屬shu鋼gang絲si繩sheng的de韌ren性xing較jiao差cha
，並bing且qie前qian者zhe比bi後hou者zhe具ju有you較jiao大da的de伸shen長chang量liang。韌ren性xing愈yu大da抗kang失shi效xiao性xing能neng愈yu好hao。 

    二
、滑輪 

    hualunzhuyaochicunzuixiaojuanraozhijingyongshengcaodibuhualunzhijingzaijiagangsishengzhijingbiaoshi。suihualunchicunjianxiao，youwanquhegangsishengyuhualunzhijiandejiechuyalisuochanshengdeyinglierzengda。wanquyingliyuegao，shengdegangsichanshengpilaoyuekuai。jiechuyinglizengjiayejiasushengdesunshang，tongshihaijiasuhualundemosun。suihualunchicundezengda
，shengyuhualunzhijiandeyalixiajiang
，wanquchengduyejianxiao。ruguojinkaolvwanquyingli
，dui6×19點接觸鋼絲繩，可將滑輪直徑增大到繩直徑的90倍極限數值，以提高繩的壽命。但是，除了必要設備之外，這樣大直徑的滑輪實際上很少采用，因為（1）對於多數起重設備，采用這樣大的滑輪是不切實際的。（2）在各種情況下，很少隻存在著彎曲這單一因素。實際上除彎曲之外

，還有很多影響繩壽命的因素
，如重複施加的應力、磨損
、敲打、衝擊、振動、扭轉、轉速

、卷筒卷揚失誤
、腐蝕以及缺乏維護等。這些因素中的一個或幾個都比滑輪尺寸更影響繩的壽命。 

    采cai用yong安an全quan經jing濟ji運yun行xing的de一yi些xie因yin素su來lai綜zong合he確que定ding最zui佳jia滑hua輪lun尺chi寸cun，但dan有you一yi點dian應ying注zhu意yi，在zai鋼gang絲si繩sheng中zhong各ge接jie觸chu點dian處chu的de鋼gang絲si之zhi間jian的de巨ju大da壓ya力li同tong因yin在zai小xiao滑hua輪lun上shang工gong作zuo而er產chan生sheng的de大da彎wan曲qu應ying力li聯lian合he在zai一yi起qi，將jiang會hui對dui鋼gang絲si繩sheng的de損sun傷shang失shi效xiao起qi一yi定ding作zuo用yong。在zai這zhe種zhong不bu利li條tiao件jian下xia，鋼gang絲si的de破po斷duan失shi效xiao常chang發fa生sheng在zai各ge個ge線xian股gu相xiang互hu接jie觸chu點dian之zhi間jian的de部bu位wei，在zai這zhe些xie部bu位wei破po斷duan的de鋼gang絲si常chang常chang很hen難nan察cha覺jiao，甚shen至zhi不bu可ke能neng從cong外wai觀guan上shang發fa現xian。 

    因yin此ci
，在zai載zai人ren或huo其qi他ta原yuan因yin要yao求qiu安an全quan較jiao高gao的de設she備bei，滑hua輪lun尺chi寸cun選xuan用yong較jiao大da，以yi便bian能neng更geng有you效xiao地di保bao證zheng鋼gang絲si繩sheng的de損sun傷shang過guo程cheng逐zhu漸jian進jin行xing
，而er且qie發fa生sheng在zai繩sheng表biao麵mian，使shi其qi容rong易yi發fa現xian和he估gu計ji損sun傷shang程cheng度du。
 
     三、滑輪繩槽 

    為(wei)使(shi)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)能(neng)發(fa)揮(hui)最(zui)大(da)功(gong)效(xiao)
，必(bi)須(xu)使(shi)滑(hua)輪(lun)繩(sheng)槽(cao)有(you)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)直(zhi)徑(jing)，以(yi)保(bao)持(chi)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)在(zai)其(qi)中(zhong)有(you)適(shi)當(dang)的(de)間(jian)隙(xi)。滑(hua)輪(lun)繩(sheng)槽(cao)的(de)直(zhi)徑(jing)不(bu)可(ke)能(neng)保(bao)持(chi)固(gu)定(ding)不(bu)變(bian)，其(qi)變(bian)化(hua)主(zhu)要(yao)受(shou)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)，並(bing)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)與(yu)滑(hua)輪(lun)材(cai)料(liao)和(he)受(shou)到(dao)的(de)壓(ya)力(li)有(you)關(guan)。由(you)於(yu)繩(sheng)槽(cao)不(bu)斷(duan)磨(mo)損(sun)
，當(dang)一(yi)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)接(jie)近(jin)不(bu)能(neng)使(shi)用(yong)時(shi)，繩(sheng)槽(cao)即(ji)已(yi)被(bei)磨(mo)耗(hao)成(cheng)較(jiao)小(xiao)的(de)尺(chi)寸(cun)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)
，即(ji)每(mei)一(yi)次(ci)更(geng)換(huan)新(xin)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)時(shi)就(jiu)要(yao)重(zhong)新(xin)開(kai)繩(sheng)槽(cao)或(huo)更(geng)換(huan)滑(hua)輪(lun)。但(dan)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，重(zhong)新(xin)開(kai)槽(cao)或(huo)更(geng)換(huan)滑(hua)輪(lun)是(shi)不(bu)經(jing)濟(ji)的(de)。將(jiang)滑(hua)輪(lun)重(zhong)新(xin)開(kai)槽(cao)時(shi)，一(yi)般(ban)需(xu)先(xian)修(xiu)整(zheng)凸(tu)緣(yuan)，然(ran)後(hou)將(jiang)繩(sheng)槽(cao)底(di)部(bu)切(qie)製(zhi)成(cheng)適(shi)當(dang)直(zhi)徑(jing)。如(ru)果(guo)隻(zhi)切(qie)削(xue)槽(cao)底(di)

，鄰(lin)近(jin)槽(cao)底(di)的(de)喉(hou)角(jiao)可(ke)能(neng)很(hen)小(xiao)，不(bu)能(neng)提(ti)供(gong)適(shi)當(dang)間(jian)隙(xi)
，嚴(yan)重(zhong)引(yin)起(qi)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)磨(mo)損(sun)。 

     四、鋼絲繩壓力 

     chulezaihualunshangyundongsuoyinqidewanquyingliyiwai，gangsishenghaichengshouyinqiyuhualunjiechuerchanshengdejingxiangyali。ciyalihuishigangsishengzhongchanshengjianyingli，gaibiangangsishengdejiegou，bingyingxianghualunshengcaomosunlv。yinci

，zaixuanzezuishidangdegangsishengjiegoushi，yingdangkaolvciyalidedaxiaohehualuncailiaodekangmoxingneng。 

    五、卷筒 

    卷筒尺寸、繩槽輪廓、壓力與前麵滑輪等討論的情況相類似。 
    caiyongpinghuabiaomianjuantongshi，shijijingxiangyalibijiaogao。zheshiyinweigangsishengjinyimianshoudaozhichengzuoyong，qizhoubianbufendebudaozhicheng。duiyuzheleijuantong
，gangsishenghejuantongdemosundoubiyoushengcaodejuantongyanzhong，shenggengrongyiyinyalizuoyongershousunshang。zaiwanquyinglishiyingxianggangsishenggongzuoshoumingdezhuyaoyinsushi
，juantongzhijingkebixitongzhongdehualunzhijingshaoxiaoyidian，yinweizaimeiyigefangxiangyunxingshi，gangsishengyaozaihualunshangwanquliangci，zaijuantongshangzhiwanquyici。gangsishengzaimeiyihualunshangdeyunxingqingkuangshi：當繩接近滑輪由直線變成與滑輪的曲率一致時，開始第一次彎曲
；當dang繩sheng再zai伸shen直zhi離li開kai滑hua輪lun時shi第di二er次ci彎wan曲qu。在zai有you些xie情qing況kuang下xia，繩sheng的de行xing程cheng不bu大da，在zai卷juan筒tong上shang來lai回hui運yun行xing時shi一yi部bu分fen繩sheng不bu通tong過guo滑hua輪lun運yun動dong，則ze繩sheng的de彎wan曲qu次ci數shu即ji行xing減jian少shao
，失shi效xiao減jian緩huan。 

    采(cai)用(yong)開(kai)槽(cao)的(de)卷(juan)筒(tong)，如(ru)果(guo)卷(juan)筒(tong)繩(sheng)槽(cao)輪(lun)廓(kuo)適(shi)當(dang)，有(you)助(zhu)於(yu)使(shi)卷(juan)繩(sheng)保(bao)持(chi)適(shi)當(dang)的(de)位(wei)置(zhi)。繩(sheng)槽(cao)之(zhi)間(jian)保(bao)持(chi)適(shi)當(dang)節(jie)距(ju)是(shi)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)的(de)，以(yi)便(bian)使(shi)連(lian)續(xu)兩(liang)繩(sheng)匝(za)之(zhi)間(jian)獲(huo)得(de)足(zu)夠(gou)而(er)又(you)不(bu)是(shi)過(guo)大(da)的(de)間(jian)隙(xi)，這(zhe)對(dui)於(yu)防(fang)止(zhi)未(wei)繞(rao)與(yu)已(yi)繞(rao)在(zai)卷(juan)筒(tong)上(shang)的(de)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)發(fa)生(sheng)擁(yong)擠(ji)和(he)摩(mo)擦(ca)有(you)很(hen)大(da)作(zuo)用(yong)。為(wei)了(le)給(gei)多(duo)層(ceng)卷(juan)繩(sheng)提(ti)供(gong)適(shi)當(dang)的(de)條(tiao)件(jian)
，繩(sheng)槽(cao)中(zhong)心(xin)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)節(jie)距(ju)
，應(ying)在(zai)最(zui)大(da)傾(qing)斜(xie)角(jiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)足(zu)以(yi)防(fang)止(zhi)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)互(hu)相(xiang)接(jie)觸(chu)。  

    六、其他失效因素 

    ①腐蝕也是鋼絲繩失效的常見因素

，由於使用環境形成的腐蝕氣氛，對鋼絲繩壽命有較大影響。 

    ②向鋼絲繩施加衝擊載荷及其發生振動
，產生高頻率的高彎曲應力，特別在鋼絲繩末端連接點處振動作用最為嚴重，可造成疲勞失效。 

     ③鋼絲繩在工作過程中如處於過高溫度下
，也會因抗拉強度降低失效。 

    從(cong)以(yi)上(shang)種(zhong)種(zhong)失(shi)效(xiao)分(fen)析(xi)可(ke)知(zhi)，起(qi)重(zhong)機(ji)用(yong)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)失(shi)效(xiao)往(wang)往(wang)有(you)多(duo)種(zhong)因(yin)素(su)綜(zong)合(he)積(ji)累(lei)而(er)至(zhi)。在(zai)實(shi)際(ji)失(shi)效(xiao)事(shi)例(li)分(fen)析(xi)中(zhong)應(ying)綜(zong)合(he)分(fen)析(xi)，分(fen)清(qing)主(zhu)次(ci)，找(zhao)出(chu)主(zhu)要(yao)失(shi)效(xiao)原(yuan)因(yin)，以(yi)利(li)提(ti)高(gao)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。