起升機構鋼絲繩使用壽命的影響因素

　鋼絲繩由於強度高、自重輕
、能承受振動載荷、彈性好、能卷繞成盤、極少驟然斷裂、高速下運行平穩、成(cheng)本(ben)低(di)等(deng)優(you)點(dian)

，一(yi)直(zhi)作(zuo)為(wei)撓(nao)性(xing)件(jian)與(yu)滑(hua)輪(lun)構(gou)成(cheng)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)滑(hua)輪(lun)組(zu)應(ying)用(yong)在(zai)起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)中(zhong)。但(dan)是(shi)，在(zai)起(qi)重(zhong)機(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong)發(fa)現(xian)，一(yi)些(xie)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)並(bing)沒(mei)有(you)達(da)到(dao)它(ta)的(de)預(yu)期(qi)壽(shou)命(ming)
，較(jiao)為(wei)嚴(yan)重(zhong)時(shi)

，一(yi)項(xiang)工(gong)程(cheng)可(ke)能(neng)要(yao)更(geng)換(huan)2～3次鋼絲繩[1]，加jia大da了le施shi工gong成cheng本ben，降jiang低di了le作zuo業ye效xiao率lv。因yin此ci，研yan究jiu影ying響xiang鋼gang絲si繩sheng使shi用yong壽shou命ming的de各ge種zhong因yin素su，對dui正zheng確que使shi用yong鋼gang絲si繩sheng，延yan長chang鋼gang絲si繩sheng的de使shi用yong壽shou命ming，提ti高gao作zuo業ye效xiao率lv和he經jing濟ji效xiao益yi，保bao證zheng施shi工gong工gong期qi，具ju有you重zhong要yao的de意yi義yi。本ben文wen即ji從cong製zhi造zao和he使shi用yong兩liang個ge方fang麵mian對dui影ying響xiang鋼gang絲si繩sheng使shi用yong壽shou命ming的de各ge種zhong因yin素su進jin行xing分fen析xi。 
　　 
　1製造因素對鋼絲繩使用壽命的影響 
　　 
　鋼絲繩由鋼絲繞製而成的，繩股中間有繩芯
，決定鋼絲繩質量的是鋼絲的質量。鋼絲繩用鋼絲，通常是由優質鋼錠熱軋成6mm的圓鋼，再經多次冷拔後成絲，經過這樣的處理後，鋼絲的抗拉強度達到1400～2000MPa。起qi升sheng機ji構gou用yong鋼gang絲si繩sheng又you多duo為wei線xian接jie觸chu
，因yin此ci，起qi升sheng機ji構gou用yong鋼gang絲si繩sheng本ben身shen應ying該gai具ju有you較jiao長chang的de使shi用yong壽shou命ming。但dan是shi，若ruo鋼gang絲si的de質zhi量liang不bu能neng保bao證zheng，鋼gang絲si繩sheng就jiu會hui先xian天tian不bu足zu，必bi然ran降jiang低di使shi用yong壽shou命ming。例li如ru
，如ru果guo鋼gang絲si的de含han碳tan量liang偏pian高gao，鋼gang絲si金jin相xiang組zu織zhi中zhong的de滲shen碳tan體ti變bian得de量liang多duo而er粗cu大da，表biao現xian為wei鋼gang絲si發fa脆cui
，此ci時shi的de鋼gang絲si反fan複fu彎wan折zhe幾ji次ci即ji可ke斷duan絲si，用yong這zhe樣yang的de鋼gang絲si製zhi造zao的de鋼gang絲si繩sheng，當dang繩sheng繞rao過guo滑hua輪lun和he卷juan筒tong時shi
，在zai很hen短duan的de時shi間jian內nei就jiu會hui出chu現xian斷duan絲si的de情qing況kuang
，並bing很hen快kuai達da到dao報bao廢fei斷duan絲si數shu
，造zao成cheng鋼gang絲si繩sheng的de使shi用yong壽shou命ming極ji短duan。因yin此ci
，使shi用yong者zhe應ying到dao正zheng規gui廠chang家jia購gou買mai鋼gang絲si繩sheng

，以yi保bao證zheng質zhi量liang。 
　　 
　2 使用因素對鋼絲繩壽命的影響 
　　 
　2.1 鋼絲繩中心線與卷筒、滑輪軸線中點連線產生偏角的影響 
　　 
　在起升作業時，鋼絲繩從卷筒上繞進或繞出，並由卷筒一端移向另一端，使鋼絲繩中心線與卷筒、滑輪軸線中點連線產生偏角α，若鋼絲繩的最大拉力為Ｆ，則： 
　　 
　Ｆｘ＝Ｆｃｏｓα 
　Ｆｙ＝Ｆｓｉｎα 
　　　 
　顯然，Ｆｘ是鋼絲繩繞入卷筒的有效分力
，它拉動鋼絲繩繞進或繞出卷筒。因此，設計時希望Ｆｘ有較大的數值
；Ｆｙ是有害分力，在滑輪上

，它使鋼絲繩與滑輪輪槽側麵產生摩擦力，Ｆｙ的數值過大
，甚至會使鋼絲繩脫槽；在卷筒上，它使鋼絲繩的圈與圈之間產生摩擦力

，Ｆｙ的數值過大，可能導致鋼絲繩不能依次排列，產生亂繩現象。由此可知
，α的數值越小越好。所以，國家標準規定α≤1°30′，對光麵卷筒放寬到α≤2°。但在具體起升機構中
，為了使機械結構緊湊或加工製造及工藝問題
，有時不能嚴格保證α≤1°30′，通常α的角度增大，其後果是Ｆｙ增大，鋼絲繩的壽命降低。例如
，某公司購買的QTZ160型塔式起重機的起升機構，在使用中發現鋼絲繩的壽命較短，查找原因時發現
，α達13.5°，該起重機的最大起重量是100kN，若按倍率為4來計算
，鋼絲繩的拉力Ｆ為26kN
，如果α=1°30′，Ｆｙ為0.68kN；如果α＝13.5°
，Ｆｙ為6.07kN，增加了近8倍，這就意味著由Ｆｙ產生的摩擦力增加8倍，所以，必然導致鋼絲繩嚴重磨損。 
　　   
　2.2 摩擦係數對鋼絲繩使用壽命的影響 
　　 
　由上麵的受力分析知
，鋼絲繩在起升機構工作中始終承受由Ｆｙ產生的摩擦力作用，因此
，摩擦係數也是影響鋼絲繩使用壽命的重要因素。在卷筒上
，Ｆｙ產生的摩擦力是鋼絲繩之間的摩擦力，但在滑輪上，Ｆｙ產生的摩擦力是滑輪和鋼絲繩之間的摩擦力。所以，要減小摩擦力，在Ｆｙ不變的前提下，必須保證對鋼絲繩進行良好的潤滑，以減少摩擦係數
；此外
，還可以通過調整滑輪材料或在滑輪輪槽內鑲嵌摩擦係數小的材料來減小摩擦係數。表1是常用材料組成的摩擦副的摩擦係數。 
　　 
　由表1可以看出，無潤滑劑時，鋼對鑄鐵的摩擦係數較大；有潤滑劑時
，鋼對鑄鐵的摩擦係數上限值也較鋼大。所以，考慮鋼絲繩最不利的潤滑狀態，起升機構用滑輪不宜選擇鑄鐵材料；還(hai)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，無(wu)潤(run)滑(hua)劑(ji)時(shi)，鋼(gang)對(dui)鋼(gang)和(he)鋼(gang)對(dui)青(qing)銅(tong)的(de)摩(mo)擦(ca)係(xi)數(shu)相(xiang)同(tong)

，但(dan)有(you)潤(run)滑(hua)劑(ji)時(shi)，鋼(gang)對(dui)青(qing)銅(tong)的(de)摩(mo)擦(ca)係(xi)數(shu)大(da)，因(yin)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)工(gong)作(zuo)時(shi)必(bi)須(xu)潤(run)滑(hua)
，所(suo)以(yi)，起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)用(yong)滑(hua)輪(lun)也(ye)不(bu)宜(yi)使(shi)用(yong)青(qing)銅(tong)。 
　　 
　2.3 鋼絲繩類型的影響 
　　 
　gangsishengzaizhizaoshiangangsichengguheguchengshengderaozhifangxiangyoutongxiangnianhejiaohunianliangzhong，tongxiangniangangsishengshigangsichengguheguchengshengshiraozhifangxiangxiangtong，zheleigangsishengdenaoxinghao，shiheqishengjigougangsishengduociraoguohualunhejuantongdeshijigongzuoqingkuang
，danruobucaiyongyubianxingchuli，zeyisongsanheniuzhuan；交jiao互hu撚nian鋼gang絲si繩sheng鋼gang絲si成cheng股gu和he股gu成cheng繩sheng時shi繞rao製zhi方fang向xiang相xiang反fan，不bu鬆song散san，但dan撓nao性xing稍shao差cha。除chu上shang述shu兩liang種zhong鋼gang絲si繩sheng外wai，近jin年nian來lai在zai起qi重zhong機ji中zhong還hai使shi用yong一yi種zhong不bu扭niu轉zhuan鋼gang絲si繩sheng[4]，這zhe種zhong鋼gang絲si繩sheng由you內nei外wai兩liang層ceng繩sheng股gu組zu成cheng，但dan兩liang層ceng繩sheng股gu的de繞rao向xiang相xiang反fan
，內nei外wai層ceng繩sheng股gu旋xuan轉zhuan力li矩ju平ping衡heng，因yin此ci自zi由you端duan不bu產chan生sheng旋xuan轉zhuan，同tong時shi，它ta的de支zhi撐cheng點dian比bi普pu通tong鋼gang絲si繩sheng約yue增zeng加jia3.3倍(bei)
，有(you)較(jiao)大(da)的(de)抗(kang)擠(ji)壓(ya)強(qiang)度(du)，不(bu)易(yi)變(bian)形(xing)
，總(zong)破(po)斷(duan)拉(la)力(li)大(da)於(yu)普(pu)通(tong)起(qi)升(sheng)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)破(po)斷(duan)拉(la)力(li)。由(you)此(ci)可(ke)知(zhi)，起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)應(ying)優(you)先(xian)選(xuan)用(yong)不(bu)扭(niu)轉(zhuan)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)
，其(qi)次(ci)選(xuan)用(yong)經(jing)預(yu)變(bian)形(xing)的(de)同(tong)向(xiang)撚(nian)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)或(huo)交(jiao)互(hu)撚(nian)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)。由(you)於(yu)起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)空(kong)載(zai)時(shi)普(pu)通(tong)同(tong)向(xiang)撚(nian)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)易(yi)鬆(song)散(san)和(he)扭(niu)轉(zhuan)，起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)中(zhong)應(ying)盡(jin)量(liang)少(shao)用(yong)。 
　　 
　2.4 使用維護對鋼絲繩使用壽命的影響 
　　 
　使用維護對鋼絲繩使用壽命有很大的影響。 
　　 
　首(shou)先(xian)，鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)纏(chan)繞(rao)方(fang)式(shi)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。若(ruo)起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)使(shi)用(yong)右(you)旋(xuan)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)
，當(dang)卷(juan)筒(tong)繩(sheng)槽(cao)的(de)走(zou)向(xiang)從(cong)左(zuo)向(xiang)右(you)時(shi)，繩(sheng)必(bi)須(xu)從(cong)卷(juan)筒(tong)上(shang)方(fang)繞(rao)出(chu)，如(ru)圖(tu)2a；當卷筒繩槽的走向從右向左時
，繩必須從卷筒下方繞出，如圖2b；若起升機構使用左旋鋼絲繩，當卷筒繩槽的走向從左向右時，繩必須從卷筒下方繞出，如圖2c；當卷筒繩槽的走向從右向左時，繩必須從卷筒上方繞出
，如圖2d。否(fou)則(ze)，鋼(gang)絲(si)繩(sheng)在(zai)卷(juan)筒(tong)上(shang)卷(juan)繞(rao)過(guo)程(cheng)中(zhong)就(jiu)會(hui)發(fa)散(san)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。對(dui)於(yu)不(bu)扭(niu)轉(zhuan)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)，由(you)於(yu)結(jie)構(gou)特(te)殊(shu)
，在(zai)纏(chan)繞(rao)時(shi)一(yi)定(ding)不(bu)要(yao)破(po)壞(huai)或(huo)幹(gan)擾(rao)原(yuan)繩(sheng)股(gu)之(zhi)間(jian)的(de)固(gu)定(ding)節(jie)距(ju)，以(yi)避(bi)免(mian)繩(sheng)芯(xin)滑(hua)移(yi)或(huo)外(wai)層(ceng)繩(sheng)股(gu)鬆(song)弛(chi)形(xing)成(cheng)鳥(niao)籠(long)形(xing)狀(zhuang)。因(yin)此(ci)

，鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)繞(rao)纏(chan)一(yi)定(ding)要(yao)由(you)專(zhuan)業(ye)人(ren)員(yuan)進(jin)行(xing)，以(yi)保(bao)證(zheng)纏(chan)繞(rao)正(zheng)確(que)
，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。 

　其次，由上麵分析知鋼絲繩的潤滑對鋼絲繩的使用壽命影響很大

，有資料表明，對鋼絲繩進行係統潤滑，可使鋼絲繩壽命延長2～3倍bei

，所suo以yi，要yao定ding期qi對dui鋼gang絲si繩sheng進jin行xing潤run滑hua
，使shi之zhi經jing常chang處chu於yu良liang好hao的de潤run滑hua狀zhuang態tai。在zai鋼gang絲si繩sheng潤run滑hua之zhi前qian

，應ying將jiang鋼gang絲si繩sheng表biao麵mian上shang積ji存cun的de汙wu垢gou和he鐵tie鏽xiu清qing除chu幹gan淨jing
，潤run滑hua脂zhi加jia熱re到dao60°C左右，使潤滑脂能充分浸透到鋼絲繩的內部。 
　　 
　第三，要定期檢查鋼絲繩。起升機構工作時，鋼絲繩不停地通過滑輪繩槽和卷筒，要受拉、擠壓
、摩擦

、扭(niu)轉(zhuan)等(deng)載(zai)荷(he)作(zuo)用(yong)，同(tong)時(shi)
，隨(sui)著(zhe)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)通(tong)過(guo)一(yi)係(xi)列(lie)滑(hua)輪(lun)，又(you)不(bu)斷(duan)地(di)受(shou)彎(wan)曲(qu)和(he)擠(ji)壓(ya)的(de)反(fan)複(fu)作(zuo)用(yong)，會(hui)出(chu)現(xian)疲(pi)勞(lao)斷(duan)絲(si)現(xian)象(xiang)
，加(jia)之(zhi)磨(mo)損(sun)和(he)鏽(xiu)蝕(shi)等(deng)其(qi)它(ta)因(yin)素(su)，加(jia)劇(ju)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)斷(duan)絲(si)的(de)發(fa)展(zhan)，因(yin)此(ci)，每(mei)周(zhou)應(ying)對(dui)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)進(jin)行(xing)一(yi)次(ci)外(wai)觀(guan)檢(jian)查(zha)，每(mei)月(yue)應(ying)進(jin)行(xing)一(yi)次(ci)全(quan)麵(mian)深(shen)入(ru)細(xi)致(zhi)的(de)詳(xiang)細(xi)檢(jian)查(zha)，對(dui)少(shao)數(shu)斷(duan)絲(si)要(yao)妥(tuo)善(shan)處(chu)理(li)好(hao)，以(yi)防(fang)斷(duan)絲(si)使(shi)其(qi)它(ta)鋼(gang)絲(si)折(zhe)斷(duan)；對個別段鋼絲繩，要及時截除，例如，不扭轉鋼絲繩若固定不當、扭力失去平衡
，靠近錨固端就會產生鳥籠現象，若不及時截除，將影響整根鋼絲繩的壽命。 
　　 
　第四，避免鋼絲繩多次反向彎曲。圖1所suo示shi的de滑hua輪lun組zu中zhong，當dang鋼gang絲si繩sheng繞rao過guo滑hua輪lun組zu時shi
，鋼gang絲si繩sheng受shou到dao多duo次ci反fan向xiang彎wan曲qu，其qi彎wan曲qu應ying力li的de方fang向xiang也ye隨sui之zhi變bian化hua，在zai此ci交jiao變bian應ying力li作zuo用yong下xia，必bi然ran減jian小xiao鋼gang絲si繩sheng的de壽shou命ming

，因yin此ci，在zai滑hua輪lun組zu的de使shi用yong中zhong，最zui好hao使shi用yong圖tu3所示鋼絲繩作同向彎曲的滑輪組。 
　　  　
　鋼(gang)絲(si)繩(sheng)是(shi)起(qi)升(sheng)機(ji)構(gou)中(zhong)的(de)重(zhong)要(yao)零(ling)件(jian)，在(zai)保(bao)證(zheng)製(zhi)造(zao)質(zhi)量(liang)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，使(shi)用(yong)因(yin)素(su)對(dui)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)有(you)很(hen)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)。選(xuan)擇(ze)類(lei)型(xing)合(he)適(shi)的(de)鋼(gang)絲(si)繩(sheng)和(he)滑(hua)輪(lun)材(cai)料(liao)
、由專業人員定期檢查、維護和使用、在結構上保證鋼絲繩中心線與卷筒、滑輪軸線中點連線產生的偏角α≤1°30′
，或不超過2°，就會延長鋼絲繩的使用壽命

，降低施工成本
，保證施工周期

，提高經濟效益。