4 变形
很多断绳事故是因为钢丝绳事先受到过变形损伤而没有引起人们的足够重现,结果酿成大祸.变形的主要原因有以下几种:
4.1外伤
在操作过程中,钢丝绳与其它设备不正常的接触容易造成外伤.最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽,在卷筒上跳出挡板,结果常常使几十米乃至数百米的钢丝绳因为局部轧坏而报废.
防止钢丝绳外伤的关键在于完善起重机设备.滑轮应设置可靠的防滑槽挡圈,挡圈与滑轮外圈的间隙不大于钢丝绳直径的1/5.卷筒上的钢丝绳不能松弛太多,以防绳圈跳出挡板在缠紧时轧坏.
4.2压溃
钢丝绳在卷筒上卷乱后容易产生压溃现象.钢丝绳在卷筒上卷乱时,相互倾轧,在操作时会发出"轧吱轧吱"的声响.由压溃造成的钢丝绳损伤会在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹.
防止的措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角,必要时可在起升机构中设置排绳器或者压绳装置,防止钢丝绳出现卷乱现象.
4.3扭结
钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做钢丝绳扭结.扭曲的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结,反之称为负扭结.普通钢丝绳带有自转性,如果绳股的端部不加捆扎便施加张力,则绳股会向倒捻方向旋转,这是造成钢丝绳扭结的内在因素.钢丝绳在扭结后,经过多次起吊受载,也只有局部绳芯外露,一般没有断丝现象.但试验表明,钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低.正扭结的强度只有原强度的60%~80%,负扭结的强度还不到原强度的50%.严重时强度将降低到只有原来的10%~20%.
防止钢丝绳扭结可采取以下措施:
1)在重要的起重设备上选用不旋转钢丝绳.
2)在钢丝绳的自由端设置转子(也称防转装置).
3)加强操作人员工作责任心,发现扭结迹象立即停止操作,释放还原.
5 咬绳
钢丝绳咬绳损伤现象一般发生在多层卷绕的起重机卷筒上,有槽双层卷绕的起重卷筒更甚.
从图5所示卷筒绕方式的示意图中可以看出,第一层钢丝绳沿卷筒绳槽排满后,第二层钢丝绳与空挡方向呈β角,钢丝绳能平顺地落在下层钢丝绳的空挡内,但过了卷筒与滑轮的中心线,绕入的钢丝绳向有绳圈的邻槽方向偏斜α角,该α角随着钢丝绳轴向移动而增大.于是绕入的钢丝绳不再能整圈有规律地卷绕在下层钢丝绳空挡,而是每卷绕一周就有一个跨越点,可称为节点.在节点处,绕入的钢丝绳不再对下层钢丝绳产生压力,而是首先对已被卷绕在卷筒上的邻圈产生压力.在钢丝绳绕过节点的瞬间,由张力产生的压力先全部作用在相邻钢丝绳表面,一般当α角不大时,受压面积也很小,钢丝绳常常很快从相邻钢丝绳的表面擦过,落入位置.但由于钢丝绳都是由很细的钢丝绕成的,在压力作用下,丝与丝之间既容易相互嵌入,又必定产生滑移,产生了剪切运动.
多层卷绕卷筒要彻底消除咬绳现象是困难的,但能采取一些措施减少由于咬绳引起的不良影响.例如:正确选择钢丝绳在卷绕过程中的轴向位移方向,即第一层钢丝绳起始绳槽的旋向,这对第二层钢丝绳是否产生咬绳关系极大.如果把卷筒钢丝绳排列成如图6所示,就几乎不存在α角,也就基本消除了咬绳现象.根据统计,卷筒结构改进后的每根钢丝绳的使用寿命能延长4~5倍.另外,可根据整根钢丝绳在卷筒上的受载情况采用变截面卷筒.有时我们可以根据卷筒的前若干圈钢丝绳不经常使用而又不能缺少的特点,把这若干圈钢丝绳存在卷筒的一侧卷绕几层,而把工作频繁的重载受力区段单层卷绕,这样既消除了咬绳现象,又极大地改善钢丝绳的接触状况.采用变截面卷筒后,钢丝绳的使用寿命可显著延长.对多层卷绕的钢丝绳也可采取定期截头的方法,即先把新钢丝绳有意识地放长2~3圈的长度,以后按情况定期从绳端截去半圈,实质上是不断地移动节点,避免钢丝绳在节点处损伤过快.
6 过载
钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过弹性极限时,钢丝绳就可能断裂.通常把钢丝绳承受的静载荷控制在破断载荷的1/10~1/5,叫作安全负荷.安全负荷表示的是钢丝绳允许承受的额定静负荷.但钢丝绳实际上往往处于运动状态,钢丝绳在工作时除了要承受货物,吊物,自重等静载荷外,还要受到因加速度和冲击引起的动载荷,因弯曲引起的附加载荷,因摩擦引起的阻力载荷等等.由此可见,当除了静载荷以外的其它载荷增多时,实际的安全系数就降低了,钢丝绳往往由此而引起过载.
因过载而破断的钢丝绳,其断口呈松散状,6股的钢丝绳断口位置大多数不在一起,绳芯外露,这是钢丝绳因过载而断裂的特征.过载的钢丝绳即使不发生断裂事故,也会大大地缩短使用寿命.图7是由试验得到的安全系数与钢丝绳寿命的关系曲线,从图中可见安全系数降低将导致钢丝绳使用寿命急剧下降.
为了防止钢丝绳过载,应采取以下措施:
1)正确选用安全系数,力求减少静载荷以外的其他载荷对钢丝绳的影响.如弯曲载荷可以通过加大滑轮和卷筒直径来减小,动载荷可以通过提高起重机司机的操作水平,改进起重机性能来减少,摩擦阻力可以通过调整滑轮槽的形状及补充润滑油来减少等等.
2)严格遵守安全操作规程,杜绝人为的超负荷现象.
3)在起重机上安装负荷指示器,或超负荷限制器,或报警器,消除过载现象.
除了上述6种钢丝绳的基本损伤类型外,还有高温幅射等因素也会使钢丝绳造成损伤.但总的来看,钢丝绳的损伤一般是有规律的,关键在于我们如何去进s一步认识这些规律,从而找出有效的防止方法,尽量延长钢丝绳的使用寿命.