4 變形
很多斷繩事故是因?yàn)殇摻z繩事先受到過變形損傷而沒有引起人們的足夠重現(xiàn),結(jié)果釀成大禍.變形的主要原因有以下幾種:
4.1外傷
在操作過程中,鋼絲繩與其它設(shè)備不正常的接觸容易造成外傷.最明顯的外傷是鋼絲繩在滑輪里滑槽,在卷筒上跳出擋板,結(jié)果常常使幾十米乃至數(shù)百米的鋼絲繩因?yàn)榫植寇垑亩鴪?bào)廢.
防止鋼絲繩外傷的關(guān)鍵在于完善起重機(jī)設(shè)備.滑輪應(yīng)設(shè)置可靠的防滑槽擋圈,擋圈與滑輪外圈的間隙不大于鋼絲繩直徑的1/5.卷筒上的鋼絲繩不能松弛太多,以防繩圈跳出擋板在纏緊時(shí)軋壞.
4.2壓潰
鋼絲繩在卷筒上卷亂后容易產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象.鋼絲繩在卷筒上卷亂時(shí),相互傾軋,在操作時(shí)會(huì)發(fā)出"軋吱軋吱"的聲響.由壓潰造成的鋼絲繩損傷會(huì)在局部迅速出現(xiàn)斷絲與壓扁的痕跡.
防止的措施是應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)范選擇滑輪與卷筒的偏角,必要時(shí)可在起升機(jī)構(gòu)中設(shè)置排繩器或者壓繩裝置,防止鋼絲繩出現(xiàn)卷亂現(xiàn)象.
4.3扭結(jié)
鋼絲繩在局部扭曲后產(chǎn)生的永久變形叫做鋼絲繩扭結(jié).扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結(jié),反之稱為負(fù)扭結(jié).普通鋼絲繩帶有自轉(zhuǎn)性,如果繩股的端部不加捆扎便施加張力,則繩股會(huì)向倒捻方向旋轉(zhuǎn),這是造成鋼絲繩扭結(jié)的內(nèi)在因素.鋼絲繩在扭結(jié)后,經(jīng)過多次起吊受載,也只有局部繩芯外露,一般沒有斷絲現(xiàn)象.但試驗(yàn)表明,鋼絲繩在扭結(jié)損傷后強(qiáng)度將顯著降低.正扭結(jié)的強(qiáng)度只有原強(qiáng)度的60%~80%,負(fù)扭結(jié)的強(qiáng)度還不到原強(qiáng)度的50%.嚴(yán)重時(shí)強(qiáng)度將降低到只有原來的10%~20%.
防止鋼絲繩扭結(jié)可采取以下措施:
1)在重要的起重設(shè)備上選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩.
2)在鋼絲繩的自由端設(shè)置轉(zhuǎn)子(也稱防轉(zhuǎn)裝置).
3)加強(qiáng)操作人員工作責(zé)任心,發(fā)現(xiàn)扭結(jié)跡象立即停止操作,釋放還原.
5 咬繩
鋼絲繩咬繩損傷現(xiàn)象一般發(fā)生在多層卷繞的起重機(jī)卷筒上,有槽雙層卷繞的起重卷筒更甚.
從圖5所示卷筒繞方式的示意圖中可以看出,第一層鋼絲繩沿卷筒繩槽排滿后,第二層鋼絲繩與空擋方向呈β角,鋼絲繩能平順地落在下層鋼絲繩的空擋內(nèi),但過了卷筒與滑輪的中心線,繞入的鋼絲繩向有繩圈的鄰槽方向偏斜α角,該α角隨著鋼絲繩軸向移動(dòng)而增大.于是繞入的鋼絲繩不再能整圈有規(guī)律地卷繞在下層鋼絲繩空擋,而是每卷繞一周就有一個(gè)跨越點(diǎn),可稱為節(jié)點(diǎn).在節(jié)點(diǎn)處,繞入的鋼絲繩不再對(duì)下層鋼絲繩產(chǎn)生壓力,而是首先對(duì)已被卷繞在卷筒上的鄰圈產(chǎn)生壓力.在鋼絲繩繞過節(jié)點(diǎn)的瞬間,由張力產(chǎn)生的壓力先全部作用在相鄰鋼絲繩表面,一般當(dāng)α角不大時(shí),受壓面積也很小,鋼絲繩常常很快從相鄰鋼絲繩的表面擦過,落入位置.但由于鋼絲繩都是由很細(xì)的鋼絲繞成的,在壓力作用下,絲與絲之間既容易相互嵌入,又必定產(chǎn)生滑移,產(chǎn)生了剪切運(yùn)動(dòng).
多層卷繞卷筒要徹底消除咬繩現(xiàn)象是困難的,但能采取一些措施減少由于咬繩引起的不良影響.例如:正確選擇鋼絲繩在卷繞過程中的軸向位移方向,即第一層鋼絲繩起始繩槽的旋向,這對(duì)第二層鋼絲繩是否產(chǎn)生咬繩關(guān)系極大.如果把卷筒鋼絲繩排列成如圖6所示,就幾乎不存在α角,也就基本消除了咬繩現(xiàn)象.根據(jù)統(tǒng)計(jì),卷筒結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的每根鋼絲繩的使用壽命能延長(zhǎng)4~5倍.另外,可根據(jù)整根鋼絲繩在卷筒上的受載情況采用變截面卷筒.有時(shí)我們可以根據(jù)卷筒的前若干圈鋼絲繩不經(jīng)常使用而又不能缺少的特點(diǎn),把這若干圈鋼絲繩存在卷筒的一側(cè)卷繞幾層,而把工作頻繁的重載受力區(qū)段單層卷繞,這樣既消除了咬繩現(xiàn)象,又極大地改善鋼絲繩的接觸狀況.采用變截面卷筒后,鋼絲繩的使用壽命可顯著延長(zhǎng).對(duì)多層卷繞的鋼絲繩也可采取定期截頭的方法,即先把新鋼絲繩有意識(shí)地放長(zhǎng)2~3圈的長(zhǎng)度,以后按情況定期從繩端截去半圈,實(shí)質(zhì)上是不斷地移動(dòng)節(jié)點(diǎn),避免鋼絲繩在節(jié)點(diǎn)處損傷過快.
6 過載
鋼絲繩隨著載荷的增加會(huì)有微量的伸長(zhǎng),當(dāng)載荷超過彈性極限時(shí),鋼絲繩就可能斷裂.通常把鋼絲繩承受的靜載荷控制在破斷載荷的1/10~1/5,叫作安全負(fù)荷.安全負(fù)荷表示的是鋼絲繩允許承受的額定靜負(fù)荷.但鋼絲繩實(shí)際上往往處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),鋼絲繩在工作時(shí)除了要承受貨物,吊物,自重等靜載荷外,還要受到因加速度和沖擊引起的動(dòng)載荷,因彎曲引起的附加載荷,因摩擦引起的阻力載荷等等.由此可見,當(dāng)除了靜載荷以外的其它載荷增多時(shí),實(shí)際的安全系數(shù)就降低了,鋼絲繩往往由此而引起過載.
因過載而破斷的鋼絲繩,其斷口呈松散狀,6股的鋼絲繩斷口位置大多數(shù)不在一起,繩芯外露,這是鋼絲繩因過載而斷裂的特征.過載的鋼絲繩即使不發(fā)生斷裂事故,也會(huì)大大地縮短使用壽命.圖7是由試驗(yàn)得到的安全系數(shù)與鋼絲繩壽命的關(guān)系曲線,從圖中可見安全系數(shù)降低將導(dǎo)致鋼絲繩使用壽命急劇下降.
為了防止鋼絲繩過載,應(yīng)采取以下措施:
1)正確選用安全系數(shù),力求減少靜載荷以外的其他載荷對(duì)鋼絲繩的影響.如彎曲載荷可以通過加大滑輪和卷筒直徑來減小,動(dòng)載荷可以通過提高起重機(jī)司機(jī)的操作水平,改進(jìn)起重機(jī)性能來減少,摩擦阻力可以通過調(diào)整滑輪槽的形狀及補(bǔ)充潤(rùn)滑油來減少等等.
2)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程,杜絕人為的超負(fù)荷現(xiàn)象.
3)在起重機(jī)上安裝負(fù)荷指示器,或超負(fù)荷限制器,或報(bào)警器,消除過載現(xiàn)象.
除了上述6種鋼絲繩的基本損傷類型外,還有高溫幅射等因素也會(huì)使鋼絲繩造成損傷.但總的來看,鋼絲繩的損傷一般是有規(guī)律的,關(guān)鍵在于我們?nèi)绾稳ミM(jìn)s一步認(rèn)識(shí)這些規(guī)律,從而找出有效的防止方法,盡量延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命.