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钢丝绳的正确使用
2019-11-22
钢丝绳在使用中要注意：工程机械用的钢丝绳，应符合GB/T20118-2006《圆股钢丝绳》标准，并必须有产品检验合格证；钢丝绳在卷筒上，应能按顺序整齐排列；载荷由多根钢丝绳支承时，应设有各根钢丝绳受力的均衡装置；起升机构和变幅机构，不得使用编结接长的钢丝绳。
使用其他方法接长钢丝绳时，必须保证接头连接强度不小于钢丝绳破断拉力的90%；起升高度较大的起重机，宜采用不旋转、无松懈倾向的钢丝绳。采用其他钢丝绳时应有防止钢丝绳和吊具旋转的装置和措施；当吊钩处于工作位置最低点时，钢丝绳在卷筒上的缠绕除固定绳尾的圈数外，必须不小于两圈；吊运熔化或炽热金属的钢丝绳，应采用石棉芯、金属芯等耐高温的钢丝绳。
钢丝绳的磨损规律
钢丝与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦，会引起外层股的钢丝表面磨损成平面状。绳股和钢丝之间的摩擦会引起内部磨损。由于环境及维护等原因引起钢丝表面粗糙锈蚀、沾染灰尘和砂粒以及润滑缺陷，会使磨损和锈蚀加剧，导致钢丝绳的断面面积减小，强度降低。
常见钢丝绳的磨损规律如下：
1 .磨损
钢丝绳在操作时与其他物体接触并有相对运动，产生摩擦。在机械、物理和化学的作用下，钢丝绳的表面不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式，一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损三种情况：磨损钢丝的典型断面形状，即外部均匀磨损、变形磨损和内部磨损。
(1) 外部磨损 钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。在外部磨损后钢丝绳直径将变细，外周表面的钢丝被磨平。钢丝绳的外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小，钢丝绳的破断载荷也相应降低。通过试验得到单周磨损较全周磨损更恶劣，所以应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周均匀磨损。
(2) 变形磨损 由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损，叫做变形磨损。这是一种局部磨损现象，如卷筒表面的钢丝绳受到其他物体的撞击，起重机起升钢丝绳相互打缠，或者由于滑轮与卷筒中心偏斜而产生的咬绳现象，都会使钢丝绳产生变形磨损。如把磨损后的表面细钢丝剖开，变形磨损和外部磨损因局部挤压而变形，其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。从外表看，钢丝宽度扩展，虽然钢丝绳截面积减小不多，但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了，极易断丝。
(3) 内部磨损 在使用过程中，钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移，这时股与股之间接触应力增大，使相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹。当反复循环拉伸弯曲时，在深凹处则产生应力集中而被折断，构成了内部磨损。通常钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比，在张力相同情况下，由于受压面积不同，单位面积承受的压力也不同。从表面受压磨损来看，采用线接触钢丝绳比采用点接触钢丝绳有利，采用面接触钢丝绳比采用线接触钢丝绳更有利。此外，钢丝绳的弯曲程度、运动速度，对钢丝绳的内部磨损均有影响。很明显，选择线接触或者面接触类型的钢丝绳是减少内部磨损的有效途径。
2.疲劳
钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。
(1) 弯曲疲劳 钢丝绳重复通过滑轮或卷筒中挠上挠下，无数次的弯曲，容易使钢丝产生疲劳，韧性下降，最终导致断丝。而疲劳断丝出现在股的弯曲程度最严重的一侧外层钢丝上。通常情况下，疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期。试验表明，钢丝绳的弯曲疲劳寿命与D/d比值(即卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值)、安全系数和钢丝绳结构均有密切的关系。
(2) 拉伸、扭曲和振动引起的疲劳 起重机钢丝绳在起动和制动的始末，捆扎钢丝绳在承受载荷的前后，变化的拉伸应力会引起金属疲劳。此外，钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。疲劳损伤的原理是在变应力的作用下，钢丝表面首先由于各种滑移形成初始裂纹，然后裂纹尖端在切应力的作用下反复塑性变形，使裂纹扩展直至断裂。其疲劳引起的断丝一般断口平齐，多半出现在表层钢丝上，并且很有规律。
防止钢丝绳疲劳损伤的途径：在条件许可的情况下，尽可能使卷筒和滑轮的直径加大；在安排滑轮布局时；尽量避免使钢丝绳反向弯曲。试验数据表明，反向弯曲的破坏约为同向弯曲的两倍。
(3) 锈蚀 钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀，尤其是在有害气体与恶劣环境下使用的钢丝绳，腐蚀造成的损伤就更严重。因腐蚀而受损的钢丝绳表面存在氧亲和性的差异，使表面的某一局部金属成为阳极，另一邻近的局部金属成为阴极，形成了大量的小电池。在小电池的作用下，表面便形成很多圆形腐蚀坑，并逐步加深。这些坑就成了应力集中点、疲劳裂纹的源泉。与此同时，腐蚀使钢丝绳的截面积减小，弹性和承受冲击的能力降低。
防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种：一种是勤涂油，对于经常处于运动状态的钢丝绳涂油，是必不可少的。新钢丝绳麻芯一般含有12%～15%的油脂，而报废的钢丝绳在损耗最大的部位仅含2.4%的油脂，在同一根钢丝绳的绳端，即使没有经过滑轮也仍含有12.7%～14.5% 的油脂。试验表明，涂油钢丝绳在试验后期发生的断丝约为不涂油的一半。一根钢丝绳最初的含油量只能维持寿命的40%，其后如不加油则断丝急剧增加；二是对使用环境恶劣、相对运动较少的钢丝绳，可选择镀锌、镀铝等特种钢丝绳。这些钢丝绳暴露在大气中的镀锌或镀铝表面会形成氢氧化锌和氢氧化铝薄膜，能有效地防止钢丝绳的腐蚀。
(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视，结果酿成大祸。变形的主要原因有以下几种：
①外伤。在操作过程中，钢丝绳与其他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。
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。
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：在重要的起重设备上选用不旋转钢丝绳；在钢丝绳的自由端设置转子(也称防转装置)；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。
④咬绳。钢丝绳咬绳损伤常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。
⑤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，叫做安全负荷。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他载荷增多时，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，六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。
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