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塔式起重機(jī)用鋼絲繩的選擇和檢驗(yàn)方法
發(fā)布時(shí)間:2021-09-01 18:07 文章來源:未知 文章作者:admin 點(diǎn)擊數(shù):
鋼絲繩是一種具有自重輕、撓性好、強(qiáng)度高及突然斷裂率低等優(yōu)點(diǎn)的起重機(jī)零部件,其在塔式起重機(jī)的變幅與起升機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。但鋼絲繩在工作狀態(tài)下會(huì)受到擠壓、扭轉(zhuǎn)、
鋼絲繩是一種具有自重輕、撓性好、強(qiáng)度高及突然斷裂率低等優(yōu)點(diǎn)的起重機(jī)零部件,其在塔式起重機(jī)的變幅與起升機(jī)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用。但鋼絲繩在工作狀態(tài)下會(huì)受到擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲和張拉等作用,因此一旦鋼絲繩選型不當(dāng)或檢驗(yàn)不及時(shí),就會(huì)對(duì)塔式起重機(jī)的安全使用造成嚴(yán)重威脅。對(duì)此,首先介紹塔式起重機(jī)用鋼絲繩的選擇,然后再進(jìn)一步提出相應(yīng)的檢驗(yàn)方法。
1鋼絲繩的選擇
在選擇塔式起重機(jī)用鋼絲繩時(shí),一般應(yīng)對(duì)其安全系數(shù)、直徑和結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行綜合考慮具體如下:
1.1安全系數(shù)的確定
對(duì)于塔式起重機(jī)用鋼絲繩,應(yīng)根據(jù)起重機(jī)變幅與起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別來確定其安全系數(shù),具體參照GB/T13752-1992。其中,變幅與起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別分別為M3-M4、M5-M6。表1所示為不同工作級(jí)別的安全系數(shù)。
表1不同工作級(jí)別的安全系數(shù)
工作級(jí)別|M1|M2|M3|M4| M5|M6|M7安全系數(shù)|3.5|4|4.5|5.|5.5|6|71.2直徑的選擇
塔式起重機(jī)用鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足如下公式:
F2FakS式中,F(xiàn)表示鋼絲繩破斷拉力的最小值;Fauk 表示鋼絲繩靜拉力的最大值;s表示鋼絲繩的安全系數(shù)。
若按工作機(jī)構(gòu)的安全系數(shù)來選擇其直徑,則鋼絲繩破斷總拉力的最小值應(yīng)滿足如下公式:
后>FawS/pi式中,F(xiàn)。表示鋼絲繩破斷的總拉力;
9表示鋼絲繩破斷拉力的換算系數(shù),具體參照GB/T8706-2006,即由鋼絲繩的捻制損失系數(shù)和填充系數(shù)而定。通過比較分析,建議在選擇塔式起重機(jī)用鋼絲繩的直徑時(shí)選用后一公式。但在這一過程,需將鋼絲繩的接頭形式考慮其中,即鋼絲繩的直徑=計(jì)算結(jié)果與接頭強(qiáng)度系數(shù)的商值,注意若計(jì)算結(jié)果<910,則鋼絲繩直徑的最小值應(yīng)≥p10,以保證塔式起重機(jī)的安全。
1.3鋼絲繩的結(jié)構(gòu)形式
鋼絲繩內(nèi)部絲的接觸方式一般可分為點(diǎn)、線、面接觸,其中塔式起重機(jī)用鋼絲繩適合選用線接觸,以滿足其結(jié)構(gòu)緊密及斷面利用系數(shù)高的特點(diǎn)。由于塔式起重機(jī)起升高度大、起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩運(yùn)行速度快,而動(dòng)臂變幅機(jī)構(gòu)鋼絲繩工作載荷重,所以塔式起重機(jī)鋼絲繩的最佳纏繞方式應(yīng)選為交互捻,以改善其扭轉(zhuǎn)力的平衡度及保證吊具不打轉(zhuǎn)。與纖維芯鋼絲繩相比,宜選用鋼芯鋼絲繩,究其原因?yàn)殇撔句摻z繩具有較高的徑向抗壓能力,其在卷筒上纏統(tǒng)時(shí),可減少內(nèi)部的磨損及層間的擠壓變形。綜上,塔式起重機(jī)用鋼絲繩宜選用線接觸、交互捻和鋼芯圓股的結(jié)構(gòu)形式。
2鋼絲繩的檢驗(yàn)
塔式起重機(jī)用鋼絲繩的檢驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,其一般分為人工檢驗(yàn)與儀器檢驗(yàn),具體如下。
2.1人工檢驗(yàn)
人工檢驗(yàn)是通過目測(cè)觀察或用卡尺來測(cè)量鋼絲繩的質(zhì)量,其具體檢驗(yàn)以下幾個(gè)方面。
(1)斷絲檢驗(yàn),塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)要求定期更換鋼絲繩,其中6或8股鋼絲繩的外表面易發(fā)生斷絲,而且旋轉(zhuǎn)鋼絲繩的內(nèi)部易發(fā)生“隱性”的斷絲,注意針對(duì)由鋼絲繩內(nèi)部損壞所致的局部斷絲,要求進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。
3結(jié)語
(2)端部斷絲,即因鋼絲繩端部的磨損幾率較小,而一且產(chǎn)生斷絲,則表明其已進(jìn)入疲勞狀態(tài),需及時(shí)通過檢驗(yàn)將其更換,以免鋼絲繩斷裂。
(3)斷絲增長率,鋼絲繩在使用中會(huì)產(chǎn)生斷絲,而斷絲的數(shù)量隨著時(shí)間的推移緩慢增加,注意若斷絲增長的時(shí)間間隔在縮短,則應(yīng)按斷絲數(shù)來計(jì)算其使用時(shí)間。
(4)繩徑減小,即當(dāng)鋼絲繩的繩徑因繩芯損壞而減小時(shí),鋼絲繩的強(qiáng)度會(huì)降低及其繩股應(yīng)力也會(huì)失衡,則應(yīng)仔細(xì)檢查鋼絲繩是否存在繩芯損壞的情況。
(5)內(nèi)、外部磨損,即在壓力作用下與卷筒槽和滑輪槽反復(fù)接觸時(shí),鋼絲繩的外層繩股表面會(huì)磨損,通常在吊運(yùn)載荷加速或減速運(yùn)行時(shí)尤其嚴(yán)重,即繩的外表面鋼絲呈平面狀;鋼絲繩內(nèi)部繩股在工作中會(huì)產(chǎn)生擠壓磨損,通常在彎曲處尤其嚴(yán)重;鋼絲磨損不僅會(huì)降低鋼絲繩的強(qiáng)度,還會(huì)減小其截面和直徑,注意當(dāng)外層鋼絲直接減小率≥40%,則應(yīng)將其更換。
(6)銹蝕,由于塔式起重機(jī)的鋼絲繩通常都在露天環(huán)節(jié)使用,局部不運(yùn)行部位的鋼絲繩如果潤滑不良或者受高溫潮濕環(huán)境的影響,極易引發(fā)銹蝕,因此應(yīng)注意檢驗(yàn)鋼絲繩的潤滑及銹蝕情況。
(7)變形,即當(dāng)鋼絲繩外形變化時(shí),其會(huì)因應(yīng)力分布的失衡而突然斷裂,具體如下:波浪形,即在卸載或承載狀態(tài)下,鋼絲繩的縱軸呈螺旋線形狀,這將引起鋼絲繩不規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)或斷絲;籠形畸變,即由鋼絲繩外層繩股和繩芯脫節(jié)所致,這將減小繩徑及使其長度增長,甚至造成外層繩股移位,應(yīng)及時(shí)檢驗(yàn)和更換。
(8)配套聯(lián)接件檢驗(yàn),即鋼絲繩的繩頭聯(lián)接裝置如繩卡、模塊、模套、壓板也應(yīng)檢查其固定是否牢固。綜上,在人工檢驗(yàn)中,一旦塔式起重機(jī)的鋼絲繩出現(xiàn)上述情況,應(yīng)當(dāng)據(jù)其嚴(yán)重程度加以更換。
2.2儀器檢驗(yàn)
儀器檢驗(yàn)指的是用鋼絲繩專用的探傷儀來檢查其缺陷,其具體表現(xiàn)在如下方面。
(1)探傷儀的作用原理:一是采取漏磁檢測(cè)法來檢測(cè)鋼絲繩的斷絲缺陷,即先用磁場(chǎng)治軸向?qū)︿摻z繩進(jìn)行磁化,再用磁敏檢測(cè)裝置來檢測(cè)其中存在的漏磁場(chǎng),最后再通過分析漏磁場(chǎng)信號(hào)來確定鋼絲繩的斷絲情況;二是利用鋼絲繩的導(dǎo)磁性和磁通平衡原理來檢測(cè)鋼絲繩的缺陷,即先用平衡磁路敏感元器件來檢測(cè)鋼絲繩磁通量的變化,再通過分析變化信號(hào)來確定鋼絲繩截面積的變化情況。
(2)探傷儀的使用,即先將探傷儀的傳感器裝在塔式起重機(jī)的定滑輪或卷筒附近,用其收集鋼絲繩內(nèi)部的缺陷信號(hào)及存入存儲(chǔ)器,然后再通過放大分辨后,用16倍的高速A/D轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào),最后再用電腦智能監(jiān)控器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示鋼絲繩的位置、長度和斷絲數(shù),注意若鋼絲繩存有缺陷,監(jiān)控器會(huì)立即顯示及發(fā)出報(bào)警信號(hào),并對(duì)檢測(cè)日期進(jìn)行編號(hào)及打印出檢驗(yàn)參數(shù)。儀器檢驗(yàn)與人工檢驗(yàn)相比檢驗(yàn)效率高精度高,利于檢驗(yàn)出鋼絲繩內(nèi)部缺陷,可以結(jié)合軟件系統(tǒng)對(duì)鋼絲繩剩余載荷及使用壽命給出可靠性評(píng)價(jià),此外,對(duì)于重要鋼絲繩還可以采用在線檢驗(yàn)。儀器檢驗(yàn)的局限性也是顯而易見的,如無法對(duì)鋼絲繩的銹蝕、彎折及變形情況進(jìn)行檢驗(yàn),無法對(duì)鋼絲繩的繩端部位及聯(lián)接件進(jìn)行檢驗(yàn)。因此,在實(shí)際的使用中,應(yīng)結(jié)合具體情況合理選擇鋼絲繩的檢驗(yàn)方法。
3結(jié)語
綜上,塔式起重機(jī)的鋼絲繩在使用中一般會(huì)產(chǎn)生斷絲、磨損、變形及其它形式的缺陷,從而給起重機(jī)的安全運(yùn)行構(gòu)成極大隱患。因此,在塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)優(yōu)選鋼絲繩,建議嚴(yán)控其安全系數(shù)、直徑和結(jié)構(gòu)形式;其次應(yīng)定期對(duì)鋼絲繩進(jìn)行檢驗(yàn),其中檢驗(yàn)的內(nèi)容包括鋼絲繩(繩端)斷絲及其增長率、繩徑減小、鋼絲繩內(nèi)(外)部磨損、變形、銹蝕等,注意針對(duì)在檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重缺陷,應(yīng)按需更換鋼絲繩。此外,在塔式起重機(jī)鋼絲繩的檢驗(yàn)中,還應(yīng)注意如下事項(xiàng):一是針對(duì)鋼絲繩的直徑,應(yīng)沿鋼絲繩的走向設(shè)多點(diǎn)測(cè)量,以測(cè)定其最小繩徑,這是鋼絲繩的報(bào)廢的重要判定依據(jù);二是在鋼絲繩的斷絲與磨損檢驗(yàn)時(shí),建議選用鋼絲繩探傷儀來實(shí)行定(性)量檢驗(yàn)。如此才能保證塔式起重機(jī)鋼絲繩的安全使用。
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