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旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩結(jié)構(gòu)的科學(xué)選擇

發(fā)布時(shí)間：2020-01-09 15:50　文章來源：未知　文章作者：admin　點(diǎn)擊數(shù)：

1旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的特點(diǎn)及技術(shù)要求 1.1特點(diǎn) 旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩主要功能是起落鉆桿和鉆具，完成樁基工程中的鉆孔、擴(kuò)孔項(xiàng)目。 （1）旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩在運(yùn)行過程中受到扭轉(zhuǎn)載荷。


1旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的特點(diǎn)及技術(shù)要求
1.1特點(diǎn)
旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩主要功能是起落鉆桿和鉆具，完成樁基工程中的鉆孔、擴(kuò)孔項(xiàng)目。
（1）旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩在運(yùn)行過程中受到扭轉(zhuǎn)載荷。
（2）由于國內(nèi)外旋挖鉆機(jī)都沒有安裝動(dòng)滑輪，所以鋼絲繩單繩拉力較大。
（3）旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩多層纏繞的狀態(tài)沒有徹底根除，卷筒的跳繩、亂繩、咬繩等問題一直是制約鋼絲繩使用壽命的關(guān)鍵因素。
（4）旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常在腐蝕性的泥漿中工作，對鋼絲繩涂覆油脂選擇的技術(shù)要求較高，使用時(shí)要經(jīng)常檢查鋼絲繩狀態(tài)，并及時(shí)補(bǔ)充油脂。
（5）旋挖施工過程中，升降鉆桿和鉆具時(shí)，作用在鋼絲繩上的力是一個(gè)交變載荷。
（6）國內(nèi)外的旋挖鉆機(jī)主、輔卷揚(yáng)的滑輪直徑普遍偏小，因此其直徑與鋼絲繩直徑比值偏小，會(huì)降低鋼絲繩的抗彎曲疲勞性能，影響鋼絲繩的使用性能和使用壽命。
1.2技術(shù)要求
旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的技術(shù)要求是旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩結(jié)構(gòu)科學(xué)選擇必須依據(jù)的基本條件。
（1）鋼絲繩應(yīng)具有抗旋轉(zhuǎn)性。
（2）鋼絲繩具有較高的抗拉強(qiáng)度，捻制均勻性好，鋼絲繩捻制損失小，且要保證鋼絲繩的整絕破斷拉力。
（3）對于多層纏繞的前置卷揚(yáng)卷筒，推薦使用同捻向鋼絲繩，以避免內(nèi)股產(chǎn)生印痕。
（4）鑒于旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩直徑與主、輔卷揚(yáng)的直徑比值偏小，鋼絲繩結(jié)構(gòu)宜為多層股鋼絲繩。
（5）旋挖鉆機(jī)施工需要頻繁提升、下落鉆具，要求鋼絲繩耐磨性能好，抗拉強(qiáng)度適宜。
（6）壓實(shí)類等異型股鋼絲繩因股與股間接觸點(diǎn)多，金屬填充系數(shù)大，因此具有抗擠壓、耐疲勞的特點(diǎn)。有些類型鋼絲繩在鋼芯和外股之間有一層塑料層，減少了鋼芯與外股之間的摩擦，提高了鋼絲繩的抗疲勞性，并使鋼絲繩的結(jié)構(gòu)更緊湊，不僅抗擠壓、抗高溫，而且吸收沖擊載荷的能力大大提高。
（7）鋼絲繩的使用壽命主要取決于繩槽尺寸，以及鋼絲繩直徑D和卷筒（或滑輪底部）直徑d比率的正確選擇。旋挖鉆機(jī)通常選擇：D/d≥20，D/do≥250，其中d。為鋼絲繩最外層鋼絲直徑。
（8）旋挖鉆機(jī)工作時(shí)，要始終保持使用鋼絲繩第一層提升力，且提升力要穩(wěn)定。

2國外引進(jìn)旋挖鉆機(jī)隨機(jī)配用的鋼絲繩結(jié)構(gòu)
旋挖鉆機(jī)是我國20世紀(jì)80年代后，從德國、意大利、日本、新加坡等國家進(jìn)口的工程機(jī)械，它的引進(jìn)帶動(dòng)了我國樁基工程及其機(jī)械的飛速發(fā)展，并形成獨(dú)立的行業(yè)門類。
旋挖鉆機(jī)經(jīng)過我國相關(guān)企業(yè)的實(shí)用性改進(jìn)、技術(shù)升級，使得我國快速成為世界上旋挖鉆機(jī)使用數(shù)量最多、應(yīng)用最為廣泛的國家，同時(shí)也成為世界上該類工程機(jī)械的第一生產(chǎn)大國。歷經(jīng)十幾年的發(fā)展，使得這種樁基機(jī)械已經(jīng)轉(zhuǎn)化為我國重要出口機(jī)械產(chǎn)品之一。
無論國內(nèi)旋挖鉆機(jī)類型如何更新，旋挖鉆機(jī)能力如何增加，筆者認(rèn)為：分析當(dāng)初旋挖鉆機(jī)引進(jìn)時(shí)隨機(jī)配用的鋼絲繩結(jié)構(gòu)、規(guī)格，有助于分析、認(rèn)識國外設(shè)計(jì)者的初衷和鋼絲繩選用的理由，有助于促進(jìn)鋼絲繩結(jié)構(gòu)特別是旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)用鋼絲繩的科學(xué)發(fā)展與選擇。
對于國外原機(jī)配用的鋼絲繩結(jié)構(gòu)，筆者進(jìn)行了與國內(nèi)表述方法相同的修訂。
2.1德國BG系列旋把鉆機(jī)
該機(jī)配用鋼絲繩的結(jié)構(gòu)為18×7+（7×7）/（7x
7）+7×7+SE（8+8+1）0.
中鐵十四局集團(tuán)路橋設(shè)備租賃公司引進(jìn)德國寶娥B(yǎng)C40原機(jī)配用的主卷揚(yáng)標(biāo)定鋼絲繩直徑36mm。鋼絲繩主體結(jié)構(gòu)與BG系列旋挖鉆機(jī)配用的鋼絲繩相同，只是繩芯SE結(jié)構(gòu)變化為0+9+l5；原機(jī)配用輔助卷揚(yáng)鋼絲繩結(jié)構(gòu)16×7+（6×7）/（6×
7）+6×7+SE，繩芯SE結(jié)構(gòu)l+6+6/6。
中鐵二十局從德國寶峨公司進(jìn)口的BG25旋挖鉆機(jī)隨機(jī)配用直徑32mlm DIEPA1318結(jié)構(gòu)鋼絲繩。
國內(nèi)旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)鋼絲繩使用壽命低的主要原因是鋼絲繩多層纏繞，也有主卷揚(yáng)鋼絲繩結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)和捻制質(zhì)量有待提高的問題，值得生產(chǎn)此類鋼絲繩企業(yè)的關(guān)注。
2.2意大利B125旋挖鉆機(jī)
中國有色金屬工業(yè)總公司西安巖土工程公司2000年從意大利進(jìn)口的2臺B125旋挖鉆機(jī)隨機(jī)配用K6×K36SW+IWR-25鋼絲繩。國內(nèi)一鋼絲繩骨干企業(yè)在其公司網(wǎng)站上推薦6×365W+IWRC為旋挖鉆機(jī)專用鋼絲繩型號（實(shí)為鋼絲繩結(jié)構(gòu)）是值得商椎的觀點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)鋼絲繩可用，但非鋼絲繩結(jié)構(gòu)的最佳選擇。
2.3日本住友SD-205-2型旋把鉆機(jī)該機(jī)主卷揚(yáng)配用4×F（0+40）-20鋼絲繩，也有配用K4xK39S+NF-20鋼絲繩的實(shí)例；輔助卷揚(yáng)配用6×29Fi+IWRC-20鋼絲繩。四股鋼絲繩曾經(jīng)為國內(nèi)工程機(jī)械骨干企業(yè)旋挖鉆機(jī)主用的鋼絲繩，近期呈現(xiàn)應(yīng)用數(shù)量和范圍減少的態(tài)勢。鋼絲繩行業(yè)有觀點(diǎn)認(rèn)為：基于四股鋼絲繩股繩偏少，易發(fā)生斷股現(xiàn)象，使用的安全性受到較大威脅，認(rèn)為旋挖鉆機(jī)不宜選用四股鋼絲繩。
原青島韓線鋼鐵有限公司生產(chǎn)的1960MPa級的K4xKSe5（39）-32鋼絲繩在三一重工SR250旋挖鉆機(jī)上的使用壽命超過4000延米（延米用于統(tǒng)計(jì)或描述不規(guī)則條狀或線狀工程的工程量）。對不同渠道獲取的進(jìn)口旋挖鉆機(jī)配用鋼絲繩樣品進(jìn)行拆股試驗(yàn)，分析后知：鋼絲繩的實(shí)際抗拉強(qiáng)度為l960MPa級別，內(nèi)層股鋼絲的抗拉強(qiáng)度稍高一些。
根據(jù)旋挖鉆機(jī)實(shí)際工況及鋼絲繩失效分析，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩多因磨損和疲勞斷絲而被更換。為了綜合提高鋼絲繩的使用性能和壽命，旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度不宜太高，重點(diǎn)是增加韌性指標(biāo)，提高鋼絲繩的穩(wěn)定性和抗沖擊載荷的能力。
鋼絲繩填塑、包塑會(huì)不會(huì)有助于提高鋼絲繩實(shí)物質(zhì)量水平和實(shí)際使用壽命國內(nèi)沒有實(shí)例，有待鋼絲繩企業(yè)配合用戶潛心探討。
中鐵十五局集團(tuán)機(jī)械設(shè)備工程有限公司BG25旋挖鉆機(jī)選用40W×7-32.5、右交互捻、1870MPa級重要用途鋼絲繩制作所需索具，一端擠壓套環(huán)，一端為熱縮頭，該公司的選擇值得借鑒四。

3旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩使用工況技術(shù)要求
鋼絲繩是旋挖鉆機(jī)設(shè)備使用過程中的重要消耗材料，也是保證旋挖鉆機(jī)設(shè)備安全生產(chǎn)的重要組成部分，使用中的工況及環(huán)境有如下特點(diǎn)。
（1）旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩一端固定于卷揚(yáng)機(jī)的卷筒上，另一端固定于鎧式鉆桿上端的提引器上，中間通過一個(gè)定滑輪和一個(gè)導(dǎo)向輪。由于沒有安裝動(dòng)滑輪，所以要求鋼絲繩單繩拉力較大，才能保證提引器在鋼絲繩反扭力的作用下自由旋轉(zhuǎn)，并保證鉆桿起升和下降的安全可靠。
（2）旋挖鉆機(jī)鋼絲繩主要功能是提升鉆桿和鉆具。旋挖鉆機(jī)施工時(shí)需要頻繁提升、下降鉆具，因此要求鋼絲繩具有好的耐磨性，此時(shí)壓實(shí)鋼絲繩顯現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。
（3）鋼絲繩的最大拉力為鉆具的自重、旋挖鉆斗的自重、鉆桶內(nèi)渣土的重力之和。
（4）旋挖鉆機(jī)適用于土層、沙層，以及松軟、粒度較小的卵石層。在粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土等黏土層鉆進(jìn)效果最佳：在硬巖層及致密的卵、孤石層施工比較困難，容易發(fā)生事故，體現(xiàn)不出旋挖鉆機(jī)的功能優(yōu)勢。在惡劣條件下鉆進(jìn)作業(yè)對鋼絲繩抗沖擊性能、耐磨損性能要求較高。
（5）旋挖鉆機(jī)的鉆進(jìn)難點(diǎn)是在嵌巖施工中巖石硬度高達(dá)67HRC的條件下，如何提高旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的使用性能和使用壽命。
（6）由于旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩與提引器端部經(jīng)常浸泡在泥漿中，工作環(huán)境惡劣，容易發(fā)生腐蝕問，旋挖鉆機(jī)特殊的工作條件與環(huán)境對鋼絲繩提出更高的捻制和表面脂涂覆要求。
根據(jù)旋挖鉆機(jī)的工作條件與環(huán)境，江蘇薈裕金屬制品有限公司（簡稱江蘇薈裕）在涂覆鋼絲繩表面脂的基礎(chǔ)上，還在鋼絲繩繩芯涂覆瀝青基鋼絲繩脂，有效隔離了鋼芯與泥漿，防止因腐蝕生銹導(dǎo)致的繩芯提前斷裂。
（7）旋挖鉆機(jī)的作業(yè)工況特殊“咬繩”現(xiàn)象頻繁發(fā)生，會(huì)對鋼絲繩使用性能造成很大的影響。對于鋼絲繩多層纏繞的旋挖鉆機(jī)，在使用過程中發(fā)生“咬繩”現(xiàn)象是難以避免的。為提高鋼絲繩使用壽命，應(yīng)經(jīng)常檢查易發(fā)生鋼絲繩“咬繩”部位，并加強(qiáng)潤滑，或者定期將“竄繩”切斷，錯(cuò)開、截去“咬繩”部位。更改旋挖鉆機(jī)的卷筒形式是必要的，這是目前國內(nèi)工程機(jī)械制造企業(yè)采取的提高旋挖鉆機(jī)性能的有效措施。借鑒國外旋挖鉆機(jī)的成功設(shè)計(jì)，采用重型主卷筒，卷簡單層容納鋼絲繩數(shù)量大，更改鋼絲繩為單層纏繞，不重疊碾壓，可減少鋼絲繩磨損。還應(yīng)注意鋼絲繩卷筒實(shí)際寬度與鋼絲繩實(shí)際直徑的整數(shù)倍匹配關(guān)系。
近期國內(nèi)旋挖鉆機(jī)發(fā)生變化，主要是鉆具形式多樣化和多鉆頭的使用，并改變旋挖鉆機(jī)主卷揚(yáng)鋼絲繩的配置方式（配置改進(jìn)型壓繩器），使鋼絲繩在工作過程中排列整齊，防止推繩、咬繩現(xiàn)象發(fā)生四。這是機(jī)械制造行業(yè)為提高鋼絲繩使用性能，延長鋼絲繩使用壽命提供的技術(shù)支持，客觀上弱化了旋挖鉆機(jī)對鋼絲繩苛刻的技術(shù)要求。
旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的使用性能和壽命取決于鋼絲繩結(jié)構(gòu)的科學(xué)匹配，以及鋼絲繩捻制質(zhì)量、鋼絲繩配置方式和使用過程中的檢查與維護(hù)。

4旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩實(shí)用新型專利
在對旋挖鉆機(jī)與打樁機(jī)用鋼絲繩結(jié)構(gòu)認(rèn)真調(diào)研的基礎(chǔ)上，求得2類鋼絲繩的共性。國內(nèi)某公司技術(shù)人員2000年提出樁基機(jī)械用鋼芯壓實(shí)鋼繩》實(shí)用新型專利國，201l年被授權(quán)、公告。該實(shí)用新型涉及一種樁基機(jī)械用鋼芯壓實(shí)鋼絲繩，主要是用于旋挖鉆機(jī)和打樁機(jī)這2種樁基工程機(jī)械。所述鋼絲繩采用瓦林吞被覆式鋼芯鋼絲繩，結(jié)構(gòu)為6Kx33WV+IWR或6K×35WV+IWR.
該實(shí)用新型樁基機(jī)械用鋼芯壓實(shí)鋼絲繩能實(shí)現(xiàn)鋼絲繩耐磨性與抗沖擊性能的有機(jī)結(jié)合，可在旋挖鉆機(jī)與打樁機(jī)上兼用，具有新穎的鋼絲繩結(jié)構(gòu)，且具有可實(shí)施性。
瓦林吞被覆式鋼絲繩是德國特有的鋼絲繩結(jié)構(gòu)，主用途為豎井提升鋼絲繩，在我國開灤煤業(yè)集團(tuán)錢家營煤礦、潞安煤業(yè)集團(tuán)常村煤礦都有使用的實(shí)例，顯示出良好的使用性能和較高的使用壽命。該專利為壓實(shí)瓦林吞被覆式鋼絲繩，由于國內(nèi)沒有見到結(jié)構(gòu)與該專利符合的鋼絲繩，實(shí)際應(yīng)用效果有待驗(yàn)證。
國內(nèi)另一鋼絲繩企業(yè)2008年獲得《旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩》實(shí)用新型專利，專利列出的鋼絲繩結(jié)構(gòu)為35W×7.
該旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩與普通鋼絲繩相比，具有優(yōu)良的不旋轉(zhuǎn)性能、較高的破斷拉力。該鋼絲繩采用多層結(jié)構(gòu)，柔軟性好，適合在旋挖鉆機(jī)上使用。
實(shí)踐證實(shí)該種結(jié)構(gòu)鋼絲繩性能和實(shí)際使用壽命略遜于35（W）×K7壓實(shí)股鋼絲繩。

5《旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)中鋼絲繩結(jié)構(gòu)的確立
根據(jù)工業(yè)和信息化部辦公廳20l1]134號文件關(guān)于印發(fā)2011年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知》，由江蘇賽福天鋼索股份有限公司和治金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院為主要起草單位，制定旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為推薦性治金產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
江蘇蕓裕是特種鋼絲繩生產(chǎn)基地，旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩是其主要產(chǎn)品之一。江蘇蕓裕不僅要研究、開發(fā)旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，還要積極參與《旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩》冶金行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)的討論、制定。
筆者認(rèn)為《旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩》推薦標(biāo)準(zhǔn)的制定是必要的、適時(shí)的。標(biāo)準(zhǔn)確定的適用范圍適宜，并規(guī)定了旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩的分類、材料、技術(shù)要求、驗(yàn)收方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志及質(zhì)量證明書。通過研究、開發(fā)，并根據(jù)用戶使用情況和使用壽命的反饋意見，認(rèn)為：（1）《旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)中列出的不含繩芯的鋼絲繩類別，如24（w）×7、35（W）×7、15xK7、18xK7、35（W）xK7等7種適宜，有利于保護(hù)該類鋼絲繩的先進(jìn)結(jié)構(gòu)，有利于我國旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩整體生產(chǎn)水平的提升。2）著眼于國內(nèi)旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩實(shí)際使用的最大規(guī)格，又兼顧將來的發(fā)展趨勢，把鋼絲繩最大直徑確定為40mm是否適宜，有待認(rèn)真調(diào)研后再確認(rèn)。

6結(jié)語
鑒于國內(nèi)旋挖鉆機(jī)應(yīng)用的廣泛性，根據(jù)多年對所用鋼絲繩的探研與生產(chǎn)實(shí)踐，認(rèn)定旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩結(jié)構(gòu)科學(xué)選擇十分必要。企業(yè)應(yīng)對旋挖鉆機(jī)用鋼絲繩生產(chǎn)全過程進(jìn)行精細(xì)的管控，不斷提升鋼絲繩實(shí)際挖制水平，充分保證鋼絲繩的實(shí)際性能與旋挖鉆機(jī)使用工況相吻合。