门机起重钢丝绳破损分析

何胜良

在水电站建设中我们经常会用到较大吨位的起吊设备，特别是在混凝土浇筑中经常会使用到门机，在使用门机吊装时都会有交叉作业的情况，这就使得门机的使用安全显得尤为重要。门机的起重钢丝绳对门机的稳定运行具有重要作用。钢丝绳的损伤或破断会产生重大的安全事故，为了确保使用中的钢丝绳安全运行，掌握钢丝绳的损伤规律和预防措施是很有必要的。

在我们多年的施工中，总结了一些起重钢丝绳的破损规律。钢丝绳的损伤主要是由于磨损引起的，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、物理及化学作用下，钢丝绳的表面不断磨损。磨损一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损三种情况。如下图所示为单丝磨损的几种断面形状。

1外部磨损

钢丝绳机使用过程中其外周与滑轮、卷简、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。在外部磨损后绳径将变细，外周表面的细钢丝被磨平，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。

工作实践中，由干外部磨损是不可避免，常常要采取以下几种措施来减小磨损：

（1） 钢丝绳换头 下图是通过试验得到的钢丝绳直径减小率与破断载荷降低率的关系曲线。由曲线可以看出，单周磨损较全周磨损更恶劣，所以应尽可能使用单周磨损的钢丝绳改为全周均匀磨损。在钢丝绳的全长范围内，应尽可能地做到均匀磨损，减小破断载荷率的下降速度。如门机起重钢丝绳在使用中期换头，一般可延长钢丝绳使用寿命30～40%。我们在实际使用中有的单位嫌弃在门机上换头使用钢丝绳麻烦，不定期换头使用，经常使起重绳过度磨损还坚持使用，这样增加了门机使用的安全隐患。

（2） 注意润滑 常常由于润滑不良，导致钢丝绳与滑轮的磨损加剧，平时必须严格执行润滑五定原则，使钢丝绳润滑良好以减少磨损。由于门机钢丝绳在高处要经过人字架顶滑轮、空中悬浮滑轮组、拔杆顶滑轮组等地方，保养难度很大，容易產生少保养坚持使用的思想，有关部门应加强设备保养检查。

（3） 加强工作责任心 操作中发现润滑轮由于安装、质量原因而卡涩要及时通知检修，减小磨损度。

2 变形磨损

由于震动、碰撞造成的钢丝绳表面磨损，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移产生的咬绳现象，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的区别如图1所示。这种变形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，极易断丝。

实际工作中变形磨损往往是钢丝绳跳槽而造成。由于钢丝绳不在绳槽内，钢丝绳与固定件发生滑动摩擦，磨损度较之外部磨损更厉害，严重时会断股，造成人员及设备事故。

相应的措施是：

（1） 要注意防止钢丝绳越槽，如发现钢丝绳有弯头，卷筒槽峰磨平就要立即停止运行，通知检修更换。

（2） 门机拔杆顶到工作面的钢丝绳运行长度很大，一般单股钢丝绳运行长度都在30到100米之间，钢丝绳在运行中斜度过大会引起跳槽，钢丝绳刮擦固定机件引起变形磨损。因此避免产生此类情况也能提高钢丝绳寿命。

（3） 门机钢丝绳长度都很长，我们在工地中买的新绳一般都是以卷状运到安装地点。如果直接将绳头卡在门机卷扬上就开始往卷扬上收绳子，钢丝绳就会自行扭转，最后变成麻花状。这样可能造成因扭力过大而破坏钢丝绳结构变形，严重时可能造成新绳直接变形而变成报废绳。所以需要先将新绳盘架离地面使盘能沿中心轴旋转，钢丝绳沿卷盘切线方向卷向起重机卷筒上，这样能防止钢丝绳扭转变形。

（4） 门机在起吊过程中操作方式和制动情况对钢丝绳的变形磨损影响比较大。在起吊重物时，应先降速再刹车。在有主副刹车的卷扬中，不能同时制动，应先主刹后副刹的顺序进行制动。我们在重庆富金坝电站施工中，因电器部分将主副刹车同时抱闸，钢丝绳在使用过程中长期在中间悬浮滑轮支架上摔打，造成变形磨损而断丝，我们在使用中平均一个月就要更换一次卷扬钢丝绳。后经改进刹车的电器控制后，副刹车在主刹动作后延时合闸，情况得以彻底解决。

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，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根细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，使相邻股之间的钢丝产生局部压痕深凹。当反复循环拉伸弯曲时，在深凹处产生应力集中而被折断，构成了内部磨损。通常细钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比，在张力相同的情况下，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，采用线接触钢丝绳更有利，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，选择线接触或面接触类型的钢丝绳是减少内部磨损的有效途径。

实际工作中防止此类磨损，常采用的方法是新换的钢丝绳空载运行一段时间，使钢丝绳在受载荷前已经变成线接触，减小内部磨损。