起重机用钢丝绳使用寿命的相关研究

李辉

（伊犁哈萨克自治州特种设备检验检测所，新疆 伊犁哈萨克 835000）

在当前的起重机工作之中，钢丝绳起到很重要的作用，但是很多钢丝绳还没有达到的使用寿命就报废，无形中增加企业成本以及降低效率。应当加强对起重机钢丝绳的研究工作，对于影响钢丝绳寿命的因素进行分析，研究如何选择钢丝绳以及正确使用，还需要重点分析做好钢丝绳的检查以及保养工作，这对于提升企业的工作效率以及保障起重机安全正常运行都有积极作用。

1 影响起重机钢丝绳寿命的重要因素分析

起重机钢丝绳在作业时往往会同时受到诸如拉应力、接触应力、剪切弯曲应力等多种应力的相互作用，最终出现失效的情况。钢丝绳工作过程中主要的失效形式就是疲劳断丝。针对钢丝绳失效问题，从钢丝绳捻距以及滑轮直径这两个方面，对影响起重机钢丝绳使用寿命的因素进行探讨。

首先，捻距。在制造钢丝绳时要按照其设计类型选择适合的直径、股数、捻距以及捻向等参数，因为参数选择的合理性将直接影响到钢丝绳的使用寿命。钢丝绳钢丝在承受负荷的时候，如果绳股之间和绳股内部的钢丝接触应力过大，就会出现应力集中效应，引起钢丝绳疲劳断丝，最终导致钢丝绳使用寿命的缩短。另外，钢丝绳捻距和捻制过程形成的张力都会增加钢丝绳的疲劳，极易引发断丝情况的出现。

其次，滑轮直径。一般情况下起重机钢丝绳和滑轮都要配合使用，在整个作业系统中，滑轮的主要作用就是为钢丝绳提供相应的引导和支持，同时可以形成省力滑轮组和增速滑轮组。钢丝绳在绕过滑轮之后，绳子内部就会受到钢丝弯曲应力影响，引起钢丝绳整体的弯曲疲劳。起重机在工作过程中，钢丝绳和滑轮之间就会产生接触以及相互运动，在接触时两者之间的摩擦力增大，就会引起钢丝绳的疲劳磨损。实验研究表明，在钢丝绳和滑轮配合使用的过程中，滑轮直径直接影响到钢丝绳的弯曲应力和疲劳受损程度。

2 如何提升起重机的钢丝绳使用寿命

2.1 正确挑选钢丝绳

在挑选钢丝绳时，许多用户存在类似的误区：钢丝绳本身具备的强度越高越好，事实上这样的观点是错误的，尽管强度较高的钢丝绳能够承载较大的负荷同时具备一定的抗挤压能力，但是与此同时其韧性必然会降低。在弯曲扭转作业时就更容易出现断裂的情况。因此，钢丝绳的挑选不是强度越大越好，而是要根据实际工作的情况进行选择。在选择钢丝绳时主要要考虑以下几方面的因素。

第一，起重机在高腐蚀性环境中作业时，要首先选择镀锌钢丝绳。实验研究表明镀锌钢丝绳在高腐蚀性的环境中，其使用寿命是普通钢丝绳的三倍。第二，起重机的主要受损形式是磨损时，要优先选择在起重机上很少使用外层钢丝相对较粗的接触钢丝绳。第三，针对主要受损形式是弯曲疲劳的起重机，要选择线接触式的钢丝绳。第四，起重机在高温和明火环境作业时，要选择金属芯或者石棉芯的钢丝绳。

2.2 起重机使用的规范管理

一般情况下，起重机钢丝绳主要是受拉应力、弯曲应力以及挤压应力和加减速动应力的影响。拉应力、动应力以及挤压应力都和起重载荷相关，如果起重载荷小那么其所受的应力就小，钢丝绳使用寿命就长。然而在实际作业过程中，很多起重机都是超负荷运行，并且存在许多操作不规范的情况，这样其所承受的动应力冲击增加最终降低了钢丝绳的使用寿命。对此，必须要提高对起重机使用管理规范化的认识。

第一，明确起重机操作规程，严格按照要求进行作业，禁止起重机超载和“开飞车”情况的出现。第二，根据相关规定安装起重机重量限制器和力矩限制器，保证起重机在规定范围内作业。第三，提高钢丝绳绳头固定装置使用的规范性。例如在使用U型卡时，要保证绳卡U型弯处压在钢丝绳的一端。因为钢丝绳的U型弯处非常容易被压散出现断丝的情况，如果反向安装使用，就会降低钢丝绳的使用寿命。第四，在钢丝绳卷筒、滑轮等零件更换时要注意型号的选择。钢丝绳使用寿命与钢丝绳弯曲曲率半径之间的联系较为密切，绳轮和卷简的直径减小时就会加剧钢丝绳变形，其承受的弯曲应力也会加大，相应的钢丝绳磨损加大，使用寿命降低。因此在更换这类零部件时，要尤其注意直径的选择。

3 定期对钢丝绳进行检查和保养

钢丝绳是在对优质高碳钢丝进行多次冷拔的基础上多重捻制而成，具有复杂空间的螺旋结构，其易弯性要远远高于同等拉伸强度钢棒制作的钢丝，钢丝绳的弹性系数是钢的三分之一，有很强的冲击吸收特性。与此同时，钢丝绳本身的材质特点也决定了其缺陷形成的特殊性，使用的时间越长，钢丝绳受损情况就会越严重，受到磨损和锈蚀之后钢丝绳的受力面积的就会减小甚至变形，同时钢丝绳疲劳、表面硬化以及锈蚀都会造成其内部性能的降低，任何一处的缺陷都会造成整条钢丝绳的报废。

3.1 钢丝绳各零部件的检查

事实上，钢丝绳在投入使用之后相应的性能就会逐渐下降，因此使用时一定要检查钢丝绳的各个零部件。一般来说对钢丝绳整体进行全面细致检查相对比较困难，但是在实际操作中极易损坏的零部件必须要安排专人进行定期检查，避免后期操作时严重后果的发生。第一，钢丝绳加载之后，要仔细检查进入和离开的滑轮、绳槽以及卷筒，这些都是在操作时极易出现缺陷的部分。第二，严格执行钢丝绳绳头固定处检查工作，由于绳头固定处周围的钢丝绳经常受到挤压，容易出现锈蚀、断丝等现象。

3.2 钢丝绳整体的检查

需要钢丝绳进行全面以及整体的检查工作。第一，对钢丝绳磨损情况的检查结果能够直接反映出钢丝绳和匹配轮槽之间的接触情况，同时也能借此了解实际操作中钢丝绳的承载情况，常用的检查方法有测量钢丝绳直径、利用探伤仪进行检测等。第二，钢丝绳断丝情况的检查。投入使用后的钢丝绳避免不了会出现断丝的情况，特别是随着使用时间的增加，出现断丝的次数更加频繁。实际操作中很难做到断丝就马上停止使用，针对这样的情况，可以通过检查一个捻距内断丝的数量和两次断丝间隔的时间来考察钢丝绳的持续承载能力和使用寿命；检查钢丝绳可以通过目测以及手捋的方式，进行手捋操作之前要先将煤油倒在钢丝绳表面，将其作为润滑油脂，对整个钢丝绳进行清洗，然后再手握棉纱将钢丝绳包裹起来慢速移动，如果出现断棉纱被挂的情况则说明出现了断丝，条件允许的情况下可以利用钢丝绳探伤仪进行精准探测。第三，钢丝绳内部的检查工作难度要远远高于外部检查，在检查时可以将合适的钳子在距离100～200mm处夹住钢丝绳反方向转动，此时受外力影响钢丝绳绳股就会隆起，在绳股隆起时要仔细观察钢丝绳内部润滑、锈蚀和断丝情况，注意操作时要认真谨慎，防止出现绳股过度位移，钢丝绳永久性变形的情况，完成检查工作之后要适当用力将绳股恢复到初始位置。

3.3 维护及保养钢丝绳

实际工作中需要加强对钢丝绳的维护以及保养的工作，从而延长起重器钢丝绳的使用寿命。

首先，保证钢丝绳的安全使用以及延长其使用寿命在很大程度上取决于维护及保养工作的工作质量。

其次，钢丝绳在使用过程中要保证每月至少两次的润滑。在润滑工作开始之前要先用煤油清洗钢丝绳上的杂质，再在钢丝绳的上面蘸浸80℃高温的润滑油，确保润滑油充分进入到纤维绳芯中。

最后，在起重作业时要保证钢丝绳的顺直，防止出现打结、松散的情况，还要避免钢丝绳和固定硬物之间的过度摩擦，特别是要避免两根或者或多根钢丝绳交叉重叠的情况出现。

4 结语

以上主要是针对影响起重机钢丝绳寿命的因素进行分析，并且提出了如何提升钢丝绳使用寿命的措施，主要提出了三点检查与保养的方面，对钢丝绳各零部件的检查，确保各零部件的合格；对钢丝绳整体的检查，确保没有磨损；维护及保养钢丝绳，确保其使用寿命。除这三方面的检查与保养外，还应当正确挑选钢丝绳以及正确使用钢丝绳，确保所使用的钢丝绳是正规厂家生产，且质量合格，在确保钢丝绳的质量同时，也确保人员的安全。

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