集装箱岸桥钢丝绳的应用分析

卜雪奴 吴 松

（上海振华重工（集团）股份有限公司，上海 200125）

钢丝绳在岸桥中连接着集装箱货物，承载着集装箱的重量，钢丝绳的质量直接关系到岸桥作业的水平。在集装箱岸桥作业的应用中，人们一定要做好钢丝绳管理工作，明确钢丝绳的使用周期，既要保障钢丝绳在岸桥中的安全性，又要确保钢丝绳的作业效率，促使钢丝绳能够满足集装箱岸桥的应用需求。

1 集装箱岸桥钢丝绳的接触方式

集装箱岸桥钢丝绳的接触方式是指构成钢丝绳的钢丝之间的接触状态，其可分为3类。

1.1 点接触

点接触是指钢丝之间相互交叉，交叉点位置的钢丝上以点的状态接触。钢丝绳点接触的应力高但存在二次弯曲应力，缺乏抗疲劳性能，此类接触方式逐渐被取代。

1.2 线接触

线接触是指钢丝与钢丝之间有沟槽，钢丝呈现出线性接触的状态。接触应力偏低，其具有良好的抗弯曲、抗疲劳性能，而且钢丝绳线接触的结构紧凑，能够满足集装箱岸桥吊装的需求。

1.3 面接触

面接触是指钢丝绳中每股钢丝利用挤压、拉丝的方法构成，钢丝之间表现出面接触的状态。面接触的钢丝绳不容易断丝，具有抗磨损、抗腐蚀的性能，面接触钢丝绳可以承载较大的横向作用力，其对安装方式有要求，不适合选择小滑轮或反向安装的条件中。

2 集装箱岸桥钢丝绳的应用分析

本文结合集装箱岸桥的实际案例，重点分析钢丝绳的具体应用。

2.1 钢丝绳的结构分析

集装箱岸桥作业时的需求决定了钢丝绳的结构，例如，岸桥中卷绕类型的钢丝绳就可以配置衔接处钢丝绳芯，避免钢丝绳出现变形或松散的问题。现阶段，集装箱岸桥钢丝绳大多使用交互捻的结构，捻绳要反着卷筒绳槽螺旋[1]。结合岸桥钢丝绳的使用，笔者分析了钢丝绳的结构配置。岸桥中牵引用的钢丝绳，无导绕系统的也就是不绕过岸桥滑轮的，其可应用在“6×19”“6×37”的场合中。牵引类有导绕系统的需要与起升、变辐的场合相同，钢丝绳的起升与变辐应用分为两类，分别是单层卷绕和多层卷绕，多层卷绕的使用场合是“6×19W+IWR”“8×19W+IWR”，单层卷绕又可以分为起升高度大的起升机、吊钩及抓斗起重机，前者应用场合是“多股不扭转”“18×7”“18×19W”“18×19S”，后者按照绳径比分成两部分，绳径比低于20h的使用场合为“6×31SW”“6×37S”“6×36SW”“6×19S”“8×26SW”“8×31SW”，绳径比高于20h的使用场合是“6×19S”“6×19W”“6×19Fi”“8×19S”“8×19W”“8×19Fi”“6V×30”。

2.2 钢丝绳的应用性能

钢丝绳的制造中有明确的性能规定，钢丝绳必须符合规定要求，才能满足集装箱岸桥的需求。根据相关性能规定，钢丝绳分成一般用途、重要用途两个级别，一般用途钢丝绳的力学性能接近GB1102-74中的级别规定，属于普通类的钢丝绳[2]。集装箱岸桥中的钢丝绳属于重要用途级别，与矿井、危险品吊运等同属于重要用途，该级别下钢丝绳的力学性能经过弯次与扭转的试验之后，其性能比GB1102-74中特级钢丝绳的性能稍低。当钢丝表面的公称抗拉强度与表面状态处于相互制约的条件时，岸桥如果使用高强度钢丝绳，可减少钢丝绳的直径，实际钢丝绳的韧性就会降低。集装箱岸桥要根据具体性能来选择钢丝绳，国产类钢丝绳中强度等级在1570～1770MPa范围比较合适，进口类钢丝绳中最为合适的强度等级为1770MPa，按照集装箱岸桥的实际情况选择钢丝绳的性能，可以保证钢丝绳在吊运过程中的可靠性。

2.3 计算钢丝绳的直径

钢丝绳直径计算是岸桥钢丝绳应用中不可缺少的内容，计算好钢丝绳的直径后才能选出优质的钢丝绳。钢丝绳直径计算时，要结合集装箱岸桥的应用需求，采用以下两种方法进行准确计算。

2.3.1 安全系数法

运用安全系数法选择岸桥钢丝绳时，其具有明确的要求，选用钢丝绳的破断拉力F必须遵循一定的条件，其规定范围是F0/F≥n，n表示最小安全系数，安全系数根据钢丝公称抗拉强度确定出来。例如，钢丝绳的工作级别是M3，钢丝绳工程抗拉强度分别为0.093MPa、0.890MPa、0.850MPa时，安全系数n=4。

2.3.2 选择系数法

选择系数法中，钢丝绳的直径计算公式如式（1）所示。

式中，d为岸桥钢丝绳的最小直径，mm，c为选择系数，mm/N，F为钢丝绳在岸桥吊运工作中的最大工作静压力，N。

2.4 钢丝绳的应用破坏

应用破坏是集装箱岸桥钢丝绳管理中不能忽视的项目，新钢丝绳在岸桥中可以不用考虑断裂破坏的情况，钢丝绳运行年限较长时或者极限超载时就要考虑钢丝绳的破坏问题，避免影响钢丝绳在岸桥中的安全性。本文主要分析钢丝绳发生应用破坏时的过程及特征。钢丝绳穿过岸桥的卷绕系统时经过了多次弯曲、伸直操作，钢丝绳重复和滑轮、卷筒相互摩擦，导致集装箱岸桥钢丝绳的工作环境越来越差，而且钢丝绳在工作中会进入恶性循环的状态，进而对钢丝绳内部的绳芯造成破坏，整个钢丝绳的不同位置会有不同程度的磨损、疲劳问题。岸桥钢丝绳的应用破坏具有渗透性作用，表面发生破坏后会逐步发展到内部，降低钢丝绳的承载，最终钢丝绳会报废。如果集装箱钢丝绳应用过程中不能预测钢丝绳的报废情况，很容易发生安全风险。

2.5 钢丝绳的注意事项

在集装箱岸桥钢丝绳应用过程中，人们要注意以下事项，以延长钢丝绳在岸桥中的使用寿命，提升钢丝绳在岸桥吊运中的安全性。

（1）集装箱岸桥的牵引、变辐、起升操作中以面接触、线接触钢丝绳为主，在选择钢丝绳形式时，要注意钢丝绳的失效方式，控制好钢丝绳在集装箱岸桥中的结构状态。岸桥钢丝绳中最容易发生弯曲疲劳断丝的情况，在维护钢丝绳安全的前提下，可以选用8股面、9股面的接触类钢丝绳。钢丝绳在集装箱岸桥中超过使用年限1年后，人们应根据其工作频率和环境更换新的钢丝绳，预防安全风险。

（2）在集装箱岸桥卷绕结构中，人们要控制好钢丝绳的弯曲频率，减少钢丝绳的弯曲次数，避免出现反向弯曲的情况。在集装箱岸桥工作环境中，人们应尽量为钢丝绳配置大直径的滑轮、卷筒，通过提高绳径比减少钢丝绳的弯曲破坏，减轻钢丝绳相互接触时的压力。在集装箱岸桥钢丝绳中，人们要准确地设计滑轮、卷筒绳槽的槽底半径，半径选择关系到钢丝绳的寿命，还要注意选择滑轮的材料，促使岸桥钢丝绳能够紧密贴合到滑轮槽内，最大化地预防挤压、摩擦的情况。

（3）岸桥钢丝绳使用中要配置好润滑油，规定润滑的方式及周期，保护好工作中的钢丝绳，预防钢丝绳锈蚀的问题。在集装箱岸桥中作业时，钢丝绳尽量不要与周围的作业设备发生碰撞，以减少钢丝绳的维修频率。钢丝绳使用期间要做好防护措施，岸桥钢丝绳吊运底部禁止站立行人，还要积极排除钢丝绳吊运过程中的人为失误，保障集装箱岸桥钢丝绳的高效应用。

3 集装箱岸桥钢丝绳的应用维护

针对集装箱岸桥钢丝绳的应用，人们采取有效的维护措施，促使钢丝绳在集装箱岸桥中能够保持最佳的工作状态。

3.1 明确钢丝绳的更换条件

人们要规定钢丝绳的更换条件，集装箱岸桥钢丝绳出现扭转、打结等情况，说明钢丝绳在集装箱岸桥吊运中已经受到很大的应力，尤其是钢丝绳两端，钢丝绳不断运动的过程中，应力逐步集中到钢丝绳的两端，致使钢丝绳提前发生损坏。

3.2 科学选择钢丝绳在集装箱岸桥中的缠绕方式

人们要维护钢丝绳在集装箱岸桥中的缠绕方式，规定钢丝绳穿过卷筒、滑轮时的方向，注意把控钢丝绳的弯曲程度。钢丝绳缠绕时尽量采用同向弯曲，虽然钢丝绳弯曲存有反向弯曲的情况，但是在集装箱岸桥钢丝绳的弯曲操作中不建议使用反向弯曲，因为反向弯曲时钢丝绳同时受到弯曲压力与侧向压力，严重降低了钢丝绳的使用寿命。当集装箱岸桥钢丝绳必须设计成反向弯曲时，此时应该拉开滑轮的间距。

3.3 利用滑轮维护集装箱岸桥钢丝绳的方法

根据滑轮对集装箱岸桥钢丝绳的影响而制定维护措施，滑轮在集装箱岸桥钢丝绳应用中节省了用力，同时起到支撑钢丝绳的作用。钢丝绳起升过程中会受到滑轮的反复作用，钢丝绳上产生了一次弯曲应力。为了减小弯曲应力对钢丝绳使用寿命的影响，需调控滑轮的直径，因为滑轮直径在钢丝绳的弯曲应力中起到决定性作用。所以，从钢丝绳的弯曲疲劳度方面来看，滑轮直径和钢丝绳直径的比值最好不要低于1000，最少也要控制在600，预防弯曲应力对钢丝绳的破坏干扰，维护钢丝绳在集装箱岸桥吊装中的应用。

3.4 集装箱岸桥钢丝绳应用维护中的换绳操作

钢丝绳换绳必须采取规范的操作方式，以维护钢丝绳的性能。集装箱岸桥钢丝绳换绳维护的具体操作为：操作人员拆掉轴头限位，吊具放松后，需在钢丝绳的卷筒上使用倒阀，预防钢丝绳脱开掉落，接下来放松卷筒上的钢丝绳，松掉钢丝绳结构中的压板；操作人员沿着换绳的顺序从旧绳头上焊接新绳，利用旧绳带动新绳上升，待新绳到达卷筒上时，操作人员使用天车设备挂好旧绳，再从新绳上使用倒阀，接下来切断旧绳，把旧绳抛到地面上；操作人员顺着岸桥吊具缓慢放下新绳，其间注意避免新绳打结；换绳完成后，操作人员焊接钢丝绳的两端，利用吊具调整钢丝绳的起升，促使钢丝绳能够紧固压贴到岸桥的卷筒上，安装好轴头限位，清零主升起的编码器即可。

4 结语

在集装箱岸桥中，钢丝绳属于一类柔性的机械设备，同时也是易损耗物品。在岸桥应用中，人们一定要做好钢丝绳的维护工作，避免出现安全风险。在集装箱岸桥钢丝绳的应用过程中，人们要明确其分类和接触方式，从而确保钢丝绳在集装箱中的可靠性，完善港口集装箱岸桥的作业环境。

[1]彭晓光.岸桥钢丝绳的使用维护及换绳工艺[J].港口装卸，2008，（1）：6-7.

[2]何平.集装箱岸桥钢丝绳应用的思考[J].港口科技，2006，（9）：17-21.