轮胎式龙门起重机辅助钢丝绳非正常磨损原因及解决方案

黄志祥

为了配合后期实施自动化改造，某集裝箱码头新购置的12台轮胎式龙门起重机（以下简称“轮胎吊”）采用新型八绳全功能小车结构。小车架左右两侧水平布置2个起升卷筒，每个卷筒安装主钢丝绳和辅助钢丝绳各2根，其中：主钢丝绳负责承载吊物，并可实现吊具左右倾;辅助钢丝绳可实现吊具旋转及平移。辅助钢丝绳的设计使用寿命为，但其实际在使用400～1 800 h后就可能出现断丝、断股、绳股挤出或变形等严重缺陷。更换辅助钢丝绳后，上述问题不仅重复出现，而且间隔时间越来越短，甚至发生辅助钢丝绳夹绳出槽拉断卷筒的严重事故，对码头安全生产造成严重威胁。本文基于对钢丝绳正常磨损情况的分析，结合现场作业情况，判断轮胎吊辅助钢丝绳发生非正常磨损的原因，并提出相应的解决方案。

1 钢丝绳正常磨损情况

（1）外部磨损 外部磨损指钢丝绳在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦而发生的外层绳股钢丝表面磨损。吊运载荷加速和减速运动均会加剧钢丝绳外部磨损。外部磨损在钢丝绳与滑轮接触部位特别明显，主要表现为外部钢丝被磨平。通常情况下，起重机钢丝绳的外部磨损从上到下逐渐加剧，这是由设备工况决定的。经过现场检查，发现轮胎吊辅助钢丝绳的磨损从上到下分布较为均匀，据此判断此磨损不属于正常情况下的外部磨损。

（2）材料疲劳 材料疲劳指材料的局部结构在循环应力或循环应变的作用下发生永久变形，最终导致结构失效或断裂。即使材料受到的应力远小于材料的静态强度，也可能发生材料疲劳。材料疲劳是导致机械结构失效的最常见原因。通过取样观察，未发现轮胎吊辅助钢丝绳断口有疲劳源或扩展裂纹，并且辅助钢丝绳缺陷位置不一，据此判断辅助钢丝绳磨损不属于正常情况下的材料疲劳。

2 轮胎吊辅助钢丝绳发生非正常磨损的主要原因

观察轮胎吊辅助钢丝绳的运行痕迹，发现吊架滑轮外侧的防跳槽挡块大面积磨损。根据机械图纸，挡块与滑轮外延的间距应为2～3 mm;但现场测量结果显示，挡块与滑轮外延的间距已达到，并且存在磨损缺角的情况。结合现场作业情况分析，发现轮胎吊辅助钢丝绳发生非正常磨损的主要原因如下。

（1）电控因素 轮胎吊的辅助机构采用变频电机，而变频电机的输出扭矩是根据吊具回转等功能设置的最大定值，该定值与实际载荷呈正向的线性关系。吊具着箱后，载荷瞬间降低;吊具旋转后，在其起升的瞬间，辅助钢丝绳先收紧，起升钢丝绳后动作。

（2）机械因素 由于没有减速限制，当吊具在10 m以上的高度着箱时，吊具着箱速度较快，导致经同一个卷筒升降的辅助钢丝绳和起升钢丝绳同时松绳。此时辅助钢丝绳挤向滑轮槽与挡块之间的缝隙，并将挡块下压，导致挡块发生弹性形变，从而使滑轮槽与挡块之间的缝隙增大，进而使辅助钢丝绳卡在缝隙中。辅助钢丝绳在缝隙中绷紧造成拖拉摩擦，导致辅助钢丝绳发生磨损。长时间的磨损导致滑轮槽与挡块之间的缝隙加大，最终使钢丝绳脱槽绕在滑轮轴上并断裂。随着时间推移，挡块磨损情况加剧，上述问题重复出现且间隔时间越来越短，这也与实际情况相符。

3 轮胎吊辅助钢丝绳非正常磨损解决方案

（1）电控解决方案 优化电控程序：当吊具起升时，使起升钢丝绳先收紧，辅助钢丝绳动作略微滞后，从而降低辅助钢丝绳载荷。

（2）机械解决方案 为了防止挡块发生较大的弹性形变，需要提高挡块的刚度和耐磨度，并避免挡块晃动。首先，在原有的挡块上增加厚度为的三角形板并焊接固定，以提高挡块的刚度和耐磨度;其次，在增加的挡块上沿三角形中线对中布置一块竖板并焊接固定，以消除滑轮之间的空隙，避免辅助钢丝绳挤出;再次，在竖板上沿水平中心线开一条恰好能容纳M16螺母的短槽，对中布置并焊接固定螺母，在滑轮支架上对准螺母开孔（孔径为18 mm）;最后，安装挡板，并用螺栓穿过支架固定在螺母上以拉住挡板，从而避免挡板晃动。挡板改造前后对比见图1。

4 结束语

实施上述解决方案后，轮胎吊辅助钢丝绳非正常磨损现象消除，辅助钢丝绳也未发生脱槽等严重事故。由此可见，上述解决方案能够有效避免轮胎吊辅助钢丝绳发生非正常磨损，从而延长辅助钢丝绳使用寿命，降低辅助钢丝绳使用成本，消除码头作业中的安全隐患。

（编辑：张敏 收稿日期：2020-04-20）