起重机滑轮轮槽磨损及其检验检测的探讨

陈串，付怀智，尚坤坤

（舟山鼠浪湖码头有限公司,浙江 舟山 316000）

滑轮是起重机系统中非常重要的一部分，常见的滑轮有2 种，一种是动滑轮和定滑轮，另一种是滑轮组。从应用原理和效果上来看，定滑轮可以看作一种等臂杠杆，其作用是改变起重机起吊货物时的动力方向，但并不省力，在整个起重机系统中主要起着协调的作用。动滑轮可以看作一种动力臂和阻力臂为2:1 的杠杆，可节约50%的起吊力，但在实际应用中，需要对滑轮的距离进行调整。滑轮组由定滑轮和动滑轮组成，同时兼有二者的优势。无论哪种滑轮形式，在实际应用中必然存在磨损问题，使用一段时间后，滑轮轮槽就会出现不同程度的磨损，影响整个起重机的运行质量，若情况严重甚至会引起承重绳索断裂，影响货物吊运的安全性。这就需要进行采取科学有效的检验检测方法，对滑轮路槽磨损情况检测掌握，一旦磨损严重，要及时修复和更换，以保证起重机始终还处于安全可靠的运行状态。

1 起重机滑轮的受力情况

要想获得起重机滑轮轮槽的磨损情况，就必须对起重机滑轮进行受力分析，比如，某码头起重机的基本情况如表1 所示。

表1 起重机基本情况表

本起重机的起升部分由钢丝绳缠绕系统动滑轮和定滑轮共同组成，缠绕系统均匀对称，通过对此滑轮磨损情况的受力分析，就能得到滑轮磨损长度。在集装箱装车时，需要从地面上升到一定的高度，通过运行小车将集装箱装到车辆上，空载回程。该起重机在启动时惯性阻力，要远远大于静阻力，此过程为滑轮轮槽磨损最为严重的情况，惯性阻力计算公式如下：

式中，Ws为起重机启动时的惯性阻力；k 为旋转件的惯性阻力系数；Gn为物重；Gz为轮滑中；a 为起重机启动时的加速度。

通过计算分析就可以得到起重机起升、下降、横向移动过程中滑轮的受力情况，从而得到滑轮轮槽的磨损轻，再按照磨损情况来选择科学有效的处理方法。

2 滑轮轮槽磨损的原因

就起重机滑轮轮槽而言，引起滑轮轮槽磨损的主要原因体现在2个方面，其一是疲劳因素，其二的压痕失效。

（1）疲劳因素。起重机滑轮轮槽在长时间运行中实际，及时发现机械疲劳问题，降低疲劳寿命，从而出现裂缝、坑槽等问题。疲劳寿命指的是不用接触力的作用下，起重机滑轮轮槽疲劳循环次数和计算出滑轮疲劳寿命。起重机滑轮轮槽经过长时间使用后，会不断累计产生疲劳磨损，引发裂纹、断裂等问题，最终引起磨损失效。

（2）压痕失效。在应用起重机滑轮轮槽的时候，起重机滑轮轮槽经常出现的磨损问题就会形成压痕，最后引起了起重机滑轮轮槽的老化问题。造成这种现象的主要原因是，在长期使用过程中，起重机滑轮轮槽压入部位出现了裂缝，裂缝也在不断扩大。在拉应力的反复作用下，轮槽凹陷处极易发生塑性变形，在起重机滑轮轮槽表面位置就会出现压痕，若不能及时发现，及时处理，或者是处理方法不够合理，会导致起重机滑轮轮槽内部形成很深的滑移带，另外，在起重机作业时，在瞬间吊起物体时，会引起摇动，使得钢丝绳和滑轮发生摆动和摩擦，导致轮槽磨损。如果吊车发生侧向移动，则很容易使吊车的磨损加剧，从而导致起重机失效。

3 滑轮轮槽磨损的表现形式

3.1 裂纹

在起重机的工作中，机械的滑轮组在起吊材料的重量的作用下，经过一段时间的正常工作后，会发生机械的疲劳磨损，这种磨损是由于物体之间的相互接触而引起的，当滑轮及绳索表面接触后，接触区域的力使该部位的磨损超过了应该的极限，过大的压力造成了裂纹，裂纹的面积也会随之扩大。通常来讲，出现的裂纹的发展程度可以分为3 个阶段：萌生、扩展、崩断。所以，对于由于磨损现象出现裂纹后所处的阶段，要以损耗的具体情况为依据，对其进行分析，制定出相应的对策，以保证设备的正常工作，保障工作的安全。

3.2 安装前的磨损现象

在起重机滑轮组的安装作业前，要结合作业的具体状况，并结合实际情况，从下列几个方面进行具体的分析。

首先，要清楚地认识到，在机器运行过程中，机器的各个零件在相互碰撞时，所受到的力是不一样的，从而导致了机器间的疲劳损失也是不一样的。如今，在工程行业中，存在各种各样的起重机种类，因此，在对滑轮组的选择和应用的过程中，要以实际情况为依据，并结合设备之间的功能、运行方式的不同，来选择与之相匹配的滑轮。

其次，在进行滑轮的选取工作时，要确保后续工作的顺畅，以及后续的监控工作能够正常进行，就必须按照滑轮出厂时厂商所设置的相应的寿命以及正常的工作时间，来达到最大的使用范围，以确保安全，并保证有充足的设备寿命。

最后，在对起重机滑轮进行锻造定制的时候，起重机滑轮会出现磨损裂纹，但这种情况下，厂商会在起重机滑轮出厂的时候，给出起重机滑轮到达疲劳的确切时间。因此，在实际工作的使用过程中，可以由有关人员进行精确的测量，确保对起重机滑轮组的磨损程度有一个明确的判断。如果数据是正确的，那么就可以提前进行相应的替换，从而达到对机械磨损现象进行人工控制和预防的目的。

3.3 运行中的磨损现象

滑轮开裂的主要原因是由于在工作过程中，会有一种压力在滑轮沟槽部位反复作用，塑形性一般的滑轮就会因此而变形，并且在滑轮沟槽部位会有不同程度的差别，这样的情况屡见不鲜，就会造成接触部位的硬化或软化，当机器长期工作后，机器的沟槽形态会反复发生，最后在沟槽内形成一条较长的偏移带，使整个滑轮失效，不能正常工作。造成滑轮沟槽部位反复磨损的原因，是由于机械在吊起重物时，整个机械会有一定的抖动，使得绳与滑轮之间会有很大的抖动，此时，与滑轮沟槽部位有一定的接触，就会发生相应的摩擦，从而造成严重的磨损。在降低滑轮的磨损与裂纹的同时，要加强相应的工作人员对绳索滑轮系统的整体缠绕方式，以及相应的运动原理的相关分析的理解，进而能够全面地对滑轮的具体受力方式有一个更加深入的认识，在充分认识到这一点后，即使机械会进行长时间的工作，也能够在此过程中控制和防止其磨损现象。另外，还必须对整个系统进行更换并加入滑油，通过对滑轮系统长期运行后的情况进行分析，发现由于在进行工作时会出现摩擦，因此，摩擦生成的杂质会进入涂在滑轮之间的润滑脂中，使得滑轮的绳索与滑轮之间的摩擦力大幅度地增大，使得磨损现象更严重。严重时，会影响整个机器的正常运转。

4 防止起重机滑轮轮槽磨损的措施

4.1 严格控制钢丝绳的缠绕情况

通过对钢丝绳缠绕系统的分析研究，借助动力学和运动学的知识，能够得到准确的滑轮绳槽表面所承受的重力。起重机起吊货物时，为加快货物搬运速度，钢丝绳上下运动的深度比较快，钢丝绳在快速运动状态所产生的接触应力比普通钢丝绳快速运动时高1 ～2 倍。所以，在使用起重机的时候，必须对其进行加速度的控制，以降低滑轮所受到的冲击载荷，同时也可以降低在吊装过程中的点动操作频率，进而降低滑轮、钢丝绳与轮槽的摩擦系数。

4.2 提升钢丝绳和滑轮之间的接触应力

从起重机运行原理以及钢丝绳对滑轮的作用机理中能够看出，起重机的进行吊运货物时，在吊物重力的作用下，钢丝绳和滑轮轮槽之间会产生很大的接触应力。且在钢丝绳交变作用的影响下，起重机滑轮轮槽底会产生疲劳磨损，进而产生带轮压痕。所以，在实际操作时，要求作业人员减少滑轮槽表面的接触应力，并通过表层安装和钢丝绳直径衬垫的更换和调整的方法，来改善整体滑轮组系统的运行条件。通过这种方法，可以使钢丝绳和滑轮之间与接触面更加紧密，从而降低钢丝绳与滑轮沟槽的摩擦力。

4.3 定期更换润滑油

从对滑轮槽表面磨损机理的分析中可以看出，在滑轮槽发生磨损后，因为摩擦脱落的杂质会溶解进润滑脂中，这就会增加钢丝绳与滑轮槽之间的阻力，进而增加磨损的程度，因此，在磨损程度达到一定的标准后，可以及时进行润滑脂的更换，这样就可以有效地减少磨损的损耗。

5 起重机滑轮轮槽检验检测要点

起重机滑轮轮槽检验检测具有很强的复杂性，且影响检验检测结果的因素比较多，任何一个细节把控不当，就会影响起重机滑轮轮槽运行的稳定性和安全性。准确的起重机滑轮轮槽检验检测结果，可为滑轮轮槽的检修、养护、更换等提供有的参考和指导。因此，在施工检验检测中，必须严格把控好起重机滑轮轮槽检验检测要点，主要体现在以下几个方面。

（1）在工作情况下，可以用手掰动起重机滑轮，如果无法用掰动滑轮，说明起重机滑轮轮槽的磨损比较严重。对起重机滑轮轮槽上的油槽和油孔中的杂质进行有计划的清理，并对油槽和轴承垫圈上的油槽进行监控。如果在测试中，发现了起重机滑轮轮槽上有明显的裂缝，要立即进行替换或者废弃，以免造成安全问题。

（2）科学合理地调整起重机滑轮轮槽和绳径之间的比例值。通常情况下，起重机滑轮轮槽直径不能超所绳索直径的30%。起重机滑轮轮槽零件的安装，必须严格遵守有关的规范。

（3）加大对起重机滑轮的清洗力度，用肉眼观测起重机滑轮的磨耗，对于一些起重机滑轮已经有了磨耗，但还没有到需要销毁的地步，就需要仔细地观测起重机滑轮的运行状况，如果磨耗加剧，就需要迅速地更换起重机滑轮。此外，一些滑轮需要经过焊接后才能投入使用，但是如果是铁质材料的滑轮，如果有裂纹，那么就不能进行焊接后再使用，需要直接丢弃，从而最大限度地发挥出滑轮组的实际价值，并为有关人员了解吊车的具体运行情况提供了一个有效的凭证。在对滑轮和钢丝绳进行检测和检查时，为了使滑轮和钢丝绳的工作效率达到最大，需要将钢丝绳的直径控制在16 ～28mm，并根据吊车的实际工作需要来确定钢丝绳的大小。

（4）按照所制定的检查和检查计划，对起重机滑轮的轮槽进行检查和检查。该工作的开展不能盲目，一定要严格遵守规范，参照检验检测方案，对磨损检测要点进行严格控制。在对滑轮组的检验中，要确保钢丝绳和滑轮表面的润滑程度达到标准，所用的钢丝绳无断裂，轮槽内无裂缝。如果不符合以上条件，就必须采取相应的措施。

6 结语

综上所述，结合理论实践，分析了起重机滑轮轮槽磨损及其检验检测，分析结果表明，起重机在运行中滑轮轮槽发生磨损是客观存在的，难以从根本上得到的解决和处理。但采用科学合理的防治措施，严格把控好检验检测的要求，可及时发现起重机滑轮轮槽磨损情况，按照磨损的深度采取有效的解决措施，或修复，或者更换，以降低滑轮和钢丝绳之间的摩擦系数，以免引起钢丝绳断裂问题，引起安全事故。