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鋼絲繩的正確使用
2019-11-22
鋼絲繩在使用中要注意：工程機械用的鋼絲繩，應符合GB/T20118-2006《圓股鋼絲繩》標準，并必須有產品檢驗合格證；鋼絲繩在卷筒上，應能按順序整齊排列；載荷由多根鋼絲繩支承時，應設有各根鋼絲繩受力的均衡裝置；起升機構和變幅機構，不得使用編結接長的鋼絲繩。
使用其他方法接長鋼絲繩時，必須保證接頭連接強度不小于鋼絲繩破斷拉力的90%；起升高度較大的起重機，宜采用不旋轉、無松懈傾向的鋼絲繩。采用其他鋼絲繩時應有防止鋼絲繩和吊具旋轉的裝置和措施；當吊鉤處于工作位置最低點時，鋼絲繩在卷筒上的纏繞除固定繩尾的圈數外，必須不小于兩圈；吊運熔化或熾熱金屬的鋼絲繩，應采用石棉芯、金屬芯等耐高溫的鋼絲繩。
鋼絲繩的磨損規律
鋼絲與滑輪和卷筒的繩槽接觸摩擦，會引起外層股的鋼絲表面磨損成平面狀。繩股和鋼絲之間的摩擦會引起內部磨損。由于環境及維護等原因引起鋼絲表面粗糙銹蝕、沾染灰塵和砂粒以及潤滑缺陷，會使磨損和銹蝕加劇，導致鋼絲繩的斷面面積減小，強度降低。
常見鋼絲繩的磨損規律如下：
1 .磨損
鋼絲繩在操作時與其他物體接觸并有相對運動，產生摩擦。在機械、物理和化學的作用下，鋼絲繩的表面不斷磨損。磨損是鋼絲繩最常見的損傷方式，一般分為外部磨損、變形磨損和內部磨損三種情況：磨損鋼絲的典型斷面形狀，即外部均勻磨損、變形磨損和內部磨損。
(1) 外部磨損 鋼絲繩在使用過程中其外周與滑輪槽、卷筒壁、鉤頭等物體表面接觸而引起的磨損屬于外部磨損。在外部磨損后鋼絲繩直徑將變細，外周表面的鋼絲被磨平。鋼絲繩的外部磨損使承受載荷的鋼絲截面積減小，鋼絲繩的破斷載荷也相應降低。通過試驗得到單周磨損較全周磨損更惡劣，所以應盡可能使單周磨損的鋼絲改為全周均勻磨損。
(2) 變形磨損 由于振動、碰撞造成的鋼絲繩表面撞損，叫做變形磨損。這是一種局部磨損現象，如卷筒表面的鋼絲繩受到其他物體的撞擊，起重機起升鋼絲繩相互打纏，或者由于滑輪與卷筒中心偏斜而產生的咬繩現象，都會使鋼絲繩產生變形磨損。如把磨損后的表面細鋼絲剖開，變形磨損和外部磨損因局部擠壓而變形，其鋼絲橫斷面在擠壓處向兩旁伸展成翅形。從外表看，鋼絲寬度擴展，雖然鋼絲繩截面積減小不多，但局部擠壓處的鋼絲表面材質硬化了，極易斷絲。
(3) 內部磨損 在使用過程中，鋼絲繩經過卷筒或滑輪時所承受的全部負荷壓在鋼絲繩的一側，各根鋼絲的曲率半徑不可能完全相同。同時，由于鋼絲繩的彎曲，鋼絲繩內部各根鋼絲就會相互產生作用力并且產生滑移，這時股與股之間接觸應力增大，使相鄰股間的鋼絲產生局部壓痕深凹。當反復循環拉伸彎曲時，在深凹處則產生應力集中而被折斷，構成了內部磨損。通常鋼絲表面的壓力與鋼絲繩的壓力成正比，在張力相同情況下，由于受壓面積不同，單位面積承受的壓力也不同。從表面受壓磨損來看，采用線接觸鋼絲繩比采用點接觸鋼絲繩有利，采用面接觸鋼絲繩比采用線接觸鋼絲繩更有利。此外，鋼絲繩的彎曲程度、運動速度，對鋼絲繩的內部磨損均有影響。很明顯，選擇線接觸或者面接觸類型的鋼絲繩是減少內部磨損的有效途徑。
2.疲勞
鋼絲繩在使用過程中主要承受彎曲疲勞和拉伸、扭曲、振動引起的疲勞。
(1) 彎曲疲勞 鋼絲繩重復通過滑輪或卷筒中撓上撓下，無數次的彎曲，容易使鋼絲產生疲勞，韌性下降，最終導致斷絲。而疲勞斷絲出現在股的彎曲程度最嚴重的一側外層鋼絲上。通常情況下，疲勞斷絲的出現意味著鋼絲繩已經接近使用后期。試驗表明，鋼絲繩的彎曲疲勞壽命與D/d比值(即卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值)、安全系數和鋼絲繩結構均有密切的關系。
(2) 拉伸、扭曲和振動引起的疲勞 起重機鋼絲繩在起動和制動的始末，捆扎鋼絲繩在承受載荷的前后，變化的拉伸應力會引起金屬疲勞。此外，鋼絲繩經常受到扭曲和振動也是產生疲勞的原因。疲勞損傷的原理是在變應力的作用下，鋼絲表面首先由于各種滑移形成初始裂紋，然后裂紋尖端在切應力的作用下反復塑性變形，使裂紋擴展直至斷裂。其疲勞引起的斷絲一般斷口平齊，多半出現在表層鋼絲上，并且很有規律。
防止鋼絲繩疲勞損傷的途徑：在條件許可的情況下，盡可能使卷筒和滑輪的直徑加大；在安排滑輪布局時；盡量避免使鋼絲繩反向彎曲。試驗數據表明，反向彎曲的破壞約為同向彎曲的兩倍。
(3) 銹蝕 鋼絲繩一般在露天使用，日曬雨淋會使鋼絲繩腐蝕，尤其是在有害氣體與惡劣環境下使用的鋼絲繩，腐蝕造成的損傷就更嚴重。因腐蝕而受損的鋼絲繩表面存在氧親和性的差異，使表面的某一局部金屬成為陽極，另一鄰近的局部金屬成為陰極，形成了大量的小電池。在小電池的作用下，表面便形成很多圓形腐蝕坑，并逐步加深。這些坑就成了應力集中點、疲勞裂紋的源泉。與此同時，腐蝕使鋼絲繩的截面積減小，彈性和承受沖擊的能力降低。
防止鋼絲繩銹蝕損傷的方法有兩種：一種是勤涂油，對于經常處于運動狀態的鋼絲繩涂油，是必不可少的。新鋼絲繩麻芯一般含有12%～15%的油脂，而報廢的鋼絲繩在損耗最大的部位僅含2.4%的油脂，在同一根鋼絲繩的繩端，即使沒有經過滑輪也仍含有12.7%～14.5% 的油脂。試驗表明，涂油鋼絲繩在試驗后期發生的斷絲約為不涂油的一半。一根鋼絲繩最初的含油量只能維持壽命的40%，其后如不加油則斷絲急劇增加；二是對使用環境惡劣、相對運動較少的鋼絲繩，可選擇鍍鋅、鍍鋁等特種鋼絲繩。這些鋼絲繩暴露在大氣中的鍍鋅或鍍鋁表面會形成氫氧化鋅和氫氧化鋁薄膜，能有效地防止鋼絲繩的腐蝕。
(4) 變形 很多斷繩事故是因為鋼絲繩事先受到過變形損傷而沒有引起人們的足夠重視，結果釀成大禍。變形的主要原因有以下幾種：
①外傷。在操作過程中，鋼絲繩與其他設備不正常的接觸容易造成外傷。最明顯的外傷是鋼絲繩在滑輪里滑槽，在卷筒上跳出擋板，結果常常使幾十米乃至數百米的鋼絲繩因為局部軋壞而報廢。防止鋼絲繩外傷的關鍵在于完善起重機設備?；啈O置可靠的防滑槽擋圈，擋圈與滑輪外圈的間隙不大于鋼絲繩直徑的1/5。卷筒上的鋼絲繩不能松弛太多，以防繩圈跳出擋板在纏緊時軋壞。
②壓潰。鋼絲繩在卷筒上卷亂后容易產生壓潰現象。鋼絲繩在卷筒上卷亂時，相互傾軋，在操作時會發出“軋吱軋吱”的聲響。由壓潰造成的鋼絲繩損傷會在局部迅速出現斷絲與壓扁的痕跡。防止的措施是應按設計規范選擇滑輪與卷筒的偏角，必要時可在起升機構中設置排繩器或者壓繩裝置，防止鋼絲繩出現卷亂現象。
③扭結。鋼絲繩在局部扭曲后產生的永久變形叫做鋼絲繩扭結。扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結，反之稱為負扭結。普通鋼絲繩帶有自轉性，如果繩股的端部不加捆扎便施加張力，則繩股會向倒捻方向旋轉，這是造成鋼絲繩扭結的內在因素。鋼絲繩在扭結后，經過多次起吊受載，也只有局部繩芯外露，一般沒有斷絲現象。但試驗表明，鋼絲繩在扭結損傷后強度將顯著降低。正扭結的強度只有原強度的60%～80%，負扭結的強度還不到原強度的50%。嚴重時強度將降低到只有原來的10%～20%。
防止鋼絲繩扭結可采取以下措施：在重要的起重設備上選用不旋轉鋼絲繩；在鋼絲繩的自由端設置轉子(也稱防轉裝置)；加強操作人員工作責任心，發現扭結跡象立即停止操作，釋放還原。
④咬繩。鋼絲繩咬繩損傷常發生在多層卷繞的起重機卷筒上，有槽雙層卷繞的起重卷筒更甚。
⑤過載。鋼絲繩隨著載荷的增加會有微量的伸長，當載荷超過彈性極限時，鋼絲繩就可能斷裂。通常把鋼絲繩承受的靜載荷控制在破斷載荷的1/10～1/5，叫做安全負荷。安全負荷表示的是鋼絲繩允許承受的額定靜負荷。但鋼絲繩實際上往往處于運動狀態，鋼絲繩在工作時除了要承受貨物、吊物、自重等靜載荷外，還要受到因加速度和沖擊引起的動載荷，因彎曲引起的附加載荷，因摩擦引起的阻力載荷等等。由此可見，當除了靜載荷以外的其他載荷增多時，實際的安全系數就降低了，鋼絲繩往往由此而引起過載。因過載而破斷的鋼絲繩，其斷口呈松散狀，六股的鋼絲繩斷口位置大多數不在一起，繩芯外露，這是鋼絲繩因過載而斷裂的特征。過載的鋼絲繩即使不發生斷裂事故，也會大大地縮短使用壽命。
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