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工程机械钢丝绳的安全使用与报废

发布时间:2019-12-18 14:27 文章来源:未知 文章编辑:admin 点击数:

1工程机械用钢丝绳的选择 (1)钢丝绳的强度,钢丝的抗拉强度所决定的钢丝绳的破断拉力是钢丝绳最重要的性能指标,抗拉强度高可以提高钢丝承受动载荷和抗挤压的能力,但抗拉强


1工程机械用钢丝绳的选择
(1)钢丝绳的强度,钢丝的抗拉强度所决定的钢丝绳的破断拉力是钢丝绳最重要的性能指标,抗拉强度高可以提高钢丝承受动载荷和抗挤压的能力,但抗拉强度提高的同时,钢丝绳的韧性降低、脆性增加,在重载且反复弯曲的使用条件下容易断裂,所以,钢丝绳并不是抗拉强度越高越好,而需要综合考虑,抗拉强度在1550Ma级左右的钢丝绳,其抗拉、抗挤压、耐磨损、柔韧性等综合特性较好,是起重机工作机构的优先选择。
(2)钢丝绳的韧性。韧性是保证钢丝绳可靠性的重要参数,由单根钢丝的试验结果决定,按照国家标准,钢丝绳的韧性分为特级、I级、Ⅱ级3个等级.特级韧性最好,用于重要场合,如载客电梯、矿井的载人提升机等;1级韧性比特级稍低,但可靠性也不错,一般作为起重机的各个工作机构用绳;Ⅱ级韧性较低,但成本也低,常用于次要、更换频繁的场合,如捆绑绳、吊索等。
(3)钢丝绳的耐腐蚀性,根据钢丝绳使用环境条件、按照钢丝是否进行表面处理,可分为光面钢丝。绳和表面镀锌钢丝绳2种,光面钢丝绳的钢丝表面不做任何处理,用于无腐蚀性环境的起重机。表面镀锌钢丝绳根据钢丝镀层的耐腐蚀性能分为3个等级,甲级用于严重腐蚀条件,乙级用于一般腐蚀条件,丙级用于较轻腐蚀条件,普通钢丝绳在单根使用时,都有向钢丝绳绕向相反方向旋转的现象,在滑轮组中使用时会因钢丝绳旋转而造成起吊钢丝绳旋扭,俗称打绞。相对于普通钢丝绳,不旋转钢丝绳己开始大量应用,当在卷筒上进行多层缠绕时,普通股的钢丝绳外股层与层之间挤压较严重,钢丝绳表面磨损较快,而紧密股的钢丝绳则有较高的抗磨损和抗挤压能力。
钢丝绳的选择正确与否,直接影响其使用寿命。
推荐选用原则:(1)当进行1次无导向重物提升或在较大高度下进行多次无导向重物提升时,选用不旋转钢丝绳;(2)当进行1次有导向重物提升或在较小高度下进行多次有导向重物提升(如行车)或左旋和右旋绳成对使用时,选用普通钢丝绳,钢丝绳旋向的确定应遵循:右旋绳槽的卷筒推荐使用左旋钢丝绳:反之,左旋绳槽的卷简应使用右旋钢丝绳.对于单层缠绕的不旋转钢丝绳,必须严格遵守上述原则,否则易引起钢丝绳结构的永久变形;对于多层缠绕的情况,绳的旋向由卷筒绳槽的方向决定,以便为下一层打好基础。
多层绕卷筒的钢丝绳相互间摩擦力及受到的挤压力都较大,易产生乱绳现象,因此应选用直径略小于绳槽节距和绳槽直径的钢丝绳,以增加钢丝绳与卷简间的接触面积,减少相邻钢丝绳间的摩擦力,从而提高钢丝绳的寿命。实践证明,钢丝绳的直径比绳槽节距小1%,有助于排绳紧密,能有效地消除爬绳、乱绳现象.
在相同直径下,钢丝绳外股数目越多,股直径则越细,单根钢丝也越细,这种钢丝绳的挠性好,能很好地克服钢丝绳多次进出卷筒时受到的反向弯折力,穿绳也容易:较粗的外股,其钢丝也较粗,则能更好地抵抗磨损、机械损伤、腐蚀和挤压力。只有将2种优点综合考虑,才能合理选用钢丝绳.此外,钢丝绳在选用过程中还要注意其最小直径和最小破断拉力应符合RD4308的规定。

2工程机械钢丝绳使用和维护注意要点
21使用要点GB6067-85《起重机械安全规程》中规定;起重机械用的钢丝绳应符合GB1102-74圆股钢丝绳》.必须有产品检验合格证;钢丝绳在卷筒上,应能按顺序整齐排列;载荷由多根钢丝绳支承时,应设有各根钢丝绳受力的均衡装置:提升机构和变幅机构不得使用编结的钢丝绳.使用其他方法接长钢丝绳时,必须保证接头连接强度不小于钢丝绳破断拉力的90%.提升高度较大的起重机,宜采用不旋转、无松懈领向的钢丝绳.采用其他钢丝绳时应有防止钢丝绳和吊具旋转的装置和措施;当吊钩处于工作位置最低点时,钢丝绳在卷筒上的缠绕除固定绳尾的圈数外,必须不小于2圈;吊运熔化或炽热金属的钢丝绳,应采用石棉芯等耐高温的钢丝绳.
22缴护注意要点
在从钢丝绳工字轮上取绳时,为避免打结、松散,应使工字轮支在架子上把钢丝绳拉直展开,然后按需截取。对钢丝绳的维护应做到以下几点:(1)防止因钢丝绳损伤,腐蚀和其他物理、化学原因造成的性能降低;(2)钢丝绳开卷时,防止打结或扭曲:
(3)钢丝绳切断时,有防止绳股散开的措施;(4)钢丝绳要保持良好的润滑状态,所用润滑脂符合该绳的要求:(5)每天检查,包括对端部的固定连接,平衡轮处钢丝绳,并作出安全判断。

3钢丝绳连接要求及损伤防止措施
31连接要求
钢丝绳绳端在卷筒上固定时,要求安全可靠,行车用压板固定法,压板数不得少于2个;采用绳扎头法时,绳扎头数不少于3个,绳扎头间距不小于钢丝绳直径的6倍,最后一个扎头距绳端不小于140~150mm用编结法连接钢丝绳时,编结长度不小于规定,连接后承载力不小于钢丝绳破断拉力的75%.以锥形套浇铸法和铝合金套压编法连接钢丝绳时,其连接后承载能力达到钢丝绳的破断拉力。
3.2损伤防止描施
321磨损
磨损是钢丝绳最常见的损伤现象,一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损3种情况。外部磨损钢丝绳在使用过程中,其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起外部磨损,绳径将变细,外周表面的细钢丝被磨平,承受载荷的钢丝截面积减小,钢丝绳的破断拉力也相应降低。单周磨损较全周磨损更严重,尽可能地使单周磨损改为全周均匀磨损,在钢丝绳的全长范围内尽量做到均匀磨损。如在使用中期换头可延长钢丝绳使用寿命30%~%。
变形磨损是由于振动、碰撞而造成的钢丝绳表面撞损,是一种局部磨损现象。如卷筒表面的钢丝绳受到其他物体的撞击、提升钢丝绳相互打缠或者由于滑轮与卷简中心偏斜而产生的咬绳现象,都会使钢丝绳产生变形磨损。
由于钢丝绳的弯曲使内部各根细钢丝相互作用产生滑移,股与股之间接触应力增大,相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹,当反复循环拉伸弯曲时,在深凹处则产生应力集中而折断,构成了内部磨损。通常细钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比,在张力相同情况下,由于受压面积不同,单位面积承受的压力也不同。从表面受压磨损来看,钢丝绳采用线接触比采用点接触较为有利,采用面接触比采用线接触更有利,因此选择线接触或者面接触类型的钢丝绳是减少内部磨损的有效途径。此外钢丝绳的弯曲程度,运动速度对内部磨损均有影响。
322疲劳
钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。弯曲疲劳是钢丝绳无数次地弯曲、重复绕过滑轮或卷筒时,使钢丝产生疲劳、韧性下降,最终导致断丝的现象。疲劳断丝一般出现在股的弯曲程度最利害一侧的外层钢丝上,通常情况下,疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期.拉伸、扭曲和振动引起的疲劳是由起重机在起动和制动的始末,承受载荷的前后,变化的拉伸应力引起的,此外,钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。疲劳损伤的原理是在变应力的作用下钢丝表面形成初始裂纹,裂纹尖端在切应力的反复作用下扩展直至断裂。疲劳引起的断丝断口一般平齐,多半出现在表层钢丝上,很有规律。防止疲劳损伤的主要途径:(1)在条件许可的情况下,尽可能使卷筒和滑轮的直径加大:(2)在安排滑轮布局时,尽量避免使钢丝绳反向弯曲,试验表明反向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍;(3)尽可能选择结构好的钢丝绳,如WSTX型等线接触钢丝绳.
323锈蚀
钢丝绳一般露天使用,日晒雨淋受到腐蚀,尤其在有害气体与恶劣环境下使用损伤更严重。因为,受损的钢丝绳的表面存在氧亲和性的差异,形成了大量的原电池,从而产生很多圆形腐蚀坑并逐步加深,这些坑就成了应力集中点、疲劳裂纹源.腐蚀使钢丝绳的截面积减小,弹性和承受冲击的能力降低。防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有2种:(1)勤涂油;(2)使用环境恶劣、相对运动较少的钢丝绳可选择镀锌、镀铝等特种钢丝绳来有效地防止腐蚀。
324变形
很多断绳事故是因为钢丝绳事先受到过变形损伤却没有引起足够重视。几种主要变形原因及防止措施如下。(1)操作中钢丝绳与其他设备不正常的接触而造成外伤。最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽、在卷筒上跳出挡板,结果致使几十米乃至数百米的钢丝绳因为局部轧坏面报废。防止外伤的关键在于完善起重机设备,滑轮应设置可靠的防滑槽挡圈,挡圈与滑轮外圈的间隙不大于钢丝绳直径的1/5卷筒上的钢丝绳不能松弛太多,以防绳圈跳出挡板在缠紧时被轧坏。(2)钢丝绳在卷筒上卷乱后相互倾轧,易产生压溃现象,操作时发出略吱咯吱的声响,并在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹.防止措施是按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角,必要时在提升机构中设置排绳器或压绳装置;(3)钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫扭结,扭曲的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结,反之称为负扭结。普通钢丝绳带有自转性,如果绳股端部不加捆扎便施加张力,则绳股会向倒捻方向旋转,这是造成扭结的内在因素,防止结可采取以下措施;
(1)在重要的起重设备上选用不旋转钢丝绳;(2)在钢丝绳的自由端设置转子;(3)发现扭结迹象马上停止操作,并释放还原。
325咬绳
钢丝绳咬绳现象一般发生在多层卷绕的起重机卷简上,带桔起重卷筒双层卷绕时,咬绳现象更严重.多层卷绕卷筒要彻底消除咬绳现象有困难,但能采取一些措施减少其不良影响,如正确选择钢丝绳在卷绕过程中的轴向位移方向对第二层钢丝绳是否产生咬绳关系极大。根据卷筒上前若干圈钢丝绳不经常使用但又不能缺少的特点,可将这若干圈钢丝绳绕存在卷筒的一侧,而把工作频繁的重载受力区段单层卷绕,极大地改善钢丝绳的接触状况,也消除了咬绳现象.对多层卷绕的钢丝绳也可采取定期截头的方法.即先把新的钢丝绳有意识地放长2~3圈,以后根据情况定期地从绳端截去半圈,以避免钢丝绳在节点处损伤过快.另外根据整根钢丝绳在卷筒上的受载情况采用变截面卷筒,可延长钢丝绳的使用寿命4~5倍。
326过载
钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长,当载荷超过弹性极限时钢丝绳就可能断裂。因过载而破断钢丝绳的断口呈松散状,6股钢丝绳的断口位置大多数不在一起,绳芯外露,这是钢丝绳因过载而断裂的特征。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故也会大大缩短使用寿命。为了防止钢丝绳过载应采取以下措施:正确选用安全系数,力求减少静载荷以外的其他载荷对钢丝绳的影响,如通过加大滑轮和卷筒直径来减小弯曲载荷,通过提高司机的操作水平、改进起重机性能减少动载荷,调整滑轮槽的形状及补充润滑油来减少摩擦阻力等;严格遵守安全操作规程,杜绝人为的超载现象;在起重机上安装负荷指示器、超负荷限制器或报警器,以预报过载现象.

4判断钢丝绳报废的标准
工程机械的总体设计不允许钢丝绳具有无限长的寿命。对于6股和8股的钢丝绳,断丝主要发生在外层。而对于多层绳股的钢丝绳(典型的多股结构)就不同,这种钢丝绳断丝大多数发生在内部,因而是“不可见的“断裂。
41挑废的一般原刹
判断钢丝绳是继续使用还是报废,主要依据钢丝绳断丝程度和一些其他条件.报废标准为钢丝绳在1个捻距内断丝数达钢丝绳总丝教的10%。如,钢丝绳有6×19=l14根丝,当断丝数达12根时即应报废更新:绳有6×37=222根丝,当断丝数达22根丝时即应报废更新。对于由粗、细丝组成的钢丝绳,断丝数的计算是细丝1根算1根,粗丝1根算L根:钢丝径向磨损或腐蚀量超过原直径的40%
则应报废,当不到4(%时,可按规定折减断丝数报废:吊运炽热金属或危险品的钢丝绳的报废丝数.取一般起重机用钢丝绳报废标准的一半数:对于符合ISO2408《一般用途钢丝绳特性断规定的结构钢丝绳,报废的断丝数应按GB5972-86中规定数实行;整条绳股断裂的钢丝绳应报废;当钢丝绳直径相对于公称直径减小或更多时,即使未发现断丝,该钢丝绳也应报废;麻芯外落应报废:钢丝绳有明显的腐蚀应报废;局部外层钢丝伸长呈笼型状态应报废;对照GB5972-86中钢丝绳可能出现的典型示例,损坏与典型示例相同者应报废。
42局部损坏
当绳端或其附近出现断丝时,即使数量很少也表明该部位应力很高,可能是由于绳端安装不正确造成的,应查明损坏原因。如果绳长允许,应将断丝的部位切去重新合理安装。
如果断丝紧靠一起形成局部聚集,则钢丝绳应报废。如这种断丝聚集在小于6倍于钢丝绳直径的绳长范围内,或者集中在任一支绳股里,应考虑钢丝绳报废。
微小的损坏,特别是当各绳股中应力处于良好平衡时,用通常的检验方法可能是不明显的。然而这种情况会引起钢丝绳的强度大大降低。所以,有任何内部细微损坏的迹象时,均应对钢丝绳内部进行检验。一经证实损坏,该钢丝绳报废。
43疲劳损坏
在某些使用场合,疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因,断丝则是在使用一段时期以后才开始出现,但断丝数逐渐增加,其时间间隔越来越短。在此情况下,为了判定断丝的增加率,应仔细检验并记录断丝增加情况。判明这个规律可用来确定钢丝绳未来报废的日期.如果出现整根绳股的断裂,则钢丝绳报废。当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯(或多层结构中的内部绳股)断裂而造成绳径显著减小时,钢丝绳报废。
44弹性降低
在某些情况下(通常与工作环境有关).钢丝绳的弹性会显著减小、若继续使用则是不安全的。钢丝绳的弹性减小较难发觉,如检验人员有任何怀疑,则应征询钢丝绳专家的意见。弹性减小通常伴随的现象:(1)绳径减小;(2)钢丝绳捻距伸长;(3)由于各部分相互压紧,钢丝之间和绳股之间缺少空隙;
(4)绳股凹处出现细微的褐色粉末;(5)虽未发现断丝,但钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小,且比单纯的由于磨损而引起的要快得多。这种情况会导致在动载作用下突然断裂,应马上报废。
45磨损损坏
外部及内部磨损是产生磨损的2种情况:(1)
内部磨损及压坑,这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的摩擦引起的,特别是当钢丝绳经受弯曲时更是如此;(2)外部磨损,钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损,是由于在压力作用下与滑轮和卷简的绳槽接触摩擦造成的.这种现象在吊载加速和减速运动时,钢丝绳与滑轮接触的部位特别明显,并表现为外部钢丝磨成平面状。
润滑不足或不正确的润滑以及存在灰尘和砂粒都会加剧磨损.磨损使钢丝绳的截面积减小、因而破断力降低.当外层钢丝磨损达到其直径的40%
时,钢丝绳报废;当钢丝绳直径相对于公称直径减小
%或更多时,即使未发现断丝,钢丝绳也应报废。
46腐蚀引起的报废
腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发生,不仅减少钢丝绳的金属面积,从而降低了破断拉力,而且还将引起表面粗糙,并产生裂纹以至加速疲劳.严重的腐蚀还会引起钢丝绳弹性的降低。外部钢丝的腐蚀可用肉眼观察。当表面出现深坑.钢丝相当松弛时应报废。
内部腐蚀比外部腐蚀难发现.但下列现象可供识别:(1)钢丝绳直径的变化.钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位直径通常变小,但对于静止段的钢丝绳则常由于外层绳股锈迹而引起钢丝绳直径的增加。
(2)钢丝绳外层绳股间的空隙减小,还经常伴随外层绳股之间断丝。如果有任何内部腐蚀的迹象,则由主管人员对钢丝绳进行内部检验。若确认有严重的内部腐蚀,钢丝绳马上报废。


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