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淺析起重機(jī)用鋼絲繩的損傷及防治和常見的機(jī)械故障的排除方法第1頁引言大型橋式起重機(jī)是現(xiàn)代鋼廠生產(chǎn)的主要設(shè)備之一,是制約煉鋼,煉鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其中起重機(jī)用鋼絲繩的安全性是非常重要的問題,因鋼絲繩的損傷或破斷而產(chǎn)生的重大事故時(shí)有發(fā)生。特別是像我煉鋼廠的260t吊車240t吊車都是吊裝鋼水罐的設(shè)備,為了確保使用中鋼絲繩的安全運(yùn)行,掌握鋼絲繩的損傷規(guī)律及防治方法很有必要。就起重機(jī)上使用的鋼絲繩而言,規(guī)格品種繁多、使用千差萬別,但一般隨著使用時(shí)間的持續(xù),都會(huì)出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和采取預(yù)防措施的話,極易出現(xiàn)安全事故和影響生產(chǎn)的情況。因此掌握鋼絲繩的損傷和劣化及預(yù)防措施對于我門專業(yè)的機(jī)械點(diǎn)檢來說時(shí)至關(guān)重要的。對于一些常見故障的排出方法也是我門點(diǎn)檢員必須掌握的。1鋼絲繩的損傷及防治方法1.1磨損鋼絲繩在操作時(shí)與其它物體接觸并有相對運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生摩擦。在機(jī)械力的作用下,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(nèi)部磨損三種情況。圖1所示為單絲磨損的幾種斷面形狀。
圖1磨損鋼絲的典型斷面形狀
a)外部均勻磨損b)變形磨損c)內(nèi)部磨損1.1.1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。在外部磨損后繩徑將變細(xì),外周表面的細(xì)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(yīng)降低。圖2是通過試驗(yàn)得到的鋼絲繩直徑減小率與破斷載荷降低率的關(guān)系曲線。由曲線可以看出,單周磨損較全周磨損更惡劣,所以應(yīng)盡可能使單周磨損的鋼絲改為全周均勻磨損。在鋼絲繩的全長范圍內(nèi),應(yīng)盡可能地做到均勻磨損。如起重機(jī)鋼絲繩在使用中期換頭,一般可延長鋼絲繩使用壽命30%~40%。2)在安排滑輪布局時(shí),應(yīng)盡量避免使鋼絲繩反向彎曲,如圖3所示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,反向彎曲的破壞約為同向彎曲的2倍。
圖3正確的滑輪布局3)盡可能選擇結(jié)構(gòu)好的鋼絲繩,如瓦林吞,西盧或填充型等線接觸鋼絲繩。使用這些鋼絲繩能成倍地提高使用壽命。1.3銹蝕鋼絲繩一般在露天使用,日曬雨淋會(huì)使鋼絲繩腐蝕,尤其是在有害氣體與惡劣環(huán)境下使用的鋼絲繩,腐蝕造成的損傷就更嚴(yán)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(yīng)力集中點(diǎn)、疲勞裂紋的源泉。與此同時(shí),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(jīng)常處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)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(bào)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(jīng)過滑輪也仍含有12.7%~14.5%的油脂。試驗(yàn)表明,涂油鋼絲繩在試驗(yàn)后期發(fā)生的斷絲約為不涂油的半數(shù)。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(huán)境惡劣、相對運(yùn)動(dòng)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(huì)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。1.4變形很多斷繩事故是因?yàn)殇摻z繩事先受到過變形損傷而沒有引起人們的足夠重現(xiàn),結(jié)果釀成大禍。變形的主要原因有以下幾種:1.4.1外傷在操作過程中,鋼絲繩與其它設(shè)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(jié)果常常使幾十米乃至數(shù)百米的鋼絲繩因?yàn)榫植寇垑亩鴪?bào)廢。防止鋼絲繩外傷的關(guān)鍵在于完善起重機(jī)設(shè)備?;啈?yīng)設(shè)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(shí)軋壞。1.4.2壓潰鋼絲繩在卷筒上卷亂后容易產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象。鋼絲繩在卷筒上卷亂時(shí),相互傾軋,在操作時(shí)會(huì)發(fā)出“軋吱軋吱”的聲響。由壓潰造成的鋼絲繩損傷會(huì)在局部迅速出現(xiàn)斷絲與壓扁的痕跡。防止的措施是應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)范選擇滑輪與卷筒的偏角,必要時(shí)可在起升機(jī)構(gòu)中設(shè)置排繩器或者壓繩裝置,防止鋼絲繩出現(xiàn)卷亂現(xiàn)象。1.4.3扭結(jié)鋼絲繩在局部扭曲后產(chǎn)生的永久變形叫做鋼絲繩扭結(jié)。扭曲的方向與鋼絲繩旋向一致的稱為正扭結(jié),反之稱為負(fù)扭結(jié)。普通鋼絲繩帶有自轉(zhuǎn)性,如果繩股的端部不加捆扎便施加張力,則繩股會(huì)向倒捻方向旋轉(zhuǎn),這是造成鋼絲繩扭結(jié)的內(nèi)在因素。鋼絲繩在扭結(jié)后,經(jīng)過多次起吊受載,也只有局部繩芯外露,一般沒有斷絲現(xiàn)象。但試驗(yàn)表明,鋼絲繩在扭結(jié)損傷后強(qiáng)度將顯著降低。正扭結(jié)的強(qiáng)度只有原強(qiáng)度的60%~80%,負(fù)扭結(jié)的強(qiáng)度還不到原強(qiáng)度的50%。嚴(yán)重時(shí)強(qiáng)度將降低到只有原來的10%~20%。
防止鋼絲繩扭結(jié)可采取以下措施:
1)在重要的起重設(shè)備上選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。
2)在鋼絲繩的自由端設(shè)置轉(zhuǎn)子(也稱防轉(zhuǎn)裝置)。
3)加強(qiáng)操作人員工作責(zé)任心,發(fā)現(xiàn)扭結(jié)跡象立即停止操作,釋放還原。1.5過載
鋼絲繩隨著載荷的增加會(huì)有微量的伸長,當(dāng)載荷超過彈性極限時(shí),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,叫作安全負(fù)荷。安全負(fù)荷表示的是鋼絲繩允許承受的額定靜負(fù)荷。但鋼絲繩實(shí)際上往往處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),鋼絲繩在工作時(shí)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(dòng)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(dāng)除了靜載荷以外的其它載荷增多時(shí),實(shí)際的安全系數(shù)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,6股的鋼絲繩斷口位置大多數(shù)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(fā)生斷裂事故,也會(huì)大大地縮短使用壽命。圖4是由試驗(yàn)得到的安全系數(shù)與鋼絲繩壽命的關(guān)系曲線,從圖中可見安全系數(shù)降低將導(dǎo)致鋼絲繩使用壽命急劇下降。
圖4安全系數(shù)與鋼絲繩壽命關(guān)系為了防止鋼絲繩過載,應(yīng)采取以下措施:
1)正確選用安全系數(shù),力求減少靜載荷以外的其他載荷對鋼絲繩的影響。如彎曲載荷可以通過加大滑輪和卷筒直徑來減小,動(dòng)載荷可以通過提高起重機(jī)司機(jī)的操作水平、改進(jìn)起重機(jī)性能來減少,摩擦阻力可以通過調(diào)整滑輪槽的形狀及補(bǔ)充潤滑油來減少等等。
2)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程,杜絕人為的超負(fù)荷現(xiàn)象。
3)在起重機(jī)上安裝負(fù)荷指示器、或超負(fù)荷限制器、或報(bào)警器,消除過載現(xiàn)象。1.6其它除了上述5種鋼絲繩的基本損傷類型外,還有高溫幅射等因素也會(huì)使鋼絲繩造成損傷。但總的來看,鋼絲繩的損傷一般是有規(guī)律的,關(guān)鍵在于我們?nèi)绾稳ミM(jìn)一步認(rèn)識(shí)這些規(guī)律,從而找出有效的防止方法,盡量延長鋼絲繩的使用壽命。2常見的機(jī)械故障的排除方法2.1吊鉤故障情況:吊鉤斷裂及變形。原因:吊鉤有疲勞裂紋;磨損過限;材質(zhì)有問題;超載。消除方法:更換。2.2滑輪組第一種故障故障情況:滑輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)。原因:心軸、軸承損壞。消除方法:更換軸或軸承,使其潤滑良好。第二種故障故障情況:滑輪損壞。原因:磨損過限或碰撞。消除方法:更換2.3卷筒組故障情況:有裂紋。原因:磨損過限、超載或原制作隱患。消除方法:更換。2.4聯(lián)軸器第一種故障故障情況:有裂紋。原因:沖擊運(yùn)動(dòng)。消除方法:更換。第二種故障故障情況:聯(lián)接螺栓孔磨損。原因:機(jī)構(gòu)跳動(dòng);原螺栓配合有間隙。消除方法:加工孔或更換螺栓。第三種故障故障情況:鍵槽磨損。原因:鍵配合有間隙。消除方法:焊接磨光原損壞鍵槽,并與舊鍵槽旋轉(zhuǎn)90度重新洗槽,但不允許修復(fù)提升機(jī)構(gòu),鍵配合可靠。2.5減速機(jī)及齒輪副第一種故障故障情況:齒斷裂,齒點(diǎn)蝕、齒磨損、齒膠合。原因:過載、疲勞、潤滑不良。消除方法:更換齒輪、防止過載,提高齒面光潔度、硬度及時(shí)更換潤滑油。第二種故障故障情況:齒面朔性變形。原因:低速重載,齒面較軟。消除方法:挫光棱脊,提高潤滑油粘度,更換硬度較高的齒輪。第三種故障故障情況:鍵損壞,齒輪在軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。原因:克斷鍵。消除方法:更換齒輪、軸、鍵,配合牢固。第四種故障故障情況:噪音及撞擊聲。原因:主要決定于加工精度和裝配精度;裝配后未加油;齒輪有疤;齒頂啃齒根,噪音均勻;齒斜角不正或裝配歪斜,不均勻噪音。消除方法:裝配后未加油的及時(shí)補(bǔ)加潤滑油;齒輪有疤的用挫或油石磨掉;齒頂啃齒根,噪音均勻的將齒頂?shù)募饨怯眉?xì)挫倒鈍;齒斜角不正或裝配歪斜,不均勻噪音的齒輪做調(diào)整或更換。第五種故障故障情況:安裝軸承部位外殼發(fā)熱。原因:軸承損壞或軸承外圈與箱體發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。消除方法:更換軸承、更換減速機(jī)箱體。第六種故障故障情況:潤滑油沿剖面流出;減速機(jī)在橋架上振動(dòng)、串動(dòng)。原因:結(jié)合面不平或裝配時(shí)沒有密封好;地腳螺栓松動(dòng),地腳設(shè)有擋鐵,傳動(dòng)軸與減速機(jī)軸聯(lián)接不同心。消除方法:更換減速機(jī)箱體或刮平機(jī)蓋、機(jī)座平面,更換密封材料,扭緊螺栓;扭緊螺栓,地腳設(shè)擋鐵;調(diào)整同心度,達(dá)到要求。2.6車輪組第一種故障故障情況:運(yùn)行始終向一個(gè)方向啃道。原因:車輪水平偏斜超差和兩個(gè)主動(dòng)或被動(dòng)輪,偏斜方向未達(dá)到相反的可能性最大。消除方法:重新調(diào)整,達(dá)到安裝要求。第二種故障故障情況:往返行駛中,啃道方向相反。原因:兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)或制動(dòng)器不同步。消除方法:更換兩轉(zhuǎn)數(shù)一樣的電機(jī)、調(diào)整兩制動(dòng)器制動(dòng)力距一致。第三種故障故障情況:只在某一段行程上啃道。原因:軌道安裝有問題。消除方法:調(diào)整軌道軌距和兩軌道高低差,符合要求。第四種故障故障情況:全程啃外緣或內(nèi)緣。原因:車輪或軌道跨距有問題。消除方法:檢查調(diào)整跨距偏差在正負(fù)5mm之間。第五種故障故障情況:主動(dòng)車輪打滑原因:車輪滾動(dòng)面不在同一平面上;軌道上有油污;軌道面在高低方向有波浪或在同截面上兩軌道高低差超差;制動(dòng)過猛。消除方法:車輪滾動(dòng)面不在同一平面上時(shí)在角軸承座處加墊調(diào)整;軌道上有油污時(shí)清除油污、撒細(xì)沙;軌道面在高低方向有波浪或在同截面上兩軌道高低差超差時(shí)需調(diào)整軌道;制動(dòng)過猛時(shí)要調(diào)整制動(dòng)力矩。2.7滾動(dòng)軸承第一種故障故障情況:軸承溫度超過規(guī)定溫度。原因:缺潤滑油;軸承油污垢
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