Home / Client Testimonials / Client Testimonials / 第一部分:弱磁钢丝绳检测技术研究
Consulting Hotline 400-859-1288
提高桥式抓斗卸船机钢丝绳使用安全经济性的探讨 -翁春华

  摘 要:介绍了桥式抓斗卸船机钢丝绳主缠绕系统的使用现状梗概,提出了优化维护方法及局部改进对策,以提高卸船机钢丝绳使用的安全经济性。

  关键词:桥式抓斗卸船机; 钢丝绳主缠绕系统;优化维护;安全经济性

  Abstract: This paper introduce the actuality bare bones of using for the main steel wire rope enlacement system used in bridge grab bucket type crane , in order to improve the security and economy of steel wire rope used in bridge grab bucket type crane,This paper also points out the optimization maintenance method and the part of amelioration countermeasure.

  bridge grab bucket type crane;main steel wire rope enlacement system;optimization maintenance;security and economy


  1 简介

  桥式抓斗卸船机是种港口起重运输机械,它被广泛运用于港口码头及燃煤火力发电厂,用来卸装如煤等散料货物。它主要由大车行走机构、钢丝绳缠绕系统、接料系统、电气控制系统及钢结构等组成,如图1所示。其中,钢丝绳缠绕系统是主要系统,由小车运行机构、起升/开闭机构、俯仰机构组成。

  牵引式桥式抓斗卸船机卸船工作流程如下:抓斗从船舱抓取物料→起升机构将抓斗提升到一定高度→小车从船舱向料斗方向移动→抓斗位于料斗的正上方打开→物料落入料斗内,并从料斗出口落到振动给料器内→振动给料器通过振动半物料连续均匀地送到给料皮带机内→给料皮带机将物料送到地面皮带机的转换台。如此反复,完成卸船机的卸料任务。

  图1 1400t/h型桥式抓斗卸船机

1M8`K`ET~5XHQ)WJ0}U0YG3.png

  《起重运输机械》 2009(6) -91-1-后大梁 2-斜拉杆 3-漏斗梁 4-漏斗 5-副操作室(副司机室) 6-司机室 7-抓斗 8-主小车 9-后拉杆 10-起升(闭合)滑轮组 11-起升(闭合)滑轮组 12-俯仰机构 13-起升/开闭机构 14-小车运行机构 15-机器房 16-小车夜压张紧装置 17-副小车

  钢丝绳主缠绕系统是桥式抓斗卸船机的核心组成部分,它由俯仰钢丝绳、起升钢丝绳、开闭钢丝绳、小车牵引钢丝绳和各机构上的卷筒、滑轮组成。其中,起升钢丝绳通过牛腿与抓斗连接,开闭钢丝绳通过梨形/C形接头与抓斗连接,如图2 所示。

  图2 卸船机钢丝绳缠绕系统图

D5A1A358B59044DAAC4D551F1C3C3F49.jpg


  2 钢丝绳使用的安全经济性分析

  卸船机钢丝绳缠绕系统中的起升/开闭和牵引钢丝绳为频繁承受动静载荷的部位,是卸船机工作时关键机构,也是本文阐述的重点。这些钢丝绳在作业时,不但承受着抓斗、物料和自重的静载荷,而且承受着因加速度和冲击引起的动载荷。钢丝绳反复卷饶卷筒和滑轮,周期性承受较大的弯应力,承受着因弯曲引起的附加载荷;另外,当钢丝绳受力伸长时钢丝绳钢丝彼此之间产生磨擦,绳与滑轮、卷筒槽底,绳与起吊件之间的磨擦等,钢丝绳承受着因摩擦引起的阻力载荷。钢丝绳在这些载荷的作用下产生很大的拉、弯应力,当拉伸、弯曲的次数超过一定数值后,会使钢丝绳出现 “金属疲劳”的现象,使钢丝绳钢丝使用一定时间后就会出现磨损、断裂现象。因此,卸船机钢丝绳在生产实践中所暴露出来的问题主要表现为磨损与断丝。其中,磨损与断丝尤为突出的是起升钢丝绳与抓斗连接处的20米段,小车牵引钢丝绳往返于滑轮的主工作段,以及抓斗内钢丝绳。

  2.1.影响钢丝绳使用寿命的因素

  2.1.1.使用频率

  钢丝绳的使用频率以总运转小时数和平均日工作小时数来衡量。在总运转小时数一定的情况下(如桥式抓斗卸船机反应在某一数值的卸货量),使用越频繁,即日平均工作小时数越高,钢丝绳就越容易疲劳,磨损和断丝就越快,使用寿命就越短。

  2.1.2 载荷情况

  前面已经提到,桥式抓斗卸船机钢丝绳所受到动、静载荷,附加载荷和阻力载荷的综合作用,在上述各载荷中,动、静载荷的级别和性质对钢丝绳的使用寿命影响尤为明显。当钢丝绳频繁承受较大的动、静载荷特别是较大的冲击载荷时,就可能增加钢丝绳的微量伸长率,载荷超过弹性极限时,钢丝绳断裂的隐患就增加。

  2.1.3润滑状况

  钢丝绳是由若干运动元件(钢丝、股绳、衬芯等)所组成,各个元件之间仍存在或多或少的相对运动,它和齿轮、轴承、链条等运动副有相似的情况。钢丝绳在受到拉伸、弯曲和扭转时,每根钢丝、每股扭绳以及衬芯各自和相互之间都有摩擦和磨损。在它通过滑轮等转向或压紧装置时不免有滑动,也同样有相对的摩擦和磨损。具体有下列几种现象产生: 1.由于润滑不足、压力过大,在上述实际接触摩擦部位出现连续磨损和粘着磨损。2.由于尘屑、磨料的附着和掺入而引起磨料磨损。3.如果钢丝绳暴露在潮湿、酸、碱或酸性气体时会引起腐蚀和化学侵蚀。钢丝和股绳内部的腐蚀因不易察觉而有继续发展不断降低强度的倾向,故极为危险。外部腐蚀不难看出,并可以迅速加以防止。而通过检查发现外部腐蚀,还能给润滑失效所引起的内部腐蚀提供信号。4.由于超载、冲击或弯曲过度使钢丝结构变化、强度降低的疲劳现象为一种不易察觉的逐渐累积突然破坏形式。5.由于钢丝相互之间,钢丝与绳轮、鼓轮之间;比压过大而油膜强度不足,以至出现印痕和变形。6.由于金属直接接触所带来的摩擦热而引起的高温和继之快速的冷却,有使钢丝淬火而形成脆性硬度的倾向。如钢丝表面已变脆,则其脆化表面更易开裂、疲劳而终于断裂。

  因此,保证钢丝绳充足的润滑和正确合理使用钢丝绳的润滑油,对于延长钢丝绳的使用寿命至关重要。有资料表明,对钢丝绳进行系统润滑,可使钢丝绳寿命延长2~3倍,所以,要定期对钢丝绳进行润滑,使之经常处于良好的润滑状态。

  2.1.4合理选型

  钢丝绳在制造时按钢丝成股和股成绳的绕制方向有同向捻和交互捻两种,同向捻钢丝绳是钢丝成股和股成绳时绕制方向相同,这类钢丝绳的挠性好,适合起升机构钢丝绳多次绕过滑轮和卷筒的实际工作情况,但若不采用预变形处理,则易松散和扭转;交互捻钢丝绳钢丝成股和股成绳时绕制方向相反,不松散,但挠性稍差。除上述两种钢丝绳外,近年来在起重机中还使用一种不扭转钢丝绳,这种钢丝绳由内外两层绳股组成,但两层绳股的绕向相反,内外层绳股旋转力矩平衡,因此自由端不产生旋转,同时,它的支撑点比普通钢丝绳约增加3.3倍,有较大的抗挤压强度,不易变形,总破断拉力大于普通起升钢丝绳的破断拉力。由此可知,由于桥式抓斗卸船机的钢丝绳主缠绕系统为起升机构,应优先选用不扭转钢丝绳,其次选用经预变形的同向捻钢丝绳或交互捻钢丝绳。由于起升机构空载时普通同向捻钢丝绳易松散和扭转,起升机构中应尽量少用。

  2.1.5设计制造因素影响

  在卸船机的主缠绕系统中,滑轮直径与钢丝绳直径比值,以及钢丝绳中心线与卷筒、滑轮轴线中点连线产生偏角的影响是设计制造因素影响的主要方面。

  滑轮直径与钢丝绳直径的比值,低架小于25;高架小于30。滑轮直径过小,钢丝绳容易造成钢丝绳过大的弯曲,加剧了钢丝绳的磨损和疲劳损坏,影响使用寿命。

  在起升作业时,钢丝绳从卷筒上绕进或绕出,并由卷筒一端移向另一端,使钢丝绳中心线与卷筒、滑轮轴线中点连线产生偏角α,若钢丝绳的最大拉力为F,则

  Fx=Fcosα;

  Fy=Fsinα

  显然,Fx是钢丝绳绕入卷筒的有效分力,它拉动钢丝绳绕进或绕出卷筒。因此,设计时希望Fx有较大的数值;Fy是有害分力,在滑轮上,它使钢丝绳与滑轮轮槽侧面产生摩擦力,Fy的数值过大,甚至会使钢丝绳脱槽;在卷筒上,它使钢丝绳的圈与圈之间产生摩擦力,Fy的数值过大,可能导致钢丝绳不能依次排列,产生乱绳现象。由此可知,α的数值越小越好。所以,国家标准规定α≤1°30′,对光面卷筒放宽到α≤2°。

  2.2 钢丝绳断丝数的报废标准

  当钢丝绳磨损断丝到一定程度时,就要进行报废更换。钢丝绳更换遵循普通国标原则,钢丝绳的表面钢丝被磨损或腐蚀达钢丝直径40%时应更换;钢丝绳如因内、外部磨损、腐蚀以及伸长等原因而使其直径减少15%,那么即使无断丝也要报废;某一绳股,如发现轧扁或轧断,绳股凸出,钢绳扭结等现象应立即更换;绳心外露、变质、变脆缺油的钢丝绳必须更换。局部外层钢丝伸长呈“笼”形时;钢丝绳发生扭结、弯折塑性变形、麻芯脱出、受到电焊渣或高温作用影响钢丝绳的性能指标时应报废。

  对于6股和8股的钢丝绳,断丝主要发生在外表;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中部,因而是“不可见的”断裂。表1考虑了这些因素,因此,单把各种因素结合起来考虑时,应按照下表报废标准,它适用于各种结构的钢丝绳。

  表1 钢丝绳报废标准

4DFF0338B07E446CA64E69E18AF8DD99.jpg

  注:①d——钢丝绳直径。

  ② 填充钢丝不能看作承载钢丝,因此要从检验数中扣除。多层股钢丝绳仅考虑可见的外层绳股。带钢芯的钢丝绳,其绳芯看作内部绳股而不予考虑。

  虽然钢丝绳的报废更换有章可循,然而在实际工作中,由于检测时主要采用传统的人工目视、手摸的落后检测手段,存在耗时、耗工、效率低下和检测不可靠、不准确的缺点,因此,大部分采用定期强制更换钢丝绳的方法,如厦门华夏电力公司嵩屿电厂按照积累的经验数据在规程中规定:起升、开闭钢丝绳,卸煤量达55万吨左右应予更换;小车牵引钢丝绳磨损断丝达报废标准或卸煤量达120万吨左右,应予更换。由于诸多因素的影响,通过对被强制更换的钢丝绳检查发现,很多情况下存在钢丝绳断丝数和磨损量远未达到报废标准就更换,这样就造成很大的浪费。


  3 提高钢丝绳安全经济性的途径探索

  3.1钢丝绳的科学选型

  3.1.1防旋转或非防旋转钢丝绳的选择

  防旋转钢丝绳就是当钢丝绳吊起一个无导向重物时,它并不沿着纵向轴旋转,或者几乎不旋转,或者钢丝绳的端头结构不转,或几乎不转。实现此特性的结果来自于绳芯的旋向与绳本身的旋向相反。当防旋转钢丝绳承重时,由绳芯产生的扭力与外股产生的扭力相反,因此导致了平衡的效果。

  当选择钢丝绳时,最重要的决定在于选择防旋转或非防旋转钢丝绳。作出此决定必须非常谨慎,错误的选择将导致严重的后果,比如:钢丝绳的短寿命,结构的变更,突然或出人意料的断裂等。必须选择防旋转钢丝绳的情况是:在单组滑轮时,提升无导向的载荷; 在多组滑轮时,提升无导向的载荷到相当的高度。必须选择非防旋转钢丝绳的情况是: 提升有导向的载荷;在多组滑轮时,提升无导向的载荷到较低的高度(比如电动葫芦);提升载荷时,由左旋和右旋钢丝绳成对作业。

  当钢丝绳在卷筒上卷绕时,钢丝绳被弯曲,受到轻微的扭转。绳槽向右排列的的卷筒将把扭转带入左旋钢丝绳。右旋钢丝绳将会被同样方向的绳槽反扭转(松开)。当绳离开卷筒时,所附加的扭转或反扭转并不总全是从绳上释放,当多次提升后,扭转量将会维持,并逐渐在绳上累积。 少量扭转可能消极地影响防旋转钢丝绳的结构。这种钢丝绳对任何扭转都更敏感,因为其绳芯的旋向与外股的旋向相反。因此,在单层卷绕中,如果选用防旋转钢丝绳,卷筒旋向应与钢丝绳的旋向相反。

  鉴于以上情况,桥式抓斗卸船机一般采用非防旋转交互捻钢丝绳。

  3.1.2钢丝绳品牌的选择

  钢丝绳的品牌众多,有国内生产的不同品牌,也有国外生产的不同品牌。如何选用一种适合本公司使用实际的钢丝绳,要从其安全性和经济性综合考虑,均衡出一种性价比较高的质量稳定的品牌,除了不断进行尝试摸索,比较选择外,还应加强同同行的交流。

  目前,国内多家同行使用德国迪兹钢丝绳厂生产的DIEPA P825型钢丝绳,其性能和使用寿命得到较高的评价。DIEPA P825型钢丝绳具有以下优点:具有以下特点:极佳的抗弯曲疲劳性能;很好的抗拉强度;与滑轮、卷筒表面的接触性能良好;抗弯曲疲劳强度高;钢丝绳内部磨损小,不会出现内部断丝情况;柔韧性高;极佳的耐腐蚀性能;完全没有内应力;

  -94- 《起重运输机械》 2009(6)

  在外股和钢芯之间填充机械性能高、而且能够自润滑的耐挤压的聚酰胺为垫衬,使外股在载荷下的挤压力均匀的传递到钢芯,保证钢丝绳的断丝不发生在钢芯,只发生在钢丝绳表面,是非常安全的钢丝绳;在使用过程中不用考虑钢丝绳钢芯的润滑,钢芯不会生锈。

  DIEPA P825型钢丝绳是种非防旋转迪帕特殊钢丝绳,是特殊设计制造的,以抵抗附加的扭转,使得最终通常没有,或仅有极少量的扭转残余。扭转残余量,即使有的话,也是非常之小,对钢丝绳的性能无负面作用。带塑料芯的迪帕特殊钢丝绳一般会抵抗由卷筒绳槽方向决定的错误旋向钢丝绳所带来的反扭转。

  3.2引进科学的检测手段

  目前,对于钢丝绳的检测,大部分仅停留于人工检测,而人工检测只能部分检测出钢丝绳的外部损伤,而对钢丝绳的内部断丝、磨损、锈蚀、尤其是疲劳等状况则根本无法检测,因而许多重大事故隐患难以发现,例如,钢丝绳在使用一段时间以后,人工外观检测不到断丝,但通过解剖发现钢丝绳钢丝绳芯脆断严重,绳股的内部钢丝也存在局部断丝现象。

  二十一世纪初,弱磁检测技术在钢丝绳探伤领域有了突破性的发展,基于弱磁检测技术的全新的检测仪也进一步完善,替代传统的强磁检测技术以成为不可避免的趋势。为此,我们注意到了国内自主创新的、在全球范围内唯一采用弱磁检测方法的TCK钢丝绳检测技术。该技术在理论上通过研究损伤场强和各项磁场矢量变量其和差关系,建立了其与钢丝绳损伤面积△S之间的数学模型,通过监测围绕钢丝绳出现主漏磁场Hz、局部漏磁场Hi(即:内外断丝造成的局部漏磁场Hd、内外磨损造成的漏磁场Hm、内外锈蚀所产生的局部漏磁场Hx及断面变小、钢丝焊点等所产生的其它漏磁场Hq等)以确定钢丝绳内部和表面缺陷,并通过实验得到了证明。

  图3

  B=μH

  其中:μ——导磁率

  在空气和真空中μ=1

  所以:H = B

  H∞ΔS

  S0 = △S0 S0max =0→2π

  S0min =0→0

  如图3所示:在钢丝绳周围取一个环节,检测环带面积上的磁通密度或磁场强度,即可判定损伤面积△S。

未命名-1.jpg

  在环带上组装m个传感器,形成一种模式识别型的环形传感器,不但能识别某点场强的物理量,且可以识别钢丝绳损伤点所处的空间位置。钢丝绳损伤点的面积ΔS变成了场强Hi的函数,实验证明,完全正确,运算速度也非常之快,可准确判定钢丝绳的更换时间,使钢丝绳的使用寿命延长到确实失效限度;在生产和使用过程中,可确保人身和财产安全,减轻安检人员的劳动强度这个数学模型的建立对断丝之类的缺陷已经完全满足了。对于锈蚀、磨损、疲劳、变形等在捻距中也能被测出。这项新技术实现了钢丝绳各种损伤的定量检测,解决了钢丝绳量化检测的难题。TCK仪器结构如图4所示,这是一种两体方案。磁化和检测,做成两体。

  图4的左侧为为磁化器。图4的右侧为检测器,简称探头,图5为系统框图。

  《起重运输机械》 2009(6) -95-

  图4 TCK钢丝绳无损检测仪器结构图

  1、磁化方向 2、钢丝绳 3、导向轮4、绞链5、220v交流电源 6、手柄 7、导轮调整螺栓 8.直流线圈外壳

  图5 TCK钢丝绳无损检测器系统框图

  行程计数轮。每隔10mm发一个脉冲,空域取样、距离位置显示、自动调零、标定、画图等。2、导向轮。共八只上下各四。3、掌上电脑(亦可接台式电脑、笔记本式电脑、单片机、及单板机等)4、导轮调整螺栓。根据钢丝绳不同直径,调6使导向轮松紧适度5、手柄。可手拿检测,悬挂检测不用手柄6、探头主体7、航空插头。通过它与打印机、电源、台式机等相接 8、钢丝绳9、磁化方向

  3.3提高创新创效能力

  由于桥式抓斗卸船机在清舱作业过程中,通常采用甩抓斗的方式来抓取船舱底层边缘的煤,这样,抓斗上方20米段的起升钢丝绳不可避免会与船舱口摩擦,导致起升钢丝绳的磨损和断丝加剧,缩短钢丝绳的使用寿命。这时,起升钢丝绳的其它部位的磨损与断丝还远远未达到报废标准,如果因为抓斗上方20米段钢丝绳的磨损与断丝提前超标而进行更换,势必造成很大的浪费,因此在起升钢丝绳卷筒上增加钢丝绳的预留圈数,在抓斗上方20米段钢丝绳的磨损与断丝提前超标时,把磨损与断丝提前超标的钢丝绳截断,把预留量释放出来补偿截断的钢丝绳,可以实现不更换钢丝绳而延长钢丝绳的使用寿命的目的,预留量越多,可截断补偿的次数也越多,经济效益就越显著,经验表明,通过这一手段,起升钢丝绳的使用寿命至少可以延长三分之一。当然,截断补偿次数也不能无限增加,应该综合考虑其安全性,因为随着有效使用时间 的推移,起升钢丝绳的其它部位的磨损与短丝情况也将逐渐靠近报废标准,所以在进行截断补偿时应精密点检整根钢丝绳的磨损与断丝状况是否在可用范围内,以实现安全使用钢丝绳的可控在控。通过长期的经验积累,补偿截断次数一般可以达到2-3次,达到3次时,钢丝绳的使用寿命就延长到翻倍的水平。

  另外,在起升、开闭钢丝绳的卷筒压板固定端(预留段,起升钢丝绳约20米,开闭钢丝绳约40米),一般很少参与往复卷绕,不受频繁的弯应力的影响,每次在更换钢丝绳时,这些钢丝绳没有出现磨损与断丝现象,因此,鉴于经济性考虑,这些钢丝绳可以继续作为抓斗内钢丝绳使用。以厦门华夏电力公司嵩屿电厂为例,该公司每年卸煤量为320万吨,每年卸船机的起升、开闭更换频率为5次,每次再利用抓斗内钢丝绳6根(每根长度为20米),一年可再利用600米的起升、开闭钢丝绳,算下来可节约钢丝绳费用16.5万元。

  3.4保证充足的润滑

  港口机械卷扬机上用的钢丝绳是安全件,钢绳在出厂前一般都作过初级润滑防锈处理,但它只能对储存、运输和使用初期起作用,长期使用过程中,原有的润滑油将慢慢流失和散发掉,故必须加强润滑保养,定期给钢绳涂润滑油,才能确保钢绳内外表面附着有油膜,从而保证了应有牵引力,延长钢绳的使用寿命,减少事故的发生,钢绳润滑剂主要有4种作用:1、减少钢绳内部丝之间、股之间及钢绳与滑轮等因运动屈张而产生的摩擦、磨损,减少断裂的可能性;2、为钢绳的绳芯、钢丝以及各股提供内部与外部的防腐保护,减少锈蚀,延长钢绳的寿命;3、增加钢绳的柔韧性,使载荷在绳股上分配均匀,减少弯曲疲劳;4涂抹在钢绳上的润滑剂可作为钢绳与滑轮组及滚筒之间的缓冲物。

  -96- 《起重运输机械》 2009(6)

  润滑油是钢丝绳的重要组成部分,这一点经常被低估。钢丝绳如果没有足够的润滑油,或者用了错误的润滑油,将不可避免地导致过早疲劳损伤,和/或钢丝绳的内部腐蚀。对于钢丝绳的润滑油选择,必需遵循以下原则:1、粘附性要好;2、渗透性要好;3、挥发性要小;4、极压抗磨性高;5、抗腐蚀性能要强; 6、抗外界的干扰作用要强。

  常用钢绳润滑油脂有:美孚公司的Mobil arma798钢绳防锈保护润滑剂;壳牌公司的Classlube系列、Malleus钢绳润滑剂,CONOCO公司用于钢绳的CABLELUBE重负荷润滑剂,ORION(欧立能)87号钢索润滑油,中国石化润滑油公司的长城牌钢绳减摩润滑脂等。

  目前,桥式抓斗卸船机比较合理的润滑方式是稀油润滑与油脂润滑相结合。特别是在钢丝绳更换时的润滑极为关键。通常应先用钢索油(稀油)进行涂抹或浸泡,目的是使钢丝绳内部及绳芯得到充足润滑,以减少钢丝绳的钢丝与钢丝之间、股与股之间以及股与钢丝绳芯之间的磨损。然后在钢丝绳的外表再涂上油脂,用于减少钢丝绳与滑轮、钢丝绳与卷筒之间的摩擦。在钢丝绳的使用过程中还应定期润滑,可以采用电动稀油集中润滑装置,即在钢丝绳所卷绕的某定点滑轮上方定期喷涂润滑油,以达到充足润滑的效果。

  3.5避免超载超速作业

  实践证明,卸船机司机的操作水平对钢丝绳的安全和寿命有直接的影响。在卸船机作业过程中,司机超载超速越频繁,牵引式桥式抓斗卸船机的起升/开闭钢丝绳和牵引钢丝绳所受的瞬间冲击载荷将越大,对钢丝绳的伤害也越大。

  当卸船机的小车(水平方向运动)或抓斗(水平与垂直方向运动的合成)超载超速时,在瞬间加速度过大,由动力学知识Ft=mvt-mv0,即在t很小的情况下使mvt-mv0数值很大,从而导致钢丝绳所受的冲击力F很大,钢丝绳所受的载荷明显加剧,这显然会对钢丝绳造成伤害。

  如下图所示,承载抓斗的卸船机小车沿着卸船机小车轨道运动,其速度为v0,抓斗的重心至钢丝绳与小车滑轮接触点的距离为r。抓斗及物料的重量为G(约40吨),起升/开闭钢丝绳的拉力为T,当抓斗作匀速直线运动即处于平衡状态时,重力G与钢丝绳的拉力为T0的大小相等。当做高速运动的抓斗突然急刹车时,抓斗因惯性将绕钢丝绳与小车滑轮接触点以r为半径向前快速摆动,由理论力学的知识可知,起升/开闭钢丝绳的拉力T=G(CosΦ+v2/g r),以小车为分析对象时,小车受到通过钢丝绳作用其上面的惯性离心力P,其大小与钢丝绳受到的拉力T相等,方向相反,由此可知,抓斗的行走速度越大,钢丝绳受到的拉力T也越大,惯性离心力P也越大,其水平向前方向的分力也越大,产生了一个破坏性的水平向前的“主动牵引力”。在破坏性“主动牵引力”的作用下,可能克服制动器的制动力,在瞬间产生向前俯冲的现象。所以,为安全起见,小车在刹车前应该提前减速,这点很关键,它可以避免钢丝绳承受过大的冲击动载荷,对改善钢丝绳的受力,是延长钢丝绳的使用寿命,提高安全经济性的主要主观环节之一。

  图6 卸船机抓斗受力及动力学分析示意图

1111.png

  3.6完善精密点检制度

  完善钢丝绳的精密点检制度,是维护跟踪钢丝绳的安全经济性的重要途径。钢丝绳在使用期间,一定要按规定进行定期检查,并将检查结果认真做好记录。通过对钢丝绳随时监控,为安全、合理使用钢丝绳提供依据。

  在其使用过程中,应对全长各个部位进行检查。由于客观上要对整条钢丝绳进行检查十分困难,但是,对于那些经过实践证明容易损坏的部位必须进行频繁、仔细检查,因为一旦这些部位严重损坏不能被及时发现,将可能产生灾难性的后果。

  《起重运输机械》 2009(6) -97-

  3.6.1钢丝绳外部检查:

  直径检查:直径是钢丝绳极其重要的参数。通过对直径测量,可以反映该出直径的变化速度、钢丝绳是否承受到过较大的冲击载荷、捻制时股绳张力是否均匀一致、绳芯对股绳是否保持了足够的支撑能力。

  磨损检查:钢丝绳在使用过程中产生磨损现象不可避免。通过对钢丝绳磨损检查,可以反映出钢丝绳与匹配轮槽的接触状况,在无法随时进行性能试验的情况下,根据钢丝磨损程度的大小推测钢丝绳实际承载能力。

  断丝检查:钢丝绳在投入使用后,肯定会出现断丝现象,尤其是到了使用后期,断丝发展速度会迅速上升。由于钢丝绳在使用过程中不可能一旦出现断丝现象即停止继续运行(虽然对于新钢丝绳而言,这种现象是不允许的),因此,通过断丝检查,尤其是对一个捻距内断丝情况检查,不仅可以推测钢丝绳继续承载的能力,而且根据出现断丝根数发展速度,间接预测钢丝绳使用疲劳寿命

  3.6.2钢丝绳内部检查

  对钢丝绳进行内部检查要比进行外部检查困难的多,但由于内部损坏(主要由锈蚀和疲劳引起的断丝)隐蔽性更大,因此,为保证钢丝绳安全使用,必须在适当的部位进行内部检查。检查的方法:将两个尺寸合适的夹钳相隔100-200毫米夹在钢丝绳上反方向转动,股绳便会脱起。操作时,必须十分仔细,以避免股绳被过度移位造成永久变形(导致钢丝绳结构破坏)。检查的内容:小缝隙出现后,用起子之类的探针拨动股绳并把妨碍视线的油脂或其它异物拨开,对内部润滑、钢丝锈蚀、钢丝及钢丝间相互运动产生的磨痕等情况进行仔细检查。特别应该注意到,检查断丝,一定要认真,因为钢丝断头一般不会翘起而不容易被发现。检查完毕后,稍用力转回夹钳,以使股绳完全恢复到原来位置。如果上述过程操作正确,钢丝绳不会变形。

  钢丝绳其它检查前面叙述的检查仅是对钢丝绳本身而言,这只是保证钢丝绳安全使用要求的一个方面。除此之外,还必须对与钢丝绳使用的外围条件---匹配轮槽的表

  面磨损情况、轮槽几何尺寸及转动灵和性进行检查,以保证钢丝,绳在运行过程中与其始终处于良好的接触状态、运行摩擦阻力最小。缠绕卷筒和滑轮应定期检查,以确保这些部件在其轴承上运转正常。不灵活或被卡住的滑轮或转动件引起急剧的磨损且不均匀,因而引起对钢丝绳的严重磨损。不起作用的平衡轮能引起绕过的钢丝绳受载不均衡。所有滑轮槽底半径应与绳的公称直径相适应。若槽底半径变得太大或太小,则应重新车削绳槽或更换滑轮。

  3.6.3建立翔实的台帐记录

  建立翔实的台帐记录,可以实现对钢丝绳的使用状况进行跟踪,为钢丝绳的安全经济性评价提供依据。通过对同一品牌钢丝绳在不同时间区域内的记录统计,进行纵向比较,同时还可以对不同品牌钢丝绳的安全经济性进行横向分析比较,经过性价比反过来可以促进为钢丝绳的选型提供依据。

  在每次定期检验中,应记载每次对钢丝绳检验的情况,包括钢丝绳的内外磨损、断丝(不同捻距范围内的断丝数)、润滑状况、变形状况、腐蚀状况等。同时,还应建立卸煤量的实时跟踪表和钢丝绳更换的时间点统计表,这样可以为钢丝绳的更换点用物流量的方式表达,实现把钢丝绳报废的国标标准与累计的经验数据相结合,对钢丝绳的安全状况做到可控在控,从而对经济性提供最佳参考,而且还可以对钢丝绳的预更换时间进行预估,为钢丝绳采购量和时间提供参考,达到一矢多的的效果。


  4 结论

  通过对港口卸船机钢丝绳使用的安全经济性分析和对如何提高钢丝绳安全经济性的途径探索,有助于更好地协调钢丝绳断裂隐患的安全性和未到报废标准就定期强制更换的不经济性的矛盾,做到安全性与经济性统筹兼顾,对港口卸船机乃至其它起重行业的钢丝绳维护这一重点和难点工作起到一定的借鉴作用。


  5、参考文献

  [1] 张强.燃料设备检修.北京:中国电力出版社,2004.

  [2] 钢丝绳(缆)在线无损定量检测方法和判定规则. 中华人民共和国煤炭行业标准,MT/T 970-2005.

  [3] 起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范. 国家标准局, GB 5972-1986.

  [4] 许耀昌,王昌禄,常晖.微机CAD软件工具与接口.北京:清华大学出版社,1994.

  [5]许灏.新编机械设计师手册.下册.北京:机械工业出版社,1995.

  [6]机械设计手册编委会编著.机械设计手册.第2卷.北京:机械工业出版社,2004.

  [7] 张步勤,冀庆亚,赵焕章.峰峰集团钢丝绳安全管理创新.煤矿安全,2006,(7):70-72.

  [8] 郝桐生.理论力学.高等教育出版社,1989,.

  作者:翁春华

  地址:厦门华夏国际电力发展有限公司嵩屿电厂燃料部

  联系电话:13606036527

  E-mail:weng.ch@163.com

  邮编:361026


上一篇: 第一篇

下一篇: 基于弱磁探伤的钢丝绳无损检测

访客留言

*
*