起重机用钢丝绳使用寿命的探讨

摘　要：通过对钢丝绳的质量、钢丝绳的结构型式、钢丝绳缠绕方式、钢丝绳允许偏角、绳槽尺寸、钢丝绳的弯曲、安全系数的选取、摩擦与润滑、非稳定性载荷以及工作环境等十方面可能影响钢丝绳使用寿命的因素分析与论述，探讨影响钢丝绳使用寿命的因素，对正确使用钢丝绳、延长钢丝绳的使用寿命、保证安全生产、提高作业效率和经济效益等都具有重要的意义。
　　关键词：起重机、钢丝绳、使用寿命
　　钢丝绳是起重机械重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。起重用钢丝绳具有强度高、自重轻、弹性好、能承受冲击、过载能力强、工作平稳无噪音、不会突然断裂等优点，一直作为挠性构件与滑轮、卷筒构成起重机械的起升、变幅等机构。但由于种种原因，使一些钢丝绳在使用过程中过早损伤或破断，没有达到它的预期寿命，从而增加了企业使用成本，降低了生产效率。因此，研究影响钢丝绳使用寿命的因素，对正确使用钢丝绳、延长钢丝绳的使用寿命、保证安全生产、提高作业效率和经济效益等都具有十分重要的意义。下面，笔者根据近几年的实践经验对影响起重机用钢丝绳的因素进行分析、探讨。
　　1、钢丝绳的质量
　　钢丝的质量是决定钢丝绳质量的主要因素,由于钢丝绳本身是一个组合的弹性体，还受到股以及本身的捻制质量、钢丝的材质及拔制质量等多种因素影响。钢丝绳用钢丝，通常采用含碳量为0.5%~0.8%，直径为6mm的优质碳素圆钢经过多次冷拔，热处理得到直径0.2~2mm的高强度钢丝，根据钢丝的韧性将钢丝分为三级,分别用于不同用途,起重机用钢丝绳的抗拉强度一般为1400～1700 N/mm2。
选型合适，起重用钢丝绳本身应该具有较长的使用寿命。若钢丝的材质质量不能保证，钢丝绳就会先天不足，必然降低使用寿命。例如，如果钢丝的含碳量偏高或含硫、含磷量偏高，都会使钢丝的脆性增大，此时的钢丝反复弯折几次即可断丝，用这样的钢丝制造成的钢丝绳，当绳绕过滑轮和卷筒时，在很短的时间内就会出现断丝的情况，并很快达到报废断丝数，造成钢丝绳的使用寿命极短。另外，钢丝生产工艺、技术水平对钢丝质量也起着决定性作用。钢丝的生产工艺一般包括：盘条或半成品钢丝的表面清理、中间及最终热处理、钢丝冷拔和钢丝镀层。若其中任一环节不合理，都会影响钢丝的质量。例如，钢丝冷拔时，应根据不同材质钢丝的抗拉强度，确定合理的总压缩率和每道次的压缩率。如果一味地追求生产周期及产量而增大压缩率，将影响钢丝的机械性能。因此，为了保证钢丝绳本身的质量，应选购正规厂家的钢丝绳。
　　2、钢丝绳的结构型式
　　2.1　按股中相邻二层钢丝的接触状态可分为：点接触、线接触和面接触钢丝绳
　　(1)点接触钢丝绳是采用相同直径钢丝捻制。由于各层钢丝的捻距不等，各层钢丝互相交叉，形成点接触。受载时钢丝间的接触压力大，钢丝的交叉增大了横向压力，造成二次弯曲，容易磨损、疲劳断丝，寿命较低，但柔软性好，制造工艺较简单。所以，常作为起重作业的捆绑吊索。
　　(2)线接触钢丝绳是采用不同直径的钢丝捻制。将细钢丝布置在粗钢丝的沟槽内，使不同层钢丝与钢丝之间形成线接触，使受载时钢丝的接触应力较小，无二次弯曲应力。线接触钢丝绳承载力高、挠性好、耐疲劳、耐磨损、抗挤压、寿命较长。因此，在起重机的工作机构中一般优先采用线接触钢丝绳。
　　(3)面接触钢丝绳。通常以圆钢丝为股芯，最外一层或几层采用异形断面的钢丝，层与层之间是面接触，用挤压方法绕制而成。其特点是结构紧密、钢丝接触应力小、无二次弯曲应力、表面光滑、挠性好、强度高、耐疲劳、耐磨损、耐腐蚀、抗挤压，寿命长。但由于制造工艺复杂，价格高，起重机上很少使用。
　　2.2　按钢丝绳的捻向可分为：交互捻、同向捻和不扭转钢丝绳
　　(1)交互捻钢丝绳(也称交绕绳)。其丝捻成股与股捻成绳的方向相反。由于股与绳的捻向相反，使用中不易扭转和松散，但挠性稍差。
　　(2)同向捻钢丝绳(也称顺绕绳)。其丝捻成股与股捻成绳的方向相同。这类钢丝绳的挠性和寿命都较交互捻绳要好，但若不采用预变形处理，则易扭转、松散。
　　(3)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，内外层绳股的扭转力矩平衡，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钢丝绳的破断拉力，常在起升高度较大的起重机上使用，并越来越受到重视。
　　由此可知，起重用钢丝绳应优先选用不扭转钢丝绳，其次选用交绕绳或经预变形的顺绕绳。由于普通同向捻钢丝绳易松散和扭转，一般只用来做牵引绳，起升机构中应尽量少用。
　　3、钢丝绳的缠绕方式
　　若起升机构使用右旋钢丝绳，当卷筒绳槽的走向从左向右时，绳必须从卷筒上方绕出；当卷筒绳槽的走向从右向左时，绳必须从卷筒下方绕出；若起升机构使用左旋钢丝绳，当卷筒绳槽的走向从左向右时，绳必须从卷筒下方绕出；当卷筒绳槽的走向从右向左时，绳必须从卷筒上方绕出。否则，钢丝绳