履帶起重機鋼絲繩故障分析
前言
鋼絲(si)繩(sheng)是(shi)履帶(dai)起(qi)重(zhong)(zhong)機最為關(guan)鍵的(de)運動(dong)部件(jian)之一(yi)(yi)，起(qi)著傳遞載(zai)荷力和運動(dong)的(de)作用(yong)。在起(qi)重(zhong)(zhong)機上主要應用(yong)于提升機構和變幅機構。履帶(dai)起(qi)重(zhong)(zhong)機一(yi)(yi)般(ban)應用(yong)的(de)鋼絲(si)繩(sheng)可分為兩種類(lei)型(xing)：阻旋轉鋼絲(si)繩(sheng)和非阻旋轉鋼絲(si)繩(sheng)。鋼絲(si)繩(sheng)系統一(yi)(yi)般(ban)是(shi)包(bao)含了鋼絲(si)繩(sheng)本身(shen)、滑輪組、卷筒、擋桿等(deng)，并涉及到的(de)有(you)纏(chan)繞(rao)方(fang)式、繩(sheng)端處理、潤(run)滑等(deng)因素(su)，因此(ci)鋼絲(si)繩(sheng)不(bu)是(shi)一(yi)(yi)個獨立的(de)產品，其影響因素(su)不(bu)僅和本身(shen)的(de)性能有(you)關(guan)，還與系統內的(de)各個配合部件(jian)、使用(yong)方(fang)式及使用(yong)環境有(you)著密切的(de)關(guan)系。
1.故障分(fen)析
一臺履帶起重(zhong)機(ji)的變幅鋼絲繩，在使(shi)用約900小時后(hou)出現繩端固(gu)定2m范圍內(nei)呈波浪形(xing)變形(xing)。
根據故障現象(xiang)(xiang)，首先想到的是(shi)鋼(gang)(gang)絲繩(sheng)本(ben)身(shen)質量問(wen)題(ti)，但更(geng)換新的鋼(gang)(gang)絲繩(sheng)后(hou)，使用(yong)(yong)不到一周，依舊出現同(tong)樣(yang)變形(xing)故障，因(yin)此(ci)否定(ding)是(shi)鋼(gang)(gang)絲繩(sheng)本(ben)身(shen)引起；對于(yu)滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)材料(liao)，該車(che)使用(yong)(yong)的為(wei)(wei)鐵滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)，而(er)尼龍滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)也出現過類似現象(xiang)(xiang)，因(yin)此(ci)判定(ding)與(yu)(yu)滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)材料(liao)無關(guan)；卷(juan)筒排繩(sheng)正常，與(yu)(yu)卷(juan)筒本(ben)身(shen)無關(guan)；變幅繩(sheng)從卷(juan)筒出來(lai)先經(jing)過一個可以(yi)橫向移動的動滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)，因(yin)此(ci)繩(sheng)偏角(jiao)不存在偏大問(wen)題(ti)。最終將疑點鎖定(ding)在滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)繩(sheng)槽(cao)角(jiao)度(du)及(ji)底(di)圓(yuan)(yuan)繩(sheng)槽(cao)直徑上(shang)，圖紙設(she)計繩(sheng)槽(cao)開(kai)角(jiao)為(wei)(wei)340，與(yu)(yu)推薦要(yao)求的45°明(ming)顯差(cha)的太(tai)多。經(jing)鋼(gang)(gang)絲繩(sheng)公司專家現場用(yong)(yong)專用(yong)(yong)卡規測量滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的底(di)圓(yuan)(yuan)繩(sheng)槽(cao)直徑發(fa)現只有約920.3mm，與(yu)(yu)實際要(yao)求的922mm差(cha)距太(tai)大，因(yin)此(ci)，為(wei)(wei)其更(geng)換上(shang)下滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)組滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)，經(jing)正常運行4個月后(hou)，故障現象(xiang)(xiang)消(xiao)除，因(yin)此(ci)經(jing)判定(ding)主要(yao)原因(yin)是(shi)由于(yu)滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的底(di)圓(yuan)(yuan)繩(sheng)槽(cao)直徑偏小引起。后(hou)又(you)有售后(hou)服(fu)務反饋信息，同(tong)一時期下線(xian)的另外兩臺相同(tong)噸位履(lv)帶起重機也發(fa)生了類似鋼(gang)(gang)絲繩(sheng)變形(xing)問(wen)題(ti)，證明(ming)該階段出廠的車(che)有一批變輻滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)不合格(ge)，存在滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)底(di)圓(yuan)(yuan)繩(sheng)槽(cao)直徑偏小問(wen)題(ti)。經(jing)過上(shang)述故障分(fen)析，可見滑(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)(lun)因(yin)素(su)在鋼(gang)(gang)絲繩(sheng)系統中有著至關(guan)重要(yao)的影響。
2.方案分析
首(shou)先(xian)從材(cai)料(liao)上，目前廣泛應用(yong)的(de)(de)有MC尼(ni)龍(long)式、鑄(zhu)鐵(tie)(tie)式、熱(re)軋式滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)，履帶(dai)起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)一般(ban)常(chang)用(yong)MC尼(ni)龍(long)和熱(re)軋式，尼(ni)龍(long)滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)因其重(zhong)量輕(qing)、慣性(xing)小目前被普遍采(cai)用(yong)，鑄(zhu)鐵(tie)(tie)滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)一般(ban)為球墨(mo)鑄(zhu)鐵(tie)(tie)較好，但鑄(zhu)造(zao)成本較高(gao)(gao)，逐漸被淘(tao)汰，而(er)熱(re)軋滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)制(zhi)(zhi)作方(fang)(fang)(fang)便，滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)槽直接(jie)軋制(zhi)(zhi)出，適合大(da)(da)(da)批量制(zhi)(zhi)造(zao)，但是因其模具(ju)磨損較快所以必(bi)須經常(chang)定(ding)期更換軋制(zhi)(zhi)模具(ju)，否則(ze)不能保證(zheng)滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)槽質量。目前，國外更大(da)(da)(da)噸(dun)位的(de)(de)汽車起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)和履帶(dai)起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)也開(kai)始采(cai)用(yong)一種輕(qing)質合金材(cai)料(liao)，因在滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)受(shou)力更大(da)(da)(da)時(shi)，尼(ni)龍(long)滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)已(yi)經不能滿足強度(du)方(fang)(fang)(fang)面的(de)(de)要求，對(dui)于大(da)(da)(da)噸(dun)位起(qi)重(zhong)機(ji)(ji)一般(ban)采(cai)用(yong)鐵(tie)(tie)質滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)，但因其重(zhong)量太大(da)(da)(da)，一定(ding)程度(du)上影(ying)響了起(qi)重(zhong)能力，因此新(xin)型(xing)(xing)的(de)(de)高(gao)(gao)強度(du)、輕(qing)型(xing)(xing)材(cai)料(liao)、接(jie)觸潤滑(hua)(hua)(hua)更好的(de)(de)輕(qing)合金滑(hua)(hua)(hua)輪(lun)(lun)(lun)將(jiang)是今(jin)后的(de)(de)發展(zhan)方(fang)(fang)(fang)向。
其次，滑(hua)輪直徑的確定，按(an)國際標準(zhun)ISO4308-1：200]中滑(hua)輪最(zui)小名(ming)義直徑計算公(gong)式為(wei)：D=h·t…d D一滑(hua)輪最(zui)小名(ming)義直徑
d一(yi)鋼絲繩名義(yi)直徑
h一(yi)選擇系數（滑輪名(ming)義(yi)直徑(jing)與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)直徑(jing)之比(bi)）t一(yi)各種(zhong)型(xing)(xing)式鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)型(xing)(xing)系數（該系數考慮了不同(tong)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的抗彎曲疲勞性能(neng)）為延長鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)使(shi)用(yong)壽(shou)命，滑輪槽型(xing)(xing)應該與(yu)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)直徑(jing)相(xiang)匹配。如(ru)果槽型(xing)(xing)太小，鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)載荷的影響(xiang)下(xia)，被強制“壓入”繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)槽，導(dao)致鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)和(he)滑輪損(sun)壞。如(ru)果槽型(xing)(xing)太大，造成對鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)沒有足(zu)夠的支撐，從而使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)在(zai)(zai)載荷的作用(yong)下(xia)變扁和(he)扭曲而加速鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)損(sun)壞。滑輪繩(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)型(xing)(xing)半徑(jing)r應在(zai)(zai)0.525d~0.550d之間，而
0.5375d為(wei)最佳，其中d為(wei)鋼絲繩(sheng)名(ming)義(yi)直(zhi)徑(jing)。隨著滑輪(lun)繩(sheng)槽底圓直(zhi)徑(jing)的(de)變小，鋼絲繩(sheng)的(de)壽(shou)命是急劇(ju)下降的(de)。滑輪(lun)繩(sheng)槽，其深(shen)度h不(bu)小于1.5倍的(de)鋼絲繩(sheng)名(ming)義(yi)直(zhi)徑(jing)，繩(sheng)槽底部的(de)外形(xing)(xing)應為(wei)圓形(xing)(xing)。
滑輪兩側(ce)的(de)夾角a，應在30~60°之(zhi)間，但不能太大，即使鋼絲繩偏角超過了(le)滑輪和卷(juan)簡的(de)偏角（一般(ban)要求尼(ni)龍滑輪取50°，鐵滑輪可選45°左右）。
繩(sheng)槽的(de)正確尺寸對(dui)于(yu)鋼(gang)絲繩(sheng)的(de)使用壽命至關重要(yao)。繩(sheng)槽的(de)底部(bu)必(bi)須大(da)于(yu)鋼(gang)絲繩(sheng)的(de)公(gong)稱直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)，而且(qie)必(bi)須光滑(hua)，呈圓形，沒有(you)凸凹，并且(qie)兩邊要(yao)有(you)完整均勻的(de)側邊。繩(sheng)槽不必(bi)考慮(lv)減小(xiao)鋼(gang)絲繩(sheng)的(de)側向受(shou)壓，它的(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)必(bi)須始終比(bi)鋼(gang)絲繩(sheng)的(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)大(da)。
3結論
對鋼絲(si)繩而(er)言，滑輪(lun)(lun)本身只(zhi)是(shi)影響其壽命(ming)長短(duan)的(de)(de)至關重(zhong)要的(de)(de)一個部件(jian)，很多鋼絲(si)繩故障可以(yi)從滑輪(lun)(lun)或卷(juan)筒繩槽(cao)(cao)的(de)(de)是(shi)否合(he)乎(hu)要求，找到(dao)問題點。對滑輪(lun)(lun)的(de)(de)設計(ji)和選型中必須慎(shen)重(zhong)考(kao)慮滑輪(lun)(lun)繩槽(cao)(cao)尺寸的(de)(de)大小，這(zhe)也和鋼絲(si)繩本身的(de)(de)直徑誤差范(fan)圍緊密相關。
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