起重鋼絲繩扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)及分析研究

李景賀

摘 要：長(zhǎng)期以來(lái)，高空作業(yè)車起重鋼絲繩裝配后頻繁發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，且其發(fā)生原因不明，無(wú)有效保障生產(chǎn)作業(yè)技術(shù)規(guī)范。本次研究通過(guò)系統(tǒng)分析導(dǎo)致鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)的各種原因，策劃對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終揭示了在高空作業(yè)車上起重鋼絲繩裝配后發(fā)生扭轉(zhuǎn)的根本原理。

關(guān)鍵詞：鋼絲繩；穿繩方向；放繩方法；繩頭結(jié)構(gòu)

1 系統(tǒng)分析

從理論角度分析，其中鋼絲繩“扭轉(zhuǎn)”產(chǎn)生的原因主要有三個(gè)：一是制繩過(guò)程中剩余扭矩引起的扭轉(zhuǎn)，二是安裝過(guò)程中的附加扭矩引起的扭轉(zhuǎn)，三是鋼絲繩自身的結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)。這三個(gè)原因中，制繩剩余扭矩可以通過(guò)出廠前的預(yù)張拉工藝和放置時(shí)效的辦法來(lái)消除和減弱，安裝過(guò)程中的附加扭矩可以通過(guò)改善安裝工藝來(lái)避免，鋼絲繩的結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)是無(wú)法消除和避免的，需要結(jié)合鋼絲繩的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析。

從實(shí)際裝配角度講，由于裝配過(guò)程中出現(xiàn)“扭轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象無(wú)規(guī)律性，因此，鋼絲繩自身結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)造成 “扭絞”的可能性較小。我公司鋼絲繩型號(hào)為右交互捻鋼絲繩8.0NAT18X7+IWR1670ZS，滿足GB/T20118-2006（一般用途鋼絲繩）要求。右交互捻鋼絲繩由于繩與股的扭轉(zhuǎn)力矩方向相反，大小相等，因此具備不旋轉(zhuǎn)特性。

而最可能產(chǎn)生的原因之一：是由于鋼絲繩繩端（固定于伸縮臂臂頭端）附加扭矩未完全釋放導(dǎo)致的。原因之二：“反穿”鋼絲繩過(guò)程中，滑輪組之間傾角過(guò)大，導(dǎo)致扭矩二次進(jìn)入鋼絲繩中。雖然鋼絲繩纏繞之前已破完勁，但“反穿”鋼絲繩過(guò)程中會(huì)引入扭矩。原因之三：卷筒與滑輪傾角過(guò)大，導(dǎo)致引入扭矩。

為驗(yàn)證鋼絲繩扭轉(zhuǎn)與穿繩方式、放繩方法、繩頭結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)策劃以不同穿繩方式、放繩方法、繩頭結(jié)構(gòu)組合方案來(lái)進(jìn)行鋼絲繩扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，以確定發(fā)生鋼絲繩扭轉(zhuǎn)的首要因素。

方案一：反裝帶鋁合金壓頭鋼絲繩：按照現(xiàn)破勁方式對(duì)鋼絲繩進(jìn)行破勁，反穿裝配5組扣壓接頭鋼絲繩，調(diào)試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案二：正裝無(wú)鋁合金壓頭鋼絲繩：按照現(xiàn)破勁方式對(duì)鋼絲繩進(jìn)行破勁，正穿裝配5組無(wú)扣壓接頭鋼絲繩，調(diào)試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案三：破勁后反裝帶鋁合金壓頭鋼絲繩：對(duì)鋼絲繩進(jìn)行徹底破勁，反穿裝配5組扣壓接頭鋼絲繩，調(diào)試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案四：破勁后正裝無(wú)鋁合金壓頭鋼絲繩：對(duì)鋼絲繩進(jìn)行徹底破勁，正穿裝配5組無(wú)扣壓接頭鋼絲繩，調(diào)試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案五：旋轉(zhuǎn)破勁后反裝無(wú)鋁合金壓頭鋼絲繩：對(duì)鋼絲繩進(jìn)行徹底破勁，反穿裝配5組無(wú)扣壓接頭鋼絲繩，調(diào)試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

2 對(duì)比試驗(yàn)

方案一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)階段反穿帶鋁合金壓頭鋼絲繩會(huì)出現(xiàn)較大概率鋼絲繩扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，五組實(shí)驗(yàn)兩組扭轉(zhuǎn)逆90度，其余三組扭轉(zhuǎn)嚴(yán)重均超過(guò)90度。

方案二實(shí)驗(yàn)原正穿無(wú)鋁合金壓頭、楔套固定結(jié)構(gòu)鋼絲繩不易產(chǎn)生鋼絲繩扭轉(zhuǎn)，除一組鋼絲繩吊重后出現(xiàn)逆135度旋轉(zhuǎn)外，其余四組實(shí)驗(yàn)鋼絲繩吊重后扭轉(zhuǎn)均不超過(guò)45度。

方案三、四對(duì)比采用繩盤旋轉(zhuǎn)方式破勁釋放出鋼絲繩與鋼絲繩體旋轉(zhuǎn)破勁釋放出鋼絲繩差異影響不大。

方案四、五對(duì)比有無(wú)鋁合金壓裝接頭對(duì)鋼絲繩是否扭轉(zhuǎn)影響不大，鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)的主要原因是鋼絲繩在盤繩過(guò)程中采用先通過(guò)或輪組再全部纏繞在卷?yè)P(yáng)上的盤繩工藝（即我們常說(shuō)的反穿鋼絲繩）。

3 原理分析

方案三、四對(duì)比說(shuō)明分析原因主要有：①盤鋼絲繩為供應(yīng)商手工盤起，其本身盤繩不規(guī)律繩子自帶應(yīng)力；②因無(wú)有效放繩工裝現(xiàn)場(chǎng)采用油桶作為芯體釋放鋼絲繩效果不理想存在一定偏差；③這種18*7阻旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)鋼絲繩本身剛度較大，可以保證大部分的繩體應(yīng)力在取繩時(shí)得到釋放。

方案四、五對(duì)比說(shuō)明鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)的主要原因是鋼絲繩在盤繩過(guò)程中采用先通過(guò)或輪組再全部纏繞在卷?yè)P(yáng)上的盤繩工藝，即我們常說(shuō)的反穿鋼絲繩；鋼絲繩在盤繩過(guò)程中由于滑輪組的摩擦?xí)a(chǎn)品裝配力矩，其表現(xiàn)為繩頭末端在盤繩過(guò)程中會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，繩頭旋轉(zhuǎn)越多，鋼絲繩在裝配完成后扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象越嚴(yán)重。鋼絲繩在盤繩過(guò)程中由于滑輪組之間傾角的存在，鋼絲繩先與槽壁接觸，然后滾入槽底，從而造成裝配力矩帶入鋼絲繩繩頭結(jié)構(gòu)當(dāng)中，其滾動(dòng)的角度就是鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)角。

其他問(wèn)題分析：①鋼絲繩起始狀態(tài)偏轉(zhuǎn)不超過(guò)90度，起重時(shí)重物能克服鋼絲繩本身應(yīng)力使吊鉤不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，但重物釋放后往往偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象會(huì)加劇。繩體在初始放繩時(shí)發(fā)生逆45°偏轉(zhuǎn)更多原因是因?yàn)槔K頭結(jié)構(gòu)問(wèn)題，固定點(diǎn)在右側(cè)，而不是鋼絲繩應(yīng)力原因；②采用繩體旋轉(zhuǎn)方式破勁拉出鋼絲繩，從順時(shí)針繩頭拉出鋼絲繩繩頭末端會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從逆時(shí)針繩頭拉出鋼絲繩繩頭末端會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，對(duì)于右交互捻鋼絲繩應(yīng)盡可能讓鋼絲繩只發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以減少繩體散股現(xiàn)象；③鋼絲繩吊重后如吊鉤端發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（從地面向上看），應(yīng)拆下繩頭對(duì)鋼絲繩施加逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)力矩（從繩頭方向看），一般吊鉤旋轉(zhuǎn)90度，鋼絲繩則要旋轉(zhuǎn)270度，以此類推。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程總結(jié)：鋼絲繩在盤繩過(guò)程中，穿繩順序錯(cuò)誤必須將鋼絲繩拆取下來(lái)重新安裝，卷?yè)P(yáng)排繩過(guò)程中一道不緊湊直接造成后續(xù)鋼絲繩錯(cuò)亂重拍。雖然每天重復(fù)裝配，現(xiàn)場(chǎng)施工仍總有不順，工藝文件指導(dǎo)很重要。

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)缺乏鋼絲繩裝配工裝。在鋼絲繩放繩過(guò)程中，放繩操作與拉繩操作相互配合，鋼絲繩一圈一圈放出，稍有不慎就會(huì)造成應(yīng)力無(wú)法順利釋放鋼絲繩產(chǎn)生打扭，鋼絲繩失效；在客戶定制去吊時(shí)，鋼絲繩需要重新盤起，手工盤繩勞動(dòng)強(qiáng)度大，盤繩質(zhì)量不高很容易出錯(cuò)。從應(yīng)力釋放及裝配效率角度分析，裝配工裝使用很重要。

4總結(jié)

因現(xiàn)階段高空作業(yè)車起重鋼絲繩為鋁合金壓鑄接頭，生產(chǎn)過(guò)程必須反穿，易造成鋼絲繩打扭，且裝配不便，若要降低鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)的概率，應(yīng)取消壓鑄接頭，更改臂頭結(jié)構(gòu)形式；

在調(diào)試過(guò)程中如果出現(xiàn)鋼絲繩偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)以上調(diào)整方法，增加反向旋轉(zhuǎn)力矩，可以有效的消除鋼絲繩扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象；

因鋼絲繩盤繩、放繩工作量大，易造成繩體損壞及產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)設(shè)計(jì)制造鋼絲繩放繩工裝，減少在盤繩過(guò)程中產(chǎn)生的鋼絲繩打扭現(xiàn)象，以提高生產(chǎn)作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]多繩摩擦輪提升系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究與分析[J].煤炭工程，2003（9）：62-64.