塔機(jī)起升鋼絲繩壓潰問(wèn)題的分析與改進(jìn)

（湖南省郴州建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南 郴州 423000）

塔機(jī)已成為建設(shè)高層建筑不可或缺的設(shè)備，塔機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)通常包括起升機(jī)構(gòu)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、頂升機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)，其中起升機(jī)構(gòu)因其工作量最大、運(yùn)動(dòng)最頻繁、功率最高，在各大機(jī)構(gòu)當(dāng)中至關(guān)重要。

1 技術(shù)背景

為了讓塔機(jī)的起升高度滿(mǎn)足建筑物的高度要求，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)塔機(jī)時(shí)往往要求塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)的鋼絲繩卷筒具有足夠的容繩量，不管采用何種型式的鋼絲繩卷筒，一般都需要讓塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)的鋼絲繩卷筒容納多層鋼絲繩才能滿(mǎn)足塔機(jī)工作的需要，并且塔機(jī)工作時(shí)還應(yīng)保證卷筒上的鋼絲繩排列整齊正確，卷繞順暢，否則可能釀成安全事故。但現(xiàn)今市場(chǎng)上大多數(shù)塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）排繩有時(shí)很難做到，特別是新裝塔機(jī)或塔機(jī)新?lián)Q鋼絲繩，作業(yè)2～3 周鋼絲繩卷筒的鋼絲繩就開(kāi)始出現(xiàn)壓潰——鋼絲繩局部壓扁、繩股或繩芯擠出、籠狀畸變等現(xiàn)象，從而造成鋼絲繩的塑性變形。

2 鋼絲繩壓潰產(chǎn)生的原因及危害

2.1 鋼絲繩壓潰產(chǎn)生的原因

鋼絲繩被壓潰的原因主要有：①塔頂滑輪與卷筒軸線中點(diǎn)連線與鋼絲繩中心線之間的夾角過(guò)大（已經(jīng)有了完善的設(shè)計(jì)并妥善解決）；②卷筒上纏繞的多層鋼絲繩受力不均。

不管是采用長(zhǎng)卷筒卷繞鋼絲繩還是采用現(xiàn)今流行的短卷筒卷繞鋼絲繩，為適應(yīng)當(dāng)前高層建筑的施工需要，必須在鋼繩卷筒上纏繞多層鋼絲繩，但鋼絲繩首次纏繞（新裝鋼絲繩）都是在無(wú)載荷的狀態(tài)下纏繞到鋼絲繩卷筒上的。這樣，鋼絲繩的繩徑、繩與繩之間的間隙都是在鋼絲繩無(wú)載荷的自然狀態(tài)下形成的，鋼絲繩的繩徑以及鋼絲繩與鋼絲繩之間的間隙都比載荷狀態(tài)下大。當(dāng)塔機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，在載荷作用下鋼絲繩軸向會(huì)被拉長(zhǎng)，繩徑則會(huì)變小，鋼絲繩作用在垂直鋼絲繩卷筒面的力增大，將下層鋼絲繩緊緊地壓向鋼絲繩卷筒，這樣，下層鋼絲繩每圈將會(huì)產(chǎn)生大于鋼絲卷筒周長(zhǎng)的微小余量；多圈鋼絲繩的微小余量依次積累達(dá)到一定的量就會(huì)溢出本層鋼絲繩而擠進(jìn)上層鋼絲繩的排繩空間，從而被上層有載荷的鋼絲繩壓潰變形。與此同時(shí)上層有載荷的鋼絲繩繩徑變小又很容易嵌入下層鋼絲繩與鋼絲繩之間的間隙（此層鋼絲繩是無(wú)載荷排列的）之中。如此反復(fù)擠壓，下層鋼絲繩很容易形成局部壓扁、繩股或繩芯擠出、籠狀畸變等壓潰現(xiàn)象。

因此鋼絲繩被壓潰的主要原因是新?lián)Q（裝）鋼絲繩時(shí)底層鋼絲繩排繩無(wú)載荷預(yù)緊而形成的。

2.2 鋼絲繩壓潰可能造成的危害

被壓潰的鋼絲繩很容易無(wú)征兆斷裂從而釀成事故。眾所周知鋼絲繩的鋼絲是由高碳鋼制成，鋼絲繩發(fā)生塑性變形后很容易在變形處突然斷裂（特別是在交變應(yīng)力的作用下）。另外上層鋼絲繩壓入下層鋼絲繩之中，塔機(jī)在作業(yè)時(shí)會(huì)將上層壓入的鋼絲繩從下層鋼絲繩之間拽出，帶載荷的鋼絲繩被拽出的瞬間塔機(jī)的鋼絲繩會(huì)產(chǎn)生短暫的失重，從而產(chǎn)生強(qiáng)力的跳動(dòng)。而跳動(dòng)的鋼絲繩產(chǎn)生的沖擊載荷又會(huì)大大增加受損（壓潰）鋼絲繩的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。一旦塔機(jī)的起重鋼絲繩在載重狀態(tài)突然斷裂將產(chǎn)生巨大的沖擊載荷，輕則也會(huì)造成設(shè)備損壞，重則會(huì)造成嚴(yán)重的傷亡事故。

因此塔機(jī)安全技術(shù)規(guī)范要求：發(fā)生塑性變形的鋼絲繩必須立即更換，嚴(yán)禁繼續(xù)使用。

3 解決方法

為避免鋼絲繩壓潰，新?lián)Q（裝）塔機(jī)起重鋼絲繩時(shí)鋼絲繩卷筒底層鋼絲繩應(yīng)該在載荷下進(jìn)行排繩。為此筆者設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易裝置（圖1）來(lái)克服現(xiàn)在塔機(jī)新?lián)Q（裝）鋼絲繩排繩的上述弊端。

圖1 塔機(jī)起重鋼絲繩預(yù)緊裝置

該裝置由支座、滑輪、制動(dòng)裝置、制動(dòng)力調(diào)節(jié)手柄、制動(dòng)鼓等部分組成。當(dāng)塔機(jī)更換新的鋼絲繩時(shí)，先將鋼絲繩穿過(guò)滑輪纏繞一圈在滑輪上，再固定到塔機(jī)起重卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩卷筒上，另一端人工拉緊給力，調(diào)整制動(dòng)力調(diào)節(jié)手柄使制動(dòng)裝置產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力，低速擋開(kāi)動(dòng)塔機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)開(kāi)始排繩，這樣就實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩的載荷排繩。當(dāng)鋼絲繩卷筒上排好2 層以上鋼絲繩即可松開(kāi)排繩器制動(dòng)力調(diào)節(jié)手柄按常規(guī)的方法快速排完剩下的鋼絲繩。這樣排好的鋼絲繩每層都會(huì)很緊密，即便上層鋼絲繩有載荷也不會(huì)擠入下層鋼絲繩之間的間隙中，從而避免出現(xiàn)鋼絲繩的壓潰變形現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

筆者從事塔機(jī)租賃多年，之前塔機(jī)新?lián)Q的鋼絲繩后經(jīng)常在正常作業(yè)2～3 周就出現(xiàn)鋼絲繩被壓潰的現(xiàn)象，自從使用了這套裝備后再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)換新鋼絲繩被壓潰變形，效果非常理想，這種裝備也可多臺(tái)塔機(jī)共用一套，待塔機(jī)要換鋼絲繩時(shí)將其固定在恰當(dāng)位置即可使用，用完后可拆下收回倉(cāng)庫(kù)，方便實(shí)用。