履帶起重機鋼絲繩故障分析
前言
鋼絲繩是履帶起重機最為關(guān)鍵的運動部件之一，起著傳遞載荷力和運動的作用。在起重機上主要應用于提升機構(gòu)和變幅機構(gòu)。履帶起重機一般應用的鋼絲繩可分為兩種類型：阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩和非阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。鋼絲繩系統(tǒng)一般是包含了鋼絲繩本身、滑輪組、卷筒、擋桿等，并涉及到的有纏繞方式、繩端處理、潤滑等因素，因此鋼絲繩不是一個獨立的產(chǎn)品，其影響因素不僅和本身的性能有關(guān)，還與系統(tǒng)內(nèi)的各個配合部件、使用方式及使用環(huán)境有著密切的關(guān)系。
1.故障分析
一臺履帶起重機的變幅鋼絲繩，在使用約900小時后出現(xiàn)繩端固定2m范圍內(nèi)呈波浪形變形。
根據(jù)故障現(xiàn)象，首先想到的是鋼絲繩本身質(zhì)量問題，但更換新的鋼絲繩后，使用不到一周，依舊出現(xiàn)同樣變形故障，因此否定是鋼絲繩本身引起；對于滑輪材料，該車使用的為鐵滑輪，而尼龍滑輪也出現(xiàn)過類似現(xiàn)象，因此判定與滑輪材料無關(guān)；卷筒排繩正常，與卷筒本身無關(guān)；變幅繩從卷筒出來先經(jīng)過一個可以橫向移動的動滑輪，因此繩偏角不存在偏大問題。最終將疑點鎖定在滑輪繩槽角度及底圓繩槽直徑上，圖紙設(shè)計繩槽開角為340，與推薦要求的45°明顯差的太多。經(jīng)鋼絲繩公司專家現(xiàn)場用專用卡規(guī)測量滑輪的底圓繩槽直徑發(fā)現(xiàn)只有約920.3mm，與實際要求的922mm差距太大，因此，為其更換上下滑輪組滑輪，經(jīng)正常運行4個月后，故障現(xiàn)象消除，因此經(jīng)判定主要原因是由于滑輪的底圓繩槽直徑偏小引起。后又有售后服務反饋信息，同一時期下線的另外兩臺相同噸位履帶起重機也發(fā)生了類似鋼絲繩變形問題，證明該階段出廠的車有一批變輻滑輪不合格，存在滑輪底圓繩槽直徑偏小問題。經(jīng)過上述故障分析，可見滑輪因素在鋼絲繩系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的影響。
2.方案分析
首先從材料上，目前廣泛應用的有MC尼龍式、鑄鐵式、熱軋式滑輪，履帶起重機一般常用MC尼龍和熱軋式，尼龍滑輪因其重量輕、慣性小目前被普遍采用，鑄鐵滑輪一般為球墨鑄鐵較好，但鑄造成本較高，逐漸被淘汰，而熱軋滑輪制作方便，滑輪槽直接軋制出，適合大批量制造，但是因其模具磨損較快所以必須經(jīng)常定期更換軋制模具，否則不能保證滑輪槽質(zhì)量。目前，國外更大噸位的汽車起重機和履帶起重機也開始采用一種輕質(zhì)合金材料，因在滑輪受力更大時，尼龍滑輪已經(jīng)不能滿足強度方面的要求，對于大噸位起重機一般采用鐵質(zhì)滑輪，但因其重量太大，一定程度上影響了起重能力，因此新型的高強度、輕型材料、接觸潤滑更好的輕合金滑輪將是今后的發(fā)展方向。
其次，滑輪直徑的確定，按國際標準ISO4308-1：200]中滑輪最小名義直徑計算公式為：D=h·t…d D一滑輪最小名義直徑
d一鋼絲繩名義直徑
h一選擇系數(shù)（滑輪名義直徑與鋼絲繩直徑之比）t一各種型式鋼絲繩的繩型系數(shù)（該系數(shù)考慮了不同鋼絲繩的抗彎曲疲勞性能）為延長鋼絲繩使用壽命，滑輪槽型應該與鋼絲繩直徑相匹配。如果槽型太小，鋼絲繩在載荷的影響下，被強制“壓入”繩槽，導致鋼絲繩和滑輪損壞。如果槽型太大，造成對鋼絲繩沒有足夠的支撐，從而使鋼絲繩在載荷的作用下變扁和扭曲而加速鋼絲繩損壞?；喞K型半徑r應在0.525d~0.550d之間，而
0.5375d為最佳，其中d為鋼絲繩名義直徑。隨著滑輪繩槽底圓直徑的變小，鋼絲繩的壽命是急劇下降的。滑輪繩槽，其深度h不小于1.5倍的鋼絲繩名義直徑，繩槽底部的外形應為圓形。
滑輪兩側(cè)的夾角a，應在30~60°之間，但不能太大，即使鋼絲繩偏角超過了滑輪和卷簡的偏角（一般要求尼龍滑輪取50°，鐵滑輪可選45°左右）。
繩槽的正確尺寸對于鋼絲繩的使用壽命至關(guān)重要。繩槽的底部必須大于鋼絲繩的公稱直徑，而且必須光滑，呈圓形，沒有凸凹，并且兩邊要有完整均勻的側(cè)邊。繩槽不必考慮減小鋼絲繩的側(cè)向受壓，它的直徑必須始終比鋼絲繩的直徑大。
3結(jié)論
對鋼絲繩而言，滑輪本身只是影響其壽命長短的至關(guān)重要的一個部件，很多鋼絲繩故障可以從滑輪或卷筒繩槽的是否合乎要求，找到問題點。對滑輪的設(shè)計和選型中必須慎重考慮滑輪繩槽尺寸的大小，這也和鋼絲繩本身的直徑誤差范圍緊密相關(guān)。
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