集裝箱岸橋應(yīng)用鋼絲繩

鋼絲繩已被**用于集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱岸橋)的起升、變幅、小車牽引等機(jī)構(gòu)。它是集裝箱岸橋使用中的主要撓性構(gòu)件，具有承載能力大、撓性好、傳動(dòng)平穩(wěn)、耐沖擊、高速運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)噪音、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。隨著集裝箱岸橋制造技術(shù)的發(fā)展，目前岸橋的發(fā)展方向是大型化、高速度、高效率，岸橋前伸距越來(lái)越長(zhǎng)，起升載荷越來(lái)越大，鋼絲繩長(zhǎng)距離傳動(dòng)中，也顯現(xiàn)了自重引起下垂，在起動(dòng)瞬間彈動(dòng)幅度較大等不足。如何選擇和使用合適的鋼絲繩已成為岸橋管理工作者必須研究的問(wèn)題。         

1   鋼絲繩的組成要素         
鋼絲繩是由多根鋼絲按照一定規(guī)則捻制而成的繩索，它由制繩鋼絲、繩芯、繩用油脂所組成。鋼絲繩的組成要素主要是：捻制方式、接觸狀態(tài)、繩股數(shù)目及形狀、繩芯材質(zhì)等。         

1.1 鋼絲繩捻制方式         
目前有單捻鋼絲繩、雙捻鋼絲繩和三捻鋼絲繩等三種，其中：常見(jiàn)的有單捻和雙捻鋼絲繩。         
       1.1.1單捻鋼絲繩：由若干鋼絲一次繞制成繩，其特點(diǎn)是繩的剛性大，卷繞性差。                
       1.1.2雙捻鋼絲繩：雙捻鋼絲繩又可由同向捻(順繞)和交互捻(交繞)兩種結(jié)構(gòu)形式組成。同向捻鋼絲繩的撓性好、磨損小、使用壽命較長(zhǎng)，但容易松散，扭轉(zhuǎn)打結(jié)，一般只用于有剛性導(dǎo)軌或繩端不會(huì)自由旋轉(zhuǎn)的情況。交互捻鋼絲繩中股與繩的捻繞方向相反，不容易松散扭轉(zhuǎn)打結(jié)，但繩的僵性稍大，使用壽命較短。集裝箱岸橋上大多采用交互捻鋼絲繩。        

1.2 鋼絲接觸狀態(tài)          
鋼絲繩股內(nèi)相鄰層鋼絲之間的接觸狀態(tài)有點(diǎn)接觸、線接觸和面接觸三種。        
      1.2.1點(diǎn)接觸：股內(nèi)各層鋼絲的捻距不同，互相交叉，各交叉點(diǎn)上的鋼絲之間呈點(diǎn)接觸，故接觸應(yīng)力高，且有二次彎曲應(yīng)力作用。點(diǎn)接觸繩的線性較好，但抗彎曲疲勞性能較差，使用壽命短，已逐步被線接觸繩取代。         
      1.2.2線接觸：股內(nèi)各層鋼絲在全長(zhǎng)上平行捻制，外層鋼絲位于里層各鋼絲之間形成的溝槽內(nèi)，與之呈線接觸。其接觸應(yīng)力低，抗彎曲疲勞性能好，結(jié)構(gòu)比較緊湊，金屬斷面利用系數(shù)高，使用壽命平均比點(diǎn)接觸繩高l—2倍。岸橋上常見(jiàn)的有6xwS(31)，6XWS(36)等。         
      1.2.3面接觸：股內(nèi)鋼絲形狀經(jīng)特殊擠壓方式或拉絲方式成形，相互之間呈面接觸。其優(yōu)點(diǎn)是：不容易發(fā)生斷絲、抗腐蝕性和耐磨性均好，能承受較大橫向力，但撓性較差，不宜安裝在有反向纏繞或滑輪較小的場(chǎng)合。        

1.3 鋼絲繩繩股數(shù)目及形狀         
岸橋常用的鋼絲繩繩股數(shù)目有6股、8股、9股等，其中：6股繩*為普遍。外層股的數(shù)目愈多，鋼絲繩與滑輪和卷筒繩槽的接觸情況愈好，使用壽命亦愈長(zhǎng)。8股繩的金屬充滿率較低，其破斷拉力比相同直徑的6股繩約低10％，但耐磨性及壽命優(yōu)于6股繩，現(xiàn)有較多用戶在岸橋起升系統(tǒng)運(yùn)用8股繩結(jié)構(gòu)。        

1.4 鋼絲繩繩芯材質(zhì)         
按照鋼絲繩繩芯材質(zhì)來(lái)分，主要有纖維芯、鋼絲繩芯等兩類。
      1.4.1纖維芯(FC)：纖維芯常用劍麻等天然纖維(NF)和聚丙烯(SF)等合成。纖維芯撓性和彈性較好，儲(chǔ)油功能好，但承受橫向壓力和高溫性較差，支撐穩(wěn)定性差，故不宜用于多層卷繞系統(tǒng)以及在高溫環(huán)境下工作的起重機(jī)。         
      1.4.2鋼絲繩芯(1wRC)：由鋼絲繩或繩股作為繩芯。這類鋼絲繩的強(qiáng)度大，能承受較高壓力和較高工作溫度，儲(chǔ)油性能差，撓性和彈性較差。        

1.5 新型特殊鋼絲         
近年國(guó)外設(shè)計(jì)生產(chǎn)出新型的填塑鋼絲繩，它是將鋼芯部分經(jīng)過(guò)加人特制塑料再由外股鋼絲捻制而成。這類鋼絲繩能揉和纖維芯及鋼芯鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)，減少了內(nèi)部摩擦，同時(shí)結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，內(nèi)部潤(rùn)滑防腐性能顯著提高，并且金屬表面積沒(méi)有減少而又保持截重負(fù)荷量。

2   鋼絲繩的選用         
不同的制繩鋼絲和不同的繩芯可以構(gòu)成不同類型的鋼絲繩。鋼絲繩的制造工序繁多，鋼絲繩使用場(chǎng)合復(fù)雜，選擇合適的鋼絲繩是集裝箱起重機(jī)的專業(yè)課題，是提高岸橋作業(yè)效率，控制消耗成本應(yīng)積極關(guān)注的問(wèn)題。        

2.1 鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選擇         
通常情況下，用于卷繞系統(tǒng)的鋼絲繩(動(dòng)索)，應(yīng)優(yōu)先采用線接觸鋼絲繩芯鋼絲繩。為了防止鋼絲繩松散和扭轉(zhuǎn)，一般應(yīng)采用交互捻鋼絲繩。采用同向捻鋼絲繩時(shí)，鋼絲繩的捻繞方向應(yīng)與卷筒繩槽螺旋方向相反。        

2.2 對(duì)鋼絲繩性能的要求         
根據(jù)GB/T8918《重要用途鋼絲繩》規(guī)定，制繩用鋼絲繩應(yīng)符合GB/T8919《制繩用鋼絲》標(biāo)準(zhǔn)，并按鋼絲繩用途將鋼絲分為重要用途和一般用途兩個(gè)等級(jí)。重要用途鋼絲繩用于制造礦井提升繩、吊運(yùn)融熔金屬和危險(xiǎn)物品的起重機(jī)用繩，其力學(xué)性能試驗(yàn)的l80度彎曲次數(shù)和360度扭轉(zhuǎn)次數(shù)相當(dāng)或略低于 GBll02—74中特級(jí)鋼絲的水平。重要用途以外的鋼絲繩可采用一般用途鋼絲，其力學(xué)性能相當(dāng)與GBll02—74中的I級(jí)和II級(jí)之間或接近I級(jí)鋼絲的水平。        
鋼絲的表面狀態(tài)和公稱抗拉強(qiáng)度相互制約，選用**度的鋼絲，可以縮小鋼絲繩直徑，但鋼絲繩的韌性隨之下降，硬性增大。如選用國(guó)產(chǎn)鋼絲繩，宜采用1570MPa—1770MPa的強(qiáng)度等級(jí)；如選用進(jìn)口鋼絲繩，宜采用l 770MPa的強(qiáng)度等級(jí)。

3   鋼絲繩的破壞形式與使用注意事項(xiàng)        
3.1 鋼絲繩的破壞形式         
新鋼絲繩在正常情況下使用時(shí)一般不會(huì)發(fā)生突然破斷，除非安全保護(hù)裝置失靈或出現(xiàn)意外機(jī)械事故，導(dǎo)致鋼絲繩載荷超過(guò)其極限破斷力。
岸橋用鋼絲繩的一般破壞過(guò)程及特征是：鋼絲繩通過(guò)卷繞系統(tǒng)時(shí)要反復(fù)彎曲和甚至伸直，并與滑輪或卷筒槽摩擦，工作條件愈惡劣，工作愈頻繁，此現(xiàn)象就愈嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，鋼絲繩股內(nèi)的鋼絲不同程度地發(fā)生彎曲疲勞與磨損。表面層的鋼絲逐漸折斷，折斷鋼絲的數(shù)量發(fā)展到一定程度，鋼絲繩開(kāi)始喪失承載的安全性，這時(shí)就應(yīng)報(bào)廢且更換新繩。

3.2 使用鋼絲繩注意事項(xiàng)         
鋼絲繩是起重機(jī)的易耗物品。合理使用好鋼絲繩主要從卷繞系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)、改善鋼絲繩的接觸與潤(rùn)滑條件來(lái)考慮。         
        3.2.1 岸橋起升、 變輻和牽引機(jī)構(gòu)優(yōu)先采用線接觸鋼絲繩、面接觸鋼絲繩或者新型多股(6股以上)面接觸繩芯填(包)塑鋼絲繩。針對(duì)岸橋鋼絲繩主要失效形式，選擇合適的鋼絲繩結(jié)構(gòu)。如果鋼絲繩彎曲疲勞斷絲為主，可以在確保安全系數(shù)前提下，采用8股或9股面接觸鋼絲繩。如果鋼絲繩使用周期超過(guò)一年以上，工作頻度又較高、環(huán)境腐蝕嚴(yán)重情況下，建議選用繩芯包塑或填塑鋼絲繩。        
       3.2.2 岸橋卷繞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)，尤其要避免反向彎曲。實(shí)驗(yàn)證明反向彎曲所引起的鋼絲繩疲勞損傷為同向彎曲的2倍。        
       3.2.3 在條件許可時(shí)，應(yīng)選用較大直徑(D)的滑輪和卷筒，以提高繩徑比D/d值，減小鋼絲繩的彎曲程度，降低接觸比壓?；喕蚓硗才c鋼絲繩之間的偏離夾角，稱之為出繩角，其大小也直接影響鋼絲繩使用壽命。        
       3.2.4 合理確定滑輪繩槽和卷筒繩槽的槽底半徑R，一般取 R=(0.54—0.60)d。R過(guò)大和過(guò)小都會(huì)影響鋼絲繩使用壽命；采用光卷筒，即R—400mm時(shí)，鋼絲繩壽命會(huì)降低20％—30％。         
       3.2.5 選擇適當(dāng)?shù)幕啿馁|(zhì)和表面硬度，使鋼絲繩與滑輪硬度合理匹配；繩槽槽底采用工程尼龍或其他軟質(zhì)金屬、非金屬耐磨耐壓襯墊，將改善鋼絲繩與繩槽之間的擠壓磨損狀況，可以大幅度提高鋼絲繩的使用壽命。         
       3.2.6—選配適當(dāng)?shù)匿摻z繩潤(rùn)滑油品、潤(rùn)滑方式及其潤(rùn)滑周期，可以減緩鋼絲繩磨損，防止銹蝕，延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命。         
       3.2.7 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，如果滑輪直徑D與鋼絲繩捻距之比為偶數(shù)倍，很容易在滑輪上出現(xiàn)壓痕。建議選擇非偶數(shù)或非整數(shù)倍為宜。         
       3.2.8 適當(dāng)拉大滑輪之間距離、降低鋼絲繩通過(guò)滑輪時(shí)的速度。都有利于鋼絲繩使用壽命的提高。         
       3.2.9 避免設(shè)備作業(yè)時(shí)鋼絲繩碰撞船艙導(dǎo)箱槽、圍板等而發(fā)生的機(jī)械損壞，避免設(shè)備維修作業(yè)時(shí)電焊火花直接墜落在鋼絲繩表面等人為操作因素。