起重机械卷筒乱绳故障分析及解决措施

雷雪

摘要：卷筒与钢丝绳均是构成起重机设备的重要零部件，钢丝绳安稳的卷绕在卷筒上是设备正常、高效率作业的重要基础，但既往有大量实践及研究发现，当多层缠绕工况下卷筒乱绳故障发生的风险明显提高。卷筒乱绳故障若不能被及时解除，一方面还会减缩钢丝绳寿命，另一方面也会对作业人员生命安全构成威胁。文章在阐述起重机卷筒类型及作业原理基础上，针对卷筒乱绳常见故障成因加以分析，探究相关解决措施，以供同行参考。

关键词：起重机;卷筒;乱绳故障;解决措施

卷筒与钢丝绳是卷扬减速机内的核心构件，卷扬减速机性能指标关系着起重机械运行安全性、工效，卷筒乱绳是卷扬减速机运转阶段的常见故障类型，近些年国内外众多学者纷纷开展了卷筒乱绳故障成因的研究工作，并探究了相关应对方案，已取得一定成绩。钢丝绳若能在各个层面上的排列有一定规律可循，则可以较明显的延缓自体使用年限，但我们都知道，钢丝绳奇、偶数层交叉缠绕，故而增加了法兰空挡、折现交叉部位乱绳现象发生的风险。

1、卷筒类型及其运转原理

当下，市面上销售的卷筒产品类型繁多，以配重式、变频式、力知式等较为常见。从宏观层面上，可以把卷筒分细化为如下两种类：（1）弹簧驱动式卷筒，其经常被用于调控电缆线的收放过程，该类卷筒在起重机内有较广泛应用;（2）电机驱动式卷筒，针对其作业机理可以做出如下阐释：力矩电机持有输出变转矩的属性，在高、低速运转状态下分别会传送出小、大转矩，以上这种机械属性能较好的迎合卷筒正常运作的主观需求。当机械设备正向毗邻水平地面锚位时，力矩电机将会步入至正常的运作状态中，利用减速机对转矩实施放大处理措施以后驱动卷盘旋转过程，卷盘运转阶段将会完成收卷电缆线的任务[1]。伴随电缆卷绕内径的持续增加过程，力矩电机的运转速度有跌落趋势，且还能对外输送出与之相对应的偏大转矩，借此方式去提升大型机械设备运转速度和确收揽速率两者的统一性，自始至终均能维持固定不变的收揽张力。当机械设备逆向运转和地面电缆相背离时，力矩电机电动势方向恒定不变，在以上过程中设备拖拽电缆会形成逆向转矩，且正向转矩明显低于反向转矩，在这样的工况下可以伴随设备运转过程同步释放电缆线。

2、起重机械卷筒亂绳故障成因与解决措施

2.1钢丝绳入绳角度偏大或偏小

钢丝绳入绳角度大小是影响排绳效率高低的主要因素之一。在图1内， 对应的是折线部螺旋角度，入绳角度（ ）可以是正数，也可以是负数，针对钢丝绳相对绳槽形成的偏斜角度，可以采用 ± 表示。F对应的钢丝绳设施持有的张紧力。Fa是相毗邻钢丝绳面对缠绕钢丝绳情况时形成的侧向力，由如下公式[2]：

Fa=Fsin（ ± ）

从理论层面上分析，在侧向力Fa的挤压作 钢丝绳缠绕能达成轴向进给目标。F0代表的是钢丝绳单位长度上形成的径向压力，本文为使论述内容更具简洁性，将其转化为一个位点的受力。见图1，μ代表的是钢丝绳之间持有的摩擦因数。Fx是F0顺沿钢丝绳交点切线方向形成的分力。Fm是两个相毗邻钢丝绳对缠绕钢丝绳形成的摩擦力。图1（a）、（b）、（c）分别对应的内偏斜角度为 — 、 + 、 <0.5°时对应的受力状态。

当入绳角度 在0.5～1.5°区间内取值时，见图1（a），FxFm，此时由右下方钢丝绳供应的摩擦力高于钢丝绳朝向下方滑移的分力值，钢丝绳有向右方跳绳的趋向。依照如上的论述依据，在图1（b）内， 过大时会朝向左侧跨越临近的钢丝绳，诱发钢丝绳在某一部位聚集的现象。图1（c），由于 过小，以致Fy趋于0，不能达成变道，诱导了钢丝绳于法兰侧爬升过程。面对以上 超差问题，结合过往实践经验，建议将 调控在0.5～1.5°范围中，若存在出入则可以增设角度补偿器。

2.2卷筒节距与钢丝绳内径不配套

卷筒节距与钢丝绳内径不配套是诱发多数排绳不良问题主要因素，进而会增加勒绳、爬绳、跳绳等诸多不良现象发生的风险、针对该类问题，依照既往经验，建议把钢丝绳内径公差控制在+2～+4%区间内，最适卷筒节距数值是钢丝绳内径的1.045倍。

2.3卷筒加工准确度超差

卷筒法兰垂直度超出误差限定区间、卷筒绳槽欠缺均匀性等问题，均可能会诱发卷筒排绳不良情况。为减少或规避以上不良状况，应组织人力定时检测铸造卷筒模具，早期发现规格超差的情况，及时予以调换。

2.4钢丝绳型号选择欠妥当

钢丝绳内径公差值偏大、收缩率过高、质地过于坚硬及未能严格依照相关规范选择钢丝绳型号等，均对钢丝绳乱绳、咬绳发生发展过程有一定贡献率。建议加大钢丝绳收缩率的调控力度，力争<1%。在经济条件许可时，建议选用压实钢丝绳，主要是因为该类构件能更彻底的消散捻制应力，表层顺滑，和绳槽构件之间能形成较大的接触面积，可以降低钢丝绳勒绳、咬绳等情况的发生率。

2.5对钢丝绳没有进行预紧处理

钢丝绳内部有一定张力，若未经预紧工序处理就讲其直接缠绕于卷筒上，则将会诱导底层钢丝绳缠绕状态疏松的问题，当有一定力量施加在上层钢丝绳时，下层缠绕不得钢丝绳被挤压扁的风险就会相应增加，情节严重时候会损伤钢丝绳完好性。

结合文献报道及笔者过往实践历程，针对钢丝绳的预紧拉力值，要求其不低于钢丝绳工作荷载的10%[3]。在实践中，要求操作人员立足于工况测算出预紧力值。首层的预紧力起着关键性作用，为便于应用，若断定起重机运行工况较为简单时，则推荐使用

偏短的钢丝绳，在确保安全圈充足的基础上，截掉冗余的钢丝绳。

结束语：

诱发卷筒乱绳故障的因素并不唯一，和起重机设备的运行工况、各个构件安装标准要求、卷筒设计加工及钢丝绳材质等均存在一定相关性。当下，业内针对卷筒乱绳故障的应对方案尚未做到尽善尽美，而若能严格依照相关规范设计要求、工况特征等完善设计、加工及使用过程，则通常能取得较好的防控效果。

参考文献：

[1]马平，廖明易，王志勇.起重机械用绳排索具力学与疲劳特性研究[J].广东工业大学学报，2016，33（05）：65-68+76.

[2]倪秋良.起重运输机械钢丝绳的选型与使用寿命探究[J].现代制造技术与装备，2016（03）：49-50.

[3]史洪卫，史胜海，周锋，强超.对桅杆式起重机的几项革新改造[J].石油化工建设，2015，37（06）：69-70.