黃志祥

為了配合后期實(shí)施自動化改造，某集裝箱碼頭新購置的12臺輪胎式龍門起重機(jī)（以下簡稱“輪胎吊”）采用新型八繩全功能小車結(jié)構(gòu)。小車架左右兩側(cè)水平布置2個起升卷筒，每個卷筒安裝主鋼絲繩和輔助鋼絲繩各2根，其中：主鋼絲繩負(fù)責(zé)承載吊物，并可實(shí)現(xiàn)吊具左右傾;輔助鋼絲繩可實(shí)現(xiàn)吊具旋轉(zhuǎn)及平移。輔助鋼絲繩的設(shè)計(jì)使用壽命為，但其實(shí)際在使用400～1 800 h后就可能出現(xiàn)斷絲、斷股、繩股擠出或變形等嚴(yán)重缺陷。更換輔助鋼絲繩后，上述問題不僅重復(fù)出現(xiàn)，而且間隔時間越來越短，甚至發(fā)生輔助鋼絲繩夾繩出槽拉斷卷筒的嚴(yán)重事故，對碼頭安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。本文基于對鋼絲繩正常磨損情況的分析，結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)情況，判斷輪胎吊輔助鋼絲繩發(fā)生非正常磨損的原因，并提出相應(yīng)的解決方案。

1 鋼絲繩正常磨損情況

（1）外部磨損 外部磨損指鋼絲繩在壓力作用下與滑輪和卷筒的繩槽接觸摩擦而發(fā)生的外層繩股鋼絲表面磨損。吊運(yùn)載荷加速和減速運(yùn)動均會加劇鋼絲繩外部磨損。外部磨損在鋼絲繩與滑輪接觸部位特別明顯，主要表現(xiàn)為外部鋼絲被磨平。通常情況下，起重機(jī)鋼絲繩的外部磨損從上到下逐漸加劇，這是由設(shè)備工況決定的。經(jīng)過現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)輪胎吊輔助鋼絲繩的磨損從上到下分布較為均勻，據(jù)此判斷此磨損不屬于正常情況下的外部磨損。

（2）材料疲勞 材料疲勞指材料的局部結(jié)構(gòu)在循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變的作用下發(fā)生永久變形，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效或斷裂。即使材料受到的應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的靜態(tài)強(qiáng)度，也可能發(fā)生材料疲勞。材料疲勞是導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)失效的最常見原因。通過取樣觀察，未發(fā)現(xiàn)輪胎吊輔助鋼絲繩斷口有疲勞源或擴(kuò)展裂紋，并且輔助鋼絲繩缺陷位置不一，據(jù)此判斷輔助鋼絲繩磨損不屬于正常情況下的材料疲勞。

2 輪胎吊輔助鋼絲繩發(fā)生非正常磨損的主要原因

觀察輪胎吊輔助鋼絲繩的運(yùn)行痕跡，發(fā)現(xiàn)吊架滑輪外側(cè)的防跳槽擋塊大面積磨損。根據(jù)機(jī)械圖紙，擋塊與滑輪外延的間距應(yīng)為2～3 mm;但現(xiàn)場測量結(jié)果顯示，擋塊與滑輪外延的間距已達(dá)到，并且存在磨損缺角的情況。結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)情況分析，發(fā)現(xiàn)輪胎吊輔助鋼絲繩發(fā)生非正常磨損的主要原因如下。

（1）電控因素 輪胎吊的輔助機(jī)構(gòu)采用變頻電機(jī)，而變頻電機(jī)的輸出扭矩是根據(jù)吊具回轉(zhuǎn)等功能設(shè)置的最大定值，該定值與實(shí)際載荷呈正向的線性關(guān)系。吊具著箱后，載荷瞬間降低;吊具旋轉(zhuǎn)后，在其起升的瞬間，輔助鋼絲繩先收緊，起升鋼絲繩后動作。

（2）機(jī)械因素 由于沒有減速限制，當(dāng)?shù)蹙咴?0 m以上的高度著箱時，吊具著箱速度較快，導(dǎo)致經(jīng)同一個卷筒升降的輔助鋼絲繩和起升鋼絲繩同時松繩。此時輔助鋼絲繩擠向滑輪槽與擋塊之間的縫隙，并將擋塊下壓，導(dǎo)致?lián)鯄K發(fā)生彈性形變，從而使滑輪槽與擋塊之間的縫隙增大，進(jìn)而使輔助鋼絲繩卡在縫隙中。輔助鋼絲繩在縫隙中繃緊造成拖拉摩擦，導(dǎo)致輔助鋼絲繩發(fā)生磨損。長時間的磨損導(dǎo)致滑輪槽與擋塊之間的縫隙加大，最終使鋼絲繩脫槽繞在滑輪軸上并斷裂。隨著時間推移，擋塊磨損情況加劇，上述問題重復(fù)出現(xiàn)且間隔時間越來越短，這也與實(shí)際情況相符。

3 輪胎吊輔助鋼絲繩非正常磨損解決方案

（1）電控解決方案 優(yōu)化電控程序：當(dāng)?shù)蹙咂鹕龝r，使起升鋼絲繩先收緊，輔助鋼絲繩動作略微滯后，從而降低輔助鋼絲繩載荷。

（2）機(jī)械解決方案 為了防止擋塊發(fā)生較大的彈性形變，需要提高擋塊的剛度和耐磨度，并避免擋塊晃動。首先，在原有的擋塊上增加厚度為的三角形板并焊接固定，以提高擋塊的剛度和耐磨度;其次，在增加的擋塊上沿三角形中線對中布置一塊豎板并焊接固定，以消除滑輪之間的空隙，避免輔助鋼絲繩擠出;再次，在豎板上沿水平中心線開一條恰好能容納M16螺母的短槽，對中布置并焊接固定螺母，在滑輪支架上對準(zhǔn)螺母開孔（孔徑為18 mm）;最后，安裝擋板，并用螺栓穿過支架固定在螺母上以拉住擋板，從而避免擋板晃動。擋板改造前后對比見圖1。

4 結(jié)束語

實(shí)施上述解決方案后，輪胎吊輔助鋼絲繩非正常磨損現(xiàn)象消除，輔助鋼絲繩也未發(fā)生脫槽等嚴(yán)重事故。由此可見，上述解決方案能夠有效避免輪胎吊輔助鋼絲繩發(fā)生非正常磨損，從而延長輔助鋼絲繩使用壽命，降低輔助鋼絲繩使用成本，消除碼頭作業(yè)中的安全隱患。

（編輯：張敏 收稿日期：2020-04-20）