起重鋼絲繩扭轉試驗及分析研究

李景賀

摘 要：長期以來，高空作業車起重鋼絲繩裝配后頻繁發生扭轉現象，影響產品質量及生產效率，且其發生原因不明，無有效保障生產作業技術規范。本次研究通過系統分析導致鋼絲繩發生扭轉的各種原因，策劃對比實驗進行驗證，系統分析實驗結果，最終揭示了在高空作業車上起重鋼絲繩裝配后發生扭轉的根本原理。

關鍵詞：鋼絲繩；穿繩方向；放繩方法；繩頭結構

1 系統分析

從理論角度分析，其中鋼絲繩“扭轉”產生的原因主要有三個：一是制繩過程中剩余扭矩引起的扭轉，二是安裝過程中的附加扭矩引起的扭轉，三是鋼絲繩自身的結構性扭轉。這三個原因中，制繩剩余扭矩可以通過出廠前的預張拉工藝和放置時效的辦法來消除和減弱，安裝過程中的附加扭矩可以通過改善安裝工藝來避免，鋼絲繩的結構性扭轉是無法消除和避免的，需要結合鋼絲繩的具體結構特點進行分析。

從實際裝配角度講，由于裝配過程中出現“扭轉”的現象無規律性，因此，鋼絲繩自身結構性扭轉造成 “扭絞”的可能性較小。我公司鋼絲繩型號為右交互捻鋼絲繩8.0NAT18X7+IWR1670ZS，滿足GB/T20118-2006（一般用途鋼絲繩）要求。右交互捻鋼絲繩由于繩與股的扭轉力矩方向相反，大小相等，因此具備不旋轉特性。

而最可能產生的原因之一：是由于鋼絲繩繩端（固定于伸縮臂臂頭端）附加扭矩未完全釋放導致的。原因之二：“反穿”鋼絲繩過程中，滑輪組之間傾角過大，導致扭矩二次進入鋼絲繩中。雖然鋼絲繩纏繞之前已破完勁，但“反穿”鋼絲繩過程中會引入扭矩。原因之三：卷筒與滑輪傾角過大，導致引入扭矩。

為驗證鋼絲繩扭轉與穿繩方式、放繩方法、繩頭結構之間的關系，實驗策劃以不同穿繩方式、放繩方法、繩頭結構組合方案來進行鋼絲繩扭轉試驗，以確定發生鋼絲繩扭轉的首要因素。

方案一：反裝帶鋁合金壓頭鋼絲繩：按照現破勁方式對鋼絲繩進行破勁，反穿裝配5組扣壓接頭鋼絲繩，調試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案二：正裝無鋁合金壓頭鋼絲繩：按照現破勁方式對鋼絲繩進行破勁，正穿裝配5組無扣壓接頭鋼絲繩，調試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案三：破勁后反裝帶鋁合金壓頭鋼絲繩：對鋼絲繩進行徹底破勁，反穿裝配5組扣壓接頭鋼絲繩，調試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案四：破勁后正裝無鋁合金壓頭鋼絲繩：對鋼絲繩進行徹底破勁，正穿裝配5組無扣壓接頭鋼絲繩，調試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

方案五：旋轉破勁后反裝無鋁合金壓頭鋼絲繩：對鋼絲繩進行徹底破勁，反穿裝配5組無扣壓接頭鋼絲繩，調試吊重5T配重觀察鋼絲繩打扭情況。

2 對比試驗

方案一實驗現階段反穿帶鋁合金壓頭鋼絲繩會出現較大概率鋼絲繩扭轉問題，五組實驗兩組扭轉逆90度，其余三組扭轉嚴重均超過90度。

方案二實驗原正穿無鋁合金壓頭、楔套固定結構鋼絲繩不易產生鋼絲繩扭轉，除一組鋼絲繩吊重后出現逆135度旋轉外，其余四組實驗鋼絲繩吊重后扭轉均不超過45度。

方案三、四對比采用繩盤旋轉方式破勁釋放出鋼絲繩與鋼絲繩體旋轉破勁釋放出鋼絲繩差異影響不大。

方案四、五對比有無鋁合金壓裝接頭對鋼絲繩是否扭轉影響不大，鋼絲繩發生扭轉的主要原因是鋼絲繩在盤繩過程中采用先通過或輪組再全部纏繞在卷揚上的盤繩工藝（即我們常說的反穿鋼絲繩）。

3 原理分析

方案三、四對比說明分析原因主要有：①盤鋼絲繩為供應商手工盤起，其本身盤繩不規律繩子自帶應力；②因無有效放繩工裝現場采用油桶作為芯體釋放鋼絲繩效果不理想存在一定偏差；③這種18*7阻旋轉結構鋼絲繩本身剛度較大，可以保證大部分的繩體應力在取繩時得到釋放。

方案四、五對比說明鋼絲繩發生扭轉的主要原因是鋼絲繩在盤繩過程中采用先通過或輪組再全部纏繞在卷揚上的盤繩工藝，即我們常說的反穿鋼絲繩；鋼絲繩在盤繩過程中由于滑輪組的摩擦會產品裝配力矩，其表現為繩頭末端在盤繩過程中會發生旋轉，繩頭旋轉越多，鋼絲繩在裝配完成后扭轉現象越嚴重。鋼絲繩在盤繩過程中由于滑輪組之間傾角的存在，鋼絲繩先與槽壁接觸，然后滾入槽底，從而造成裝配力矩帶入鋼絲繩繩頭結構當中，其滾動的角度就是鋼絲繩發生扭轉的扭轉角。

其他問題分析：①鋼絲繩起始狀態偏轉不超過90度，起重時重物能克服鋼絲繩本身應力使吊鉤不產生偏轉，但重物釋放后往往偏轉現象會加劇。繩體在初始放繩時發生逆45°偏轉更多原因是因為繩頭結構問題，固定點在右側，而不是鋼絲繩應力原因；②采用繩體旋轉方式破勁拉出鋼絲繩，從順時針繩頭拉出鋼絲繩繩頭末端會順時針旋轉，從逆時針繩頭拉出鋼絲繩繩頭末端會逆時針旋轉，對于右交互捻鋼絲繩應盡可能讓鋼絲繩只發生逆時針旋轉，以減少繩體散股現象；③鋼絲繩吊重后如吊鉤端發生逆時針旋轉（從地面向上看），應拆下繩頭對鋼絲繩施加逆時針旋轉力矩（從繩頭方向看），一般吊鉤旋轉90度，鋼絲繩則要旋轉270度，以此類推。

實驗過程總結：鋼絲繩在盤繩過程中，穿繩順序錯誤必須將鋼絲繩拆取下來重新安裝，卷揚排繩過程中一道不緊湊直接造成后續鋼絲繩錯亂重拍。雖然每天重復裝配，現場施工仍總有不順，工藝文件指導很重要。

生產現場缺乏鋼絲繩裝配工裝。在鋼絲繩放繩過程中，放繩操作與拉繩操作相互配合，鋼絲繩一圈一圈放出，稍有不慎就會造成應力無法順利釋放鋼絲繩產生打扭，鋼絲繩失效；在客戶定制去吊時，鋼絲繩需要重新盤起，手工盤繩勞動強度大，盤繩質量不高很容易出錯。從應力釋放及裝配效率角度分析，裝配工裝使用很重要。

4總結

因現階段高空作業車起重鋼絲繩為鋁合金壓鑄接頭，生產過程必須反穿，易造成鋼絲繩打扭，且裝配不便，若要降低鋼絲繩發生扭轉的概率，應取消壓鑄接頭，更改臂頭結構形式；

在調試過程中如果出現鋼絲繩偏轉現象，應根據以上調整方法，增加反向旋轉力矩，可以有效的消除鋼絲繩扭轉現象；

因鋼絲繩盤繩、放繩工作量大，易造成繩體損壞及產生應力，應設計制造鋼絲繩放繩工裝，減少在盤繩過程中產生的鋼絲繩打扭現象，以提高生產作業效率。

參考文獻：

[1]多繩摩擦輪提升系統的動力學研究與分析[J].煤炭工程，2003（9）：62-64.