集裝箱岸橋鋼絲繩的應用分析

卜雪奴 吳 松

（上海振華重工（集團）股份有限公司，上海 200125）

鋼絲繩在岸橋中連接著集裝箱貨物，承載著集裝箱的重量，鋼絲繩的質量直接關系到岸橋作業的水平。在集裝箱岸橋作業的應用中，人們一定要做好鋼絲繩管理工作，明確鋼絲繩的使用周期，既要保障鋼絲繩在岸橋中的安全性，又要確保鋼絲繩的作業效率，促使鋼絲繩能夠滿足集裝箱岸橋的應用需求。

1 集裝箱岸橋鋼絲繩的接觸方式

集裝箱岸橋鋼絲繩的接觸方式是指構成鋼絲繩的鋼絲之間的接觸狀態，其可分為3類。

1.1 點接觸

點接觸是指鋼絲之間相互交叉，交叉點位置的鋼絲上以點的狀態接觸。鋼絲繩點接觸的應力高但存在二次彎曲應力，缺乏抗疲勞性能，此類接觸方式逐漸被取代。

1.2 線接觸

線接觸是指鋼絲與鋼絲之間有溝槽，鋼絲呈現出線性接觸的狀態。接觸應力偏低，其具有良好的抗彎曲、抗疲勞性能，而且鋼絲繩線接觸的結構緊湊，能夠滿足集裝箱岸橋吊裝的需求。

1.3 面接觸

面接觸是指鋼絲繩中每股鋼絲利用擠壓、拉絲的方法構成，鋼絲之間表現出面接觸的狀態。面接觸的鋼絲繩不容易斷絲，具有抗磨損、抗腐蝕的性能，面接觸鋼絲繩可以承載較大的橫向作用力，其對安裝方式有要求，不適合選擇小滑輪或反向安裝的條件中。

2 集裝箱岸橋鋼絲繩的應用分析

本文結合集裝箱岸橋的實際案例，重點分析鋼絲繩的具體應用。

2.1 鋼絲繩的結構分析

集裝箱岸橋作業時的需求決定了鋼絲繩的結構，例如，岸橋中卷繞類型的鋼絲繩就可以配置銜接處鋼絲繩芯，避免鋼絲繩出現變形或松散的問題。現階段，集裝箱岸橋鋼絲繩大多使用交互捻的結構，捻繩要反著卷筒繩槽螺旋[1]。結合岸橋鋼絲繩的使用，筆者分析了鋼絲繩的結構配置。岸橋中牽引用的鋼絲繩，無導繞系統的也就是不繞過岸橋滑輪的，其可應用在“6×19”“6×37”的場合中。牽引類有導繞系統的需要與起升、變輻的場合相同，鋼絲繩的起升與變輻應用分為兩類，分別是單層卷繞和多層卷繞，多層卷繞的使用場合是“6×19W+IWR”“8×19W+IWR”，單層卷繞又可以分為起升高度大的起升機、吊鉤及抓斗起重機，前者應用場合是“多股不扭轉”“18×7”“18×19W”“18×19S”，后者按照繩徑比分成兩部分，繩徑比低于20h的使用場合為“6×31SW”“6×37S”“6×36SW”“6×19S”“8×26SW”“8×31SW”，繩徑比高于20h的使用場合是“6×19S”“6×19W”“6×19Fi”“8×19S”“8×19W”“8×19Fi”“6V×30”。

2.2 鋼絲繩的應用性能

鋼絲繩的制造中有明確的性能規定，鋼絲繩必須符合規定要求，才能滿足集裝箱岸橋的需求。根據相關性能規定，鋼絲繩分成一般用途、重要用途兩個級別，一般用途鋼絲繩的力學性能接近GB1102-74中的級別規定，屬于普通類的鋼絲繩[2]。集裝箱岸橋中的鋼絲繩屬于重要用途級別，與礦井、危險品吊運等同屬于重要用途，該級別下鋼絲繩的力學性能經過彎次與扭轉的試驗之后，其性能比GB1102-74中特級鋼絲繩的性能稍低。當鋼絲表面的公稱抗拉強度與表面狀態處于相互制約的條件時，岸橋如果使用高強度鋼絲繩，可減少鋼絲繩的直徑，實際鋼絲繩的韌性就會降低。集裝箱岸橋要根據具體性能來選擇鋼絲繩，國產類鋼絲繩中強度等級在1570～1770MPa范圍比較合適，進口類鋼絲繩中最為合適的強度等級為1770MPa，按照集裝箱岸橋的實際情況選擇鋼絲繩的性能，可以保證鋼絲繩在吊運過程中的可靠性。

2.3 計算鋼絲繩的直徑

鋼絲繩直徑計算是岸橋鋼絲繩應用中不可缺少的內容，計算好鋼絲繩的直徑后才能選出優質的鋼絲繩。鋼絲繩直徑計算時，要結合集裝箱岸橋的應用需求，采用以下兩種方法進行準確計算。

2.3.1 安全系數法

運用安全系數法選擇岸橋鋼絲繩時，其具有明確的要求，選用鋼絲繩的破斷拉力F必須遵循一定的條件，其規定范圍是F0/F≥n，n表示最小安全系數，安全系數根據鋼絲公稱抗拉強度確定出來。例如，鋼絲繩的工作級別是M3，鋼絲繩工程抗拉強度分別為0.093MPa、0.890MPa、0.850MPa時，安全系數n=4。

2.3.2 選擇系數法

選擇系數法中，鋼絲繩的直徑計算公式如式（1）所示。

式中，d為岸橋鋼絲繩的最小直徑，mm，c為選擇系數，mm/N，F為鋼絲繩在岸橋吊運工作中的最大工作靜壓力，N。

2.4 鋼絲繩的應用破壞

應用破壞是集裝箱岸橋鋼絲繩管理中不能忽視的項目，新鋼絲繩在岸橋中可以不用考慮斷裂破壞的情況，鋼絲繩運行年限較長時或者極限超載時就要考慮鋼絲繩的破壞問題，避免影響鋼絲繩在岸橋中的安全性。本文主要分析鋼絲繩發生應用破壞時的過程及特征。鋼絲繩穿過岸橋的卷繞系統時經過了多次彎曲、伸直操作，鋼絲繩重復和滑輪、卷筒相互摩擦，導致集裝箱岸橋鋼絲繩的工作環境越來越差，而且鋼絲繩在工作中會進入惡性循環的狀態，進而對鋼絲繩內部的繩芯造成破壞，整個鋼絲繩的不同位置會有不同程度的磨損、疲勞問題。岸橋鋼絲繩的應用破壞具有滲透性作用，表面發生破壞后會逐步發展到內部，降低鋼絲繩的承載，最終鋼絲繩會報廢。如果集裝箱鋼絲繩應用過程中不能預測鋼絲繩的報廢情況，很容易發生安全風險。

2.5 鋼絲繩的注意事項

在集裝箱岸橋鋼絲繩應用過程中，人們要注意以下事項，以延長鋼絲繩在岸橋中的使用壽命，提升鋼絲繩在岸橋吊運中的安全性。

（1）集裝箱岸橋的牽引、變輻、起升操作中以面接觸、線接觸鋼絲繩為主，在選擇鋼絲繩形式時，要注意鋼絲繩的失效方式，控制好鋼絲繩在集裝箱岸橋中的結構狀態。岸橋鋼絲繩中最容易發生彎曲疲勞斷絲的情況，在維護鋼絲繩安全的前提下，可以選用8股面、9股面的接觸類鋼絲繩。鋼絲繩在集裝箱岸橋中超過使用年限1年后，人們應根據其工作頻率和環境更換新的鋼絲繩，預防安全風險。

（2）在集裝箱岸橋卷繞結構中，人們要控制好鋼絲繩的彎曲頻率，減少鋼絲繩的彎曲次數，避免出現反向彎曲的情況。在集裝箱岸橋工作環境中，人們應盡量為鋼絲繩配置大直徑的滑輪、卷筒，通過提高繩徑比減少鋼絲繩的彎曲破壞，減輕鋼絲繩相互接觸時的壓力。在集裝箱岸橋鋼絲繩中，人們要準確地設計滑輪、卷筒繩槽的槽底半徑，半徑選擇關系到鋼絲繩的壽命，還要注意選擇滑輪的材料，促使岸橋鋼絲繩能夠緊密貼合到滑輪槽內，最大化地預防擠壓、摩擦的情況。

（3）岸橋鋼絲繩使用中要配置好潤滑油，規定潤滑的方式及周期，保護好工作中的鋼絲繩，預防鋼絲繩銹蝕的問題。在集裝箱岸橋中作業時，鋼絲繩盡量不要與周圍的作業設備發生碰撞，以減少鋼絲繩的維修頻率。鋼絲繩使用期間要做好防護措施，岸橋鋼絲繩吊運底部禁止站立行人，還要積極排除鋼絲繩吊運過程中的人為失誤，保障集裝箱岸橋鋼絲繩的高效應用。

3 集裝箱岸橋鋼絲繩的應用維護

針對集裝箱岸橋鋼絲繩的應用，人們采取有效的維護措施，促使鋼絲繩在集裝箱岸橋中能夠保持最佳的工作狀態。

3.1 明確鋼絲繩的更換條件

人們要規定鋼絲繩的更換條件，集裝箱岸橋鋼絲繩出現扭轉、打結等情況，說明鋼絲繩在集裝箱岸橋吊運中已經受到很大的應力，尤其是鋼絲繩兩端，鋼絲繩不斷運動的過程中，應力逐步集中到鋼絲繩的兩端，致使鋼絲繩提前發生損壞。

3.2 科學選擇鋼絲繩在集裝箱岸橋中的纏繞方式

人們要維護鋼絲繩在集裝箱岸橋中的纏繞方式，規定鋼絲繩穿過卷筒、滑輪時的方向，注意把控鋼絲繩的彎曲程度。鋼絲繩纏繞時盡量采用同向彎曲，雖然鋼絲繩彎曲存有反向彎曲的情況，但是在集裝箱岸橋鋼絲繩的彎曲操作中不建議使用反向彎曲，因為反向彎曲時鋼絲繩同時受到彎曲壓力與側向壓力，嚴重降低了鋼絲繩的使用壽命。當集裝箱岸橋鋼絲繩必須設計成反向彎曲時，此時應該拉開滑輪的間距。

3.3 利用滑輪維護集裝箱岸橋鋼絲繩的方法

根據滑輪對集裝箱岸橋鋼絲繩的影響而制定維護措施，滑輪在集裝箱岸橋鋼絲繩應用中節省了用力，同時起到支撐鋼絲繩的作用。鋼絲繩起升過程中會受到滑輪的反復作用，鋼絲繩上產生了一次彎曲應力。為了減小彎曲應力對鋼絲繩使用壽命的影響，需調控滑輪的直徑，因為滑輪直徑在鋼絲繩的彎曲應力中起到決定性作用。所以，從鋼絲繩的彎曲疲勞度方面來看，滑輪直徑和鋼絲繩直徑的比值最好不要低于1000，最少也要控制在600，預防彎曲應力對鋼絲繩的破壞干擾，維護鋼絲繩在集裝箱岸橋吊裝中的應用。

3.4 集裝箱岸橋鋼絲繩應用維護中的換繩操作

鋼絲繩換繩必須采取規范的操作方式，以維護鋼絲繩的性能。集裝箱岸橋鋼絲繩換繩維護的具體操作為：操作人員拆掉軸頭限位，吊具放松后，需在鋼絲繩的卷筒上使用倒閥，預防鋼絲繩脫開掉落，接下來放松卷筒上的鋼絲繩，松掉鋼絲繩結構中的壓板；操作人員沿著換繩的順序從舊繩頭上焊接新繩，利用舊繩帶動新繩上升，待新繩到達卷筒上時，操作人員使用天車設備掛好舊繩，再從新繩上使用倒閥，接下來切斷舊繩，把舊繩拋到地面上；操作人員順著岸橋吊具緩慢放下新繩，其間注意避免新繩打結；換繩完成后，操作人員焊接鋼絲繩的兩端，利用吊具調整鋼絲繩的起升，促使鋼絲繩能夠緊固壓貼到岸橋的卷筒上，安裝好軸頭限位，清零主升起的編碼器即可。

4 結語

在集裝箱岸橋中，鋼絲繩屬于一類柔性的機械設備，同時也是易損耗物品。在岸橋應用中，人們一定要做好鋼絲繩的維護工作，避免出現安全風險。在集裝箱岸橋鋼絲繩的應用過程中，人們要明確其分類和接觸方式，從而確保鋼絲繩在集裝箱中的可靠性，完善港口集裝箱岸橋的作業環境。

[1]彭曉光.岸橋鋼絲繩的使用維護及換繩工藝[J].港口裝卸，2008，（1）：6-7.

[2]何平.集裝箱岸橋鋼絲繩應用的思考[J].港口科技，2006，（9）：17-21.