20/5 t卷筒繩槽壓痕產生原因及處理

譚 雄， 劉志勇， 劉國華

（湘潭鋼鐵集團有限公司寬厚板廠， 湖南 湘潭 411101）

湘鋼寬厚板廠渣跨有3臺20/5 t電磁盤起重機，主要是從事煉鋼前期的準備工作，對渣廢、生鐵、豆鋼等進行配比吊運工作，3臺車在正常生產的情況下，日常工作量大，又頻繁啟動，存在高頻重載生產，由于車的運行速度快及生產節奏緊湊，更多的時間用在車的點檢和維護上，在平時的日常點檢過程中發現卷筒每上線6個月左右，卷筒繩槽出現有壓痕現象（如圖1所示），這種壓痕像是鋼絲繩繩股刻入卷筒里面一樣，使卷筒繩槽表面不光滑，卷筒的壁厚減小，從而有可能使卷筒突然斷裂，給地面人員和設備帶來極大的不安全隱患。

圖1 卷筒繩槽壓痕現象

1 現狀分析

《起重機設計手冊》中卷筒使用要求繩槽表面光滑且無影響鋼繩等其他缺陷，可生產線上的3臺起重機卷筒繩槽不同程度產生壓痕，這種現象極不正常，不滿足零件的使用要求，對生產及設備存在很大的不確定性，因此對3臺吊車卷筒繩槽壓痕產生的原因加以分析和排除。以下是分析卷筒壓痕產生的原因分析。

1.1 卷筒材質問題

卷筒繩槽有壓痕產生，剛開始以為是卷筒本身的材質問題，材質選用不合理，材質較軟，達不到現場的使用有求，經與卷筒制造廠家聯系得知材料為Q345，查《起重機設計手冊》材質符合達到制造卷筒的要求，目前卷筒體一般采用鋼板焊制，材質主要有兩種，Q235B與Q345B。通過大量的調查了解，卷筒繩槽產生壓痕沒有固定在某種材料制成的卷筒體上發生，并且此次有壓痕的卷筒體材料Q345B，材料性能優于Q235B以及鑄鋼卷筒。由此可見，卷筒體材料不是壓痕產生的主要因素。

1.2 鋼絲繩的問題

鋼絲繩是與卷筒直接連接接觸的部位，如果鋼絲繩的剛性大很容易造成對繩槽的損害，并導致壓痕的產生。鋼絲繩大幅提高強度的途徑，除了采用鋼性和改變結構形式外，主要是提高鋼絲繩的強度級別。而鋼絲強度的提高會同時提高鋼絲的硬度。鋼絲硬度的大幅提高，刻入繩槽表面的能力提高，就加劇繩槽的磨損。同時，鋼芯鋼絲繩繞過滑輪時切點不易伏貼，在該局部的相對應位移和磨損進一步加劇。查起重機設計圖，主起升鋼絲繩設計選型為18NATX19W+FC167（纖維繩芯鋼絲繩）。需要落實目前在用鋼絲繩是否改為采用鋼芯鋼絲繩。采購新繩時，要注意與原繩的一致性，更換鋼絲繩的結構形式和品牌要慎重。

為了增加鋼繩的剛度，現場使用的是湘鋼自產的普通鋼絲繩 6×19W-Φ17.5（鋼芯），因此將鋼芯鋼繩改成起重機設計時同直徑的18NATX19W+FC167（纖維繩芯鋼絲繩），用后發現纖維芯鋼絲繩里面的潤滑油脂可以對卷筒和鋼繩磨損起到一定的潤滑，可以延長零部件的使用壽命，卷筒繩槽同樣會產生壓痕，因此鋼絲繩也不是卷筒出現壓痕的主要原因。

1.3 潤滑問題

繩槽與鋼絲繩之間除了繩的外層鋼絲與繩槽接觸存在接觸應力以外，還伴有相對的滑動摩擦（由受力變化和繞卷筒彎曲引起）。無論是有壓痕的繩槽，還是無壓痕的繩槽，繩槽磨損的機理是一樣的，都存在由壓應力和相對滑動引起的金屬流變和磨粒磨損現象，不同之處在于，無壓痕的繩槽磨損是均勻的，而有壓痕的繩槽是固定接觸處的磨損，就是這種磨損最終導致磨損處下陷形成壓痕的幾何條件，則潤滑只能延緩壓痕的產生。

需落實鋼絲繩潤滑是否良好，繩槽處是否有硬質沉積。應采用合適的潤滑油（或脂），定期對鋼絲繩進行潤滑。由于現場環境惡劣，對鋼絲繩采取的是鋼繩外部鋼絲進行淋油潤滑，對卷筒只是延長產生壓痕的時間，潤滑也不是主要的原因。

1.4 工況問題

繩槽表面在高壓應力的作用下，一旦外力撤去將恢復原貌。但是由于鋼絲繩張力的性質是重載突加、反復交變、短時沖擊，形成非常大的動態瞬時接觸應力，外力刻入繩槽表面的變形就被加深和擴展到所見到的狀況。卷筒受力大，沖擊大，會加劇壓痕的發展。

通過對渣跨20/5 t磁盤吊運使用情況現場調查了解，違規操作現象十分嚴重，卷筒繩槽受到的工況條件惡劣，應是繩槽壓痕產生的一個重要因素。需要規范操作，不得吸掉物品狀態下拖拉、斜拽、撞擊。

1.5 其他原因

把以上的原因分析排除后，在現場跟蹤分析發現卷筒的繩槽上的壓痕是存在一定規律性的，周期性的刻入卷筒，與湘鋼的鋼絲繩生產廠聯系得知用在起重機上同直徑鋼繩18NATX19W+FC167的捻距是100 mm，卷筒的直徑是Ф500 mm，卷筒直徑是捻距的整數倍，鋼繩在卷筒上的纏繞位置都是一定的，因此鋼繩捻距和卷筒成整數倍是產生卷筒繩槽壓痕的主要原因。

2 改造方案

把鋼繩捻距與卷筒直徑整數倍比錯開，原鋼繩直徑17.5 mm，改成19.5 mm，普通鋼絲繩6×37-Φ19.5 mm這種鋼繩的結構為麻芯，最外層股的鋼絲是37根，既可以起到潤滑的效果，又可以增加鋼繩的撓度，都錯開鋼繩捻距的整數倍，又可以延長鋼繩的使用壽命，卷筒在原來的基礎上繩槽車制成配合Φ19.5 mm直徑鋼繩的標準槽，錯開鋼繩捻距的整數倍。

3 效果確認

和相關備件供應廠家對備件的尺寸及繩槽車制進行溝通確認，改成后使用到現場的卷筒備件的壽命得到極大的改善，卷筒從上線使用了2年，卷筒繩槽沒有出現壓痕，卷筒的使用壽命得到延長，消除現場的設備隱患。

4 結語

通過改造優化，大大延長了設備的使用壽命，降低備件的采購和維護成本，減少了工作量，降低設備故障率，效果顯著。