起重機滑輪輪槽磨損及其檢驗檢測的探討

陳串，付懷智，尚坤坤

（舟山鼠浪湖碼頭有限公司,浙江 舟山 316000）

滑輪是起重機系統中非常重要的一部分，常見的滑輪有2 種，一種是動滑輪和定滑輪，另一種是滑輪組。從應用原理和效果上來看，定滑輪可以看作一種等臂杠桿，其作用是改變起重機起吊貨物時的動力方向，但并不省力，在整個起重機系統中主要起著協調的作用。動滑輪可以看作一種動力臂和阻力臂為2:1 的杠桿，可節約50%的起吊力，但在實際應用中，需要對滑輪的距離進行調整。滑輪組由定滑輪和動滑輪組成，同時兼有二者的優勢。無論哪種滑輪形式，在實際應用中必然存在磨損問題，使用一段時間后，滑輪輪槽就會出現不同程度的磨損，影響整個起重機的運行質量，若情況嚴重甚至會引起承重繩索斷裂，影響貨物吊運的安全性。這就需要進行采取科學有效的檢驗檢測方法，對滑輪路槽磨損情況檢測掌握，一旦磨損嚴重，要及時修復和更換，以保證起重機始終還處于安全可靠的運行狀態。

1 起重機滑輪的受力情況

要想獲得起重機滑輪輪槽的磨損情況，就必須對起重機滑輪進行受力分析，比如，某碼頭起重機的基本情況如表1 所示。

表1 起重機基本情況表

本起重機的起升部分由鋼絲繩纏繞系統動滑輪和定滑輪共同組成，纏繞系統均勻對稱，通過對此滑輪磨損情況的受力分析，就能得到滑輪磨損長度。在集裝箱裝車時，需要從地面上升到一定的高度，通過運行小車將集裝箱裝到車輛上，空載回程。該起重機在啟動時慣性阻力，要遠遠大于靜阻力，此過程為滑輪輪槽磨損最為嚴重的情況，慣性阻力計算公式如下：

式中，Ws為起重機啟動時的慣性阻力；k 為旋轉件的慣性阻力系數；Gn為物重；Gz為輪滑中；a 為起重機啟動時的加速度。

通過計算分析就可以得到起重機起升、下降、橫向移動過程中滑輪的受力情況，從而得到滑輪輪槽的磨損輕，再按照磨損情況來選擇科學有效的處理方法。

2 滑輪輪槽磨損的原因

就起重機滑輪輪槽而言，引起滑輪輪槽磨損的主要原因體現在2個方面，其一是疲勞因素，其二的壓痕失效。

（1）疲勞因素。起重機滑輪輪槽在長時間運行中實際，及時發現機械疲勞問題，降低疲勞壽命，從而出現裂縫、坑槽等問題。疲勞壽命指的是不用接觸力的作用下，起重機滑輪輪槽疲勞循環次數和計算出滑輪疲勞壽命。起重機滑輪輪槽經過長時間使用后，會不斷累計產生疲勞磨損，引發裂紋、斷裂等問題，最終引起磨損失效。

（2）壓痕失效。在應用起重機滑輪輪槽的時候，起重機滑輪輪槽經常出現的磨損問題就會形成壓痕，最后引起了起重機滑輪輪槽的老化問題。造成這種現象的主要原因是，在長期使用過程中，起重機滑輪輪槽壓入部位出現了裂縫，裂縫也在不斷擴大。在拉應力的反復作用下，輪槽凹陷處極易發生塑性變形，在起重機滑輪輪槽表面位置就會出現壓痕，若不能及時發現，及時處理，或者是處理方法不夠合理，會導致起重機滑輪輪槽內部形成很深的滑移帶，另外，在起重機作業時，在瞬間吊起物體時，會引起搖動，使得鋼絲繩和滑輪發生擺動和摩擦，導致輪槽磨損。如果吊車發生側向移動，則很容易使吊車的磨損加劇，從而導致起重機失效。

3 滑輪輪槽磨損的表現形式

3.1 裂紋

在起重機的工作中，機械的滑輪組在起吊材料的重量的作用下，經過一段時間的正常工作后，會發生機械的疲勞磨損，這種磨損是由于物體之間的相互接觸而引起的，當滑輪及繩索表面接觸后，接觸區域的力使該部位的磨損超過了應該的極限，過大的壓力造成了裂紋，裂紋的面積也會隨之擴大。通常來講，出現的裂紋的發展程度可以分為3 個階段：萌生、擴展、崩斷。所以，對于由于磨損現象出現裂紋后所處的階段，要以損耗的具體情況為依據，對其進行分析，制定出相應的對策，以保證設備的正常工作，保障工作的安全。

3.2 安裝前的磨損現象

在起重機滑輪組的安裝作業前，要結合作業的具體狀況，并結合實際情況，從下列幾個方面進行具體的分析。

首先，要清楚地認識到，在機器運行過程中，機器的各個零件在相互碰撞時，所受到的力是不一樣的，從而導致了機器間的疲勞損失也是不一樣的。如今，在工程行業中，存在各種各樣的起重機種類，因此，在對滑輪組的選擇和應用的過程中，要以實際情況為依據，并結合設備之間的功能、運行方式的不同，來選擇與之相匹配的滑輪。

其次，在進行滑輪的選取工作時，要確保后續工作的順暢，以及后續的監控工作能夠正常進行，就必須按照滑輪出廠時廠商所設置的相應的壽命以及正常的工作時間，來達到最大的使用范圍，以確保安全，并保證有充足的設備壽命。

最后，在對起重機滑輪進行鍛造定制的時候，起重機滑輪會出現磨損裂紋，但這種情況下，廠商會在起重機滑輪出廠的時候，給出起重機滑輪到達疲勞的確切時間。因此，在實際工作的使用過程中，可以由有關人員進行精確的測量，確保對起重機滑輪組的磨損程度有一個明確的判斷。如果數據是正確的，那么就可以提前進行相應的替換，從而達到對機械磨損現象進行人工控制和預防的目的。

3.3 運行中的磨損現象

滑輪開裂的主要原因是由于在工作過程中，會有一種壓力在滑輪溝槽部位反復作用，塑形性一般的滑輪就會因此而變形，并且在滑輪溝槽部位會有不同程度的差別，這樣的情況屢見不鮮，就會造成接觸部位的硬化或軟化，當機器長期工作后，機器的溝槽形態會反復發生，最后在溝槽內形成一條較長的偏移帶，使整個滑輪失效，不能正常工作。造成滑輪溝槽部位反復磨損的原因，是由于機械在吊起重物時，整個機械會有一定的抖動，使得繩與滑輪之間會有很大的抖動，此時，與滑輪溝槽部位有一定的接觸，就會發生相應的摩擦，從而造成嚴重的磨損。在降低滑輪的磨損與裂紋的同時，要加強相應的工作人員對繩索滑輪系統的整體纏繞方式，以及相應的運動原理的相關分析的理解，進而能夠全面地對滑輪的具體受力方式有一個更加深入的認識，在充分認識到這一點后，即使機械會進行長時間的工作，也能夠在此過程中控制和防止其磨損現象。另外，還必須對整個系統進行更換并加入滑油，通過對滑輪系統長期運行后的情況進行分析，發現由于在進行工作時會出現摩擦，因此，摩擦生成的雜質會進入涂在滑輪之間的潤滑脂中，使得滑輪的繩索與滑輪之間的摩擦力大幅度地增大，使得磨損現象更嚴重。嚴重時，會影響整個機器的正常運轉。

4 防止起重機滑輪輪槽磨損的措施

4.1 嚴格控制鋼絲繩的纏繞情況

通過對鋼絲繩纏繞系統的分析研究，借助動力學和運動學的知識，能夠得到準確的滑輪繩槽表面所承受的重力。起重機起吊貨物時，為加快貨物搬運速度，鋼絲繩上下運動的深度比較快，鋼絲繩在快速運動狀態所產生的接觸應力比普通鋼絲繩快速運動時高1 ～2 倍。所以，在使用起重機的時候，必須對其進行加速度的控制，以降低滑輪所受到的沖擊載荷，同時也可以降低在吊裝過程中的點動操作頻率，進而降低滑輪、鋼絲繩與輪槽的摩擦系數。

4.2 提升鋼絲繩和滑輪之間的接觸應力

從起重機運行原理以及鋼絲繩對滑輪的作用機理中能夠看出，起重機的進行吊運貨物時，在吊物重力的作用下，鋼絲繩和滑輪輪槽之間會產生很大的接觸應力。且在鋼絲繩交變作用的影響下，起重機滑輪輪槽底會產生疲勞磨損，進而產生帶輪壓痕。所以，在實際操作時，要求作業人員減少滑輪槽表面的接觸應力，并通過表層安裝和鋼絲繩直徑襯墊的更換和調整的方法，來改善整體滑輪組系統的運行條件。通過這種方法，可以使鋼絲繩和滑輪之間與接觸面更加緊密，從而降低鋼絲繩與滑輪溝槽的摩擦力。

4.3 定期更換潤滑油

從對滑輪槽表面磨損機理的分析中可以看出，在滑輪槽發生磨損后，因為摩擦脫落的雜質會溶解進潤滑脂中，這就會增加鋼絲繩與滑輪槽之間的阻力，進而增加磨損的程度，因此，在磨損程度達到一定的標準后，可以及時進行潤滑脂的更換，這樣就可以有效地減少磨損的損耗。

5 起重機滑輪輪槽檢驗檢測要點

起重機滑輪輪槽檢驗檢測具有很強的復雜性，且影響檢驗檢測結果的因素比較多，任何一個細節把控不當，就會影響起重機滑輪輪槽運行的穩定性和安全性。準確的起重機滑輪輪槽檢驗檢測結果，可為滑輪輪槽的檢修、養護、更換等提供有的參考和指導。因此，在施工檢驗檢測中，必須嚴格把控好起重機滑輪輪槽檢驗檢測要點，主要體現在以下幾個方面。

（1）在工作情況下，可以用手掰動起重機滑輪，如果無法用掰動滑輪，說明起重機滑輪輪槽的磨損比較嚴重。對起重機滑輪輪槽上的油槽和油孔中的雜質進行有計劃的清理，并對油槽和軸承墊圈上的油槽進行監控。如果在測試中，發現了起重機滑輪輪槽上有明顯的裂縫，要立即進行替換或者廢棄，以免造成安全問題。

（2）科學合理地調整起重機滑輪輪槽和繩徑之間的比例值。通常情況下，起重機滑輪輪槽直徑不能超所繩索直徑的30%。起重機滑輪輪槽零件的安裝，必須嚴格遵守有關的規范。

（3）加大對起重機滑輪的清洗力度，用肉眼觀測起重機滑輪的磨耗，對于一些起重機滑輪已經有了磨耗，但還沒有到需要銷毀的地步，就需要仔細地觀測起重機滑輪的運行狀況，如果磨耗加劇，就需要迅速地更換起重機滑輪。此外，一些滑輪需要經過焊接后才能投入使用，但是如果是鐵質材料的滑輪，如果有裂紋，那么就不能進行焊接后再使用，需要直接丟棄，從而最大限度地發揮出滑輪組的實際價值，并為有關人員了解吊車的具體運行情況提供了一個有效的憑證。在對滑輪和鋼絲繩進行檢測和檢查時，為了使滑輪和鋼絲繩的工作效率達到最大，需要將鋼絲繩的直徑控制在16 ～28mm，并根據吊車的實際工作需要來確定鋼絲繩的大小。

（4）按照所制定的檢查和檢查計劃，對起重機滑輪的輪槽進行檢查和檢查。該工作的開展不能盲目，一定要嚴格遵守規范，參照檢驗檢測方案，對磨損檢測要點進行嚴格控制。在對滑輪組的檢驗中，要確保鋼絲繩和滑輪表面的潤滑程度達到標準，所用的鋼絲繩無斷裂，輪槽內無裂縫。如果不符合以上條件，就必須采取相應的措施。

6 結語

綜上所述，結合理論實踐，分析了起重機滑輪輪槽磨損及其檢驗檢測，分析結果表明，起重機在運行中滑輪輪槽發生磨損是客觀存在的，難以從根本上得到的解決和處理。但采用科學合理的防治措施，嚴格把控好檢驗檢測的要求，可及時發現起重機滑輪輪槽磨損情況，按照磨損的深度采取有效的解決措施，或修復，或者更換，以降低滑輪和鋼絲繩之間的摩擦系數，以免引起鋼絲繩斷裂問題，引起安全事故。