崔新玲

（温州市特种设备检测研究院,浙江 温州 3 2 5 0 0 7）

塔式起重机用钢丝绳的选择和检验方法

崔新玲

（温州市特种设备检测研究院,浙江 温州 3 2 5 0 0 7）

钢丝绳是实现塔式起重机吊装作业的重要零部件，其合理选型与正常使用直接关系到塔式起重机作业的安全性。结合相关知识，浅析塔式起重机用钢丝绳的选择与检验。

塔式起重机；钢丝绳；选择；检验

钢丝绳是一种具有自重轻、挠性好、强度高及突然断裂率低等优点的起重机零部件，其在塔式起重机的变幅与起升机构中得到了广泛的应用。但钢丝绳在工作状态下会受到挤压、扭转、弯曲和张拉等作用，因此一旦钢丝绳选型不当或检验不及时，就会对塔式起重机的安全使用造成严重威胁。对此，首先介绍塔式起重机用钢丝绳的选择，然后再进一步提出相应的检验方法。

1 钢丝绳的选择

在选择塔式起重机用钢丝绳时，一般应对其安全系数、直径和结构形式等进行综合考虑，具体如下：

1.1 安全系数的确定

对于塔式起重机用钢丝绳，应根据起重机变幅与起升机构的工作级别来确定其安全系数，具体参照G B/T 1 3 7 5 2-1 9 9 2。其中，变幅与起升机构的工作级别分别为M3-M4、M5-M6。表1所示为不同工作级别的安全系数。

表1 不同工作级别的安全系数

1.2 直径的选择

塔式起重机用钢丝绳的直径应满足如下公式：

式中，1F表示钢丝绳破断拉力的最小值；

Fmax表示钢丝绳静拉力的最大值；

S表示钢丝绳的安全系数。

若按工作机构的安全系数来选择其直径，则钢丝绳破断总拉力的最小值应满足如下公式：

式中，0F表示钢丝绳破断的总拉力；

φ表示钢丝绳破断拉力的换算系数，具体参照G B/T 8 7 0 6-2 0 0 6，即由钢丝绳的捻制损失系数和填充系数而定。通过比较分析，建议在选择塔式起重机用钢丝绳的直径时选用后一公式。但在这一过程，需将钢丝绳的接头形式考虑其中，即钢丝绳的直径=计算结果与接头强度系数的商值，注意若计算结果＜φ1 0，则钢丝绳直径的最小值应≥φ1 0，以保证塔式起重机的安全。

1.3 钢丝绳的结构形式

钢丝绳内部丝的接触方式一般可分为点、线、面接触，其中塔式起重机用钢丝绳适合选用线接触，以满足其结构紧密及断面利用系数高的特点。由于塔式起重机起升高度大、起升机构钢丝绳运行速度快，而动臂变幅机构钢丝绳工作载荷重，所以塔式起重机钢丝绳的最佳缠绕方式应选为交互捻，以改善其扭转力的平衡度及保证吊具不打转。与纤维芯钢丝绳相比，宜选用钢芯钢丝绳，究其原因为钢芯钢丝绳具有较高的径向抗压能力，其在卷筒上缠绕时，可减少内部的磨损及层间的挤压变形。综上，塔式起重机用钢丝绳宜选用线接触、交互捻和钢芯圆股的结构形式。

2 钢丝绳的检验

塔式起重机用钢丝绳的检验是一项复杂的工作，其一般分为人工检验与仪器检验，具体如下。

2.1 人工检验

人工检验是通过目测观察或用卡尺来测量钢丝绳的质量，其具体检验以下几个方面。

（1）断丝检验，塔式起重机的设计要求定期更换钢丝绳，其中6或8股钢丝绳的外表面易发生断丝，而且旋转钢丝绳的内部易发生“隐性”的断丝，注意针对由钢丝绳内部损坏所致的局部断丝，要求进行严格的检验。

（2）端部断丝，即因钢丝绳端部的磨损几率较小，而一旦产生断丝，则表明其已进入疲劳状态，需及时通过检验将其更换，以免钢丝绳断裂。

（3）断丝增长率，钢丝绳在使用中会产生断丝，而断丝的数量随着时间的推移缓慢增加，注意若断丝增长的时间间隔在缩短，则应按断丝数来计算其使用时间。

（4）绳径减小，即当钢丝绳的绳径因绳芯损坏而减小时，钢丝绳的强度会降低及其绳股应力也会失衡，则应仔细检查钢丝绳是否存在绳芯损坏的情况。

（5）内、外部磨损，即在压力作用下与卷筒槽和滑轮槽反复接触时，钢丝绳的外层绳股表面会磨损，通常在吊运载荷加速或减速运行时尤其严重，即绳的外表面钢丝呈平面状；钢丝绳内部绳股在工作中会产生挤压磨损，通常在弯曲处尤其严重；钢丝磨损不仅会降低钢丝绳的强度，还会减小其截面和直径，注意当外层钢丝直接减小率≥4 0%，则应将其更换。

（6）锈蚀，由于塔式起重机的钢丝绳通常都在露天环节使用，局部不运行部位的钢丝绳如果润滑不良或者受高温潮湿环境的影响，极易引发锈蚀，因此应注意检验钢丝绳的润滑及锈蚀情况。

（7）变形，即当钢丝绳外形变化时，其会因应力分布的失衡而突然断裂，具体如下：波浪形，即在卸载或承载状态下，钢丝绳的纵轴呈螺旋线形状，这将引起钢丝绳不规则转动或断丝；笼形畸变，即由钢丝绳外层绳股和绳芯脱节所致，这将减小绳径及使其长度增长，甚至造成外层绳股移位，应及时检验和更换。

（8）配套联接件检验，即钢丝绳的绳头联接装置如绳卡、楔块、楔套、压板也应检查其固定是否牢固。综上，在人工检验中，一旦塔式起重机的钢丝绳出现上述情况，应当据其严重程度加以更换。

2.2 仪器检验

仪器检验指的是用钢丝绳专用的探伤仪来检查其缺陷，其具体表现在如下方面。

（1）探伤仪的作用原理：一是采取漏磁检测法来检测钢丝绳的断丝缺陷，即先用磁场沿轴向对钢丝绳进行磁化，再用磁敏检测装置来检测其中存在的漏磁场，最后再通过分析漏磁场信号来确定钢丝绳的断丝情况；二是利用钢丝绳的导磁性和磁通平衡原理来检测钢丝绳的缺陷，即先用平衡磁路敏感元器件来检测钢丝绳磁通量的变化，再通过分析变化信号来确定钢丝绳截面积的变化情况。

（2）探伤仪的使用，即先将探伤仪的传感器装在塔式起重机的定滑轮或卷筒附近，用其收集钢丝绳内部的缺陷信号及存入存储器，然后再通过放大分辨后，用1 6倍的高速A/D转换器来转换数字信号与模拟信号，最后再用电脑智能监控器来实时监测和显示钢丝绳的位置、长度和断丝数，注意若钢丝绳存有缺陷，监控器会立即显示及发出报警信号，并对检测日期进行编号及打印出检验参数。

仪器检验与人工检验相比，检验效率高，精度高，利于检验出钢丝绳内部缺陷，可以结合软件系统对钢丝绳剩余载荷及使用寿命给出可靠性评价，此外，对于重要钢丝绳还可以采用在线检验。仪器检验的局限性也是显而易见的，如无法对钢丝绳的锈蚀、弯折及变形情况进行检验，无法对钢丝绳的绳端部位及联接件进行检验。因此，在实际的使用中，应结合具体情况合理选择钢丝绳的检验方法。

3 结语

综上，塔式起重机的钢丝绳在使用中一般会产生断丝、磨损、变形及其它形式的缺陷，从而给起重机的安全运行构成极大隐患。因此，在塔式起重机设计时，首先应优选钢丝绳，建议严控其安全系数、直径和结构形式；其次应定期对钢丝绳进行检验，其中检验的内容包括钢丝绳（绳端）断丝及其增长率、绳径减小、钢丝绳内（外）部磨损、变形、锈蚀等，注意针对在检验中发现的严重缺陷，应按需更换钢丝绳。此外，在塔式起重机钢丝绳的检验中，还应注意如下事项：一是针对钢丝绳的直径，应沿钢丝绳的走向设多点测量，以测定其最小绳径，这是钢丝绳的报废的重要判定依据；二是在钢丝绳的断丝与磨损检验时，建议选用钢丝绳探伤仪来实行定（性）量检验。如此才能保证塔式起重机钢丝绳的安全使用。

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