【摘要】针对履带起重机钢丝绳出现波浪形变形故障的问题，详细分析了故障产生原因，得到滑轮因素在钢丝绳系统中起到至关重要的影响，进而从材料、滑轮槽等方面对其进行了进一步的设计分析。

【关键词】履带起重机  钢丝绳  故障  分析

【中图分类号】TH21 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）43-0219-01

前言

钢丝绳是履带起重机最为关键的运动部件之一，起着传递载荷力和运动的作用。在起重机上主要应用于提升机构和变幅机构。履带起重机一般应用的钢丝绳可分为两种类型：阻旋转钢丝绳和非阻旋转钢丝绳。钢丝绳系统一般是包含了钢丝绳本身、滑轮组、卷筒、挡杆等，并涉及到的有缠绕方式、绳端处理、润滑等因素，因此钢丝绳不是一个独立的产品，其影响因素不仅和本身的性能有关，还与系统内的各个配合部件、使用方式及使用环境有着密切的关系。

1.故障分析

一台履带起重机的变幅钢丝绳，在使用约 900 小时后出现绳端固定 2m 范围内呈波浪形变形。

根据故障现象，首先想到的是钢丝绳本身质量问题，但更换新的钢丝绳后，使用不到一周，依旧出现同样变形故障，因此否定是钢丝绳本身引起;对于滑轮材料，该车使用的为铁滑轮，而尼龙滑轮也出现过类似现象，因此判定与滑轮材料无关;卷筒排绳正常，与卷筒本身无关;变幅绳从卷筒出来先经过一个可以横向移动的动滑轮，因此绳偏角不存在偏大问题。最终将疑点锁定在滑轮绳槽角度及底圆绳槽直径上，图纸设计绳槽开角为 34°，与推荐要求的 45°明显差的太多。经钢丝绳公司专家现场用专用卡规测量滑轮的底圆绳槽直径发现只有约 φ20.3mm，与实际要求的 φ22mm 差距太大，因此，为其更换上下滑轮组滑轮，经正常运行 4 个月后，故障现象消除，因此经判定主要原因是由于滑轮的底圆绳槽直径偏小引起。后又有售后服务反馈信息，同一时期下线的另外两台相同吨位履带起重机也发生了类似钢丝绳变形问题，证明该阶段出厂的车有一批变幅滑轮不合格，存在滑轮底圆绳槽直径偏小问题。

经过上述故障分析，可见滑轮因素在钢丝绳系统中有着至关重要的影响。

2.方案分析

首先从材料上，目前广泛应用的有 MC 尼龙式、铸铁式、热轧式滑轮，履带起重机一般常用 MC 尼龙和热轧式。尼龙滑轮因其重量轻、惯性小目前被普遍采用，铸铁滑轮一般为球墨铸铁较好，但铸造成本较高，逐渐被淘汰，而热轧滑轮制作方便，滑轮槽直接轧制出，适合大批量制造，但是因其模具磨损较快所以必须经常定期更换轧制模具，否则不能保证滑轮槽质量。目前，国外更大吨位的汽车起重机和履带起重机也开始采用一种轻质合金材料，因在滑輪受力更大时，尼龙滑轮已经不能满足强度方面的要求，对于大吨位起重机一般采用铁质滑轮，但因其重量太大，一定程度上影响了起重能力，因此新型的高强度、轻型材料、接触润滑更好的轻合金滑轮将是今后的发展方向。

其次，滑轮直径的确定，按国际标准[ISO4308-1：2003]中滑轮最小名义直径计算公式为：D≥h·t·d

D—滑轮最小名义直径

d—钢丝绳名义直径

h—选择系数 （滑轮名义直径与钢丝绳直径之比）

t—各种型式钢丝绳的绳型系数（该系数考虑了不同钢丝绳的抗弯曲疲劳性能）

为延长钢丝绳使用寿命，滑轮槽型应该与钢丝绳直径相匹配。如果槽型太小，钢丝绳在载荷的影响下，被强制“压入”绳槽，导致钢丝绳和滑轮损坏。如果槽型太大，造成对钢丝绳没有足够的支撑，从而使钢丝绳在载荷的作用下变扁和扭曲而加速钢丝绳损坏。滑轮绳型半径 r 应在 0.525d～0.550d 之间，而0.5375d 为最佳，其中 d 为钢丝绳名义直径。随着滑轮绳槽底圆直径的变小，钢丝绳的寿命是急剧下降的。滑轮绳槽，其深度 h 不小于 1.5 倍的钢丝绳名义直径，绳槽底部的外形应为圆形。滑轮两侧的夹角α，应在 30°～60°之间，但不能太大，即使钢丝绳偏角超过了滑轮和卷筒的偏角（一般要求尼龙滑轮取50°，铁滑轮可选45°左右）。

绳槽的正确尺寸对于钢丝绳的使用寿命至关重要。绳槽的底部必须大于钢丝绳的公称直径，而且必须光滑，呈圆形，没有凸凹，并且两边要有完整均匀的侧边。绳槽不必考虑减小钢丝绳的侧向受压，它的直径必须始终比钢丝绳的直径大。

结论

对钢丝绳而言，滑轮本身只是影响其寿命长短的至关重要的一个部件，很多钢丝绳故障可以从滑轮或卷筒绳槽的是否合乎要求，找到问题点。对滑轮的设计和选型中必须慎重考虑滑轮绳槽尺寸的大小，这也和钢丝绳本身的直径误差范围紧密相关。

参考文献：

[1]罗后德.大型履带式起重机钢丝绳损坏原因及预防措施[J].工程机械与维修，2016（7）：29-30.

作者简介：

蔡超（1968-），辽宁阜新人，学士，高级工程师，主要从事机械制造方面的研究工作。