起重机钢丝绳安全技术

起重机钢丝绳安全技术
钢丝绳强度高、自重轻、柔韧性好、耐冲击，安全可靠。

在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断，但可能会因为承受的载荷超过其极限破断力而破坏。

钢丝绳的破坏是有前兆的，总是从断丝开始，极少发生整条绳的突然断裂。

钢丝绳广泛应用在起重机上。

钢丝绳的破坏会导致严重的后果，所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。

1．钢丝绳的构造
钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。

（1）钢丝。

钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。

钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。

（2）绳芯。

它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。

常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。

2．钢丝绳的类型
起重机用钢丝绳采用双捻多股圆钢丝绳。

（1）按钢丝的接触状态分类，可分为点接触、线接触和面接触钢丝绳（见图6-8）。

①点接触钢丝绳（亦称普通型，见图6-9a）是采用等直径钢丝捻制。

由于各层钢丝的捻距不等，各层钢丝与钢丝之间形成点接触（见图6-8a）。

受载时钢丝的接触应力很高，容易磨损、折断，寿命较低，优点是制造工艺简单、价廉。

点接触钢丝绳常作为起重作业的捆绑吊索，起重机的工作机构也有采用。

②线接触钢丝绳是采用直径不等的钢丝捻制。

将内外层钢丝适当配置，使不同层钢丝与钢丝之间形成线接触（见图6－8b），使受载时钢丝的接触应力降低。

线接触绳承载力高、挠性好、寿命较高。

常用的线接触钢丝绳有西尔型（亦称外粗式，见图 6- 9b）、瓦林吞型（亦称粗细型，见图6-9c。

）、填充型（亦称密集式，见图6－9d）等。

（起重机设计规范》推荐，在起重机的工作机构中优先采用线接触钢丝绳。

图6-8 钢丝绳中丝与丝的接触状态
(a)点接触 (b)线接触 (c)面接触
③面接触钢丝绳（也称密封式，见图6－9e）。

通常以圆钢丝为股芯，最外一层或几层采用异形断面的钢丝，层与层之间是面接触（见图6-8c），用挤压方法绕制而成。

其特点是，表面光滑、挠性好、强度高。

耐腐蚀，但制造工艺复杂，价格高，起重机上很少使用，常用作缆索起重机和架空索道的承载索。

图6-9 钢丝绳的断面形式
（2）按钢丝绳的捻向分类。

根据钢丝绳由丝捻成股的方向与由股捻成绳的方向是否一致，可分为：
①交互捻钢丝绳（也称交绕绳）。

其丝捻成股与股捻成绳的方向相反。

由于股与绳的抢向相反（见图6一10c，d），便用中不易扭转和松散，在起重机上广泛使用。

图6-10 钢丝绳的捻向
②同向捻钢丝绳（也称顺绕绳）。

其丝捻成股与股捻成绳的方向相同（见图6－10a，b），挠性和寿命都较交互捻绳要好，但因其易扭转、松散，一般只用来做牵引绳。

③不扭转钢丝绳。

这种钢丝绳在设计时，使股与绳的扭转力矩相等，方向相反，克服了在使用中的扭转现象，常在起升高度较大的起重机上使用，并越来越受到重视。

钢丝绳的选用
钢丝绳按所受最大工作静拉力计算选用，要满足承载能力和寿命要求。

1．钢丝绳承载能力的计算
钢丝绳承载能力的计算有两种方法，可根据具体情况选择其中一种。

（1）公式法（ISO推荐）：
式中:d--钢丝绳最小直径，mm；
S--钢丝绳最大工作静拉力；
c--选择系数，mm/；
n--安全系数，根据工作机构的工作级别确定；
k--钢丝绳捻制折减系数；
ω--钢丝绳充满系数；
--钢丝的公称抗拉强度，N/mm2。

（2）安全系数法
F0≥S n∑
F0=k∑S丝
式中:F O--所选钢丝绳的破断拉力，N；
S--钢丝绳最大工作静拉力；
n--安全系数，根据工作机构的工作级别确定（见表6－3和表6－4）；
k--钢丝绳捻制折减系数；
丝钢丝破断拉力总和，根据钢丝绳的机构查钢丝绳性能手册。

表6－3 工作机构用钢丝绳的安全系数
表6－4 其他用途钢丝绳的安全系数
注:对于吊运危险物品的起升用钢丝绳一般应选用比设计工作级别高一级别的安全系数
2．钢丝绳的寿命
钢丝绳的使用寿命总是随着配套使用的滑轮和卷筒的卷绕直径的减小而降低的，所以，必须对影响其寿命的钢丝绳卷绕直径（即按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径）作出限制，不得低于设计规范规定的值，即：
D0min≥hd
式中:D0min--按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒允许的最小卷绕直径， mm；
d--钢丝绳直径， mm；
表6－5滑轮或卷筒的h值
注:l 采用不旋转钢丝绳时，应按机构工作级别取高一档的数值。

2 对于流动式起重机，可不考虑工作级别，取h1＝16，h2=18。