集裝箱岸橋應用鋼絲繩

鋼絲繩已被**用于集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)的起升、變幅、小車牽引等機構。它是集裝箱岸橋使用中的主要撓性構件，具有承載能力大、撓性好、傳動平穩、耐沖擊、高速運動時無噪音、安全可靠等優點。隨著集裝箱岸橋制造技術的發展，目前岸橋的發展方向是大型化、高速度、高效率，岸橋前伸距越來越長，起升載荷越來越大，鋼絲繩長距離傳動中，也顯現了自重引起下垂，在起動瞬間彈動幅度較大等不足。如何選擇和使用合適的鋼絲繩已成為岸橋管理工作者必須研究的問題。         

1   鋼絲繩的組成要素         
鋼絲繩是由多根鋼絲按照一定規則捻制而成的繩索，它由制繩鋼絲、繩芯、繩用油脂所組成。鋼絲繩的組成要素主要是：捻制方式、接觸狀態、繩股數目及形狀、繩芯材質等。         

1.1 鋼絲繩捻制方式         
目前有單捻鋼絲繩、雙捻鋼絲繩和三捻鋼絲繩等三種，其中：常見的有單捻和雙捻鋼絲繩。         
       1.1.1單捻鋼絲繩：由若干鋼絲一次繞制成繩，其特點是繩的剛性大，卷繞性差。                
       1.1.2雙捻鋼絲繩：雙捻鋼絲繩又可由同向捻(順繞)和交互捻(交繞)兩種結構形式組成。同向捻鋼絲繩的撓性好、磨損小、使用壽命較長，但容易松散，扭轉打結，一般只用于有剛性導軌或繩端不會自由旋轉的情況。交互捻鋼絲繩中股與繩的捻繞方向相反，不容易松散扭轉打結，但繩的僵性稍大，使用壽命較短。集裝箱岸橋上大多采用交互捻鋼絲繩。        

1.2 鋼絲接觸狀態          
鋼絲繩股內相鄰層鋼絲之間的接觸狀態有點接觸、線接觸和面接觸三種。        
      1.2.1點接觸：股內各層鋼絲的捻距不同，互相交叉，各交叉點上的鋼絲之間呈點接觸，故接觸應力高，且有二次彎曲應力作用。點接觸繩的線性較好，但抗彎曲疲勞性能較差，使用壽命短，已逐步被線接觸繩取代。         
      1.2.2線接觸：股內各層鋼絲在全長上平行捻制，外層鋼絲位于里層各鋼絲之間形成的溝槽內，與之呈線接觸。其接觸應力低，抗彎曲疲勞性能好，結構比較緊湊，金屬斷面利用系數高，使用壽命平均比點接觸繩高l—2倍。岸橋上常見的有6xwS(31)，6XWS(36)等。         
      1.2.3面接觸：股內鋼絲形狀經特殊擠壓方式或拉絲方式成形，相互之間呈面接觸。其優點是：不容易發生斷絲、抗腐蝕性和耐磨性均好，能承受較大橫向力，但撓性較差，不宜安裝在有反向纏繞或滑輪較小的場合。        

1.3 鋼絲繩繩股數目及形狀         
岸橋常用的鋼絲繩繩股數目有6股、8股、9股等，其中：6股繩*為普遍。外層股的數目愈多，鋼絲繩與滑輪和卷筒繩槽的接觸情況愈好，使用壽命亦愈長。8股繩的金屬充滿率較低，其破斷拉力比相同直徑的6股繩約低10％，但耐磨性及壽命優于6股繩，現有較多用戶在岸橋起升系統運用8股繩結構。        

1.4 鋼絲繩繩芯材質         
按照鋼絲繩繩芯材質來分，主要有纖維芯、鋼絲繩芯等兩類。
      1.4.1纖維芯(FC)：纖維芯常用劍麻等天然纖維(NF)和聚丙烯(SF)等合成。纖維芯撓性和彈性較好，儲油功能好，但承受橫向壓力和高溫性較差，支撐穩定性差，故不宜用于多層卷繞系統以及在高溫環境下工作的起重機。         
      1.4.2鋼絲繩芯(1wRC)：由鋼絲繩或繩股作為繩芯。這類鋼絲繩的強度大，能承受較高壓力和較高工作溫度，儲油性能差，撓性和彈性較差。        

1.5 新型特殊鋼絲         
近年國外設計生產出新型的填塑鋼絲繩，它是將鋼芯部分經過加人特制塑料再由外股鋼絲捻制而成。這類鋼絲繩能揉和纖維芯及鋼芯鋼絲繩的優點，減少了內部摩擦，同時結構更穩定，內部潤滑防腐性能顯著提高，并且金屬表面積沒有減少而又保持截重負荷量。

2   鋼絲繩的選用         
不同的制繩鋼絲和不同的繩芯可以構成不同類型的鋼絲繩。鋼絲繩的制造工序繁多，鋼絲繩使用場合復雜，選擇合適的鋼絲繩是集裝箱起重機的專業課題，是提高岸橋作業效率，控制消耗成本應積極關注的問題。        

2.1 鋼絲繩結構形式的選擇         
通常情況下，用于卷繞系統的鋼絲繩(動索)，應優先采用線接觸鋼絲繩芯鋼絲繩。為了防止鋼絲繩松散和扭轉，一般應采用交互捻鋼絲繩。采用同向捻鋼絲繩時，鋼絲繩的捻繞方向應與卷筒繩槽螺旋方向相反。        

2.2 對鋼絲繩性能的要求         
根據GB/T8918《重要用途鋼絲繩》規定，制繩用鋼絲繩應符合GB/T8919《制繩用鋼絲》標準，并按鋼絲繩用途將鋼絲分為重要用途和一般用途兩個等級。重要用途鋼絲繩用于制造礦井提升繩、吊運融熔金屬和危險物品的起重機用繩，其力學性能試驗的l80度彎曲次數和360度扭轉次數相當或略低于 GBll02—74中特級鋼絲的水平。重要用途以外的鋼絲繩可采用一般用途鋼絲，其力學性能相當與GBll02—74中的I級和II級之間或接近I級鋼絲的水平。        
鋼絲的表面狀態和公稱抗拉強度相互制約，選用**度的鋼絲，可以縮小鋼絲繩直徑，但鋼絲繩的韌性隨之下降，硬性增大。如選用國產鋼絲繩，宜采用1570MPa—1770MPa的強度等級；如選用進口鋼絲繩，宜采用l 770MPa的強度等級。

3   鋼絲繩的破壞形式與使用注意事項        
3.1 鋼絲繩的破壞形式         
新鋼絲繩在正常情況下使用時一般不會發生突然破斷，除非安全保護裝置失靈或出現意外機械事故，導致鋼絲繩載荷超過其極限破斷力。
岸橋用鋼絲繩的一般破壞過程及特征是：鋼絲繩通過卷繞系統時要反復彎曲和甚至伸直，并與滑輪或卷筒槽摩擦，工作條件愈惡劣，工作愈頻繁，此現象就愈嚴重。經過一定時間，鋼絲繩股內的鋼絲不同程度地發生彎曲疲勞與磨損。表面層的鋼絲逐漸折斷，折斷鋼絲的數量發展到一定程度，鋼絲繩開始喪失承載的安全性，這時就應報廢且更換新繩。

3.2 使用鋼絲繩注意事項         
鋼絲繩是起重機的易耗物品。合理使用好鋼絲繩主要從卷繞系統的合理設計、改善鋼絲繩的接觸與潤滑條件來考慮。         
        3.2.1 岸橋起升、 變輻和牽引機構優先采用線接觸鋼絲繩、面接觸鋼絲繩或者新型多股(6股以上)面接觸繩芯填(包)塑鋼絲繩。針對岸橋鋼絲繩主要失效形式，選擇合適的鋼絲繩結構。如果鋼絲繩彎曲疲勞斷絲為主，可以在確保安全系數前提下，采用8股或9股面接觸鋼絲繩。如果鋼絲繩使用周期超過一年以上，工作頻度又較高、環境腐蝕嚴重情況下，建議選用繩芯包塑或填塑鋼絲繩。        
       3.2.2 岸橋卷繞系統的設計，應盡量減少鋼絲繩的彎曲次數，尤其要避免反向彎曲。實驗證明反向彎曲所引起的鋼絲繩疲勞損傷為同向彎曲的2倍。        
       3.2.3 在條件許可時，應選用較大直徑(D)的滑輪和卷筒，以提高繩徑比D/d值，減小鋼絲繩的彎曲程度，降低接觸比壓?；喕蚓硗才c鋼絲繩之間的偏離夾角，稱之為出繩角，其大小也直接影響鋼絲繩使用壽命。        
       3.2.4 合理確定滑輪繩槽和卷筒繩槽的槽底半徑R，一般取 R=(0.54—0.60)d。R過大和過小都會影響鋼絲繩使用壽命；采用光卷筒，即R—400mm時，鋼絲繩壽命會降低20％—30％。         
       3.2.5 選擇適當的滑輪材質和表面硬度，使鋼絲繩與滑輪硬度合理匹配；繩槽槽底采用工程尼龍或其他軟質金屬、非金屬耐磨耐壓襯墊，將改善鋼絲繩與繩槽之間的擠壓磨損狀況，可以大幅度提高鋼絲繩的使用壽命。         
       3.2.6—選配適當的鋼絲繩潤滑油品、潤滑方式及其潤滑周期，可以減緩鋼絲繩磨損，防止銹蝕，延長鋼絲繩使用壽命。         
       3.2.7 實際經驗告訴我們，如果滑輪直徑D與鋼絲繩捻距之比為偶數倍，很容易在滑輪上出現壓痕。建議選擇非偶數或非整數倍為宜。         
       3.2.8 適當拉大滑輪之間距離、降低鋼絲繩通過滑輪時的速度。都有利于鋼絲繩使用壽命的提高。         
       3.2.9 避免設備作業時鋼絲繩碰撞船艙導箱槽、圍板等而發生的機械損壞，避免設備維修作業時電焊火花直接墜落在鋼絲繩表面等人為操作因素。