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1、起重机 桥式 常见机械事故障分析及预防措施主讲 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 江苏沙钢润忠炼钢厂20 年 月 前言对桥式起重机从钢丝绳 卷筒及钢丝绳压板 吊钩 减速器齿轮 制动器 车轮与轨道及安全附件等7个能引起机械故障的方面进行了分析并提出了预防起重机发生机械故障的措施及建议 桥式起重机在企业生产过程中带来高效 方便 快捷的同时 因机械的不安全因素 频频发生事故 给国家 人民造成经济损失 给当事人及家属造成痛苦 发生事故的主要原因是机械本身存在着机械故障及误操作 研究机械故障 分析原因 制定预防措施是减少桥式起重机机械事故的主要措施 这就要求特种设备管理人员在规范操作人员的操作的同时
2、重视起重机机械故障的隐患 根据起重机状况制定出周密可行的预防措施 确保起重机的安全运行 通过生产实践 对桥式起重机在运行过程中的机械故障及预防措施作如下分析 一 钢丝绳二 卷筒 滑轮三 吊钩四 起重机常见故障的排除方法 江苏沙钢永新炼钢厂2008年7月 一 钢丝绳 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 1 钢丝绳的分类A 概述1 定义 用配制好的钢丝 在机器上 按规定一次多根捻制成单股绳 后用6或8个这样的股 配以纤维芯 再次合成的绳称钢丝绳 2 种类和用途 钢丝绳的分类方法较多 各国的分法不同 常见的有按钢绳结构 捻向 表面 用途 强度等分类 品种的多样 反映了用途的多样 按捻向分 有右捻 Z
3、 左捻 S 交互右捻 SZ 交互左捻 ZS 同向右捻 ZZ 同同向左捻 SS 按表面分 有光面和镀锌两类 按强度分 即按单丝的公称强度 把钢丝绳分为几种级别 各国的定级标准不同 如我国把圆股和异型股钢丝绳分为140 155 170 185 200 kg mm2 而日本则把圆股钢丝绳分为135 150 165 180 kg mm2 德国则是把圆股钢绳划分140 160 180和200 kg mm2 4类 按结构分 此种分类的基本思想是要以直接通过展示钢绳内部结构组成 达到分类 具体格式是用整数 字母 符号按规定次序连结组合表示 它能对现有的全部圆股和异型股及封闭式钢丝绳进行分类 目前世界各国生产
4、的钢绳 大约有50种左右 即如 6 19 6 37 6 Fi 25 8 W 19 7 7 6 Fi 29 6 6 33 6 21 等类别 例 6 37 表示该绳有6股 每股共37根单丝 8 W 19 表示有8股 每股19根丝 属瓦林吞捻制 按用途分 a 牵拉 拖船 浮运 货网等用钢绳 b 承载 起重 桥梁 索道等用钢绳 c 提升 电梯 矿井 缆车等用钢绳 d 固定 码头 高压线杆 塔 等定位用钢绳 e 专用 石油 化工 飞机等特定用钢绳 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 江苏沙钢润忠炼钢厂20 年 月 外观质量 钢丝绳的外观 无论是否镀锌 均应要求光滑 无断裂 捻制均匀 端头不松散等 单丝表
5、面不得有凹陷 锈蚀 压扁 碰伤等缺陷 注 对于光面钢丝绳 为了防腐和防锈 表面要涂油 B 钢丝绳的损伤与防治钢丝绳是机械中常用的柔性传力构件 就起重机上使用的钢丝绳而言 规格品种多 使用比较复杂 其强度 挠性以及耐磨性要求较高 随着钢丝绳长时间使用经常出现损伤或破断等现象 近年来由此引发的特 重大起重机械事故时有发生 下面 根据近几年的实践经验浅述起重机用钢丝绳的六种损伤及其防治方法 即 磨损 疲劳 锈蚀 变形 咬绳 过载等 江苏沙钢润忠炼钢厂20 年 月 1 磨损磨损是钢丝绳最常见的损伤现象 一般分为外部磨损 变形磨损和内部磨损3种情况 a外部磨损钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽 卷筒壁 钩
6、头等物体表面接触而引起外部磨损后绳径将变细 外周表面的细钢丝被磨平 使承受载荷的钢丝截面积减小 钢丝绳的破断载荷也相应降低 单周磨损较全周磨损更严重 应尽可能地使单周磨损改为全周均匀磨损 在钢丝绳的全长范围内尽量做到均匀磨损 如在使用中期换头可延长钢丝绳使用 b变形磨损由于振动 碰撞而造成的钢丝绳表面撞损是一种局部磨损现象 如卷筒表面的钢丝绳受到其它物体的撞击 起升钢丝绳相互打缠或者由于滑轮与卷筒中心偏斜而产生的咬绳现象 都会使钢丝绳产生变形磨损 c内部磨损在使用过程中 由于钢丝绳的弯曲使内部各根细钢丝相互作用产生滑移 股与股之间接触应力增大 相邻股间的钢丝产生局部压痕深凹 当反复循环拉伸弯曲
7、时在深凹处则产生应力集中而折断 构成了内部磨损 通常细钢丝表面的压力与钢丝绳的压力成正比 在张力相同情况下由于受压面积不同 单位面积承受的压力也不同 从表面受压磨损来看 钢丝绳采用线接触比采用点接触较为有利 采用面接触比采用线接触更有利 因此选择线接触或者面接触类型的钢丝绳是减少内部磨损的有效途径 此外钢丝绳的弯曲程度 运动速度对其内部磨损均有影响 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年1月 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年1月 2疲劳 钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸 扭曲 振动引起的疲劳 a 弯曲疲劳钢丝绳无数次地弯曲 重复绕过滑轮或卷筒时 使钢丝产生疲劳 韧性下降 最终导致断丝 疲劳断丝一般出
8、现在股的弯曲程度最厉害一侧的外层钢丝上 通常情况下疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已经接近使用后期 b 拉伸 扭曲和振动引起的疲劳起重机捆扎钢丝绳在起动和制动的始末 承受载荷的前后 其变化的拉伸应力会引起金属疲劳 此外钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因 疲劳损伤的原理是在变应力的作用下细钢丝表面由于各种滑移形成初始裂纹 裂纹尖端在切应力的作用下反复产生塑性变形并扩展直至裂 疲劳引起的断丝断口一般平齐 多半出现在表层钢丝上 很有规律 防止疲劳损伤的主要途径 一是在条件许可的情况下尽可能使卷筒和滑轮的直径加大 二是在安排滑轮布局时尽量避免使钢丝绳反向弯曲 试验表明反向弯曲的破坏约为同向弯曲的2倍
9、 三是尽可能选择结构好的钢丝绳 如WS TX型等线接触钢丝绳 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 3锈蚀钢丝绳一般露天使用 日晒雨淋受到腐蚀 尤其在有害气体与恶劣环境下使用损伤就更严重 因受损的钢丝绳的表面存在氧亲和性的差异 形成了大量的小电池 从而产生很多圆形腐蚀坑并逐步加深 这些坑就成了应力集中点 疲劳裂纹的源泉 与此同时腐蚀使钢丝绳的截面积减小 弹性和承受冲击的能力降低 防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种 一是勤涂油 二是对使用环境恶劣 相对运动较少的钢丝绳可选择镀锌 镀铝等特种钢丝绳 因为其表面在大气中会形成氢氧化锌和氢氧化铝薄膜 从而有效地防止腐蚀 4变形很多断绳事故是因为钢丝绳事先受到
10、过变形损伤却没有引起足够重现而酿成大祸 变形的主要原因有以下几种 a 外伤操作中钢丝绳与其它设备不正常的接触而造成外伤 最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽 在卷筒上跳出挡板 结果致使几十米乃至数百米的钢丝绳因为局部轧坏而报废 防止外伤的关键在于完善起重机设备 滑轮应设置可靠的防滑槽挡圈 挡圈与滑轮外圈的间隙不大于钢丝绳直径的1 5 卷筒上的钢丝绳不能松弛太多 以防绳圈跳出挡板在缠紧时被轧坏 b 压溃钢丝绳在卷筒上卷乱后相互倾轧 易产生压溃现象 操作时发出轧吱轧吱的声响 并在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹 防止措施是应按设计规范选择滑轮与卷筒的偏角 必要时在起升机构中设置排绳器或压绳装置 C 扭结钢
11、丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫扭结 扭曲的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结 反之称为负扭结 普通钢丝绳带有自转性 如果绳股端部不加捆扎便施加张力 则绳股会向倒捻方向旋转 这是造成扭结的内在因素 防止扭结可采取以下措施 一是在重要的起重设备上选用不旋转钢丝绳 二是在钢丝绳的自由端设置转子 三是发现扭结迹象立即停止操作 并释放还原 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 注 除了上述6种基本损伤类型外 高温辐射 钢丝绳的性能指标 直径大小和捻绕形式等都会影响其寿命 总的来看 钢丝绳的损伤有规律 关键在于如何去研究这些规律 从而找出更有效的防治措施 尽量延长钢丝绳的使用寿命 5咬绳钢丝绳咬绳现象一般发
12、生在多层卷绕的起重机卷筒上 有槽双层卷绕的起重卷筒更甚 多层卷绕卷筒要彻底消除咬绳现象有困难 但能采取一些措施减少其不良影响 如正确选择钢丝绳在卷绕过程中的轴向位移方向对第二层钢丝绳是否产生咬绳关系极大 根据卷筒上前若干圈钢丝绳不经常使用但又不能缺少的特点 可将这若干圈钢丝绳绕存在卷筒的一侧 而把工作频繁的重载受力区段单层卷绕 这样极大地改善了钢丝绳的接触状况 也消除了咬绳现象 对多层卷绕的钢丝绳也可采取定期截头的方法 即先把新的钢丝绳有意识地放长2 3圈 以后根据情况定期地从绳端截去半圈 以避免钢丝绳在节点处损伤过快 另外根据整根钢丝绳在卷筒上的受载情况采用变截面卷筒 可延长钢丝绳的使用寿命
13、4 5倍 6过载钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长 当载荷超过弹性极限时钢丝绳就可能断裂 因过载而破断钢丝绳的断口呈松散状 6股钢丝绳的断口位置大多数不在一起 绳芯外露 这是钢丝绳因过载而断裂的特征 过载的钢丝绳即使不发生断裂事故也会大大缩短使用寿命 为了防止钢丝绳过载应采取以下措施 正确选用安全系数 力求减少静载荷以外的其它载荷对钢丝绳的影响 如通过加大滑轮和卷筒直径来减小弯曲载荷 通过提高司机的操作水平 改进起重机性能减少动载荷 调整滑轮槽的形状及补充润滑油来减少摩擦阻力等 严格遵守安全操作规程 杜绝人为的超负荷现象 在起重机上安装负荷指示器或超负荷限制器或报警器 以预报过载现象 江苏沙钢
14、润忠炼钢厂2010年01月 C 预防措施 1 起重机在作业运行过程中起重量不要超过额定起重量 2 起重机的钢丝绳要根据工作类型及环境选择适合的钢丝绳 3 对钢丝绳要进行定期的润滑 根据工作环境确定润滑周期 4 起重机在作业时不要使钢丝绳受到突然冲击力 5 在高温及有腐蚀介质的环境里的钢丝绳须有隔离装置 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 D 钢丝绳的维护 1 对钢丝绳应防止损伤 腐蚀 或其它物理 化学因素造成的性能降低 2 钢丝绳开卷时 应防止打结或扭曲 3 钢丝绳切断时 应有防止绳股散开的措施 4 安装钢丝绳时 不应在不洁净的地方拖线 也不应绕在其它物体上 应防止划 磨 碾压和过度弯曲 5
15、钢丝绳应保持良好的润滑状态 所用润滑剂应符合该绳的要求 并且不影响外观检查 润滑时应特别注意不易看到和不易接近的部位 如平衡滑轮处的钢丝绳 6 领取钢丝绳时 必须检查该钢丝绳的合格证 以保证机械性能 规格符合设计要求 7 对日常使用的钢丝绳每天都应进行检查 包括对端部的固定连接 平衡滑轮处的检查 并作出安全性的判断 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 钢丝绳的报废 钢丝绳承载过程中 受到拉力作用 在通过滑轮或卷筒时被强迫弯曲 钢丝与钢丝相挤压 由于钢丝绳在滑轮或卷筒的绳槽中运动时发生摩擦 在外界环境因素作用下 钢丝绳会腐蚀生锈 这些不利因素综合积累作用 会使钢丝绳在使用一段时间后 钢丝首先出现
16、缺陷 例如断丝 锈蚀 磨损和变形等 使其他未断钢丝的应力加大 从而使断丝速度加快 强度逐渐降低 发展到一定程度 最终将导致钢丝绳无法保证正常安全工作 甚至发生破坏造成起重事故 我们只有弄清钢丝绳的报废标准 采用正确的检查养护手段 及早发现 及时更换报废的钢丝绳来保证安全 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 1 钢丝绳的断丝数达到报废标准 钢丝绳的各种损坏一般都要表现在断丝上 断丝的数目往往是判断钢丝绳是否报废的重要依据 断丝的原因有拉断 扭转 疲劳 磨损和锈蚀等 在检查断丝数时 还应综合考虑断丝的部位 局部聚集程度和断丝的增长趋势 以及该钢丝绳是否用于危险品作业等因素 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 1 钢丝绳在任何一段节距 指每股钢丝绳缠绕一周的轴向距离 内的断丝数达到表1的数值 应报废 见表 钢丝绳结构 钢丝绳断丝数安全系数 6 6 7 7 绳6 19 绳6 37 一个节距中的断丝数 交互捻 22 14 同向捻 12 6 11 7 26 13 16 8 30 15 同向捻 交互捻 表1钢丝绳报废断丝数 江苏沙钢润忠炼钢厂2010年01月 2 如果钢丝绳锈蚀或磨损时 应将表1断丝
