履帶式起重機(jī)因?yàn)橐苿?dòng)方便，起重量大，在化工、石化、橋梁施工等大型項(xiàng)目施工是得到廣泛應(yīng)用，履帶式起重機(jī)也是技術(shù)監(jiān)督總局特種設(shè)備安全監(jiān)控系統(tǒng)必須檢測(cè)的設(shè)備之一，根據(jù)GB/T 28264-2017國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，履帶式起重機(jī)必須安裝起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)，履帶式起重機(jī)很多部件的安全需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，特別是鋼絲繩是履帶起重機(jī)為關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)部件之一， 起著傳遞載荷力和運(yùn)動(dòng)的作用。在起重機(jī)上主要應(yīng)用于提升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)。履帶起重機(jī)一般應(yīng)用的鋼絲繩可分為兩種類型：阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩和非阻旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。鋼絲繩系統(tǒng)一般是包含了鋼絲繩本身、滑輪組、卷筒、擋桿等，并涉及到的有纏繞方式、繩端處理、潤(rùn)滑等因素，因此鋼絲繩不是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品，其影響因素不僅和本身的性能有關(guān)，還與系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)配合部件、使用方式及使用環(huán)境有著密切的關(guān)系。

故障分析

一臺(tái)履帶起重機(jī)的變幅鋼絲繩， 在使用約900 小時(shí)后出現(xiàn)繩端固定2m 范圍內(nèi)呈波浪形變形。根據(jù)故障現(xiàn)象，首先想到的是鋼絲繩本身質(zhì)量問(wèn)題，但更換新的鋼絲繩后，使用不到一周，依舊出現(xiàn)同樣變形故障，因此否定是鋼絲繩本身引起；對(duì)于滑輪材料，該車使用為鐵滑輪，而尼龍滑輪也出現(xiàn)過(guò)類似現(xiàn)象， 因此判定與滑輪材料無(wú)關(guān)；卷筒排繩正常，與卷筒本身無(wú)關(guān)；變幅繩從卷筒出來(lái)先經(jīng)過(guò)一個(gè)

可以橫向移動(dòng)的動(dòng)滑輪，因此繩偏角不存在偏大問(wèn)題。終將疑點(diǎn)鎖定在滑輪繩槽角度及底圓繩槽直徑上，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)繩槽開角為34°，與推薦要求的45°明顯差的太多。經(jīng)鋼絲繩公司專家現(xiàn)場(chǎng)用專用卡規(guī)測(cè)量滑輪的底圓繩槽直徑發(fā)現(xiàn)只有約φ20.3mm，與實(shí)際要求的φ22mm 差距太大，因此，為其更換上下滑輪組滑輪，經(jīng)正常運(yùn)行4 個(gè)月后，故障現(xiàn)象消除，因此經(jīng)判定主要原因是由于滑輪的底圓繩槽直徑偏小引起。后又有售后服務(wù)反饋信息，同一時(shí)期下線的另外兩臺(tái)相同噸位履帶起重機(jī)也發(fā)生了類似鋼絲繩變形問(wèn)題，證明該階段出廠的車有一批變幅滑輪不合格，存在滑輪底圓繩槽直徑偏小問(wèn)題。經(jīng)過(guò)上述故障分析， 可見(jiàn)滑輪因素在鋼絲繩系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的影響。

方案分析

首先從材料上，目前廣泛應(yīng)用的有MC 尼龍式、鑄鐵式、熱軋式滑輪，履帶起重機(jī)一般常用MC 尼龍和熱軋式。尼龍滑輪因其重量輕、慣性小目前被普遍采用，鑄鐵滑輪一般為球墨鑄鐵較好，但鑄造成本較高，逐漸被淘汰，而熱軋滑輪制作方便，滑輪槽直接軋制出，適合大批量制造，但是因其模具磨損較快所以必須經(jīng)常定期更換軋制模具， 否則不能保證滑輪槽質(zhì)量。目前，國(guó)外更大噸位的汽車起重機(jī)和履帶起重機(jī)也開始采用一種輕質(zhì)合金材料，因在滑輪受力更大時(shí)，尼龍滑輪已經(jīng)不能滿足強(qiáng)度方面的要求， 對(duì)于大噸位起重機(jī)一般采用鐵質(zhì)滑輪，但因其重量太大，一定程度上影響了起重能力，因此新型的

高強(qiáng)度、輕型材料、接觸潤(rùn)滑更好的輕合金滑輪將是今后的發(fā)展方向。

其次，滑輪直徑的確定，按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[ISO4308-1:2003]中滑輪小名義直徑計(jì)算公式為：D≥h?t?d

D—滑輪小名義直徑

d—鋼絲繩名義直徑

h—選擇系數(shù)（滑輪名義直徑與鋼絲繩直徑之比）

t—各種型式鋼絲繩的繩型系數(shù)（該系數(shù)考慮了不同鋼絲繩的抗彎曲疲勞性能）為延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命，滑輪槽型應(yīng)該與鋼絲繩直徑相匹

配。如果槽型太小，鋼絲繩在載荷的影響下，被強(qiáng)制“壓入”繩槽，導(dǎo)致鋼絲繩和滑輪損壞。如果槽型太大，造成對(duì)鋼絲繩沒(méi)有足夠的支撐，從而使鋼絲繩在載荷的作用下變扁和扭曲而加速鋼絲繩損壞?；喞K型半徑r 應(yīng)在0.525d～0.550d 之間，而0.5375d 為佳，其中d 為鋼絲繩名義直徑。隨著滑輪繩槽底圓直徑的變小，鋼絲繩的壽命是急劇下降的?；喞K槽，其深度h不小于1.5 倍的鋼絲繩名義直徑， 繩槽底部的外形應(yīng)為圓形?；唭蓚?cè)的夾角α，應(yīng)在30°～60°之間，但不能太大，即使鋼絲繩偏角超過(guò)了滑輪和卷筒的偏角（一般要求尼龍滑輪取50°，鐵滑輪可選45°左右）。繩槽的正確尺寸對(duì)于鋼絲繩的使用壽命至關(guān)重要。繩槽的底部必須大于鋼絲繩的公稱直徑，而且必須光滑，呈圓形，沒(méi)有凸凹，并且兩邊要有完整均勻的側(cè)邊。繩槽不必考慮減小鋼絲繩的側(cè)向受壓，它的直徑必須始終比鋼絲繩的直徑大。

結(jié)論

對(duì)鋼絲繩而言，滑輪本身只是影響其壽命長(zhǎng)短的至關(guān)重要的一個(gè)部件，很多鋼絲繩故障可以從滑輪或卷筒繩槽的是否合乎要求，找到問(wèn)題點(diǎn)。對(duì)滑輪的設(shè)計(jì)和選型中必須慎重考慮滑輪繩槽尺寸的大小，這也和鋼絲繩本身的直徑誤差范圍緊密相關(guān)。

針對(duì)履帶起重機(jī)鋼絲繩出現(xiàn)波浪形變形故障的問(wèn)題，詳細(xì)分析了故障產(chǎn)生原因，得到滑輪因素在鋼絲繩系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的影響，進(jìn)而從材料、滑輪槽等方面對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的設(shè)計(jì)分析。