起重机械钢丝绳卷绕角度的超标及检验注意事项

张伦文

(福建省特种设备检验研究院宁德分院 宁德 352100)

起重机械钢丝绳卷绕角度的超标及检验注意事项

张伦文

(福建省特种设备检验研究院宁德分院 宁德 352100)

起重机械起升机构的起升钢丝绳从卷筒、滑轮上绕进绕出，与取物装置联系起来，构成了起重机的卷绕系统，带动货物被提升或下降。本文通过卷绕系统中钢丝绳卷绕角度的超标实例的分析，闸述钢丝绳卷绕角度超标原因及引发起重吊运作业安全事故的危害性，强调在起重机械卷绕系统的卷绕角度检验过程中应注意的事项。

卷绕系统 滑轮 钢丝绳 角度 检验

滑轮、卷筒和钢丝绳三者共同组成起重机起升机构的卷绕系统，在工作中，卷绕系统将驱动装置的回转运动转换成吊具（吊载）的升降直线运动。正常情况下，合理的滑轮结构设计保证钢丝绳能顺利通过滑轮槽且不易跳槽，但钢丝绳在滑轮组上的不合理的卷绕或运行异常，会造成钢丝绳和滑轮轮槽的磨损、破损和钢丝绳脱槽，特别是用于轻、中级工作机构的铸铁滑轮，其强度较低，脆性大，更容易破损，进一步对钢丝绳造成损伤，甚至引起钢丝绳的破断，导致吊物的坠落，从而引发事故。

GB/T 3811—2008《起重机设计规范》[1]中6.3.3.3.1规定：钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角（即钢丝绳中心线和滑轮轴垂直的平面之间的夹角）不应大于5°。

GB 6067.1—2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》[2]中9.2.1规定：当取物装置上升到设计规定的上极限位置时，应能立即切断起升动力源。在此极限位置的上方，还应留有足够的空余高度，以适应上升制动行程的要求。4.2.5.3规定：1)影响性能的表面缺陷（如：裂纹等）；2)轮槽不均匀磨损达3mm；3)轮槽壁厚磨损达原壁厚的20%； 4)因磨损使轮槽底部直径减少量达钢丝绳直径的50%；或者存在其他损害钢丝绳的缺陷时，应当予以报废。

2 检验中存在钢丝绳卷绕角度过大的问题

案例1：某水力发电有限公司一台型号为QD50/10-12A5通用桥式起重机，主钩起重量为50t，起升高度为12m。2013年7月，对该设备进行定期检验，当吊钩主钩上升做起升高度限位器是否有效试验时发现，随着吊钩越接近上限位，卷绕系统钢丝绳绕进绕入滑轮（定、动滑轮）时，与滑轮轮缘存在严重的刮碰现象，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角β过大，当吊重物时产生明显的挤压噪声。图1为从小车位置往下看的刮碰现象，图2为从司机室往前看的刮碰现象。经确认上限位开关动作后，吊钩顶部到定滑轮组最低点的距离大约还有600mm左右。

图1 滑轮轮缘刮碰俯视图

图2 滑轮轮缘刮碰正视图

案例2：某发电有限责任公司4#机组循环水阀门车间一台12t钢丝绳电动葫芦，型号HC083B12-10D，吊钩起重量12t，起升高度10m。2013年4月27日，对该设备进行定期检验，当吊钩上升过程中，感觉整个吊钩滑轮部分被卷绕系统的钢丝绳别住，不能轻松自由转动，钢丝绳与吊钩滑轮轮缘挤压明显，同时钢丝绳与滑轮防护罩有明显的刮碰现象，也是钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角β过大所造成，见图3和图4。

图3 滑轮轮缘与钢丝绳挤压正面图

图4 滑轮轮缘与钢丝绳挤压侧面图

3 造成钢丝绳卷绕角度β过大的原因分析

按构造特点，根据绕入卷筒的钢丝绳分支数，滑轮组分为单联滑轮组和双联滑轮组。造成滑轮钢丝绳卷绕角度β过大的原因有3种，一是由于选用的起重机，其卷绕系统设计选型不符合实际现场对起升高度的需求；二是当取物装置在起升高度极限位置时，其顶部至卷筒之间的空余空间的距离不足；三是钢丝绳的绕绳方法不正确。

3.1 卷绕系统设计与造型的原因

1）对于双联滑轮组，从图5中可以看出，当吊钩在下方靠近地面时，卷筒上的钢丝绳（除满足需要预留的安全圈外）已全部释放，卷绕在卷筒上的钢丝绳均运行到卷筒两端，此时，钢丝绳与吊钩滑轮槽夹角β最大，吊钩滑轮靠外侧一面的轮缘受到钢丝绳的侧向拉力最大。根据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》[1]规定，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角不应大于5°，

式中：B——吊钩位于最低极限位置时，钢丝绳绕出卷筒点的位置至绕入吊钩滑轮的轴垂直面的水平距离；

H——吊钩位于最低极限位置时，吊钩滑轮轴到卷筒中心轴的垂直距离。

由于式（1）中的H和B值是由卷绕系统的设计与选型决定的，若实际使用中B/H值过大，即β值超标，说明该起重机的卷绕系统的设计或选型有误。

在检验中，由于吊钩的质量偏小，当吊钩在最低位置时，可能存在起升钢丝绳自然卷曲而造成钢丝绳处于未拉直的状态，无法准确目测判断钢丝绳与吊钩滑轮轮缘的接触情况（判断夹角β值时）。在这种状况下，吊钩应适当吊重，让起升机构卷绕钢丝绳拉直来检查钢丝绳绕进绕出滑轮的情况，若目测发现存在角度β过大的问题，可以使用上述直角三角形（可测得斜边和一直角边）及式（1）进一步估算判断β值是否超标（本文在此点计算上不做进一步详细闸述）。

图5 吊钩处于最低位置

3.2 取物装置在起升极限位置其顶部距离不足

随着吊钩从下往上的不断上升，钢丝绳被逐渐卷入卷筒，持续排列的钢丝绳在排绳装置（如导绳器、卷筒槽、排绳装置等）的导向下往卷筒中部移动，夹角β逐渐变小至0。由于大吨位的起重机械，采用了省力滑轮组，滑轮组的倍率m较大，定、动滑轮的个数较多，进出定滑轮和动滑轮之间这段的钢丝绳不是垂直的状态，存在一定的角度，随着吊钩的继续上升，动滑轮越接近定滑轮，反向的β值逐渐加大，也存在β值超标的现象（如案例1）。

当吊钩在上方靠近上升高度限位器时，根据图6所示，

式中：s——钢丝绳与进出定、动滑轮接触点的水平距离；

h——钢丝绳与进出定、动滑轮接触点的垂直距离。

图6 钢丝绳卷绕

因s值由起重机本身的卷绕系统结构所决定，不同的起重机卷绕系统，其值是不一样的。依据GB/T 3811-2008《起重机设计规范》[1]规定，为了确保钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角不应大于5°，对于不同的起重机，其规定要求的h最小值也就不一样。这与GB 6067.1-2010《起重机械安全规程 第1部分：总则》[2]中9.2.1的规定（在此极限位置的上方，应留有足够的空余高度，而不是一个绝对数值）相符。

案例1实际上是由于厂房高度不足，为了满足货物提升高度的实际要求，使得高度限位器设置位置过高，造成其上部的空余距离的空间不足，使钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的偏斜角β大于5°。因此，在检验中一定要注意，上升高度限位器上部空余空间尺寸应能满足偏斜角β的要求。

3.3 卷绕系统绕绳的穿插方法不正确

对于单联滑轮组这类起升机构，除了类似上述3.1和3.2节原因造成卷绕角度β过大外，还有一种就是卷绕系统绕绳的穿插方向不正确造成角度β过大。如案例2中的电动葫芦钢丝绳在卷绕安装过程中穿反了，随着吊钩上升，滑轮钢丝绳绕进绕出滑轮的偏斜角β逐渐加大，当吊钩升到最高点时β角会变成很大，起升钢丝绳与滑轮轮缘和滑轮防护罩严重刮碰。

案例2卷绕钢丝绳的正确穿插方法是如图7所示。钢丝绳从吊钩滑轮组绕入定滑轮的走向变换一下，即由吊钩滑轮组上的固定点绕入定滑轮的位置换成另一侧绕入，这样电动葫芦钢丝绳卷绕安装就正确了。如果不仔细观察，又没有相关穿绳经验或图纸的话，这种钢丝绳的穿插方法往往很容易被忽视的。

图7 钢丝绳正确卷绕方法

4 危害性

当钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的偏斜角β过大时吊载，存在很大的隐患。第一，由于偏斜角β过大，使得吊钩滑轮轮缘受到钢丝绳的侧向拉力很大，滑轮轮缘与钢丝绳的摩擦加剧，造成滑轮的磨损，钢丝绳的磨损断丝，以及钢丝绳脱槽，严重会造成滑轮轮缘的破损；第二，破损的滑轮轮缘、以及滑轮防护罩对起升钢丝绳的刮碰会损害钢丝绳的使用寿命；第三，对有导绳器电动葫芦，过大的侧向力很容易使导绳器断裂损坏，影响起升钢丝绳的排绳，造成起升钢丝绳无规则的缠绳，损害钢丝绳的寿命。上述隐患不仅会损坏滑轮、钢丝绳脱槽，甚至可能引起钢丝绳断裂，造成吊物坠落的事故。

5 结束语

钢丝绳绕进或绕出滑轮槽的偏斜角度的检验很容易被忽视，一旦偏斜角β值过大，会造成起升钢丝绳与滑轮轮槽的磨损，钢丝绳脱槽，滑轮轮槽的破损，甚至造成起升钢丝绳的破断，以致于吊物的坠落造成事故。因此，在起重机检验过程中，应对起升钢丝绳绕进和绕出滑轮槽时的最大偏斜角进行检查，主要检查当吊钩处在起升最高位置和最低位置状态下，钢丝绳绕进和绕出滑轮槽时的偏斜角是否超过GB/T 3811-2008《起重机设计规范》[1]所规定值，以及对有导向定滑轮的电动葫芦，还应注意检查是否存在由于起升钢丝绳卷绕的穿插方向不正确而引起的偏斜角过大现象。

[1] GB/T 3811—2008 起重机设计规范[S].

[2] GB 6067.1—2010 起重机械安全规程 第1部分：总则[S].

Overproof of Crane Wirerope Winding Angle and its Announcements in Inspection

Zhang Lunwen
(Fujian Special Equipment Inspection and Research Institute Ningde Branch Ningde 352100)

Hoist rope in hoisting mechanism of crane is from the roll, rounding on pulley, and connecting to load handling device, which constitutes the crane winding systems and drives goods raising or declining.By analyzing instances of excessive winding system the winding angle of the wire rope, this paper states the harmful of crane operation accident caused by wirerope winding angle overproof, and stresses the winding angle inspection announcements in crane winding system.

Hoisting machinery Winding system Pulley Steel wire rope Angle Inspection

X941

B

1673-257X(2015)06-33-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.06.007

张伦文(1966～)，男，本科，高级工程师，起重机械检验师，电梯检验师，注册设备监理师，主要从事特种设备检验检测及研究工作。

2015-01-26）