起重钢丝绳扭转试验及分析研究

李景贺

摘 要：长期以来，高空作业车起重钢丝绳装配后频繁发生扭转现象，影响产品质量及生产效率，且其发生原因不明，无有效保障生产作业技术规范。本次研究通过系统分析导致钢丝绳发生扭转的各种原因，策划对比实验进行验证，系统分析实验结果，最终揭示了在高空作业车上起重钢丝绳装配后发生扭转的根本原理。

关键词：钢丝绳；穿绳方向；放绳方法；绳头结构

1 系统分析

从理论角度分析，其中钢丝绳“扭转”产生的原因主要有三个：一是制绳过程中剩余扭矩引起的扭转，二是安装过程中的附加扭矩引起的扭转，三是钢丝绳自身的结构性扭转。这三个原因中，制绳剩余扭矩可以通过出厂前的预张拉工艺和放置时效的办法来消除和减弱，安装过程中的附加扭矩可以通过改善安装工艺来避免，钢丝绳的结构性扭转是无法消除和避免的，需要结合钢丝绳的具体结构特点进行分析。

从实际装配角度讲，由于装配过程中出现“扭转”的现象无规律性，因此，钢丝绳自身结构性扭转造成 “扭绞”的可能性较小。我公司钢丝绳型号为右交互捻钢丝绳8.0NAT18X7+IWR1670ZS，满足GB/T20118-2006（一般用途钢丝绳）要求。右交互捻钢丝绳由于绳与股的扭转力矩方向相反，大小相等，因此具备不旋转特性。

而最可能产生的原因之一：是由于钢丝绳绳端（固定于伸缩臂臂头端）附加扭矩未完全释放导致的。原因之二：“反穿”钢丝绳过程中，滑轮组之间倾角过大，导致扭矩二次进入钢丝绳中。虽然钢丝绳缠绕之前已破完劲，但“反穿”钢丝绳过程中会引入扭矩。原因之三：卷筒与滑轮倾角过大，导致引入扭矩。

为验证钢丝绳扭转与穿绳方式、放绳方法、绳头结构之间的关系，实验策划以不同穿绳方式、放绳方法、绳头结构组合方案来进行钢丝绳扭转试验，以确定发生钢丝绳扭转的首要因素。

方案一：反装带铝合金压头钢丝绳：按照现破劲方式对钢丝绳进行破劲，反穿装配5组扣压接头钢丝绳，调试吊重5T配重观察钢丝绳打扭情况。

方案二：正装无铝合金压头钢丝绳：按照现破劲方式对钢丝绳进行破劲，正穿装配5组无扣压接头钢丝绳，调试吊重5T配重观察钢丝绳打扭情况。

方案三：破劲后反装带铝合金压头钢丝绳：对钢丝绳进行彻底破劲，反穿装配5组扣压接头钢丝绳，调试吊重5T配重观察钢丝绳打扭情况。

方案四：破劲后正装无铝合金压头钢丝绳：对钢丝绳进行彻底破劲，正穿装配5组无扣压接头钢丝绳，调试吊重5T配重观察钢丝绳打扭情况。

方案五：旋转破劲后反装无铝合金压头钢丝绳：对钢丝绳进行彻底破劲，反穿装配5组无扣压接头钢丝绳，调试吊重5T配重观察钢丝绳打扭情况。

2 对比试验

方案一实验现阶段反穿带铝合金压头钢丝绳会出现较大概率钢丝绳扭转问题，五组实验两组扭转逆90度，其余三组扭转严重均超过90度。

方案二实验原正穿无铝合金压头、楔套固定结构钢丝绳不易产生钢丝绳扭转，除一组钢丝绳吊重后出现逆135度旋转外，其余四组实验钢丝绳吊重后扭转均不超过45度。

方案三、四对比采用绳盘旋转方式破劲释放出钢丝绳与钢丝绳体旋转破劲释放出钢丝绳差异影响不大。

方案四、五对比有无铝合金压装接头对钢丝绳是否扭转影响不大，钢丝绳发生扭转的主要原因是钢丝绳在盘绳过程中采用先通过或轮组再全部缠绕在卷扬上的盘绳工艺（即我們常说的反穿钢丝绳）。

3 原理分析

方案三、四对比說明分析原因主要有：①盘钢丝绳为供应商手工盘起，其本身盘绳不规律绳子自带应力；②因无有效放绳工装现场采用油桶作为芯体释放钢丝绳效果不理想存在一定偏差；③这种18*7阻旋转结构钢丝绳本身刚度较大，可以保证大部分的绳体应力在取绳时得到释放。

方案四、五对比说明钢丝绳发生扭转的主要原因是钢丝绳在盘绳过程中采用先通过或轮组再全部缠绕在卷扬上的盘绳工艺，即我们常说的反穿钢丝绳；钢丝绳在盘绳过程中由于滑轮组的摩擦会产品装配力矩，其表现为绳头末端在盘绳过程中会发生旋转，绳头旋转越多，钢丝绳在装配完成后扭转现象越严重。钢丝绳在盘绳过程中由于滑轮组之间倾角的存在，钢丝绳先与槽壁接触，然后滚入槽底，从而造成装配力矩带入钢丝绳绳头结构当中，其滚动的角度就是钢丝绳发生扭转的扭转角。

其他问题分析：①钢丝绳起始状态偏转不超过90度，起重时重物能克服钢丝绳本身应力使吊钩不产生偏转，但重物释放后往往偏转现象会加剧。绳体在初始放绳时发生逆45°偏转更多原因是因为绳头结构问题，固定点在右侧，而不是钢丝绳应力原因；②采用绳体旋转方式破劲拉出钢丝绳，从顺时针绳头拉出钢丝绳绳头末端会顺时针旋转，从逆时针绳头拉出钢丝绳绳头末端会逆时针旋转，对于右交互捻钢丝绳应尽可能让钢丝绳只发生逆时针旋转，以减少绳体散股现象；③钢丝绳吊重后如吊钩端发生逆时针旋转（从地面向上看），应拆下绳头对钢丝绳施加逆时针旋转力矩（从绳头方向看），一般吊钩旋转90度，钢丝绳则要旋转270度，以此类推。

实验过程总结：钢丝绳在盘绳过程中，穿绳顺序错误必须将钢丝绳拆取下来重新安装，卷扬排绳过程中一道不紧凑直接造成后续钢丝绳错乱重拍。虽然每天重复装配，现场施工仍总有不顺，工艺文件指导很重要。

生产现场缺乏钢丝绳装配工装。在钢丝绳放绳过程中，放绳操作与拉绳操作相互配合，钢丝绳一圈一圈放出，稍有不慎就会造成应力无法顺利释放钢丝绳产生打扭，钢丝绳失效；在客户定制去吊时，钢丝绳需要重新盘起，手工盘绳劳动强度大，盘绳质量不高很容易出错。从应力释放及装配效率角度分析，装配工装使用很重要。

4总结

因现阶段高空作业车起重钢丝绳为铝合金压铸接头，生产过程必须反穿，易造成钢丝绳打扭，且装配不便，若要降低钢丝绳发生扭转的概率，应取消压铸接头，更改臂头结构形式；

在调试过程中如果出现钢丝绳偏转现象，应根据以上调整方法，增加反向旋转力矩，可以有效的消除钢丝绳扭转现象；

因钢丝绳盘绳、放绳工作量大，易造成绳体损坏及产生应力，应设计制造钢丝绳放绳工装，减少在盘绳过程中产生的钢丝绳打扭现象，以提高生产作业效率。

参考文献：

[1]多绳摩擦轮提升系统的动力学研究与分析[J].煤炭工程，2003（9）：62-64.