专业卷扬启闭机生产厂家
钢丝绳作为连接启闭机和水工闸门的关键构件,因其外表直观,结构简单,维护保养的重要性往往不被重视.在分析启闭机钢丝绳失效原因的基础上,对如何正确选择钢丝绳的型号、怎样确定连接方式以及计算最小破断拉力等问题进行了归纳总结；阐述了在实际工作中如何有效地进行钢丝绳的检查、养护和维修等问题.其经验不仅实用可靠,而且效果很好,可供从事水工闸门的管理人员参考。
卷扬式启闭机构造简单，维护检修方便，因此广泛应用于闸门启闭。钢丝绳作为连接启闭机和闸门的关键构件，对充分发挥工程效益至关重要。但因其外表直观，结构简单，维护保养的重要性往往不被重视。本文在分析启闭机钢丝绳失效原因的基础上，提出如何正确选择钢丝绳的型号、连接方式以及计算最小破断拉力；结合实际，阐述了如何有效进行钢丝绳的检查、养护和维修，对延长其使用寿命，确保闸门正常启闭，具有一定的借鉴意义。 关键词：启闭机；钢丝绳；失效原因分析；选用；检查；维护
固定卷扬式启闭机构造较简单易于制造，维护检修方便，广泛应用于各种类型闸门的启闭。钢丝绳作为连接启闭机和闸门的关键构件，对于充分发挥工程效益至关重要。因其外表直观，结构简单，维护保养的重要性往往不被重视，在工程运用过程中，钢丝绳使用环境恶劣，受力复杂，因选用不当、维护保养不良造成的险情或事故并不鲜见，对工程造成的后果不堪设想，因此必须选择合理型号，加强保养和维修，确保闸门正常启闭，工程安全运行。
1失效原因分析
实际使用中，启闭机钢丝绳的受力情况很复杂，主要承受以下三种力：一是闸门自重、配重、水柱压力和磨擦阻力所相起的拉伸力；二是钢丝绳穿绕过卷筒、滑轮所引起的弯曲力；三是钢丝绳与卷筒、滑轮接触时所受的挤压力等。 1.1锈蚀
启闭机钢丝绳长期处于暴露的大气或水中，往往由于电化学腐蚀使其表面剥离，产生黑皮麻坑形成沟纹，在水质污染严重的干湿交替部位尤为严重。实践证明：由于腐蚀原因引起的强度和韧性损失大大超过了正常磨损和疲劳的影响。含有酸性和碱性的水流和气流，不仅会冲刷掉钢丝绳表面和内部的油脂，造成绳芯腐烂，钢丝绳锈蚀，而且还会使股与股及钢丝绳间磨损挤压，钢丝强度和韧性损失加剧。
防止钢丝绳锈蚀损伤的方法有两种，一种是勤涂油，二是选用镀锌或不锈钢等特种钢丝绳。 1.2磨损
启闭机钢丝绳使用时与卷筒等其它物体接触并有相对运动，产生摩擦，钢丝绳的表面也不断磨损。钢丝绳最常见的磨损方式一般有外部磨损和内部磨损两种情况。 1.2.1外部磨损
钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。外部磨损使外周表面的细钢丝被磨平，绳径变细。钢丝绳的破断载荷随着承受载荷截面积减小，也相应降低。实际使用中，外部磨损造成的单周磨损较全周磨损更为恶劣，因此应尽可能使单周磨损的钢丝改为全周均匀磨损。在钢丝绳全长范围内，也可通过调头使用等方法尽可能做到均匀地磨损，延长其使用寿命。 1.2.2内部磨损
钢丝绳经过卷筒或滑轮时，所承受的全部负荷压在其一侧，此时钢丝绳钢丝的曲率半径不可能完全相同。弯曲时，钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并产生滑移，股与股之间接触应力增大使相邻股间的钢丝产生局部压痕。当反复循环弯曲拉伸时，压痕逐渐加大为深凹，并产生集中应力而被折断。细钢丝表面的压力与钢丝绳所承受的拉力成正比，在拉力相同情况下，受压面积不同单位面积承受的压力也不同。实践表明：采用线接触或面接触的钢丝绳比采用点接触钢丝绳在减少内部磨损方面更为有利。 1.3疲劳
钢丝绳反复通过滑轮或卷筒，无数次的弯曲容易使钢丝产生疲劳，韧性下降，最终导致断丝。弯曲疲劳断丝通常出现在弯曲程度最历害一侧的外层钢丝上。当弯曲疲劳断丝的出现意味着钢丝绳已到了使用后期。钢丝绳的弯曲疲劳寿命与D/d比值（即卷筒直径D与钢丝绳直径d的比值）、安全系数和钢丝绳的结构均有密切关系。卷筒和滑轮系数（D/d）可按表1选取。平衡滑轮的直径一般取为D0mim的0.8倍。
表1 卷筒和滑轮系数
机构工作级别 Q1 Q2 卷筒和滑轮系数（D/d） 18 20 Q3~Q4
25 表2 启闭机的工作级别划分
工作级别 Q1-轻 Q2-轻 Q3-中 Q4-重
总设计寿命（H） 800 1600 3200 6300 有时启闭额定载荷，一般启闭中等载荷 经常启闭额定载荷 荷载状态 不经常使用且启闭额定载荷 1.4变形 1.4.1外伤
启闭机钢丝绳与其它设备的不正常接触、受到其它物体的撞击以及在卷筒上卷乱时的相互倾轧均容易造成外伤。这种损伤因局部挤压而变形，其钢丝横断面在挤压处向两旁伸展成翅形。这种损伤虽然截面积减少不多，但局部挤压处的钢丝韧性下降，极易断丝。 1.4.2扭结
钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做钢丝绳的扭结。扭结的方向与钢丝绳旋向一致的称为正扭结，反之称为负扭结。由于普通钢丝绳具有自转性，当绳股端部不加捆扎便施加张力时，绳股便会向倒捻方向旋转，这扭结的内在因素。钢丝绳扭结后只有局部绳芯外露，一般没有断丝现象，但强度明显降低。实验表明：正扭结的强度只有原强度的60%~80%，负扭结的强度还不到原强度的50%。钢丝绳的扭结可采取选用不旋转钢丝绳、自由端设置转子和发现扭结立即停止操作，释放还原等措施加以防止。
2钢丝绳的选用
2.1钢丝绳型号选择
钢丝绳一般是由许多根直径为0.4～2mm，抗拉强度为1200～2200MPa的钢丝按一定规则捻制而成。按照捻制方法不同，分为单绕、双绕和三绕，启闭机常选用双绕钢丝绳，它是由钢丝捻成股，再由多股围绕绳芯绕成绳，绳芯材料一般分有机物（麻芯和棉芯）、石棉芯或金属芯三种，绳内部通常无填充物或润滑
剂。对于单层缠绕且经常浸入水下的启闭机钢丝绳宜采用石棉芯钢丝绳。
双绕钢丝绳按照捻制方向分为同向绕、交叉绕和混合绕三种，并规定钢丝绳的旋向与相对于钢丝绳的纵轴为基准的外股螺旋线的旋向一致，分为左旋和右旋，股的旋向则是以股的纵轴为基准，组成股的外丝的螺旋线的方向为每股的旋向。同向绕是钢丝捻成股的方向与股捻成绳的方向相同，这种绳的挠性好、表面光滑磨损小，但易松散和扭转，不宜用来悬吊重物。交叉绕是指钢丝捻成股的方向与股捻成绳的方向相反，这种绳不易松散和扭转，宜作起吊绳，但挠性差。混合绕指相邻的两股的钢丝绕向相反，性能介于两者之间，但制造复杂，价格昂贵，使用较少。因此，启闭机选用交叉绕钢丝绳。
普通钢丝绳在单根使用时，都有向钢丝绳绕向相反方向旋转的现象，特别是在滑轮组中使用时会因钢丝绳旋转而造成起吊钢丝绳旋扭，俗称打绞。为避免钢丝绳结构产生永久变形，使钢丝绳产生更拧紧的趋势，钢丝绳旋向的确定应遵循：右旋绳槽的卷筒推荐使用左旋钢丝绳，左旋绳槽的卷筒则应使用右旋钢丝绳。
钢丝绳的直径应略小于绳槽节距和绳槽直径，以增加钢丝绳与卷筒间的接触面积，减少相邻钢丝绳间的摩擦力，从而提高钢丝绳的寿命。实践证明，钢丝绳的直径比绳槽节距小１％，有助于排绳紧密，有效消除爬绳、乱绳现象。
在相同直径下，钢丝绳外股数目越多直径则越细，单根钢丝则越细，这种钢丝绳的挠性好，能很好的克服钢丝绳多次进出卷筒时受到的反向弯折力，穿绳也容易。而较粗的外股，其钢丝也较粗，则能更好的抵抗磨损、机械损伤、腐蚀和挤压力。因此，只有将两种优点很好的结合起来，才是真正高性能的优质钢丝绳。启闭机钢丝绳大多选用6*37或6*19型钢丝绳。 2．2连接方式选择
钢丝绳在滚筒端的固定大多采用压板螺栓固定在滚筒上或用压板螺栓加鸡心铁挤压固定在滚筒翼缘侧面，与闸门吊耳的连接则有插编、楔块楔套、绳卡、铝合金管压制、绳套浇注等五种连接方式可供选择。
插编和绳卡连接工艺简单，用绳量较大，连接强度分别达到钢丝绳破断拉力的75%和85%，但大直径钢丝绳插编较困难，因此插编多用于小直径钢丝绳连接，绳卡连接可用于大直径钢丝绳连接；楔块楔套工艺简简单，操作方便，安全性较低，连接强度可达到钢丝绳破断拉力的75%；铝合金管压制和绳套浇注的
工艺较复杂，成本较高，特别是铝合金管压制还需要液压设备，但比较省绳子，安全性高，连接强度均可达到钢丝绳破断拉力的100%。使用时，可根据实际情况，综合比较，选择合理的连接方式。目前，在闸门启闭机中应用较多的是绳卡连接和绳套浇注连接。
表3 连接方式比较 连接方式 插编 楔块楔套 绳卡 压制 绳套浇注
工艺 简单 简单 简单 复杂 复杂
用绳量 多 较少 最多 少 最少
成本 低 较低 低 高 高
适用钢丝绳直径
较小 小 大 较小 无要求
安全性 低 低 较高 高 高
2.3钢丝绳的允许拉力计算
钢丝绳在选用时应考虑多根钢丝的受力不均匀性及其用途，钢丝绳的最小破断拉力Fo按下式计算：
Fo?KS
式中：
S——钢丝绳最大工作静拉力(kN)； K——安全系数，见表4；
表4 启闭机钢丝绳的安全系数
工作级别 Q1 Q2 Q3～Q4 安全系数 4.5 5.0 5.5 3钢丝绳的检查
启闭机钢丝绳根据所处的工作环境和部位分为水上和水下两部分，工作条件的不同，检查的要求也不相同。
