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旋挖钻机钢丝绳的选用及保养

2014-04-02    来源:未知
旋挖钻机钢丝绳的选用及保养

        旋挖钻机使用的国产钢丝绳每根的平均使用寿命为施工进尺800~1 000 m,最长达3 500 m,最短仅15 m。合理优选钢丝绳,首先必须了解旋挖钻机使用钢丝绳的种类和特点。要针对不同机型的额定提升能力确定钢丝绳的类型和直径,以保证设备在施工过程中的安全。
 
1.钢丝绳类型的选择
        旋挖钻机使用的钢丝绳一端用楔固定在卷扬机的卷筒上,另一端固定在钻杆上端的提引器上。在动力头带动钻杆旋转钻进施工过程中,提引器的下端随钻杆一起旋转,而上端不旋转,将钻杆旋转应力减到最小。一般用途的钢丝绳在受到扭转载荷时都会沿着绳芯旋转,使钢丝绳本身变得松散。如果选择抗旋转或非旋转的钢丝绳,对于提高钢丝绳的使用寿命,保障工作人员和设备的安全,增加工作效率均会收到显著效果。这种钢丝绳的抗旋转性是通过改变其结构以及捻制方向而实现。它可以使钢丝绳的自旋转趋势最小。因为抗旋转钢丝绳有一个独立的绳芯,其捻向与外股的相反。这种结构,即使在提升高度大、负载面宽的情况下,钢丝绳绳芯与外股之间的力矩也会互相抵消,钢丝绳不会发生扭转。由于目前国内外旋挖钻机都没有安装动滑轮,所以钢丝绳单绳拉力较大。这样就应该配备柔韧性好、抗磨损性能佳、抗旋转且抗挤压性能好的钢丝绳。尤其是对于多层缠绕的前置卷扬卷筒,推荐使用同捻向的钢丝绳,以避免内股产生印痕。
       异型股钢丝绳绳股断面为三角形、椭圆形或扇形。异型股钢丝绳与同一直径、同一强度的圆股钢丝绳整绳相比,破断拉力可提高20%,使用寿命可高出2~3倍。其原因在于异型股钢丝绳的支撑面积比圆形股钢丝绳的要高出3~4倍,与绳槽的接触面积大,故接触应力小。此外,异型股钢丝绳因股与股间接触点多,金属填充系数大,因此具有抗挤压、耐疲劳性能好的特点。有些类型钢丝绳在钢芯和外股之间布有一层塑料层,减少了钢芯与外股之间的摩擦,提高了钢丝绳的抗疲劳性,并使钢丝绳的结构更紧凑,不仅抗挤压、抗高温,而且吸收冲击载荷的能力大大提高。圆型股钢丝绳与异型股钢丝绳断面结构的比较如图1所示。
 
        2.钢丝绳直径的选择
        钢丝绳的使用寿命主要取决于绳槽尺寸,以及钢丝绳直径和卷筒直径比率的正确选择。旋挖钻机通常选择:D/d≥20,D/φ≥250。
        公式中:d为卷筒或滑轮底部直径;D为钢丝绳的直径;φ为钢丝绳最外层钢丝直径。
        (1)钢丝绳与卷筒绳槽的形状和直径的匹配
        当钢丝绳在卷筒上缠绕了几层之后,在缠绕交叉点和互相接触的部位会受到集中的压力和摩擦力。为了减少磨损,延长钢丝绳的使用寿命,建议当钢丝绳使用了一段时间后,切掉固定在卷筒上的那一段。这样,状况良好的部分将取代原磨损位置。这种切割操作应该在重载提升系统中周期性地进行,而不用等到钢丝绳完全损坏,要选择那种能够支撑螺旋之间压力和摩擦力的钢丝绳,因此应该是带钢芯的、多股式的钢丝绳。钢丝绳与卷筒绳槽的匹配参数应按下式确定:
p=1.15×(D最大为10 mm的钢丝绳);
p=1.12×(D最大为20 mm的钢丝绳);
p=1.11×(D超过20 mm的钢丝绳);h=0.4×D;r=0.55×D。
公式中:D为钢丝绳直径;p为绳槽中心距;H为绳槽高度;R为绳槽半径。
 
        (2)钢丝绳与滑轮绳槽的形状和直径的匹配
        合理选择滑轮绳槽的尺寸对于钢丝绳的使用寿命至关重要。滑轮绳槽直径必须大于钢丝绳的公称直径,底部必须光滑,呈圆形,没有凹凸,并且两边要有完整匀称的侧边。滑轮绳槽不必考虑减小钢丝绳的侧向压力,它的直径必须始终比钢丝绳的直径大。滑轮绳槽尺寸参数所示,正确的绳槽尺寸参数必须按下式计算(尺寸误差为0~4%):
新滑轮绳槽的最小直径φmin=1.05 D;
新滑轮绳槽的最大直径φmax=1.10 D;
新滑轮绳槽的推荐直径φ2=1.08D;
绳槽的侧边开角应为30°~60°,比倾角的值要大。
 
        3.钢丝绳的保养
        使用磨损、损坏的钢丝绳是非常危险的,要经常检查钢丝绳的磨损情况以及有无损坏。钢丝绳一旦在工作中断裂,所造成的危害对整个钻机或桩孔都是毁灭性的,因此在使用钻机时必须注意钢丝绳的检查和保养。随着机器工作小时的增加,钢丝绳会不断磨损,所以必须每班检查其使用状态。
 
        (1)观察钢丝绳的润滑情况
        钢丝绳通常是在加工时被润滑的,包括表面和内部润滑,这样可以保护钢丝绳不受腐蚀和避免内钢丝的干摩擦,又可润滑钢丝绳在运动时的内外表面。初次润滑可保持较长时间。当观察到钢丝绳润滑不良或者缺少润滑油时,需要及时涂油。润滑时要注意磨损程度不同所用润滑脂也不同。
        a.钢丝绳在滑轮上滑动或在滚筒上滚动时,一般采用SAE30W,它能穿透绳的缝隙进行有效地润滑。
        b.钢丝绳严重磨损时,使用高黏度的油脂润滑以减少机械磨损,如高黏度油或包含石墨、二硫化钼黏合添加剂的轻脂。
        c.钢丝绳接触到松散磨料(泥土、沙子等)时,绳外的润滑油(脂)会黏着这些物体,导致钢丝绳和滑轮严重磨损。在遇到这种情况时,必须及时对钢丝绳表面进行清理和润滑。
        润滑钢丝绳的方法:对绳进行连续浴,即让绳从装有润滑油的容器中滑过,并用布去掉绳上带出多余的油;用布或刷子对绳进行刷油或脂;用喷枪对绳喷油进行润滑。
 
        (2)观察钢丝绳的疲劳情况
钢丝绳在长时间的使用中也会慢慢地疲劳。其老化的过程简单可表示为:磨损—弯曲—腐蚀和拖拉—疲劳—塑性变形—钢丝断裂—钢丝绳断裂。检查疲劳的主要方法是观察钢丝绳的内部钢丝的断裂情况和钢丝绳的弯曲变形情况。钢丝绳出现以下几种常见情况应采取必要的措施:
        a.当发现钢丝绳外部有数股钢丝断裂时,必须及时换钢丝绳,否则会很危险。
        b.当发现钢丝绳发生股变形时,即钢丝绳中有几股钢丝明显由里层向外层突出时,这种情况说明钢丝绳局部已发生很大的塑性变形,很容易在长时间提起重物时产生崩断现象,必须立即换绳。
        c.当发现钢丝绳螺旋形扭曲得非常紧并最外层钢丝出现很多毛刺,或某部位出现钢丝绳变细时,需要立即换绳。
        随着我国交通以及城镇基础设施建设的快速发展,旋挖钻机在工程施工中的应用越发普及,旋挖钻机钢丝绳是影响作业效率和施工成本的重要部分。在施工过程中,应严格按规范操作,定期检验钢丝绳的磨损及腐蚀情况,并认真做好现场维护和保养,以充分发掘钢丝绳的使用潜力,进一步提高钢丝绳的使用寿命,从而降低成本、提高效率、安全施工,提高施工企业的综合经济效益。'

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