港口机械用钢丝绳经常性损伤事故分析

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港口机械用钢丝绳经常性损伤事故分析
作者：李正武
来源：《科技传播》2013年第10期

摘 要 钢丝绳作为起重机械最常用的传送部件，在港口用的起重机中使用非常多。本文通
过对机械用钢丝绳经常性损伤事故情况的分析，详细论述了断丝、磨损以及变形等主要的造成
钢丝绳事故的原因，并提出了可行的技术改进方案。

关键词 钢丝绳；起重机；失效机理
中图分类号TH6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0049-02
几乎所有的承载或者提升的工作中，都离不开钢丝绳，特别是在冶金、建筑、矿业开采以
及港口货运等行业中的使用非常的普遍。随着经济贸易的快速发展，物流产业出现越来越蓬勃
的态势，港口货运量的增加导致起重机钢丝绳的使用强度和频率的加剧。我们知道，钢丝绳的
使用情况与港口的安全息息相关，由于钢丝绳自身的结构以及存在的不规范使用，极易造成钢
丝绳断裂等危险的发生，进而造成巨大的人身和财产的损失。所以，在港口的安全管理中，一
定要加强对安全使用钢丝绳的监管。

1造成港口用钢丝绳经常性损失事故的原因分析
港口的起重机一般承载量比较大，使用也比较频繁，经常会出现钢丝绳的磨损、断丝以及
绳股或绳丝挤出的情况，有时能达到一两个月就需要更换的情况，这样不仅给公司造成严重的
经济方面的损失，也存着着极大的安全隐患。针对这样的情况，单单更换钢丝绳或者更换钢丝
绳的品牌，是不能够从根本上解决问题的，要想有效的使用和维护钢丝绳，就要首先了解钢丝
绳出现问题的原因。钢丝绳的失效有很多的表现形式，包括断股、断丝、腐蚀、磨损、弹性减
弱以及由于电弧或热作用产生的变形和损坏。具体来说，变形又有笼状、挤出、波浪以及部分
出现变形和增大减小等不同的形式。我们以最常见的磨损、断丝和变形为例，对钢丝绳的经常
性损失事故进行分析。

1.1断丝分析
作为钢丝绳失效情况中最常见的一种，断丝情况一旦出现，则应该进行是否报废处理的判
断。进行报废判断时，应该观察断丝所处的位置、考虑断丝的数量以及估算出断丝的增长趋
势，通过科学的判断，合理使用钢丝绳。断丝情况的出现主要有三点原因，第一，一次性载重
超过钢丝绳的承载能力，过重的负荷造成断丝是常见的断丝原因，一般表现是剪切或者拉力形
式的破断，当钢丝绳的载荷在轴向上超过破断的承载后，会发生拉力方向上的破断，这种破断
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出现的断口一般呈杯锥状，钢丝的延展趋势随着直径不断的减少。剪切破断是在轴向和垂直轴
向两个方向上的两种压力作用下形成的，出现的断面一般会与钢丝绳存在一定的角度。

过度疲劳也是造成断丝的主要原因，高强度的作业会使钢丝绳受到立交载荷的作用，对钢
丝绳的应压能力造成损害，在实际的研究中发现，因为疲劳造成的断丝非常普遍，压拉、弯
曲、扭转、振动以及接触等活动都会造成疲劳损伤，就其表现形式来说，一般分为切断和正切
断疲劳两种，他们分别由切应力和正切应力造成，也可以说所有的疲劳都是在不同的情况下这
两种形式作用的结果。

由于港口起重机的特殊工作环境，钢丝绳的状态会受到环境的影响，环境原因造成的断丝
是应力和环境介质共同作用的结果，能够引起钢丝绳的低应力断裂。环境断丝的原因主要有腐
蚀和磨损两种，所谓的磨损断丝，是钢丝绳在工作的过程中，由于与其它坚硬物体的不断接
触，随着时间的增加，磨损增强，最后造成断丝，一般来说这样的断口一般是两侧有斜茬，呈
现扁平状，位置处在磨损最严重的地方。腐蚀断丝一般发生在环境中具有腐蚀性介质的情况
下，腐蚀物质造成钢丝的锈蚀，逐渐减少工作面积直至断丝，腐蚀的断口相对来说比较尖锐，
形状不规整。

1.2 磨损分析
港口起重机在工作中，避免不了的会与卷筒、滑轮以及邻近的绳股产生运动摩擦，钢丝绳
表面的粒子会因为化学、物理以及机械的作用从母体中脱离出来，这种钢丝绳在重量、尺寸和
形状上出现变化的过程就是磨损。因为磨损的缘故，导致钢丝绳形态和尺寸的改变，并最终造
成断丝，这种现象就是磨损失效。

塑性磨损和机械磨损是钢丝绳因为磨损原因产生失效的两种主要模式，所谓的机械磨损是
指钢丝绳在工作中与吊钩、绳槽、外层钢丝以及地面之间产生的摩擦引起的，这种磨损在速度
发生改变的时候表现的特别明显，特别是在滑轮与钢丝绳发生接触的位置尤为明显。一般会表
现为钢丝绳变细、表面被磨平以及承载面积减少等，最后导致钢丝绳承载能力的下降。除此之
外，如果钢丝绳的润滑做的不好，沉积在钢丝绳上的沙粒、灰尘和石子等都会使机械磨损的程
度加深。塑形磨损更多的表现为内部的原因，因为自身的碰撞、振动以及内部挤压导致磨损的
情况。由于磨损造成的钢丝绳失效是比较常见的，磨损失效是一个逐渐发展的过程，虽然不会
像断裂一样突然，但是磨损会造成受重面的缩小和敏感度的加强，如果介质中含有腐蚀性，磨
损的过程也会加速。

1.3变形分析
钢丝绳的变形就是指钢丝绳的形态发生改变，出现畸形，变形会导致绳体内部的应力分布
变化，应力的不均会加速钢丝绳的损坏。抽丝也就是绳丝的挤出，是最常见的几何形变，我们
知道绳股的钢丝之间存在着空隙，一旦空间缺乏就会导致邻近钢丝之间的移动不同步，其中的
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超重者就会出现问题，如果钢丝绳直径过小，外面的绳股之间就会因为没有足够的空间而出现
相互交咬。钢丝绳的抗疲劳性就会大大减弱。

笼状变形主要在具有钢芯的绳体中出现，一旦外层绳股与内层脱节或是长于内层绳股的情
况出现，松弛情形下的钢丝绳突然受力就会出现变形，笼状畸变主要出现在具有钢芯的钢丝绳
上。针对这种情况，很多人采取了更换钢丝绳以及压轮的办法，但是都没有实质性的作用，要
改善钢丝绳的变形情况，需要我们从根本上进行研究和改善。

针对钢丝绳的上述问题，通过对大量事实的研究发现，钢丝绳损伤事故发生的原因主要是
过度疲劳以及门机的结构设计不合理，经过对钢丝绳破坏形式及门机设计结构的分析，发现通
过对起重机的力矩进行结构方面的改造以及改善钢丝绳的缠绕方式等办法，能够大大增加钢丝
绳的使用寿命。

2 结论
针对港口用钢丝绳经常性损失事故，通过对起重机钢丝绳损伤机理进行分析，从钢丝绳的
损伤形式和损伤原因出发，对起重机的取力设备进行技术方面的改进，能够有效解决钢丝绳使
用寿命短的问题，我们要对钢丝绳的损失事故给予持续的关注，避免危险事故的出现。

参考文献
[1]杨薛亮.钢丝绳损伤的机理与防治[J].建材技术与应用，2010（2）：32-35.
[2]修树东，等.钢丝绳失效机理的研究[J].起重运输机械，2011（6）：10-14.