防止起重机动滑轮组倾斜的钢丝绳缠绕方式

赵素梅，张 辉

ZHAO Su-mei, ZHANG Hui

（1.河南省特种设备安全检测研究院，河南 郑州 450004；2.郑州江河重工有限公司，河南 郑州 450051）

1 引 言

起升机构是起重机的重要组成部分，对于钢丝绳起升机构来说，钢丝绳缠绕方式的设计在很大程度上决定了起升机构的易用性和可靠性。钢丝绳缠绕系统包括了卷筒的结构、卷扬机、定滑轮组和动滑轮组，其相对位置的确定、钢丝绳缠绕方式的选择等方面，如果设计不当，在实际使用中会出现诸如乱绳、钢丝绳上垛和动滑轮组倾斜等问题，对于乱绳和钢丝绳上垛，可通过优化卷筒设计（采用LeBus卷筒等），或者增加排绳器等措施，目前都已经得到了很好的解决，但是动滑轮组倾斜现象还是比较普遍，具体表现如图1所示。

2 原因分析

经过长时间的实际观察和分析，发现造成图1动滑轮组倾斜现象的根本原因是钢丝绳的缠绕方式。

图1动定滑轮组之间的穿绳均类似于图2所示。即我们常说的小花穿法，这种穿法的右边5、6、7、8号滑轮的钢丝绳拉力大于左边1、2、3、4号滑轮的钢丝绳拉力，而且交叉的钢丝绳会出现相互摩擦的现象，对钢丝绳的使用寿命有一定影响。

图1 动滑轮组倾斜

图2 小花穿法

图3所示的顺穿法和图4所示的大花穿法，其中，采用顺穿法的动滑轮组的倾斜程度更严重；而采用大花穿法虽稍有改善，但仍不理想，且仍存在交叉钢丝绳相互摩擦的情况，因此还需要改进。

图3 动滑轮组钢丝绳顺穿法

图4 大花穿法

认真观察和分析后发现，钢丝绳在动定滑轮之间缠绕的过程中，由于滑轮有一定的不可避免的转动阻力，所以存在张紧绳和放松绳。钢丝绳从卷扬机下来每经过一个滑轮都会产生一定的阻力，导致钢丝绳的张紧力发生变化，这种变化呈指数级递增，滑轮数量越多，累加效果越明显，靠后的钢丝绳动作就会有一个延后，动滑轮倾斜就会越厉害，达到一定程度，动滑轮组甚至会停在半空中无法继续起升。

起升时，从卷筒下来的是张紧绳，最后回卷筒的那根绳是放松绳，张紧绳和放松绳的动作是不同步的，张紧绳先起升，放松绳后起升，就会导致张紧绳端高，放松绳端低，动滑轮组倾斜。下降时，张紧绳和放松绳正好相反，即卷筒下来的是放松绳，回卷筒的是张紧绳，这次放松绳先动作，所以放松绳端的动滑轮组先下降，正好和起升时的高低端相反。

综上可知，动滑轮组的倾斜现象和滑轮的转动阻力有关系，这个阻力应该是有限的，所以曾经猜测这种倾斜现象是否只出现在空载时。为此，我们在图1所示的动滑轮组下面挂上了十几吨重物，虽有轻微减弱，但倾斜现象并没有消失。因此得出结论：动滑轮组倾斜现象的产生于是否空载并无直接关系，因而通过起吊负荷来消除倾斜现象是不科学的，这样会使吊具和被吊物都承受额外的附加力，该附加力对吊具和被吊物两者都是不利的。

3 解决办法

引起动滑轮组倾斜的主要原因是张紧绳和放松绳的相对位置关系。上面列举的3种穿绳方法张紧绳和放松绳通常是分离的，这样就会导致张紧绳和放松绳出现的延后效应在整个穿绳过程中无法自我抵消、自我平衡，只会累加递增，导致动滑轮组越来越倾斜，不水平。实验证明，如果把张紧绳和放松绳都放在中间会削弱这种延后效应，动滑轮组基本上水平，不再出现倾斜现象。同时，这样的穿法钢丝绳的偏斜角也不大，可以很好地避免乱绳现象。如图5所示。

图5 改进后的穿绳方法

---线表示的是在一个面上缠绕的钢丝绳，——表示的是在另一个面上缠绕的钢丝绳，蓝线和绿线不交叉；—黑色线段表示的是在两平面之外缠绕的钢丝绳。所有的钢丝绳都不交叉。

滑轮上的箭头表示从左端看时滑轮的旋转方向，例如：定滑轮a上的箭头表示从左端看过去滑轮是顺时针旋转的，动滑轮1上的箭头表示从左端看过去滑轮是逆时针旋转的。

其穿绳方式如下：入绳4→c→2→a→1→b→3→d→5→f→7→h→8→g→6→e出绳。

图5的穿绳方式有如下4个非常明显且好记的规律。

1）入绳端和出绳端都在中间 入绳端在动滑轮4，出绳端在定滑轮e，均在中间，即张紧绳和放松绳都在滑轮组的中间，从而可以非常好地削弱张紧绳和放松绳的延后效应，解决了动滑轮组的歪脑袋问题。

2）相邻两个滑轮的旋转方向相反 从图7可以看出，定滑轮组里a、c、e、g号滑轮为顺时针旋转，而b、d、f、h号滑轮为逆时针旋转，相邻滑轮转向相反。动滑轮组里1、3、5、7号滑轮为逆时针旋转，而2、4、6、8号滑轮为顺时针旋转，相邻滑轮转向相反。这个特点也在一定程度上削弱了张紧绳和放松绳的延后效应，也可以防止出现倾斜现象。

3）左右两边的滑轮穿绳采用内切线（即“8”字形）左端是从定滑轮a的右侧绕到动滑轮1的左侧，而右端则是从定滑轮h的左侧绕到动滑轮8的右侧，正好都是内切线。

4）钢丝绳不摩擦 从图7可以看出，---之间没有交叉线，——之间也没有交叉线，左右端的2根—由于采用了内切线的绕法，所以避免了常规的小花穿和大花穿法不可避免的钢丝绳摩擦现象。

4 结 论

本文所述的钢丝绳穿法经过实践检验，很好地解决了动滑轮组的倾斜现象，而且解决了常规穿法的另外一些问题，有较大的应用价值和广阔的推广前景。