塔机起升钢丝绳压溃问题的分析与改进

2020-12-30

建筑机械化 2020年12期

（湖南省郴州建设集团有限公司，湖南郴州 423000）

塔机已成为建设高层建筑不可或缺的设备，塔机的运行机构通常包括起升机构（卷扬机）、变幅机构、回转机构、顶升机构和行走机构，其中起升机构因其工作量最大、运动最频繁、功率最高，在各大机构当中至关重要。

1 技术背景

为了让塔机的起升高度满足建筑物的高度要求，设计人员在设计塔机时往往要求塔机起升机构的钢丝绳卷筒具有足够的容绳量，不管采用何种型式的钢丝绳卷筒，一般都需要让塔机起升机构的钢丝绳卷筒容纳多层钢丝绳才能满足塔机工作的需要，并且塔机工作时还应保证卷筒上的钢丝绳排列整齐正确，卷绕顺畅，否则可能酿成安全事故。但现今市场上大多数塔机起升机构（卷扬机）排绳有时很难做到，特别是新装塔机或塔机新换钢丝绳，作业2～3 周钢丝绳卷筒的钢丝绳就开始出现压溃——钢丝绳局部压扁、绳股或绳芯挤出、笼状畸变等现象，从而造成钢丝绳的塑性变形。

2 钢丝绳压溃产生的原因及危害

2.1 钢丝绳压溃产生的原因

钢丝绳被压溃的原因主要有：①塔顶滑轮与卷筒轴线中点连线与钢丝绳中心线之间的夹角过大（已经有了完善的设计并妥善解决）；②卷筒上缠绕的多层钢丝绳受力不均。

不管是采用长卷筒卷绕钢丝绳还是采用现今流行的短卷筒卷绕钢丝绳，为适应当前高层建筑的施工需要，必须在钢绳卷筒上缠绕多层钢丝绳，但钢丝绳首次缠绕（新装钢丝绳）都是在无载荷的状态下缠绕到钢丝绳卷筒上的。这样，钢丝绳的绳径、绳与绳之间的间隙都是在钢丝绳无载荷的自然状态下形成的，钢丝绳的绳径以及钢丝绳与钢丝绳之间的间隙都比载荷状态下大。当塔机进入工作状态时，在载荷作用下钢丝绳轴向会被拉长，绳径则会变小，钢丝绳作用在垂直钢丝绳卷筒面的力增大，将下层钢丝绳紧紧地压向钢丝绳卷筒，这样，下层钢丝绳每圈将会产生大于钢丝卷筒周长的微小余量；多圈钢丝绳的微小余量依次积累达到一定的量就会溢出本层钢丝绳而挤进上层钢丝绳的排绳空间，从而被上层有载荷的钢丝绳压溃变形。与此同时上层有载荷的钢丝绳绳径变小又很容易嵌入下层钢丝绳与钢丝绳之间的间隙（此层钢丝绳是无载荷排列的）之中。如此反复挤压，下层钢丝绳很容易形成局部压扁、绳股或绳芯挤出、笼状畸变等压溃现象。

因此钢丝绳被压溃的主要原因是新换（装）钢丝绳时底层钢丝绳排绳无载荷预紧而形成的。

2.2 钢丝绳压溃可能造成的危害

被压溃的钢丝绳很容易无征兆断裂从而酿成事故。众所周知钢丝绳的钢丝是由高碳钢制成，钢丝绳发生塑性变形后很容易在变形处突然断裂（特别是在交变应力的作用下）。另外上层钢丝绳压入下层钢丝绳之中，塔机在作业时会将上层压入的钢丝绳从下层钢丝绳之间拽出，带载荷的钢丝绳被拽出的瞬间塔机的钢丝绳会产生短暂的失重，从而产生强力的跳动。而跳动的钢丝绳产生的冲击载荷又会大大增加受损（压溃）钢丝绳的断裂风险。一旦塔机的起重钢丝绳在载重状态突然断裂将产生巨大的冲击载荷，轻则也会造成设备损坏，重则会造成严重的伤亡事故。

因此塔机安全技术规范要求：发生塑性变形的钢丝绳必须立即更换，严禁继续使用。

3 解决方法

为避免钢丝绳压溃，新换（装）塔机起重钢丝绳时钢丝绳卷筒底层钢丝绳应该在载荷下进行排绳。为此笔者设计了一套简易装置（图1）来克服现在塔机新换（装）钢丝绳排绳的上述弊端。

图1 塔机起重钢丝绳预紧装置

该装置由支座、滑轮、制动装置、制动力调节手柄、制动鼓等部分组成。当塔机更换新的钢丝绳时，先将钢丝绳穿过滑轮缠绕一圈在滑轮上，再固定到塔机起重卷扬机的钢丝绳卷筒上，另一端人工拉紧给力，调整制动力调节手柄使制动装置产生适当的制动力，低速挡开动塔机的卷扬机开始排绳，这样就实现了钢丝绳的载荷排绳。当钢丝绳卷筒上排好2 层以上钢丝绳即可松开排绳器制动力调节手柄按常规的方法快速排完剩下的钢丝绳。这样排好的钢丝绳每层都会很紧密，即便上层钢丝绳有载荷也不会挤入下层钢丝绳之间的间隙中，从而避免出现钢丝绳的压溃变形现象。