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启闭机钢丝绳的选用与维护摘要：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 D 0mim 的 0.8倍表 1 卷筒和滑轮系数机构工作级别卷筒和滑轮系数（D/d）Q118Q220Q3~Q425表 2 启闭机的工作级别划分工作级别总设计寿命（H）荷载状态Q1-轻800不经常使用且启闭额定载荷Q2-轻1600Q3-中3200有时启闭额定载荷，一般启闭中等载荷Q4-重6300经常启闭额定载荷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工艺用绳量成本适用钢丝绳直径安全性插编简单多低较小低楔块楔套简单较少较低小低绳卡简单最多低大较高压制复杂少高较小高绳套浇注复杂最少高无要求高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F 按下式计算：F KSo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安全系数Q14.5Q25.0Q3〜Q45.53 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水上钢丝绳每月应进行一次经常性检查，主要检查钢丝绳表面有无失油，有 无锈蚀、扭结、断丝、磨损和外伤，卷筒上的钢丝绳有无爬绳和偏槽，压板螺丝 有无松动，鸡心压铁是否移位等当水闸处于泄水运行状态或遭受暴风雨等不利 因素影响时应加强检查观察应该指出的是水闸运行时的巡视检查对积累原始资 料，及时发现不正常现象，预防事故发生有着重要的意义每年的汛前检查和汛 后检查应在经常性检查的基础上，对钢丝绳进行全面的量化的检查。

对锈蚀或磨 损严重部位，应测量钢丝绳直径；已发现断丝部位则仔细检查断裂情况和断丝根 数水下钢丝绳的检查受条件限制，应根据运行工况区别对待，一般每三年进行 一次，主要检查防护措施是否失效，造成油脂流失而锈蚀；绳套有无变形和裂纹， 浇注的锌块有无粉化和松动实际检查过程中，应重点检查水下水下交替变化部 位和绳套以上 15cm 范围的钢丝绳通过检查，对发现的问题根据《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》(GB 5972 －1986 )和《江苏省水闸闸门检修导则》，确定相应的处理意见并及时进 行处理出现整根绳股断裂以及任何部位的一个节距内的断丝数，交绕大于总丝 数的 10% ，顺绕大于总丝数的 5% ；即使未发现断丝，钢丝绳直径相对于公称直 径减少大于 7% 或外层钢丝磨损达到直径的 40% ；由于腐蚀表面出现深坑，经内 部检验确认有严重内部腐蚀以及因纤维绳芯损坏造成绳芯显著减小；非正常因素 而产生可见的异常变形，如绳径局部变大或减小，扭结、弯折和压扁时，钢丝绳 应给予报废4 钢丝绳的养护启闭机钢丝绳一般采取润滑养护方法根据行业特点和工作环境的不同，水 上钢丝绳一般每年进行一次，采用能形成坚韧的油膜、耐潮湿、能有效减小磨损 的石墨钙基或石墨烃基润滑脂；水下钢丝绳一般三年保养一次，采用抗水性强， 由钙皂与矿物性油混合而成钙基润滑脂。

养护时，先清除钢丝绳上的污物，工具的表面硬度应比钢丝绳硬度低，以免 损伤钢丝绳实际操作时，可采用铅丝顺着绳股方向绕 3~4 圈，或用钢丝刷沿 绳股的方向来回拖动，将钢丝绳表面及绳股间的油污清除再用柴油或煤油浸泡 后拧干的毛巾或纱布擦洗绳股，反复 2~3 次直至钢丝表面无油污，露出金属本 色为止待清洗剂挥发后，再涂抹的防护油脂涂抹时，最好将油脂加热至80°C, 厚度以 4~6mm 为宜，过多容易在运行过程中掉落，少则达不到防护效果当表 面油料干硬或泥污较多时，可将钢丝绳拆卸后放在80 C左右的热柴油中浸泡1~2 小时后再用干净的柴油清洗干净，然后盘放在已加热到80~100 C的油脂中浸泡 至饱和状态这样除锈和除污都较彻底，同时绳芯中渗满油脂，确保形成良好的 润滑条件，尤其当绳持力时，绳芯含油会自然外浸水下钢丝绳除进行上述的养护外，还需用包裹法进行特殊的防护在油脂上 好后，用宽约 12cm 的塑料布从绳套吊点层层向上缠。