Analiza uszkodzeń lin stalowych suwnicy i czynników wpływających na jej żywotność

Lina stalowa jest jednym z najczęściej stosowanych elementów nośnych. Zapewnia wysoką nośność, dobrą elastyczność, płynny ruch i niski poziom hałasu. Prawie wszystkie suwnice wykorzystują liny stalowe do przenoszenia ładunków. Nagłe zerwanie liny z powodu awarii może mieć poważne konsekwencje. Analiza uszkodzeń liny stalowej jest zatem istotna zarówno ze względów bezpieczeństwa, jak i ekonomicznych. W niniejszym artykule przeanalizowano różne czynniki powodujące awarie liny stalowej suwnicy, aby pomóc w wydłużeniu jej żywotności.

1. Wytrzymałość i wydłużenie liny stalowej suwnicy

Z założenia maksymalna wytrzymałość liny stalowej na zerwanie jest niższa niż wytrzymałość wszystkich drutów w wiązce. Jest to związane z konstrukcją liny i klasą wytrzymałości wszystkich drutów w linie. Projektując linę stalową, należy uwzględnić wszystkie współczynniki obciążenia, w tym obciążenia dodatkowe, przyspieszenie, hamowanie, prędkość liny i inne czynniki. Należy również uwzględnić liczbę, układ konstrukcyjny i sposób montażu krążków i bębna, a także warunki powodujące korozję i zużycie oraz długość liny.

Druty w linie stalowej są zazwyczaj wykonane z wysokiej jakości stali konstrukcyjnej węglowej o zawartości węgla 0,5%–0,8%. Moduł sprężystości liny stalowej wynosi około 1,6×10⁵ N/mm². Moduł ten określa, do jakiego stopnia druty mogą się wydłużyć pod obciążeniem.

Pod obciążeniem liny stalowej jej druty poruszają się względem siebie, dostosowując swoje położenie, aby osiągnąć stan stabilny odpowiadający przyłożonemu obciążeniu. Powoduje to dwa rodzaje wydłużenia. Gdy lina stalowa przenosi obciążenie po raz pierwszy, druty nieznacznie się przestawiają, powodując trwałe wydłużenie, znane jako wydłużenie konstrukcyjne. Jednocześnie występuje również wydłużenie odzyskiwalne, znane jako wydłużenie sprężyste. Wydłużenie konstrukcyjne zależy w pewnym stopniu od wielkości przyłożonego obciążenia.

Im mniejsza średnica drutów w linie, tym mniejszy moment zginający wymagany do ich zgięcia i tym większa elastyczność liny. Liny stalowe o większej liczbie drutów i liny z rdzeniem z włókien charakteryzują się zazwyczaj większą elastycznością. Liny stalowe w całości wykonane z mniejszej liczby drutów charakteryzują się gorszą elastycznością, podczas gdy te pierwsze charakteryzują się zazwyczaj większym wydłużeniem niż te drugie. Większa elastyczność zapewnia lepszą odporność na uszkodzenia.

2. Krążki suwnicy

Główny wymiar krążka linowego jest zazwyczaj wyrażany za pomocą średnicy krążka linowego na dole rowka liny powiększonej o średnicę liny stalowej jako minimalną średnicę nawoju. bloczek dźwigowy Im mniejsze jest naprężenie zginające, tym większe są naprężenia spowodowane zginaniem i naciskiem stykowym między liną a krążkiem linowym. Im większe naprężenie zginające, tym szybciej druty liny ulegają zmęczeniu. Zwiększone naprężenie stykowe przyspiesza również uszkodzenia liny i zużycie krążka linowego.

Wraz ze wzrostem średnicy krążka zmniejsza się nacisk między liną a krążkiem, a tym samym stopień zgięcia. Jeśli jedynym czynnikiem branym pod uwagę jest naprężenie zginające, średnicę krążka dla liny stalowej 6×19 o styku punktowym można zwiększyć do 90-krotności średnicy liny, aby wydłużyć jej żywotność. Jednak, poza urządzeniami specjalistycznymi, krążki o tak dużej średnicy są rzadko stosowane w praktyce z dwóch powodów:

1. Tak duży bloczek jest niepraktyczny w przypadku większości urządzeń dźwigowych.
2. Zginanie rzadko jest jedynym czynnikiem występującym w jakichkolwiek warunkach pracy.

W praktyce na żywotność liny, oprócz zginania, wpływa wiele innych czynników, w tym powtarzające się naprężenia, zużycie, śrutowanie, uderzenia, wibracje, skręcanie, prędkość obrotowa, nieprawidłowe nawijanie bębna, korozja i niewystarczająca konserwacja. Jeden lub więcej z tych czynników może mieć większy wpływ na żywotność liny niż rozmiar krążka.

Optymalny rozmiar krążka linowego należy określić, uwzględniając bezpieczeństwo, ekonomikę eksploatacji i inne czynniki. Jednak wysokie ciśnienie między drutami w punktach styku liny, w połączeniu z wysokim naprężeniem zginającym powstającym podczas przeciągania liny przez mały krążek, może przyczynić się do uszkodzenia i awarii liny. W tych niekorzystnych warunkach często dochodzi do zerwania drutu między punktami styku sąsiednich splotek. Zerwania w tych miejscach są często trudne, a nawet niemożliwe do wykrycia podczas kontroli zewnętrznej.

Dlatego w przypadku urządzeń, które muszą spełniać inne rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa, należy wybierać większe krążki, aby proces uszkodzenia liny rozwijał się bardziej stopniowo i aby uszkodzenie występowało na powierzchni liny, gdzie jest łatwiejsze do wykrycia i oceny.

3. Rowki linowe krążka suwnicy

Aby lina stalowa działała optymalnie, rowek liny krążka linowego musi mieć wystarczająco dużą średnicę, aby zapewnić odpowiedni prześwit wokół liny. Średnica rowka liny nie może być stała. Na jej zmienność wpływa głównie rodzaj liny, a w dużej mierze również materiał krążka linowego i wywierany na niego nacisk.

Ponieważ rowek ulega ciągłemu zużyciu, zwykle ulega on zmniejszeniu, gdy lina zbliża się do końca okresu użytkowania. Stwarza to problem: za każdym razem, gdy montowana jest nowa lina, rowek wymagałby ponownej obróbki lub wymiany krążka. W praktyce jednak ponowna obróbka rowka lub wymiana krążka są nieekonomiczne.

Podczas obróbki rowka, kołnierz jest zazwyczaj najpierw naprawiany, a następnie dno rowka jest przycinane do odpowiedniej średnicy. Jeśli przycinane jest tylko dno rowka, kąt gardzieli przy dnie może być zbyt mały, aby zapewnić odpowiedni luz, co znacznie zwiększa zużycie liny stalowej.

4. Nacisk liny stalowej suwnicy

Oprócz naprężeń zginających powstających podczas przesuwu liny przez krążek, lina stalowa poddawana jest naciskowi promieniowemu w wyniku kontaktu z krążkiem. Nacisk ten powoduje naprężenia ścinające w linie, zmienia jej konstrukcję i wpływa na szybkość zużycia rowka krążka. Dlatego przy wyborze najodpowiedniejszej konstrukcji liny stalowej należy uwzględnić wielkość nacisku promieniowego i odporność materiału krążka na zużycie.

5. Bębny suwnicy

Strona bęben dźwigu wymiary, profil rowka i ciśnienie są podobne do warunków omówionych powyżej dla kół pasowych.

Gdy bęben ma gładką powierzchnię, rzeczywisty nacisk promieniowy jest stosunkowo wysoki, ponieważ lina stalowa jest podparta tylko z jednej strony, a jej obszar obwodowy jest niepodparty. W przypadku tego typu bębna zarówno lina, jak i bęben zużywają się bardziej niż w przypadku bębna rowkowanego, a lina jest łatwiejsza do uszkodzenia pod wpływem nacisku.

Gdy naprężenia zginające są głównym czynnikiem wpływającym na żywotność liny, średnica bębna może być nieznacznie mniejsza niż średnica krążka w systemie. Dzieje się tak, ponieważ podczas ruchu w jednym kierunku lina zgina się dwukrotnie na każdym krążku, ale tylko raz na bębnie. Lina zgina się po raz pierwszy, gdy zbliża się do krążka, i przechodzi z linii prostej do krzywizny krążka. Drugie zgięcie następuje, gdy prostuje się ponownie, opuszczając krążek.

W niektórych przypadkach droga liny jest krótka. Gdy część liny porusza się tam i z powrotem na bębnie bez przechodzenia przez krążek, liczba cykli zginania ulega zmniejszeniu, a postęp uszkodzenia jest wolniejszy.

W przypadku bębna rowkowanego, odpowiedni profil rowka pomaga utrzymać nawiniętą linę we właściwym położeniu. Zachowanie odpowiedniego odstępu między rowkami jest ważne, aby sąsiednie zwoje liny miały wystarczający, ale nie nadmierny, luz. Zapobiega to zakleszczaniu się lub ocieraniu liny nawiniętej na bęben.

W przypadku nawijania wielowarstwowego odstęp między osiami rowków powinien być wystarczający, aby zapobiec stykaniu się lin stalowych przy maksymalnym kącie nachylenia.

6. Inne czynniki awarii

1. Korozja: Korozja jest częstą przyczyną uszkodzeń lin stalowych. Korozyjna atmosfera panująca w środowisku pracy może mieć znaczący wpływ na żywotność liny.
2. Obciążenie udarowe i wibracje: Przyłożenie obciążeń udarowych do liny stalowej i poddanie jej wibracjom powoduje powstawanie naprężeń zginających o wysokiej częstotliwości. Wpływ wibracji jest szczególnie silny na końcu liny i może prowadzić do uszkodzenia zmęczeniowego.
3. Nadmierna temperatura: Jeżeli lina stalowa pracuje w zbyt wysokiej temperaturze, może ulec uszkodzeniu, ponieważ zmniejszy się jej wytrzymałość na rozciąganie.

Powyższa analiza awarii pokazuje, że uszkodzenie liny suwnicy jest często wynikiem kumulacji wielu czynników. Podczas faktycznego badania awarii należy kompleksowo przeanalizować czynniki, określić ich względne znaczenie i zidentyfikować główną przyczynę awarii, aby wydłużyć żywotność liny.

Zora Zhao

Ekspert w zakresie rozwiązań w zakresie suwnic/suwnic bramowych/żurawów/części dźwigów

Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w branży eksportu dźwigów za granicę pomogłem ponad 10 000 klientom w przypadku pytań i wątpliwości przedsprzedażowych. Jeśli masz jakiekolwiek powiązane potrzeby, skontaktuj się ze mną!

WhatsApp: +86 189 3735 0200

Email: zorazhao@dgcrane.com