Анализ отказов тросов мостовых кранов и факторы, влияющие на срок их службы.

Стальной трос — один из наиболее широко используемых подъемных элементов. Он обладает высокой несущей способностью, хорошей гибкостью, плавным движением и низким уровнем шума. Практически все мостовые краны используют стальной трос для перемещения грузов. Если стальной трос внезапно порвется из-за поломки, последствия могут быть серьезными. Поэтому анализ причин поломок стального троса важен как с точки зрения безопасности, так и с экономической точки зрения. В данной статье анализируются различные факторы, вызывающие поломки стальных тросов мостовых кранов, с целью продления срока их службы.

1. Прочность и удлинение троса мостового крана.

По своей конструкции максимальная разрывная прочность стального каната ниже, чем прочность всех его волокон в пучке. Она зависит от конструкции каната и класса прочности всех волокон в нем. При проектировании стального каната следует учитывать все факторы нагрузки, включая дополнительные нагрузки, ускорение, замедление, скорость вращения каната и другие факторы. Также необходимо учитывать количество, конструктивное расположение и способ установки блоков и барабана, а также условия, вызывающие коррозию и износ, и длину каната.

Проволока в стальном канате обычно изготавливается из высококачественной углеродистой конструкционной стали с содержанием углерода 0,51Т/1Т – 0,81Т/1Т. Модуль упругости стального каната составляет приблизительно 1,6×10⁵ Н/мм². Этот модуль измеряет степень удлинения проволоки под нагрузкой.

При нагрузке на стальной трос его проволоки перемещаются относительно друг друга, изменяя свое положение для достижения стабильного состояния, соответствующего приложенной нагрузке. Это приводит к двум типам удлинения. Когда стальной трос впервые несет нагрузку, проволоки слегка перестраиваются и вызывают необратимое удлинение, известное как конструктивное удлинение. Одновременно происходит и обратимое удлинение, известное как упругое удлинение. Конструкционное удлинение в некоторой степени зависит от величины приложенной нагрузки.

Чем меньше диаметр проволок в канате, тем меньше изгибающий момент, необходимый для их изгиба, и тем больше гибкость каната. Канаты с большим количеством проволок и канаты с волоконным сердечником, как правило, обладают большей гибкостью. Полностью металлические канаты, изготовленные из меньшего количества проволок, имеют меньшую гибкость, при этом первые обычно обладают большей эластичностью, чем вторые. Большая гибкость обеспечивает лучшую устойчивость к разрыву.

2. Блоки мостового крана

Размеры основного шкива обычно выражаются как диаметр шкива в нижней части канавки для каната плюс диаметр стального каната в качестве минимального диаметра намотки. шкив крана Чем меньше напряжение, тем больше напряжение, вызванное изгибом и контактным давлением между стальным канатом и шкивом. Чем выше изгибное напряжение, тем быстрее изнашиваются проволоки каната. Увеличение контактного напряжения также ускоряет повреждение каната и износ шкива.

По мере увеличения диаметра шкива давление между канатом и шкивом уменьшается, как и степень изгиба. Если учитывать только изгибающее напряжение, диаметр шкива для точечно-контактного стального каната 6×19 можно увеличить в 90 раз по сравнению с диаметром каната, чтобы продлить срок его службы. Однако, за исключением специального оборудования, шкивы такого большого диаметра редко используются на практике по двум причинам:

1. Такой большой шкив непрактичен для большинства подъемных устройств.
2. Изгиб редко бывает единственным фактором, присутствующим в любых условиях эксплуатации.

На практике, помимо изгиба, на срок службы каната влияют многие другие факторы, включая повторяющиеся нагрузки, износ, упрочнение, удары, вибрацию, кручение, скорость вращения, неправильную намотку на барабан, коррозию и недостаточное техническое обслуживание. Один или несколько из этих факторов могут оказывать большее влияние на срок службы каната, чем размер шкива.

Оптимальный размер шкива следует определять, учитывая безопасность, экономичность эксплуатации и другие факторы. Однако высокое давление между проволоками в точках контакта каната в сочетании с высоким изгибающим напряжением, возникающим при прохождении каната через небольшой шкив, может способствовать повреждению и обрыву каната. В этих неблагоприятных условиях часто происходят обрывы проволок между точками контакта соседних прядей. Обрывы в этих местах часто трудно или даже невозможно обнаружить при внешнем осмотре.

Следовательно, для оборудования с другими строгими требованиями безопасности следует выбирать блоки большего размера, чтобы процесс повреждения каната развивался более постепенно, и повреждения происходили на поверхности каната, где их легче обнаружить и оценить.

3. Канавки для троса шкива мостового крана

Для оптимальной работы стального каната диаметр канавки шкива должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить соответствующий зазор вокруг каната. Диаметр канавки не может оставаться постоянным. Его изменение в основном зависит от стального каната и, в значительной степени, от материала шкива и приложенного к нему давления.

Поскольку канавка постоянно изнашивается, к моменту приближения троса к концу срока его службы она обычно уменьшается в размерах. Это создает проблему: каждый раз при установке нового троса канавку необходимо будет заново обрабатывать или заменять шкив. Однако на практике повторная обработка канавки или замена шкива нерентабельны.

При повторной механической обработке канавки обычно сначала ремонтируют фланец, а затем обрезают дно канавки до соответствующего диаметра. Если обрезать только дно канавки, угол зазора рядом с дном может стать слишком малым для обеспечения достаточного зазора, что значительно увеличит износ стального каната.

4. Давление троса мостового крана

Помимо изгибающего напряжения, возникающего при прохождении каната по шкиву, стальной канат подвергается радиальному давлению, вызванному контактом со шкивом. Это давление создает сдвиговое напряжение в канате, изменяет его конструкцию и влияет на скорость износа канавки шкива. Поэтому при выборе наиболее подходящей конструкции стального каната следует учитывать величину радиального давления и износостойкость материала шкива.

5. Барабаны для мостового крана

Сайт крановый барабан Размеры, профиль канавки и давление аналогичны условиям, описанным выше для шкивов.

Когда барабан имеет гладкую поверхность, фактическое радиальное давление относительно высокое, поскольку трос поддерживается только с одной стороны, а его периферийная область не имеет опоры. В случае с таким барабаном износ троса и самого барабана происходит сильнее, чем в случае с барабаном с канавками, а трос легче повреждается под давлением.

Когда основным фактором, влияющим на срок службы стального каната, является изгибающее напряжение, диаметр барабана может быть немного меньше диаметра шкива в системе. Это связано с тем, что при движении в одном направлении канат дважды изгибается над каждым шкивом, но только один раз на барабане. Первый изгиб происходит при приближении к шкиву, когда канат переходит из прямой линии в кривизну шкива. Второй изгиб происходит при повторном выпрямлении на выходе из шкива.

В некоторых случаях ход троса невелик. Когда часть троса перемещается взад и вперед по барабану, не проходя через шкив, количество циклов изгиба уменьшается, и процесс разрушения протекает медленнее.

При использовании барабана с канавками соответствующий профиль канавок помогает удерживать намотанный канат в правильном положении. Важно поддерживать подходящий шаг между канавками, чтобы соседние витки каната имели достаточный, но не чрезмерный зазор. Это помогает предотвратить сдавливание или трение намотанного на барабан каната о уже намотанный на него канат.

При многослойной намотке шаг между центрами канавок должен быть достаточным, чтобы предотвратить соприкосновение стальных канатов друг с другом при максимальном угле намотки.

6. Другие факторы отказа

1. Коррозия: Коррозия является распространенной причиной выхода из строя стальных канатов. Коррозионная среда, создаваемая условиями эксплуатации, может существенно сократить срок службы каната.
2. Ударные нагрузки и вибрация: Приложение ударных нагрузок к стальному канату и воздействие на него вибрации приводят к возникновению высокочастотных изгибающих напряжений. Вибрация особенно сильно влияет на конце каната и может вызвать усталостное разрушение.
3. Чрезмерная температура: Если стальной трос эксплуатируется при чрезмерно высокой температуре, он может выйти из строя из-за снижения прочности на разрыв.

Приведенный выше анализ причин отказов показывает, что поломка стального каната мостового крана часто является результатом совокупного воздействия множества факторов. При расследовании реальных причин отказов необходимо провести всесторонний анализ этих факторов, определить их относительную важность и выявить основную причину отказа, чтобы продлить срок службы стального каната.

Зора Чжао

Эксперт в области мостовых кранов/козловых кранов/консольных кранов/запчастей для кранов

Имея более чем 10-летний опыт работы в сфере экспорта кранов за границу, мы помогли более чем 10 000 клиентам решить их предпродажные вопросы и проблемы. Если у вас есть какие-либо соответствующие потребности, пожалуйста, свяжитесь со мной!

Ватсап: +86 189 3735 0200

Электронная почта: zorazhao@dgcrane.com