信息摘要：
1汽車吊鋼絲繩的應用 隨著我國對外貿易的逐年增加，港口發展越來越快，汽車起重機（俗稱汽車吊）作為港口裝卸作業的重要起重機械之一，它具有機動靈活，不受場地和環境的限制
1汽車吊鋼絲繩的應用
隨著我國對外貿易的逐年增加，港口發展越來越快，汽車起重機（俗稱汽車吊）作為港口裝卸作業的重要起重機械之一，它具有機動靈活，不受場地和環境的限制，起重范圍大等特點，在港口裝卸作業中占據著重要的地位。
汽車吊的數量在港口起重機械中是最多的。如某港務集團下設8個分公司共317臺起重機械中，汽車吊就有111臺，占所有起重機械的35%。
表1某港務集團起重機械一覽表
統計項汽車起重機（汽車吊）岸邊集裝箱起重機（岸橋）場地輪胎或軌道式起重機（場橋）門式起重機（門座）合計鋼絲繩作為港口起重機械的重要組成部份，每年的消耗非常大，如某港務集團公司港口起重機械鋼絲繩年用量（不包括索具繩）約1200t，雖然汽車吊用繩規格不大，每次換繩量小，但由于鋼絲繩使用時間短，更換頻繁，每年的消耗量達305t左右，占港口起重機械用繩總量的25.3%，而變幅用鋼絲繩約250t，占汽車吊用繩總量的82%，所以如何選擇好合適的汽車吊變幅用鋼絲繩，延長其使用壽命，減少換繩次數，降低工人勞動強度，提高裝卸作業率，減少鋼絲繩消耗，節約成本是各港口用戶急需解決的疑難問題。
2汽車吊變幅用鋼絲繩主要失效形式與分析
2.1汽車吊變幅用鋼絲繩的使用現狀
汽車吊按起重量大小一般有10T、15T、20T、25T、40T、50T等型號，各港口最常用的是額定起重量為25T的汽車吊，如某港務集團大部分是從日本進口的“住友”UC-25型汽車吊，也有北京起重機廠和哈爾濱工程機械廠生產的汽車吊，不管是什么型號的汽車吊，雖然變幅鋼繩的纏繞有一定區別，但鋼絲繩的使用工況條件基本一致。兩種起重機的外形和鋼絲繩纏繞原理如圖1所示。
汽車吊變幅用鋼絲繩目前主要品種有6×37+FC、6×25Fi+FC、6×29Fi+FC（IWRC），如某港務集團公司大部份用6×29Fi+FC、強度等級為1670~1960MPa為主，其規格主要有④14mm、④15mm、16mm 3種。下面以某港務集團一公司日本進口的UC-25型汽車吊為例來談談變幅用鋼絲繩性能分析及其選擇。
UC-25型日本進口的汽車吊額定起重量為25t，實際使用時常有超載的現象，因此，從日本進口的14NAT6×29Fi+IWRC鋼絲繩使用壽命也只達到300小時左右，而國產的15NAT6×29Fi+FC使用時間僅為170小時左右，可是從國外進口鋼絲繩，訂貨、交貨時間長，售后服務較差，并且其價格是國產同結構規格鋼絲繩的3倍左右；國產鋼絲繩價格較為便宜，訂貨和交貨較為及時，售后服務較好，但由于使用壽命短，換繩頻繁，工人換繩勞動強度大，汽車吊生產作業率低，使用成本較高，所以，如何對汽車吊變幅用鋼絲繩作出性能分析并選擇最佳結構的鋼絲繩延長其使用壽命，是當前各港口用戶急需解決的難題。
2.2汽車吊變幅用鋼絲繩的工況條件和使用性能分析
UC-25型汽車吊設備緊湊，輕便靈活，滑輪和卷筒尺寸均較小，因此變幅用鋼絲繩的工況條件受設備的限制，主要有以下5個方面。
2.2.1鋼絲繩經過的滑輪較多
UC-25型汽車吊額定起重量為25t，可是變幅鋼絲繩設計直徑為①14mm，為了滿足提升要求，設計為6個動滑輪和6個定滑輪構成的滑輪組，因此變幅鋼絲繩繞過的滑輪數較多，所以要求鋼絲繩要具有良好的柔軟性和較好的耐磨性。
2.2.2鋼絲繩在卷筒上為多層纏繞
為了使汽車吊本身的重量減輕，便于行走，加上受滑輪偏角的限制，UC-25型汽車吊變幅繩的卷筒直徑和寬度均較小（直徑300mm、寬度140mm），當起重臂伸到最高時，鋼絲繩在卷筒上纏繞9層，汽車吊在作業時，卷筒上鋼絲繩所受的力是非常大的，由于是多層纏繞，鋼絲繩各層互相擠壓，如果鋼絲繩排繩不好或過載使用，將急速加劇其被擠壓變形程度、內部鋼絲之間及外部鋼絲與輪槽之間的磨損程度。因此要求鋼絲繩要具有良好的耐擠壓性和耐磨性。
2.2.3鋼絲繩在局部運行速度快
UC-25型汽車吊變幅繩在卷筒上的第四層時鋼絲繩的線速度是60m/min，由于變幅鋼絲繩在離卷筒最近的滑輪轉速比最遠的滑輪高得多，鋼絲繩在此點高速運行時與輪槽發生摩擦所產生的瞬間摩擦熱，導致鋼絲表層出現馬氏體組織，而這種組織上的變化雖然無法通過肉眼辨別；然而卻是引起鋼絲早期斷裂的主要原因。運轉速度越低，鋼絲繩的損傷越小。隨著運轉速度的加快，鋼絲繩的損傷相應增加。在運行中速度急劇變化，突然、劇烈加載以及猛烈地剩車，都將增加鋼絲繩的損傷。鋼絲繩在中等運轉速度最大負荷下工作與在高速運轉中等負荷下工作相比，前者的使用壽命要長得多。為減少這種局部摩擦熱引起的損壞，外層鍋絲直徑應盡量大一些。
2.2.4鋼絲繩易受沖擊載荷
變幅鋼絲繩在使用過程中運行速度頻繁發生急劇變化，造成沖擊載荷。每次沖擊雖然只是瞬間加載，但隱含著極大的危害性。沖擊負荷超過鋼絲允許使用工作應力時就會產生斷繩現象。即使沖擊載荷不一定導致鋼絲繩斷裂，但多次沖擊，將會嚴重縮短鋼絲繩的使用壽命。對于使用一段時間的鋼絲繩，與新繩相比，由于伸縮性較小，耐沖擊性會更低。因此要求鋼絲繩要有耐沖擊的性能。
2.2.5鋼絲繩使用頻繁
由于汽車吊在許多港口是四班三倒，人休機不休，隨著港機裝卸作業量的增加，鋼絲繩承受反復彎曲的交變應力很頻繁，鋼絲的摩擦損傷非常嚴重，從而直接導致鍋絲過早疲勞斷裂。因此要求鋼絲繩具有良好的耐疲勞性、耐磨性等綜合性能。
3汽車吊變幅用鋼絲繩結構與規格的選擇
正確選擇鋼絲繩首先在購買鋼絲繩前確定鋼絲繩的用途。由于汽車吊變幅用鋼絲繩工況條件的特殊性，選擇鋼絲繩時需要綜合考慮鋼絲繩的柔軟性、耐疲勞性、耐磨性、耐擠壓性和抗沖擊性。
3.1鋼絲繩繩徑的選擇
繩徑的選擇必須按設計要求，根據滑輪和卷筒的尺寸來確定。有的用戶認為將繩徑增大，鋼絲繩的破斷拉力增加，鋼絲繩就耐用，這是不正確的。日本進口的UC-25型汽車吊變幅用鋼絲繩按原設計要求選用014mm的鋼絲繩，某港口選用國產鋼絲繩時將直徑改為015mm，結果使用壽命反而明顯縮短。鋼絲繩直徑增大，破斷拉力是可以增加，但由于鋼絲繩直徑與滑輪槽尺寸和卷筒不匹配，反而加大了鋼絲繩的擠壓和磨損，最終導致鋼絲過早疲勞斷裂，縮短鋼絲繩的使用壽命。
3.2鋼絲繩繩芯的選擇
麻芯的儲油性較好，鋼絲繩較柔軟，但抗擠壓性能不如金屬芯，況且UC-25型汽車吊變幅鋼絲繩的使用時間一般為300小時，因此金屬芯的儲油在短期內足以給鍋絲繩較好的潤滑，金屬芯鋼絲繩具有抗擠壓、耐沖擊和較大破斷力的性能，所以選擇金屬芯鋼絲繩較為合適。
3.3鋼絲繩結構的選擇
鋼絲繩結構是決定鋼絲繩使用性能的重要因素之一。合理地選擇、正確使用以及妥善養護等都是延長鋼絲繩使用壽命的手段，而合理選擇鋼絲繩的結構則是正確使用的基礎。實驗試驗和現場實踐證明，同樣工作條件下由于選擇不同結構的鋼絲繩，使用壽命有成倍差別。工業發達國家對鋼絲繩結構設計、研究起步較早，并相繼形成各自特點和產品體系。我國雖然對鋼絲繩結構設計較遲，但近年來各廠家都在大力開發新產品，不管是鋼絲繩的品種結構還是鋼絲繩的產品質量都有大幅提高。
點接觸鋼絲繩由于股中最外層鋼絲與次外層鋼絲間呈點狀接觸，鋼絲繩在繞滑輪或卷筒彎曲時，各層鍋絲間產生的二次彎曲應力易造成外層鋼絲嚴重的疲勞斷絲。
線接觸鋼絲繩的股中各層鋼絲間呈線狀接觸，鋼絲繩在繞滑輪或卷筒彎曲時，各層鋼絲間不產生二次彎曲應力，因此鋼絲繩的耐疲勞性能有較大的提高。線接觸鋼絲繩的股在結構上較為緊密，鋼絲繩的密度系數較大，在同一直徑和強度時，線接觸鋼絲繩比點接觸鋼絲繩的破斷拉力提高10%左右。
異型股和面接觸鋼絲繩雖然膠結構緊密，耐磨性好，抗擠壓性能好，破斷拉力大，但價格太貴，再加上它們的柔軟性較差，所以大部份港口企業的汽車吊都選擇線接觸鋼絲繩。
線接觸鋼絲繩的結構繁多，性能各異。西魯式鋼絲線外層鋼絲直徑粗耐磨損；瓦林吞式鋼絲繩外層鋼絲粗細相間，彎曲性能優于西魯式，而且有較大的破斷力；填充式鍋絲繩彎曲性能好，但耐磨性不如西魯式。由于汽車吊變幅用鋼絲纜工況的特殊性，要求鋼絲繩既要耐疲勞，又要耐磨，還要求鋼絲繩有較好的柔軟性，因此上述3種基本的線接觸鋼絲繩均不是最佳選擇，而選擇復合式線接觸鋼絲繩，能較好地滿足這些綜合性能。西瓦復合式鋼絲繩具有西魯式鋼絲繩外層鋼絲直徑粗、耐磨損的特點，又兼有瓦林吞式鋼絲繩的耐疲勞、較柔軟等優點。特別是6×26SW更為突出，優勢更加明顯。6×26SW和其它線接觸相比的優勢主要體現在配絲上。
4結束語
隨著港口不斷的發展、港口行業對優質鋼絲纜推廣應用的重視，線接觸鋼絲繩替代點接觸鋼絲繩是發展的趨勢。在結構眾多的線接觸鋼絲繩中，6×26SW+IWR結構鋼絲繩用在汽車吊變幅機構上比較理想，其結構優勢得以充分體現。科學、合理地選擇鋼絲繩的結構，能夠提高鋼絲繩的使用壽命，減少換繩次數，減輕勞動強度，提高作業率。為了搶占港口起重機械用鋼絲繩這塊市場，各鋼絲繩生產廠家紛紛委派工藝技術人員深入鋼絲繩使用現場，及時和使用單位溝通，調查了解鋼絲繩的使用工況條件，分析并選擇合適的鋼絲繩結構向用戶推薦，架起生產、銷售、用戶三方之間的橋梁，以良好的售前、售中、售后服務贏得用戶的信賴。這種以技術服務的形式促進生產技術的進步和銷售業績的提升值得借鑒和推廣。
