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港口装卸机械用的钢丝绳的选择
日期:[2009-11-19 16:02:04]   共阅[14079]次

  港口装卸机械是港口正常吞吐的主体起重装卸
  从钢丝绳使用的角度认识,港口装卸机械的主要品种有:岸边集装箱起重机、轮胎式集装箱起重机、门座起重机和多用途门机等。
  

  港口装卸机械用钢丝绳的工作特点
  提升钢丝绳受力状态复杂
  港口装卸机械的主要特点是迅速起升、降落,且伴随有较大的冲击性载荷。
钢丝绳通常在与装卸货船垂直方向有较大倾斜角的状态下,港机吊钩伴随货物同时进行垂直和横向的的快速合成运动,有时合成运动在三维空间进行。提升钢丝绳受力状态复杂。
  

  使用条件苛刻、工作环境恶劣
  港口装卸用钢丝绳多在露天且伴有较大腐蚀气氛的湿度较大的环境或粉尘较大的环境下工作。要求钢丝绳具有较大的结构优势,良好的实物质量水平、使用性能。要求钢丝绳浸涂的润滑油的性能优良、附着力强,且能较长时间处于良好的状态,不足时要及时补充。
  芬兰KONE公司主设计的2100t/n 绳索牵引模式抓斗卸船机设有钢丝绳的

  为协调有节奏地按设计程序完成港口装卸机械的工艺程序,使得钢丝绳缠绕系统自然较为复杂。钢丝绳的正反方向改变多,从而大大缩短了使用寿命。
  港口装卸机械绳轮通常偏小,特别要求钢丝绳具有较高的抗弯曲疲劳性能。多股多丝填塑钢丝绳显示出较大的结构和使用性能优势。
  

  钢丝绳有超期服役现象
  受船期紧迫因素制约,防止压船、压港现象发生,港口装卸作业被 系不间断作业,钢丝绳超期服役,不得及时更换,潜在发生断绳事故的危险。
  沿海港口装卸机械用钢丝绳应用现状

2.1 使用钢丝绳结构基本上先进、合理
  港口行业与其他行业相比,使用优质结构钢丝绳比例相对较高。且能跟踪国际港机用钢丝绳发展态势,快速推进DIEPA PI371/S417等结构。八股、压实、填塑类综合性能更佳的钢丝绳的应用。
港口装卸机械是我国较早使用进口钢丝绳的主要用户,也是近期进口钢丝绳使用规格、品种较多、数量较大的行业。也是国内外结构先进、质量优良的钢丝绳性能得以充分展示的行业。
2.2 依据日本标准选用钢丝绳
  主要依据日本JISG3525/3546标准接受钢丝绳订货。通常选用B类、钢芯的线接触结构的西瓦型和填充式钢丝绳,以6X29Fi,6X36SW类钢丝绳为主。负荷JIS G3546的异型钢丝绳应用范围有日渐扩大,应用数量有日渐增加的态势。目前相同品牌的线接触钢丝绳与股结构的异型钢丝绳价格比约为1:1.8。
按破断拉力区分的B类(1770N/mm2级)钢丝绳最小破断拉力比GB/T8918对应的1870MJPa级的还高。
2.3压实类钢丝绳的推广应用具有方向性
  日本帝国生产制造的IWRC6XP.WS(36)结构钢丝绳使用寿命达10万TEU,远远超过现在广泛应用的线接触钢丝绳。
作为世界著名港口机械制造商的上海振华港机集团在出口岸桥时随机配置的涂(填)塑芯的DIEPA PI371钢丝绳。
南韩高丽制钢株式会社生产制造的线、面接触钢丝绳在SPCWT使用的结构寿命比为1:1.52,价格比为1:1.44。
德国DIEPA PI371特种钢丝绳已在国内宁波、厦门港、深圳蛇口港的岸桥和场桥上使用。
根据发展态势分析,压实类钢丝绳推广应用有进一步加快节奏的可能。
2.4按实际作业量考核钢丝绳使用寿命。
  通常按装卸吨位或TEU实际数量、考核钢丝绳的使用性能和使用寿命,评估方法科学合理,利于增加国内外同类产品性能的可比性,为准确可靠的产品性价比提供依据。
2.5
  港口装卸机械种类、型号的多样性,及不同企业同一机型产品具备机构的差异、形成同一设备不同部位钢丝绳一次使用长度的不等。同一种机械不同机型钢丝绳使用长度的不同
  

表1 2100t/n牵引式 钢丝绳用量表

2.6 多因素综合平衡选择钢丝绳
  钢丝绳的选用不仅考虑性价比(钢丝绳结构寿命比、价格比),还考虑其他因素,如停机产生的损失、更换的费用等。各港口基本上能根据自己的实际情况,综合考虑钢丝绳。
相同品牌的钢丝绳在同一码头或同一设备上很少有一直沿用的,平均每一港口钢丝绳品牌的选用至少
2.7相同钢丝绳品牌在不同的起重机设备上使用寿命也是不同的。
  日本帝国生产制造的6X36SW+IWRC起升钢丝绳在日本三井公司的设备上平均作业量约为10万TEU,而在振华的场桥或岸桥上平均作业箱量可达到13万TEU.
2.8钢丝绳在岸桥设备上使用的结构形式比较多,规格达几十种。
  目前结构形式主要以6X36SW+IWRC和6X29Fi+IWRC为主。钢丝绳结构形式的相近或相同为港口用户批量采购提供了便利。也为港口单位之间相互交流奠定了基础。
  岸桥钢丝绳虽然是以6股结构为主,由于股结构相同的6股和8股抗弯曲疲劳性能的较大差异,8X26SW+IWRC等结构钢丝绳日渐被越来越多的广东用户认可、选用。岸桥用钢丝绳已出现由6股向8股转换的鲜明态势。国产8股填塑钢丝绳在SCT场桥上试用也初见成效。
  随着港口机械投用时间、工作环境、设备(主要与钢丝绳接触的滑轮、卷筒、 在倾斜处的钢丝绳夹板)的改变,都会引发轮绳直径比值的改变和实际变化量的积累。选择钢丝绳的实用直径,可适当的港内调整。这种调整数值完全可能是微小,但其对钢丝绳使用性能的正常选择和钢丝绳使用寿命的提高还是有作用的。有时还是较大的。
可以有效防止钢丝绳跳槽,使用过程中的咬绳现象,改变钢丝绳工作 。宁波北仑国际集装箱码头有限公司进行的“岸桥钢丝绳 紧机构轮绳径比的优化选择”是有价值的良好开端。还有较多内容有待展开讨论。
充分了解设备的状况,有助于钢丝绳的更加科学合理的选择、使用。用户的每一批次的钢丝绳的订货,不再是简单 批次订货的重复与再现。是针对不同型号设备,不同时段状况的所需用钢丝绳有的放矢的选择。不猎奇每一次订货的差异,追求有的放矢选择钢丝绳对使用性能的有效提高的研究。
提高小车牵引钢丝绳的实际使用寿命和报废形式,剖析提高钢丝绳使用寿命的关键因素。提出优化轮绳径比的设想。
3.1选择钢丝绳的依据
(1)按工作环境和设备性能
温度、粉尘、湿度、工作半径、 安全系统、钢丝绳 设备提升方式,额定起重量、起重高度、外 距,起升速度。
(2)按钢丝绳失效方式
  疲劳为主要原因时应选择较为柔软的钢丝绳,磨损为主要原因时应选择外层钢丝较粗的钢丝绳,或选用对绳股进行成型加工的异型钢丝绳。
  锈蚀为主要原因时,理论上应选择镀锌钢丝绳或涂塑钢丝绳。目前国内港机用钢丝绳基本上不使用此两类钢丝绳。

(3)根据钢丝绳元件之间的接触状态,钢丝绳元件之间的接触状态也是影响钢丝绳使用性能和寿命的重要因素之一。
对钢芯钢丝绳实施填塑特殊处理(加衬垫)工艺,目的是将主股与主股钢芯与外股机械隔离。通过使绳股间保持合理间隙,避免或减少因相对运动产生摩擦,生热而对制绳钢丝性能的损伤。同时隔离层作为缓冲垫对冲击载荷起缓冲作用。目前这种特殊工艺已在集装箱钢丝绳生产上显示出推广应用价值。如DIEPA PI371,DIEPA PI399
(4)借鉴同行经验,更加科学合理的选择钢丝绳
3.2
  在同等的作业规模和作业强度,相同的机构缠绕方式,相同的张紧机构和张紧系统的压力下,不同品牌的港口机械有不同的轮绳径比。在用户无条件改变滑轮设计和选型,或更换钢丝绳卷筒时通过钢丝绳的结构直径合理选择,可以优化轮绳径比,提高钢丝绳使用寿命。
  通常设计规范要求,要求轮绳径比取28-32
表2

  

  港口装卸机械用钢丝绳按JISG3525选择通常为B类(1770N/ mm2 级)标准关于钢丝绳实际直径的允许偏差,对于公称直径大于等于10mm表
  即钢丝绳实际直径范围:
ф20mm 20~21.4mm
ф22.4mm 22.4~23.968mm
轮绳径比按钢丝绳公称直径设计
若同取钢丝绳上限直径,品牌岸桥轮绳径比降为645/23.968=26.6
已低于规范要求 品牌岸桥轮绳径比降为630/21.4=27.44

  合格的,完全可能还是优质产品,但在使用中不会有理想的使用性能和寿命。类似问题在石油钻机用钢丝绳的选择,使用中是有 的,案例显示供需双方加强沟通,选择适宜直径钢丝绳的重要性。如果把钢丝绳实际直径的允许偏差控制在+3%,这样的高于标准的指标要求,自然会给钢丝绳生产制造企业增加一定的技术难度,真正奉行用户为上帝的企业,是努力做到的。
在满足小车牵引要求的条件下,重新校核钢丝绳直径也不失为有利 。
3.3港口装卸机械用钢丝绳的结构选择
3.3.1多用途门式起重机
  卷扬提升用钢丝绳主推荐结构
K4X39Ses K4X48Ses 131SZ
K4X48Ses 较K4X39Ses 有更好的柔软性,耐疲劳性能,但由于同规格钢丝绳,外层直径小,耐磨性能逊于4XK39Ses.4XK48Ses 结构钢丝绳,适用于耐疲劳性能高的场合。
  卷扬提升用钢丝绳辅助结构
18X19S+IWRC, 18X7+IWRC, 35X7, 6X31SW+IWRC, 6X29Fi+IWRC
各种港口装卸机械用钢丝绳直径
机 18.5~53mm
集装箱岸桥 13~38mm
托架小车 12~16mm
小车牵引 20~28mm
起升缠绕 28~32mm
俯仰缠绕 30~38mm
集装箱场桥 起升缠绕 24~28mm
分4绳和8绳起升缠绕两种方法,因此一次用绳各不相同。8绳起升缠绕约需400m,4绳起升缠绕约需260m。
3.3.2 卸船机
  牵引、连接、张紧、支持、开闭用钢丝绳一般采用结构相同钢丝绳。一般牵引式卸船机的小车采用双绳牵引、牵引绳的张力约为起升绳的两倍,所以牵引绳直径比起升绳的粗。如北仑港 1500t/n.牵引式卸船机起升绳和开闭绳直径为36mm,牵引绳直径为50mm.该厂曾使用德国DIEPA生产的8X19S+4X19S/4X4+-36mm压实钢丝绳。
KONE公司的2100t/n绳索牵引桥式抓斗卸船机采用4绳牵引,从 起升绳,开闭绳和牵引绳通用,钢丝绳直径均为48mm.
  卸船机主用钢丝绳结构:
6X36SW+IWRC 6X29Fi+IWRC
3.3.3岸桥、场桥
  现主要钢丝绳结构:6X36SW+IWRC,6X29FI+IWRC
  推荐使用DIEPA PI371, 6XP.WS(36)+IWRC, 8XP.WS(36)+IWRC

部分结构钢丝绳性能介绍
4.1 18X7
   18X7类钢丝绳是由内外两股钢丝绳以相反方向捻制而成,在承受拉力时,改结构钢丝绳是有较好的低旋转性。
18X7类钢丝绳内外层股数相差较多,难于保证钢丝绳受力时内外层股均匀承受载荷,内层绳股钢丝在钢丝绳工作过程中处于高应力状态。内层绳股钢丝存在相对严重的机械损伤。内层绳股钢丝容易过载。结构存在的缺陷是造成内层股绳 发生难以观察到,而潜在较大危险的断裂的主要原因。
4.2 4KX39Ses, 4KX48Ses
  在使用过程中不会出现起 和 跳出或内芯 钢丝绳突然断裂现象。
该类钢丝绳经过特殊加工, 耐磨性能优良,与绳轮或卷筒的配合。接触压力小,破断载荷大,柔软性能好,耐磨性能优异。
4.3 IWRC 6XFi(29),IWRC 6XWS(36)
  耐疲劳性能,耐磨损性能好,对抗卷筒绳槽内的钢丝绳压实能力较弱,在港口装卸机械得到广泛应用,是 主用钢丝绳。
   结构:1X19++X26SW/6X7+15X7K
抗冲击性能好,防旋转性能优异,耐磨损,钢丝绳柔软性能好。
4.5 G IWRC6XWS(31), G IWRC6XWS(36)
  是对绳股进行过成型加工的异型钢丝绳
  由于绳股表面平滑,耐磨损及耐压溃性好,耐疲劳性能好。柔软性较差,适用于集装箱起重机各部位。

5.国外的相关观点及推荐
5.1 日本神钢钢线工业株式会社
(1)将6X31SW, 6X29Fi 类一般钢丝绳定义为难自转钢丝绳。
(2)将6X31SW, 6X36SW 类钢丝绳定位为耐磨耗性钢丝绳。
(3)将UB ΣIWRC6XWS(31),UB-ΣIWRC6XWS(36)定义为难自转钢丝绳Σ型。该类钢丝绳与一般钢丝绳相比,各绳股的捻距小,钢丝绳捻距大。因而耐疲劳性优异,与一般钢丝绳相比,抗自转性及耐压溃性提高。
(4)推荐集装箱起重机用DF IWRC6X36WS钢丝绳。
(5)推荐 起重机用U4XSTS(39)钢丝绳
(6)推荐6XP.WS(36)+IWRC 钢丝绳用作岸桥主钩钢丝绳。
5.2德国迪帕(DIEPA)公司
  DIEPA-PI371 专用于所有的集装箱起重机、门机、移动式港口起重机。目前欧洲的许多港口和国内的宁波港、厦门港、深圳蛇口港的许多岸桥和场桥都是使用DIEPA-PI31 特种钢丝绳。目前,NOELL 生产的岸桥和场桥全部采用迪帕钢丝绳。
DIEPA-PI371,交互捻、塑料垫衬钢丝绳直径ф7~70mm,抗拉强度分为1770,1960,2160N/mm2三个级别。
5.3南韩高丽制钢株式会社
  港口装卸机械用钢丝绳推荐使用6XP.S(19)+IWRC、6XPFI(25)+IWRC、6XP.WS(26)+IWRC、 6XP.Fi(29)+IWRC、6XP.WS(36)+IWRC 或相同结构纤维芯钢丝绳。
  还推荐使用8XP.Fi(25)+IWRC,8XP.Fi(29)+IWRC,8XP.WS(26)+IWRC,8XP.WS(36)+IWRC,35XP.7(WA),19XPA,19XP.S(19)和6XWS(26)+IWRC三角股形压实钢丝绳。

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