大拉杆托辊装置的磨损原因及改造

摘 要：对门座式起重机中的大拉杆托辊装置的使用情况进行分析，通过研究其磨损原因及磨损过程，对大拉杆托辊装置从设计形式、安装定位等多方面做出合理化改造，以提高其使用寿命，减少维修周期。

关键词：大拉杆托辊；磨损；改造；维修

引言

大拉杆托辊的频繁损坏一直是门座式起重机在生产、制造过程中亟待解决的问题。托辊的磨损直接影响钢丝绳的使用寿命，两者的损耗增加了企业使用成本，降低了生产效率。因此，研究如何延长大拉杆托辊的使用寿命，对提高作业效率和经济效益，具有重要意义。笔者结合设计和施工中经验，对大拉杆托辊装置进行了改造，以有效提高其使用寿命，降低其对钢丝绳的磨损。

1.大拉杆托辊的磨损原因

根据原有的大拉杆托辊装置的结构形式可知：该装置中供钢丝绳移动的上下的空间有限，钢丝绳在收放时，理论上认为其在承载时处于拉直状态。但在实际工作中，由于大拉杆两侧的钢丝绳一般在20多米，其自重使其即使在受载过程中也会出现下兜情况，从而使得钢丝绳与托辊之间易发生滚动摩擦。

同时，门座式起重机为港口装卸设备，钢丝绳托辊装置在外部，工作环境比较差、容易进水和细砂等杂物，因而易发生锈蚀和卡死现象，使托辊不能转动，导致钢丝绳与托辊形成滑动摩擦，从而加速了钢丝绳和托辊的磨损[1]。

此外，根据门座起重机的不同工况，在门机的作业过程中，托辊的磨损程度也不相同。目前，在港口使用过程中，门座起重机的作业工况主要以抓斗居多，在这种情况下，托辊的磨损情况相对与吊钩工况较为严重，且主要出现在开闭钢丝绳运动路径下的托辊。这种情况的出现，主要是由于抓斗在开闭斗的瞬间，钢丝绳的受力变化比较大，导致钢丝绳出现瞬时的张紧和松弛，此时若托辊的定位高度过高或转动不灵活，都会对托辊装置产生一定量的磨损。随着频繁的持续作业，该磨损将越来越严重，最终导致托辊装置的局部损伤。

2.大拉杆托辊的磨损过程

在钢丝绳与托辊的摩擦条件下，托辊的磨损要经过磨合、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段。处于磨合过程的大拉杆托辊，绳辊间的磨损率最小。稳定磨损阶段，这时托辊上呈现出最佳磨损状态的绳纹状U形槽。如果不能实现稳定磨损的条件，钢丝绳托辊将直接进人剧烈磨损阶段，托辊将迅速磨损损坏，使用寿命缩短。图二是钢丝绳托辊的不同磨损形式。图中a是磨合阶段没有结束便进人剧烈磨坏的钢丝绳托辊，b是进人稳定磨损阶段后磨坏的钢丝绳托辊。从图中可以看出，a呈半圆柱面磨损，钢丝绳托辊一旦发生平衡中心偏移，便很难运转，这时托辊不但对钢丝绳不起保护作用反而还起磨损破坏作用。b呈周圈磨损，这种磨损托辊对钢丝绳的有一定保护性[2]。但持续磨损下去，就会进入剧烈磨损阶段，直至大拉杆托辊完全不能使用。

3.大拉杆托辊装置的改良途径

由于门座式起重机的工作环境比较复杂，钢丝绳托辊长期在室外，容易发生锈蚀和卡死现象，使托辊不能转动，导致钢丝绳与托辊形成滑动摩擦，从而加速了钢丝绳和托辊的磨损，同时托辊装置的形式及定位尺寸设计不合理也会对钢丝绳产生磨损。因此在设计时，应从以下几点着手：

（1）合理选用托辊形式；

（2）设计合适的托辊支架；

（3）制定适合的定位尺寸。

为了有效地降低钢丝绳托辊对钢丝绳的磨损，在设计过程中，托辊装置进行了多次改造，最终将托辊装置改型设计为单个钢丝绳对单个托辊装置的形式。同时，将同侧钢丝绳托辊前后分置，并且在单个托辊装置上分别设置三节聚四氟乙烯托辊，方便用户有针对性的更换磨损的托辊。

大拉杆在门机运动过程中一直保持水平向上的夹角，且距离物重的距离远，因此在作业过程中，大拉杆工作段的钢丝绳下兜相对严重，在定位托辊装置的安装支座时，要最大限度地降低托辊定位中心高度和托架高度，以保证钢丝绳在受力过程中脱离托辊，减少钢丝绳与托辊之间不必要的磨损。为了最大程度的防止下兜的钢丝绳与托辊之间发生磨损性接触，在确定大拉杆托辊装置的安装托架的高度时，可以结合钢丝绳下兜量h（以水平方向为参考计算）。

介于钢丝绳在受载中存在下兜情况以及瞬时受载时的上弹情况，设计托辊支架时，在其上部设置挡绳装置，但在挡绳装置与托辊之间需留有足够的空间，以防止受载时钢丝绳与挡绳装置之间产生不必要的摩擦。为防止钢丝绳在受载过程中左右晃动而与托辊支架内侧面发生摩擦，在支架内侧面安装可拆卸的耐磨板，以增强支架的耐磨度。另外焊接定位钢丝绳托辊装置时，要严格校核其空间位置，确保钢丝绳在受力作业时处于脱空状态，不与装置组成部分发生摩擦。

改良后的钢丝绳托辊装置，在使用过程中的使用寿命得到了明显提高，托辊装置与钢丝绳之间的局部有害磨损也有了改善，大幅度的降低了其维修频率，在港口门座式起重机中得到了推广性的使用。

4.结束语

一般门座式起重机单根钢丝绳的长度约百米，而钢丝绳托辊装置安装在大拉杆上，因此更换钢丝绳和大拉杆托辊装置的工作量比较大，经常更换不仅增加了企业成本，同时降低了企业的生产效率。改良后的托辊装置，有效避免了钢丝绳与大拉杆托辊装置在门机作业过程中的磨损，改善了钢丝绳的使用状况，方便了托辊的更换，为港口维修提供了便捷。

参考文献：

[1]邵惠平，高东明. MC尼龙材料在钢丝绳托辊中的应用 .工场经验

[2]张德军，梁延海.钢丝绳托辊的损坏及改进途径[J].煤矿机电，1995