2.2 起重机的零部件

2.2.1 钢丝绳

钢丝绳是起重机作业时所使用的绳索，其特点是自重轻、挠性好、强度高、韧性好，能承受冲击荷载作用并且在高速运行时无噪声，破断前有断丝征兆。因此，它被广泛应用于各种起重机上的起重绳、牵引绳以及起重作业中的索绳（吊挂索绳、捆绑索绳）。

1．钢丝绳的组成和种类

钢丝绳是起重机械和其他建筑机械中用于悬吊、牵引或捆缚重物的挠性件。一般的钢丝绳由直径为0.4～2mm的钢丝按照一定规则捻制而成，按照捻制方法，分单绕、双绕和三绕等。单绕是由一或数层钢丝绕成的；双绕先由钢丝捻成股，再由多根股围绕绳芯绕成绳；三绕以双绕绳为股，再围绕绳芯捻成绳。起重机和建筑机械上常用的是双绕钢丝绳。

钢丝绳的绳芯有机芯（麻芯、棉芯）、石棉芯、金属芯等。机芯钢丝绳的挠性和弹性好，但承受横向压力差，耐高温性能差，如采用浸过油脂的机芯，则贮油润滑的性能好；石棉芯的性能与机芯相似，并可在高温下工作；具有软钢丝绳芯的钢丝绳可耐高温，并能承受横向压力，但挠性较差。钢丝绳芯标记代号：纤维芯为 FC；天然纤维芯为 NFC；合成纤维芯为SFC；固态聚合物芯为SPC；钢芯为 WC；独立钢丝芯为 IWRC；钢丝股芯为WSC；压实股独立钢丝绳芯为IWRC（K）。

起重机常用的双绕钢丝绳按照捻制方向分为同向绕、交叉绕和混合绕3种（图2.6）。同向绕 [图2.6（a）]是钢丝捻成股的方向与股捻成绳的方向相同，这种绳的挠性好、表面光滑磨损小，但易松散和扭转，不宜用来悬吊重物。交叉绕 [图2.6（b）]是指钢丝捻成股的方向与股捻成绳的方向相反，这种绳不易松散和扭转，宜作起吊绳，但挠性差。混合绕 [图2.6（c）]指相邻两股的钢丝绳绕向相反，性能介于两者之间，制造复杂，用得较少。

捻制类型及方向代号：捻制方向用两个字母（Z或 S）表示。第一个字母表示钢丝在股中的捻向，第二个字母表示在钢丝绳中股的捻向。字母“Z”表示右向捻，字母“S”表示左向捻；“ZZ”或“SS”表示右同向捻或左同向捻，“ZS”或“SZ”表示右交互捻或左交互捻；“aZ”或“aS”表示右混合捻或左混合捻。

钢丝绳表面状态标记代号：光面钢丝为 U; A级镀锌钢丝为 A; B级镀锌钢丝为 B;B级锌合金镀层为B（Zn/Al）; A级锌合金镀层为A（Zn/Al）。

按照钢丝绳股中钢丝与钢丝的接触状态，分点接触和线接触两种（图2.7）。

点接触绳 [图2.7（a）]的绳股中各层钢丝直径相同，但内外层的钢丝节距不同，相互交叉，形成点接触，因此接触应力高、寿命短，但制造工艺简单，价格低。常用点接触钢丝绳有6×19和6×37两种形式（即绳由6股捻成，每股有19根或37根钢丝），其股的标记分别为（1+6+12）和（1+6+12+18）。图2.8（a）所示为6×19点接触绳的截面结构。

线接触绳 [图2.7（b）]的绳股由不同直径的钢丝绳绕成，各层钢丝的节距相同，外层钢丝位于内层钢丝间沟槽里，形成线接触，接触情况好、挠性大、承载能力大，有利于选用直径较小的滑轮、卷筒，使整个机构的尺寸和重量减小，所以在起重机中应用广泛。

线接触绳分X型 [西尔型或外粗式，图2.8（b）]、W型 [瓦林型或粗细式，图2.8 （c）]、T型 [充电型，图2.8（d）]。X型绳股中同层钢丝直径相同，外层钢丝最粗，绳的标记为6X（19），绳股结构（1+9+9）。W型绳股的外层钢丝粗细不同，粗钢丝是位于内层钢丝的内层细钢丝的沟槽中，断面成圆形，充填系数高，绳的标记6W（19），绳股结构（1+6+6/6）。T型绳股在内层6根钢丝槽中以极细的钢丝形成12个沟槽，再包上外层12层钢丝，使其充填系数大，绕性高，绳的标记为6T（25），绳股结构（1+6,6+12）。

为了使起升高度大时钢丝绳不旋转，现已生产不旋转钢丝绳，有的是使内层股绳，有的是使内层股绳与外层绳股绕向相反，使扭转趋势相反，相互抵消，也有在捻制工艺上采用预变形加工同向绕方法，即在成绳前，使绳股获得应有的弯曲形状，完全消除旋转、松散的现象。

根据国家标准GB 8707—88《钢丝绳标记代号》，钢丝绳的标记组成内容包括公称直径、钢丝的表面状态、钢丝绳结构型式、钢丝绳公称抗拉强度、捻向、最小破断拉力、单位长度质量、产品标准编号。

2．寿命和报废

钢丝的断裂主要是由于钢丝绳绕过滑轮和卷筒时，在很大拉力作用下，反复弯曲和挤压引起金属疲劳，再加上磨损而引起的，具体地说，影响钢丝绳寿命的因素主要有以下几个方面。

（1）钢丝绳绕过滑轮和卷筒，反复弯绕，使绳寿命降低，因此应尽可能减少反复正反相向弯绕。

（2）滑轮和卷筒直径较小时，绳的弯曲应力和挤压应力增大，降低绳的寿命，因此滑轮和卷筒直径D与钢丝绳直径d之间必须要有合适的比率，即D/d≥e（e值见表2-1）；

（3）滑轮和卷筒的材料过硬，会使钢丝绳的寿命降低。

（4）滑轮不良，将钢丝绳锈蚀，并加快磨损。

钢丝绳中断丝数达到和超过规定的报废标准时，必须调换新绳。断丝数指在一个编捻的节距内（即绳股绕一周在螺旋线上又到起始位置）的钢丝断裂数。对于交叉绕绳报废标准为断丝数达到总丝数的10%；对于同向绕绳为总丝绳数的5%；对于 W型绳，细钢丝作1、粗钢丝作1.7计算。对于运送人或危险钢丝绳报废断丝数标准减半。

此外，当钢丝绳有一股折断或外层表面钢丝磨损大钢丝直径的40%时，不论钢丝多少，应立即报废。尚未达40%时，断丝数的报废标准见表2-2。

3．钢丝绳端头固接方法

钢丝绳使用时经常要与其他零件连接，其端头固接方法如图2.9所示。

1）绳卡固定法 [图2.9（a）]

绳卡由U型螺栓、鞍型件和螺母组成，钢丝绳绕过环套以后，用绳卡将绳尾固定，绳卡个数与绳的直径有关。当d≤16mm时，用3个；16＜d≤20时，用4个；20＜d≤26时，用5个；d＞26时，用6个。

2）编结法 [图2.9（b）]

钢丝绳绕过套环，将尾段各股分别插入绳各股之间，然后用钢丝绑紧，绑扎长度l=（20～25）d, d为绳的直径，l不应小于300mm。

3）楔套固定法 [图2.9（c）]

用斜楔自动楔紧固定，此法不宜用于承受震动荷载的情况，以免有拉脱危险。

4）灌铅法 [图2.9（d）]

将绳尾钢丝拆散擦净，穿入锥形套筒中，并把钢丝末端弯成钩状，然后灌满熔铅。

5）压套法 [图2.9（e）]

将绳尾折成股，弯转180°后用钎子分别插入绳的各股之间，切去绳芯，装入铝合金套管中，然后用压力机压住。此法工艺好，重量轻。

2.2.2 滑轮与滑轮组

1．滑轮

滑轮用于引导钢丝绳，改变绳的运动方向，平衡绳的拉力，并组成滑轮组。滑轮通常通过滑动或滚动轴承支撑在心轴上作旋转运动。

滑轮（图2.10）一般用灰铸铁或球墨铸铁制成，重载滑轮用铸钢铸造或板件焊成。尼龙和铝合金制成的滑轮，质量轻，并能提高钢丝绳寿命，但成本大，也有采用在普通滑轮槽底镶装尼龙垫的办法提高钢丝绳寿命。

滑轮的计算直径D是指滑轮槽底处的直径。滑轮直径的选用必须遵照表2-1规定的钢丝绳直径d的比率（e）。绳槽尺寸可查阅有关手册。

2．滑轮组

滑轮组全称刚称钢丝绳滑轮组，由钢丝绳依次绕过若干个定滑轮和动滑轮组成，按其功能分为省力滑轮组和增速滑轮组两种。省力滑轮组可以用较小的拉力起升或牵引较大的重物，使起重机和建筑机械上常用的形式，根据绳绕法又分为单联滑轮组 [图2.11（a）]和双联滑轮组 [图2.11（b）]。

增速滑轮组 [图2.11（c）]可用于气缸或液压缸较小的行程，使重物作成倍的位移，用于气力或液压驱动的起升机构中。

2.2.3 卷筒

卷筒是起重机械用来卷绕钢丝绳的部件，同时是运动转换的简单可靠部件，即能将自身的回转运动转换为钢丝绳的直线运动，卷筒通常为卷筒型，特殊要求的卷筒也有圆锥形和曲面形。

卷筒分为光面卷筒 [图2.12（a）]和带槽（螺旋槽）卷筒 [图2.12（b）]两种，光面卷筒用于多层钢丝绳缠绕，其侧面高度较大，带槽卷筒用于单层钢丝绳缠绕。螺旋槽的作用可以避免钢丝绳缠绕时互相摩擦和挤压，增大绳与筒的接触面积以降低接触应力，从而提高绳的寿命，但荣绳量较小。光面卷筒中钢丝绳的磨损大、易于损坏，由于起重机所卷绕的钢丝绳一般都很长，故采用光面卷筒。

卷筒可以用灰铸铁、球墨铸铁或铸钢制成，大尺寸卷筒多用钢板焊成。

卷筒的直径一般用名义直径来表示。名义直径D是从绕在卷筒上的钢丝绳中心算起三直径，它与钢丝绳直径d之间也应保持表2-1所列e值的关系。

D≥ed

卷筒长度L根据所卷绕的钢丝绳长度l来决定，对于带槽卷筒

式中D——卷筒的名义直径；等于卷筒几何直径D0与钢丝绳直径d之和，即D=D0+d；

z0——绕在卷筒上不放出的圈数．可取z0=2～3；

t——卷筒螺旋槽的螺距。

对于多层绕光面卷筒

式中m——卷筒上绕绳层数；

φ——钢丝绳卷绕不均匀系数。

钢丝绳在卷筒上固定，有楔形孔和压板两种方式。

1）楔形孔固定法 [图2.13（a）]

钢丝绳绕在楔子上，并与楔子一起装入卷筒的楔孔内，在钢丝绳拉力作用下被楔紧。楔子的斜度一般为1∶4～1∶5，以满足自锁条件。这种方法卷筒构造复杂，更换钢丝绳较费事，但可以用于多层绕。由于较粗的钢丝绳末端不易弯曲，不能采用本法。

2）压板固定法 [图2.13（b）]

采用带半圆形或梯形槽的压板将绳端压紧在卷筒表面。此法简单可靠、检查与更换钢丝绳方便，应用比较广泛。

钢丝绳在卷筒上的固定端应保留2～3圈不能放出，以保证工作时钢丝绳不会从卷筒上拉脱。