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    港口裝卸機械用的鋼絲繩的選擇
    日期:[2009-11-19 16:02:04]   共閱[12086]次

      港口裝卸機械是港口正常吞吐的主體起重裝卸
      從鋼絲繩使用的角度認識,港口裝卸機械的主要品種有:岸邊集裝箱起重機、輪胎式集裝箱起重機、門座起重機和多用途門機等。
      

      港口裝卸機械用鋼絲繩的工作特點
      提升鋼絲繩受力狀態復雜
      港口裝卸機械的主要特點是迅速起升、降落,且伴隨有較大的沖擊性載荷。
    鋼絲繩通常在與裝卸貨船垂直方向有較大傾斜角的狀態下,港機吊鉤伴隨貨物同時進行垂直和橫向的的快速合成運動,有時合成運動在三維空間進行。提升鋼絲繩受力狀態復雜。
      

      使用條件苛刻、工作環境惡劣
      港口裝卸用鋼絲繩多在露天且伴有較大腐蝕氣氛的濕度較大的環境或粉塵較大的環境下工作。要求鋼絲繩具有較大的結構優勢,良好的實物質量水平、使用性能。要求鋼絲繩浸涂的潤滑油的性能優良、附著力強,且能較長時間處于良好的狀態,不足時要及時補充。
      芬蘭KONE公司主設計的2100t/n 繩索牽引模式抓斗卸船機設有鋼絲繩的

      為協調有節奏地按設計程序完成港口裝卸機械的工藝程序,使得鋼絲繩纏繞系統自然較為復雜。鋼絲繩的正反方向改變多,從而大大縮短了使用壽命。
      港口裝卸機械繩輪通常偏小,特別要求鋼絲繩具有較高的抗彎曲疲勞性能。多股多絲填塑鋼絲繩顯示出較大的結構和使用性能優勢。
      

      鋼絲繩有超期服役現象
      受船期緊迫因素制約,防止壓船、壓港現象發生,港口裝卸作業被 系不間斷作業,鋼絲繩超期服役,不得及時更換,潛在發生斷繩事故的危險。
      沿海港口裝卸機械用鋼絲繩應用現狀

    2.1 使用鋼絲繩結構基本上先進、合理
      港口行業與其他行業相比,使用優質結構鋼絲繩比例相對較高。且能跟蹤國際港機用鋼絲繩發展態勢,快速推進DIEPA PI371/S417等結構。八股、壓實、填塑類綜合性能更佳的鋼絲繩的應用。
    港口裝卸機械是我國較早使用進口鋼絲繩的主要用戶,也是近期進口鋼絲繩使用規格、品種較多、數量較大的行業。也是國內外結構先進、質量優良的鋼絲繩性能得以充分展示的行業。
    2.2 依據日本標準選用鋼絲繩
      主要依據日本JISG3525/3546標準接受鋼絲繩訂貨。通常選用B類、鋼芯的線接觸結構的西瓦型和填充式鋼絲繩,以6X29Fi,6X36SW類鋼絲繩為主。負荷JIS G3546的異型鋼絲繩應用范圍有日漸擴大,應用數量有日漸增加的態勢。目前相同品牌的線接觸鋼絲繩與股結構的異型鋼絲繩價格比約為1:1.8。
    按破斷拉力區分的B類(1770N/mm2級)鋼絲繩最小破斷拉力比GB/T8918對應的1870MJPa級的還高。
    2.3壓實類鋼絲繩的推廣應用具有方向性
      日本帝國生產制造的IWRC6XP.WS(36)結構鋼絲繩使用壽命達10萬TEU,遠遠超過現在廣泛應用的線接觸鋼絲繩。
    作為世界著名港口機械制造商的上海振華港機集團在出口岸橋時隨機配置的涂(填)塑芯的DIEPA PI371鋼絲繩。
    南韓高麗制鋼株式會社生產制造的線、面接觸鋼絲繩在SPCWT使用的結構壽命比為1:1.52,價格比為1:1.44。
    德國DIEPA PI371特種鋼絲繩已在國內寧波、廈門港、深圳蛇口港的岸橋和場橋上使用。
    根據發展態勢分析,壓實類鋼絲繩推廣應用有進一步加快節奏的可能。
    2.4按實際作業量考核鋼絲繩使用壽命。
      通常按裝卸噸位或TEU實際數量、考核鋼絲繩的使用性能和使用壽命,評估方法科學合理,利于增加國內外同類產品性能的可比性,為準確可靠的產品性價比提供依據。
    2.5
      港口裝卸機械種類、型號的多樣性,及不同企業同一機型產品具備機構的差異、形成同一設備不同部位鋼絲繩一次使用長度的不等。同一種機械不同機型鋼絲繩使用長度的不同
      

    表1 2100t/n牽引式 鋼絲繩用量表

    2.6 多因素綜合平衡選擇鋼絲繩
      鋼絲繩的選用不僅考慮性價比(鋼絲繩結構壽命比、價格比),還考慮其他因素,如停機產生的損失、更換的費用等。各港口基本上能根據自己的實際情況,綜合考慮鋼絲繩。
    相同品牌的鋼絲繩在同一碼頭或同一設備上很少有一直沿用的,平均每一港口鋼絲繩品牌的選用至少
    2.7相同鋼絲繩品牌在不同的起重機設備上使用壽命也是不同的。
      日本帝國生產制造的6X36SW+IWRC起升鋼絲繩在日本三井公司的設備上平均作業量約為10萬TEU,而在振華的場橋或岸橋上平均作業箱量可達到13萬TEU.
    2.8鋼絲繩在岸橋設備上使用的結構形式比較多,規格達幾十種。
      目前結構形式主要以6X36SW+IWRC和6X29Fi+IWRC為主。鋼絲繩結構形式的相近或相同為港口用戶批量采購提供了便利。也為港口單位之間相互交流奠定了基礎。
      岸橋鋼絲繩雖然是以6股結構為主,由于股結構相同的6股和8股抗彎曲疲勞性能的較大差異,8X26SW+IWRC等結構鋼絲繩日漸被越來越多的廣東用戶認可、選用。岸橋用鋼絲繩已出現由6股向8股轉換的鮮明態勢。國產8股填塑鋼絲繩在SCT場橋上試用也初見成效。
      隨著港口機械投用時間、工作環境、設備(主要與鋼絲繩接觸的滑輪、卷筒、 在傾斜處的鋼絲繩夾板)的改變,都會引發輪繩直徑比值的改變和實際變化量的積累。選擇鋼絲繩的實用直徑,可適當的港內調整。這種調整數值完全可能是微小,但其對鋼絲繩使用性能的正常選擇和鋼絲繩使用壽命的提高還是有作用的。有時還是較大的。
    可以有效防止鋼絲繩跳槽,使用過程中的咬繩現象,改變鋼絲繩工作 。寧波北侖國際集裝箱碼頭有限公司進行的“岸橋鋼絲繩 緊機構輪繩徑比的優化選擇”是有價值的良好開端。還有較多內容有待展開討論。
    充分了解設備的狀況,有助于鋼絲繩的更加科學合理的選擇、使用。用戶的每一批次的鋼絲繩的訂貨,不再是簡單 批次訂貨的重復與再現。是針對不同型號設備,不同時段狀況的所需用鋼絲繩有的放矢的選擇。不獵奇每一次訂貨的差異,追求有的放矢選擇鋼絲繩對使用性能的有效提高的研究。
    提高小車牽引鋼絲繩的實際使用壽命和報廢形式,剖析提高鋼絲繩使用壽命的關鍵因素。提出優化輪繩徑比的設想。
    3.1選擇鋼絲繩的依據
    (1)按工作環境和設備性能
    溫度、粉塵、濕度、工作半徑、 安全系統、鋼絲繩 設備提升方式,額定起重量、起重高度、外 距,起升速度。
    (2)按鋼絲繩失效方式
      疲勞為主要原因時應選擇較為柔軟的鋼絲繩,磨損為主要原因時應選擇外層鋼絲較粗的鋼絲繩,或選用對繩股進行成型加工的異型鋼絲繩。
      銹蝕為主要原因時,理論上應選擇鍍鋅鋼絲繩或涂塑鋼絲繩。目前國內港機用鋼絲繩基本上不使用此兩類鋼絲繩。

    (3)根據鋼絲繩元件之間的接觸狀態,鋼絲繩元件之間的接觸狀態也是影響鋼絲繩使用性能和壽命的重要因素之一。
    對鋼芯鋼絲繩實施填塑特殊處理(加襯墊)工藝,目的是將主股與主股鋼芯與外股機械隔離。通過使繩股間保持合理間隙,避免或減少因相對運動產生摩擦,生熱而對制繩鋼絲性能的損傷。同時隔離層作為緩沖墊對沖擊載荷起緩沖作用。目前這種特殊工藝已在集裝箱鋼絲繩生產上顯示出推廣應用價值。如DIEPA PI371,DIEPA PI399
    (4)借鑒同行經驗,更加科學合理的選擇鋼絲繩
    3.2
      在同等的作業規模和作業強度,相同的機構纏繞方式,相同的張緊機構和張緊系統的壓力下,不同品牌的港口機械有不同的輪繩徑比。在用戶無條件改變滑輪設計和選型,或更換鋼絲繩卷筒時通過鋼絲繩的結構直徑合理選擇,可以優化輪繩徑比,提高鋼絲繩使用壽命。
      通常設計規范要求,要求輪繩徑比取28-32
    表2

      

      港口裝卸機械用鋼絲繩按JISG3525選擇通常為B類(1770N/ mm2 級)標準關于鋼絲繩實際直徑的允許偏差,對于公稱直徑大于等于10mm表
      即鋼絲繩實際直徑范圍:
    ф20mm 20~21.4mm
    ф22.4mm 22.4~23.968mm
    輪繩徑比按鋼絲繩公稱直徑設計
    若同取鋼絲繩上限直徑,品牌岸橋輪繩徑比降為645/23.968=26.6
    已低于規范要求 品牌岸橋輪繩徑比降為630/21.4=27.44

      合格的,完全可能還是優質產品,但在使用中不會有理想的使用性能和壽命。類似問題在石油鉆機用鋼絲繩的選擇,使用中是有 的,案例顯示供需雙方加強溝通,選擇適宜直徑鋼絲繩的重要性。如果把鋼絲繩實際直徑的允許偏差控制在+3%,這樣的高于標準的指標要求,自然會給鋼絲繩生產制造企業增加一定的技術難度,真正奉行用戶為上帝的企業,是努力做到的。
    在滿足小車牽引要求的條件下,重新校核鋼絲繩直徑也不失為有利 。
    3.3港口裝卸機械用鋼絲繩的結構選擇
    3.3.1多用途門式起重機
      卷揚提升用鋼絲繩主推薦結構
    K4X39Ses K4X48Ses 131SZ
    K4X48Ses 較K4X39Ses 有更好的柔軟性,耐疲勞性能,但由于同規格鋼絲繩,外層直徑小,耐磨性能遜于4XK39Ses.4XK48Ses 結構鋼絲繩,適用于耐疲勞性能高的場合。
      卷揚提升用鋼絲繩輔助結構
    18X19S+IWRC, 18X7+IWRC, 35X7, 6X31SW+IWRC, 6X29Fi+IWRC
    各種港口裝卸機械用鋼絲繩直徑
    機 18.5~53mm
    集裝箱岸橋 13~38mm
    托架小車 12~16mm
    小車牽引 20~28mm
    起升纏繞 28~32mm
    俯仰纏繞 30~38mm
    集裝箱場橋 起升纏繞 24~28mm
    分4繩和8繩起升纏繞兩種方法,因此一次用繩各不相同。8繩起升纏繞約需400m,4繩起升纏繞約需260m。
    3.3.2 卸船機
      牽引、連接、張緊、支持、開閉用鋼絲繩一般采用結構相同鋼絲繩。一般牽引式卸船機的小車采用雙繩牽引、牽引繩的張力約為起升繩的兩倍,所以牽引繩直徑比起升繩的粗。如北侖港 1500t/n.牽引式卸船機起升繩和開閉繩直徑為36mm,牽引繩直徑為50mm.該廠曾使用德國DIEPA生產的8X19S+4X19S/4X4+-36mm壓實鋼絲繩。
    KONE公司的2100t/n繩索牽引橋式抓斗卸船機采用4繩牽引,從 起升繩,開閉繩和牽引繩通用,鋼絲繩直徑均為48mm.
      卸船機主用鋼絲繩結構:
    6X36SW+IWRC 6X29Fi+IWRC
    3.3.3岸橋、場橋
      現主要鋼絲繩結構:6X36SW+IWRC,6X29FI+IWRC
      推薦使用DIEPA PI371, 6XP.WS(36)+IWRC, 8XP.WS(36)+IWRC

    部分結構鋼絲繩性能介紹
    4.1 18X7
       18X7類鋼絲繩是由內外兩股鋼絲繩以相反方向捻制而成,在承受拉力時,改結構鋼絲繩是有較好的低旋轉性。
    18X7類鋼絲繩內外層股數相差較多,難于保證鋼絲繩受力時內外層股均勻承受載荷,內層繩股鋼絲在鋼絲繩工作過程中處于高應力狀態。內層繩股鋼絲存在相對嚴重的機械損傷。內層繩股鋼絲容易過載。結構存在的缺陷是造成內層股繩 發生難以觀察到,而潛在較大危險的斷裂的主要原因。
    4.2 4KX39Ses, 4KX48Ses
      在使用過程中不會出現起 和 跳出或內芯 鋼絲繩突然斷裂現象。
    該類鋼絲繩經過特殊加工, 耐磨性能優良,與繩輪或卷筒的配合。接觸壓力小,破斷載荷大,柔軟性能好,耐磨性能優異。
    4.3 IWRC 6XFi(29),IWRC 6XWS(36)
      耐疲勞性能,耐磨損性能好,對抗卷筒繩槽內的鋼絲繩壓實能力較弱,在港口裝卸機械得到廣泛應用,是 主用鋼絲繩。
       結構:1X19++X26SW/6X7+15X7K
    抗沖擊性能好,防旋轉性能優異,耐磨損,鋼絲繩柔軟性能好。
    4.5 G IWRC6XWS(31), G IWRC6XWS(36)
      是對繩股進行過成型加工的異型鋼絲繩
      由于繩股表面平滑,耐磨損及耐壓潰性好,耐疲勞性能好。柔軟性較差,適用于集裝箱起重機各部位。

    5.國外的相關觀點及推薦
    5.1 日本神鋼鋼線工業株式會社
    (1)將6X31SW, 6X29Fi 類一般鋼絲繩定義為難自轉鋼絲繩。
    (2)將6X31SW, 6X36SW 類鋼絲繩定位為耐磨耗性鋼絲繩。
    (3)將UB ΣIWRC6XWS(31),UB-ΣIWRC6XWS(36)定義為難自轉鋼絲繩Σ型。該類鋼絲繩與一般鋼絲繩相比,各繩股的捻距小,鋼絲繩捻距大。因而耐疲勞性優異,與一般鋼絲繩相比,抗自轉性及耐壓潰性提高。
    (4)推薦集裝箱起重機用DF IWRC6X36WS鋼絲繩。
    (5)推薦 起重機用U4XSTS(39)鋼絲繩
    (6)推薦6XP.WS(36)+IWRC 鋼絲繩用作岸橋主鉤鋼絲繩。
    5.2德國迪帕(DIEPA)公司
      DIEPA-PI371 專用于所有的集裝箱起重機、門機、移動式港口起重機。目前歐洲的許多港口和國內的寧波港、廈門港、深圳蛇口港的許多岸橋和場橋都是使用DIEPA-PI31 特種鋼絲繩。目前,NOELL 生產的岸橋和場橋全部采用迪帕鋼絲繩。
    DIEPA-PI371,交互捻、塑料墊襯鋼絲繩直徑ф7~70mm,抗拉強度分為1770,1960,2160N/mm2三個級別。
    5.3南韓高麗制鋼株式會社
      港口裝卸機械用鋼絲繩推薦使用6XP.S(19)+IWRC、6XPFI(25)+IWRC、6XP.WS(26)+IWRC、 6XP.Fi(29)+IWRC、6XP.WS(36)+IWRC 或相同結構纖維芯鋼絲繩。
      還推薦使用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三角股形壓實鋼絲繩。

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