旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩設(shè)計(jì)與使用維護(hù)

旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩設(shè)計(jì)與使用維護(hù)

主卷繞是旋轉(zhuǎn)開(kāi)挖機(jī)的重要部件，它將縮短主卷繞鋼絲繩的磨損，提高使用壽命，減少旋轉(zhuǎn)開(kāi)挖機(jī)用戶的建筑費(fèi)，包括并用鋼絲繩材料的成本成本和更換鋼絲繩的人工成本。這對(duì)安裝和用戶的成本具有積極意義。筆者試圖從與主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩相關(guān)的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)等多角度去探討長(zhǎng)期旋挖鉆機(jī)制造和施工所遇到的一些實(shí)際問(wèn)題及解決方法。以一臺(tái)鉆挖扭矩為280kN·m的旋挖鉆機(jī)為例,主卷?yè)P(yáng)所用鋼絲繩的標(biāo)準(zhǔn)配置為?32mm×115m,其材料成本為6000~11000元不等,更換一根鋼絲繩所用的平均人工為6h/人×4人,同時(shí)還面臨來(lái)自工程進(jìn)度的壓力。在設(shè)計(jì)合理、操作規(guī)范、保養(yǎng)良好的情況下,一根鋼絲繩的鉆孔累計(jì)深度能達(dá)到1500~3000m,甚至更深。但是,如果相應(yīng)環(huán)節(jié)不能得到有效控制,有的用戶一根鋼絲繩鉆孔500m甚至300m就報(bào)廢了。由此可見(jiàn),針對(duì)減少旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)鋼絲繩磨損問(wèn)題的不斷研究,對(duì)廣大旋挖鉆機(jī)用戶來(lái)說(shuō)意義重大。1從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看1.1主卷?yè)P(yáng)滑輪不垂直產(chǎn)生的變形桅桿天輪支架的強(qiáng)度和剛度需要根據(jù)使用工況的要求來(lái)確定,避免使用扁平式結(jié)構(gòu)(如圖1所示),這種結(jié)構(gòu)剛度差,施工過(guò)程中容易出現(xiàn)變形,導(dǎo)致主卷?yè)P(yáng)上的2只主卷?yè)P(yáng)滑輪不在一個(gè)平面內(nèi),使鋼絲繩磨損加劇。使用八字形分叉結(jié)構(gòu)(如圖2所示)能提高其結(jié)構(gòu)剛度,使變形現(xiàn)象得到有效避免,同時(shí)也使主副卷?yè)P(yáng)鋼絲繩分布更趨合理。1.2碳墨鑄鐵材料。因外磨滑輪的滑輪,主卷?yè)P(yáng)滑輪材料和繩槽熱處理參數(shù)選取時(shí),首先要考慮和所選鋼絲繩相匹配。早期的滑輪選取MC尼龍材料時(shí),滑輪磨損嚴(yán)重,兩根繩用完后,滑輪就需更換,常常是鋼絲繩鋸斷了滑輪后又磨傷了滑輪軸,其創(chuàng)口又反過(guò)來(lái)加劇了鋼絲繩的磨損;采用球墨鑄鐵材料時(shí),滑輪硬度高,耐磨性好,導(dǎo)致鋼絲繩磨損快,匹配同樣不合理。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)和使用,滑輪選取力學(xué)性能和35鋼相接近的金屬材料,繩槽通過(guò)熱處理硬度達(dá)到HRC40~45,淬硬深度3mm,其結(jié)果顯示,滑輪和鋼絲繩之間匹配較為合理,能夠保持長(zhǎng)期處于良好的工作狀態(tài)。1.3排繩卷筒的結(jié)構(gòu)和尺寸卷筒的設(shè)計(jì),目前普遍采用雙層排繩結(jié)構(gòu),鋼絲繩使用壽命能滿足用戶施工要求;采用單排繩結(jié)構(gòu),可以減少相鄰層鋼絲繩之間的相互擠壓和相互摩擦,進(jìn)一步改善鋼絲繩的使用狀況,大幅提高其使用壽命;從實(shí)際施工效果看,如空間允許,盡可能不采用三排繩結(jié)構(gòu)的卷筒設(shè)計(jì)形式,因?yàn)槿爬K會(huì)大大縮短鋼絲繩的使用壽命,其嚴(yán)重的磨損經(jīng)常出現(xiàn)在鋼絲繩的換層處(如圖3所示)。需要說(shuō)明的是,單排繩結(jié)構(gòu)的卷筒,其繩槽多采用螺旋式結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單流暢,工藝性好;而多排繩結(jié)構(gòu)的卷筒,為了減少鋼絲繩之間的交叉擠壓,使外圈鋼絲繩盡可能落在內(nèi)圈兩相鄰鋼絲繩之間,所以多采用雙折線式結(jié)構(gòu)。同時(shí),卷筒直徑方向尺寸和壁厚的確定,主要依據(jù)強(qiáng)度需求、容繩量和裝配空間許可;卷筒長(zhǎng)度方向尺寸的確定,應(yīng)充分考慮到鋼絲繩在工作過(guò)程中所允許的偏角θ的限制(鋼絲繩偏角θ指鋼絲繩從卷筒端部引出后進(jìn)入導(dǎo)向輪和天輪時(shí),鋼絲繩中心偏離滑輪對(duì)稱面的角度,如圖4所示)。鋼絲繩偏角越小越好,如偏角超出許可范圍,會(huì)加劇鋼絲繩和滑輪槽邊的相互磨損,偏角越大造成的磨損越嚴(yán)重,直接影響鋼絲繩的使用壽命。施工實(shí)踐證明,許多鋼絲繩早期破壞的實(shí)例就是由于受到非正常磨擦或擠壓造成的。1.4旋挖鉆機(jī)拉伸鋼絲繩的選型和供應(yīng)商的選定也很重要。目前部分國(guó)產(chǎn)鋼絲繩性價(jià)比較高,完全可以替代進(jìn)口鋼絲繩滿足旋挖鉆機(jī)的施工要求。旋挖鉆機(jī)鋼絲繩的選用依據(jù)主要是應(yīng)具備適合的抗拉強(qiáng)度、較高的抗彎曲疲勞性能、良好的耐磨性,同時(shí)還應(yīng)具備承受高溫、橫向擠壓、沖擊負(fù)荷和抗旋轉(zhuǎn)的能力。還應(yīng)考慮到與滾筒的設(shè)計(jì)旋向和尺寸相匹配。目前選用右旋交互捻金屬芯類鋼絲繩居多。2從使用和維護(hù)的角度來(lái)看2.1鉆機(jī)底板滑輪磨損保證施工時(shí),鉆機(jī)底盤(pán)左右始終處于水平狀態(tài),否則,當(dāng)鉆機(jī)底盤(pán)左右方向處于傾斜狀態(tài)時(shí),桅桿必須處于豎直狀態(tài),鋼絲繩通過(guò)滑輪時(shí)導(dǎo)致不同程度的偏磨,加速磨損。此種情況在施工過(guò)程中時(shí)常遇到。2.2過(guò)說(shuō)收繩、放繩導(dǎo)致整根繩提前報(bào)廢在鉆直徑1m以下的樁孔時(shí),特別是遇到粘土層時(shí),使用泥斗卸土困難。此時(shí),很多機(jī)手在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力頭卸土效果較差的情況下,轉(zhuǎn)而采用操作主卷?yè)P(yáng),通過(guò)不停收繩和放繩,依靠制動(dòng)的慣性和沖擊來(lái)達(dá)到卸土的目的,最終導(dǎo)致卸土?xí)r和主卷?yè)P(yáng)滑輪相互接觸的那一段繩頻繁來(lái)回摩擦,如圖5、圖6所示,圖中A、B、C各段鋼絲繩局部磨損加劇,導(dǎo)致整根繩提前報(bào)廢。解決此類問(wèn)題的方法是選取適用的鉆具,如開(kāi)瓣斗來(lái)解決卸土問(wèn)題,也可以在鉆斗中增加強(qiáng)制卸土功能。同時(shí)還可以考慮將鋼絲繩長(zhǎng)度留有富余量,需要時(shí)將安裝在卷筒上的鋼絲繩端截去4~5m,使原先和滑輪發(fā)生頻繁磨損以及易損的卷筒換層處的鋼絲繩段錯(cuò)開(kāi)。2.3潤(rùn)滑的潤(rùn)滑性每班都要向提引器注入新的潤(rùn)滑脂,將已使用過(guò)的潤(rùn)滑脂從油封處擠出,保證鋼絲繩下端的提引器得到充分潤(rùn)滑(如圖7所示),否則,使用過(guò)的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑性能下降,雜質(zhì)較多,會(huì)引起油封唇口損壞,進(jìn)入泥沙,進(jìn)一步加劇軸承磨損,最終造成提引器轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活,鋼絲繩擰勁過(guò)度,導(dǎo)致鋼絲繩損傷甚至斷繩。2.4鉆桿的保養(yǎng)因?yàn)榭U而造成大落差的砸桿故障的發(fā)生,其巨大的沖擊力,也會(huì)造成鋼絲繩的嚴(yán)重?fù)p傷,需按照操作使用說(shuō)明書(shū)要求,對(duì)鉆桿進(jìn)行定期保養(yǎng),避免卡桿現(xiàn)象的發(fā)生。2.5繩槽的長(zhǎng)期磨損每次換繩時(shí),要注意檢查卷筒的狀況是否良好,當(dāng)卷筒上的繩槽,由于長(zhǎng)期磨損造成兩側(cè)出現(xiàn)鋒利的尖角時(shí),需要及時(shí)修磨(如圖8所示)繼續(xù)使用,否則會(huì)割斷繩上的鋼絲。卷筒磨損嚴(yán)重時(shí),需及時(shí)更換。2.6異常情況及處理機(jī)手應(yīng)密切關(guān)注處于施工中的鋼絲繩狀態(tài),一旦出現(xiàn)過(guò)度磨損、起刺、斷股等異常情況,應(yīng)引起警覺(jué),及時(shí)更換,否則會(huì)引起斷繩。甚至由于搶救不及時(shí),而導(dǎo)致塌孔埋鉆重大施工事故的發(fā)生。2.7拉伸相關(guān)因素諸如滑輪直徑和繩槽半徑的選取、壓繩器松緊的調(diào)整、滑輪內(nèi)軸承的潤(rùn)滑以及鋼絲繩的繩間潤(rùn)滑等,同樣是和鋼絲繩磨損相關(guān)的重要因素,基于在相關(guān)的文獻(xiàn)中已有過(guò)專門(mén)的分析和討論,