隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與現(xiàn)代化技術(shù)革新，國際物流機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出諸多智能化、數(shù)字化的新興設(shè)備，如具有監(jiān)控系統(tǒng)的裝卸橋、橋門式起重機(jī)、集裝箱正面起重機(jī)、激光導(dǎo)航AGV叉車、大噸位貨梯與全自動(dòng)立體貨架、智能立體自動(dòng)貨柜等智能倉儲(chǔ)設(shè)備，國際物流機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)貨物的裝卸、吊運(yùn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸、揀選、配送等，提高了國際物流能力、轉(zhuǎn)運(yùn)效率及服務(wù)質(zhì)量，真正達(dá)成優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的國際物流全過程管控，極大地推動(dòng)了國際物流行業(yè)的高速發(fā)展。

在物流機(jī)械設(shè)備實(shí)際使用時(shí)，由于鋼絲繩具有高強(qiáng)度、撓性好、韌性好、自重輕等特點(diǎn)，且在受力時(shí)整根鋼絲繩受力均勻，全長無應(yīng)力集中，極少出現(xiàn)突然斷裂折斷等不良現(xiàn)象，作為最基礎(chǔ)的機(jī)械零部件在物流機(jī)械設(shè)備中大量運(yùn)用，例如在貨運(yùn)碼頭的港口門座式起重機(jī)、裝卸橋，倉庫的大噸位貨梯及貨物升降機(jī)（如垂直升降類機(jī)械式停車設(shè)備）等設(shè)備上采用鋼絲繩來提拉或升降物體，但是鋼絲繩的端部固定（即繩頭組合）是相對(duì)容易出現(xiàn)安全隱患的部位。

1繩頭組合適用分類

根據(jù)鋼絲繩使用場所及鋼絲繩端部與其他部件連接方式來確定鋼絲繩繩頭組合適用分類。根據(jù)物流機(jī)械設(shè)備種類不同，在港口門座式起重機(jī)、裝卸橋等起重機(jī)械設(shè)備上多采用壓板固定、編結(jié)連接、繩夾連接、鋁合金套壓縮法連接等繩套固定在貨梯、貨物升降機(jī)等設(shè)備使用，若為曳引驅(qū)動(dòng)方式，采用壓板固定或單一的繩套固定。考慮到壓板固定形式較為單一，本文不再進(jìn)行相關(guān)討論。各個(gè)繩頭組合相關(guān)要求見表1，繩套固定示意圖見圖1，常見繩頭組合見圖2。表1繩頭組合要求

鋼絲繩端部固定和連接|強(qiáng)度比|常規(guī)要求壓板固定|≥80%|壓板數(shù)不小于2個(gè)編結(jié)連接|≥75%|編結(jié)長度不小于倒線通直徑的15倍，且不小于300mm套|繩夾連接|≥85%|繩夾數(shù)不小于3個(gè)定|鋁合金套壓縮法連接|≥90%

錐形套澆鑄法連接|≥100%|

注：強(qiáng)度比=鋼絲繩固接強(qiáng)度/鋼絲繩最小破斷拉力編適模形套管錐形害流鑄錐形基添詩鋁合金喜壓縮圖1繩套固定示意圖

非八-

圖2常見繩頭組合圖2從左至右的各部件分別為開口銷、雙螺母、彈簧、拉桿、模套及鋼絲繩，其中模套形式可選擇編結(jié)連接、繩夾連接、鋁合金套壓縮法連接等繩套固定方式。繩頭組合與鋼絲繩配對(duì)使用，是國際物流機(jī)械設(shè)備最為常見的機(jī)械部件，相對(duì)于鋼絲繩而言，繩頭組合較為復(fù)雜，也是容易出現(xiàn)安全使用隱患的部位，特別是在彈簧、拉桿等部位。

2繩頭組合常見問題

開口銷與雙螺母用于防止與固定彈簧壓縮量；彈簧用于調(diào)節(jié)鋼絲繩的張力大小；拉桿用于力的傳遞等。繩頭組合各部件的作用不同導(dǎo)致繩頭組合安全隱患部位多，例如開口銷缺失、螺母松動(dòng)與缺失、彈簧壓縮量不一、彈簧選配不同、拉桿尺寸不一、繩套固定不牢固等，從其實(shí)際使用與安全監(jiān)管角度，開口銷、螺母與繩套固定的安全使用隱患可目測排查并快速解決，彈簧與拉桿的安全使用隱患也可目測排查，其使用安全隱患對(duì)鋼絲繩的張力影響大小量化是難點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究分析繩頭組合的彈簧、拉桿安全風(fēng)險(xiǎn)，其常見風(fēng)險(xiǎn)問題有彈簧壓縮量不一和選型不同（包括彈簧選型、拉桿選型等）。

3問題探討及量化分析

3.1彈簧問題

3.1.1彈簧壓縮量問題。繩頭組合中的彈簧相關(guān)要求：懸掛鋼絲繩的一端繩頭組合應(yīng)能平衡各鋼絲繩的張力，使任何一根鋼絲繩的張力與所有鋼絲繩張力平均值的偏差均不大于5%。可理解為每個(gè)鋼絲繩繩頭組合的彈簧壓縮量與所有彈簧壓縮量平均值的偏差均不大于5%。

彈簧彈力計(jì)算公式為：F=KL式中，F(xiàn)為彈簧拉力，K為彈簧彈性系數(shù)，L彈簧壓縮量。

圓柱形彈簧的彈性系數(shù)計(jì)算公式為：K=Gr4

=AVRT式中，G為材料的切變模量，N為彈簧有效圈數(shù)，r為彈簧絲半徑，R為彈簧中心半徑。針對(duì)壓縮量問題，若彈簧的彈性系數(shù)K一致，據(jù)不完全測量各彈簧的壓縮量分別為38.2mm、38.4

mm、38.3mm、38.2mm、40.8mm，壓縮量平均值為38.78mm，允許偏差范圍在36.8~40.7mm，可知40.8mm不在范圍內(nèi)，故其壓縮量不符合要求。

3.1.2彈簧選型問題。彈簧的壓縮量大致相同，不能簡單認(rèn)為每根鋼絲繩的張力與所有鋼絲繩張力平均值的偏差均不大于5%，需計(jì)算彈簧彈力大小來判斷，即計(jì)算圓柱形彈簧的彈性系數(shù)是否一致。為便于計(jì)算比較，彈簧的材料切變模量為G、有效圈數(shù)N參數(shù)相同。①若當(dāng)彈簧絲半徑r相同、彈簧中心半徑R的偏差在5%內(nèi)時(shí)，K的偏差范圍為（0.86-~1.16）K。②若當(dāng)彈簧中心半徑R相同、彈簧絲半徑r的偏差在5%內(nèi)時(shí)，K的偏差范圍為（0.81~

1.21）K。③若當(dāng)彈簧中心半徑R與彈簧絲半徑r的偏差在5%內(nèi)時(shí)，K的偏差范圍為（0.70-1.42）K。

均發(fā)現(xiàn)K的偏差范圍都超出5%，不符合要求。彈簧絲半徑r相同，但彈簧中心半徑R，其中3個(gè)舊彈簧是45mm，另外兩個(gè)新彈簧是35mm，新、舊不同彈簧的K值變化為R=45mm，認(rèn)定為Kl=K；R=35mm，K2=2.13K，即為所產(chǎn)生的彈簧彈力增加了2.13倍，其鋼絲繩張力偏差已超過要求范圍。

3.2拉桿問題

繩頭組合至少能承受鋼絲繩最小破斷負(fù)載的80%，而拉桿用于繩頭組合的力傳遞，需承受鋼絲繩與彈簧間的拉力，需考量拉桿的抗拉強(qiáng)度，即拉桿的抗拉強(qiáng)度不能低于鋼絲繩最小破斷負(fù)載的80%。

抗拉強(qiáng)度計(jì)算公式為：Ra=F./5。

式中，R。為抗拉強(qiáng)度，F(xiàn)。為最大試驗(yàn)力，S。

為原始橫截面積。

拉桿的原始橫截面面積與螺母、螺紋螺距有關(guān)，M10螺紋有效應(yīng)力橫截面面積約為58.7mm2，M8螺紋有效應(yīng)力橫截面面積約為34.7mm2，二者有效橫截面面積減少約41%，相應(yīng)的最大承載能力也減少約41%，導(dǎo)致無法滿足繩頭組合至少能承受鋼絲繩最小破斷負(fù)載80%的要求。

4問題成因及整改措施

彈簧問題和拉桿問題成因?yàn)閲H物流機(jī)械設(shè)備維修人員對(duì)其相關(guān)規(guī)范要求內(nèi)容了解不深。當(dāng)多條鋼絲繩受力不均勻時(shí)，可通過調(diào)整繩頭組合來維持受力平衡，但不可隨意調(diào)整彈簧壓縮量、更換不同類型的彈簧；若發(fā)現(xiàn)個(gè)別鋼絲繩的繩頭組合破損需更換時(shí)，應(yīng)更換同規(guī)格同型號(hào)的繩頭組合以確保其使用安全，不應(yīng)簡單認(rèn)為能保證繩頭組合彈簧壓縮量即可，而忽視拉桿的抗拉強(qiáng)度要求。

在國際物流機(jī)械設(shè)備安全監(jiān)管時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩繩頭組合存在使用風(fēng)險(xiǎn)后的整改措施為：首先停機(jī)檢修，通過松緊螺母來微調(diào)繩頭組合各鋼絲繩的張力偏差；若無法滿足，可通過剪切個(gè)別鋼絲繩長度和微調(diào)繩頭組合來確保使用安全。其次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)個(gè)別鋼絲繩的繩頭組合破損無維修價(jià)值，應(yīng)更換同規(guī)格同型號(hào)的繩頭組合并調(diào)整其彈簧壓縮量。最后，做好繩頭組合的相關(guān)維修或更換記錄以備溯源。

5結(jié)束語

鋼絲繩與其繩頭組合是物流機(jī)械設(shè)備中最為基礎(chǔ)的機(jī)械部件，盡管較小，但關(guān)乎到物流機(jī)械設(shè)備的使用安全。在實(shí)際使用與安全監(jiān)管時(shí)，鋼絲繩端部固定不牢影響物流機(jī)械設(shè)備的裝卸、吊運(yùn)、儲(chǔ)存等工作效能，應(yīng)多檢查發(fā)現(xiàn)其安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，采取恰當(dāng)?shù)恼拇胧﹣泶_保繩頭組合的安全性能，從而提升物流機(jī)械設(shè)備的安全管理質(zhì)量與水平。