润滑对钢丝绳寿命的影响

1、钢丝绳润滑的影响

钢丝绳是将力学性能符合要求的钢丝按照一定规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，其主要构成材料包括制绳钢丝、润滑脂和绳芯( 纤维芯或钢芯)。制绳钢丝包括优质碳素钢丝和不锈钢丝，以及将优质碳素钢丝经镀层处理制造的镀锌钢丝、镀锌铝合金钢丝等。大多数品种的钢丝绳均涂敷润滑脂，并将钢丝绳纤维芯浸麻芯脂处理，少数品种的钢丝绳受使用条件的限制不涂敷润滑脂，众多的钢丝绳制造者和使用者数十年前已经注意到润滑状况对钢丝绳使用寿命有至关重要的影响，文献［1］用表格形式列出了某规格钢丝绳疲劳试验数据( 表 1、表 2) 。

表1 某规格钢丝绳疲劳试验数据

表2 钢丝绳不同部位涂油疲劳试验数据

从表 1 和表 2 可以看出，钢丝绳内钢丝、绳芯全不涂油则弯曲疲劳试验次数急剧减少，证明润滑状况对钢丝绳使用寿命有重要影响。疲劳试验是对钢丝绳实际使用工作状况的一种模拟，钢丝绳实际使用寿命与疲劳试验寿命成正比关系。

目前各个生产钢丝绳的企业，在钢丝绳生产的初期就会针对钢丝绳进行润滑处理，一般是钢丝绳制造时润 滑脂的涂敷先后采用了绳涂敷和股绳涂敷方式，现 在认为最合理的润滑脂涂敷方法是捻股时在钢丝合 拢点前喷油涂敷，即通过对涂敷润滑脂方式的改进， 确保润滑脂在制绳钢丝表面最大限度地趋于均匀分 布，以保证钢丝绳内部任意相互接触的 2 根钢丝间的润滑效果。

2、钢丝绳使用过程中的磨损

除了在生产时针对钢丝绳进行润滑处理，在日常运用过程中，也可以针对钢丝绳进行润滑养护。通过研究港口桥吊用失效钢丝绳，对断口进行检验和金相分析，钢丝绳断丝的性质为疲劳断裂，断裂源位于钢丝表面的损伤或磨损处，断丝表面存在较多磨损、挤压剥落等缺陷，部分钢丝断裂处磨损非常严重，断口横截面 积只有原钢丝的 60% 。通过对报废钢丝绳内部钢丝断口的检验分析，证实绝大多数钢丝断口处表面均有明显的磨损，钢丝断口断裂性质为疲劳断裂，即钢丝绳在实际使用过程中，钢丝表面首先发生明显的磨损，进而在交变应力的作用下发生疲劳断裂，造成钢丝绳的最终失效。

2.1 润滑对钢丝绳寿命的影响

钢丝绳的磨损包括钢丝绳外表面磨损与钢丝绳内部钢丝表面磨损。钢丝绳外表面磨损是与相接触物体发生相对滑动所致，如钢丝绳与变向绳轮槽等接触摩擦，这种钢丝绳外表面磨损发生在钢丝绳外层股外层丝的可见部分。钢丝绳的磨损包括钢丝绳外表面磨损与钢丝绳内部钢丝表面磨损。钢丝绳外表面磨损是与相接触物体发生相对滑动所致，如钢丝绳与变向绳轮槽等接触摩擦，这种钢丝绳外表面磨损发生在钢丝绳外层股外层丝的可见部分。时，它们之间发生相对滑动，失效钢丝绳内部钢丝表面的磨损证明了这种钢丝间相对滑动的存在，因为相对滑动是发生磨损的前提条件。

钢丝绳内部钢丝间弹性伸长变形的不同步造成钢丝间相对滑动，钢丝表面在摩擦力的作用下会发生磨损，一般情况下其相对滑动量为微米量级，由此引起的磨损被称为微动磨损。 微动疲劳的主要相关因素有接触压力、滑移幅值、微动频率、摩擦力、微动环境及接触区材料微动与交变应力的共同作用，加速疲劳裂纹萌生与扩展，从而明显降低钢丝绳的使用寿命，钢丝间的微动磨损及由此引起的钢丝疲劳断裂是造成钢丝绳失效的主要原因之一。

对于在腐蚀环境中使用的钢丝绳，如海洋渔业捕捞用镀锌钢丝绳，海水中氯离子对钢丝绳的钢丝表面形成强烈腐蚀，腐蚀与磨损的共同作用通常表现为互相加速，腐蚀环境中使用的钢丝绳腐蚀疲劳是钢丝绳失效的主要原因。

钢丝绳内润滑脂的作用有 2 个，一是提高钢丝绳内部相邻钢丝间的润滑，二是可以将钢丝与空气有效隔离，在起到润滑作用的同时对钢丝起到一定的防腐蚀作用。当润滑失效时钢丝在大气中氧化速度急速升高，特别在沿海高温潮湿且含有较多盐分的大气环境中尤其明显。良好的润滑可以有效降低钢丝绳内部钢丝间的摩擦因数，从而降低钢丝表面微动磨损速率，并减缓微动疲劳的发生，这是润滑对钢丝绳使用寿命影响的原因所在。对润滑效果有重要影响的因素包括润滑脂涂敷量、分布均匀度以及化学物理性质等。

2.2 润滑对钢丝绳寿命的影响

针对以上收集的相关数据，不难发现制绳钢丝捻制过程中在拉伸、扭转和弯曲载荷 的综合作用下，产生斜楔状、阶梯状和混合状断口。其断口显微分析和金相检测结果表明，由于扭转和弯曲载荷的共同作用，钢丝表面产生横向裂纹，随着 裂纹扩展最终导致钢丝断裂。生在钢丝断裂之前，发生磨损证明了钢丝间相对滑动的存在，钢丝绳内部良好的润滑可以降低摩擦因数，减缓磨损的发生，进而延长使用寿命。以往提高钢丝绳使用寿命的措施主要集中在钢丝绳结构改进与制绳钢丝力学性能的提高上。通过分析润滑对钢丝绳使用寿命的影响机制，针对钢丝绳内部钢丝表面的磨损采取技术措施，如通过润滑减小摩擦因数或通过表面处理技术提高制绳钢丝表面的耐磨能力，为延长钢丝绳使用寿命创造了一条新途径。随着钢丝绳领域创新技术的不断出现，钢丝绳的使用寿命将大幅度提高。

VMAXX^®️ 钢丝绳清洁润滑系统配合专用的钢丝绳润滑脂，能够有效改善钢丝绳润滑的情况，提升钢丝绳的使用寿命。钢丝绳先经过针对性设计的清洁器，剥离钢丝绳表面失效的油脂，以及凹槽内的粉尘坚硬颗粒；经过清洁的钢丝绳到达润滑器，润滑器有钢丝绳夹、钢丝绳密封器、进油快速接头等部位组成，通过VMAXX^®️ 气动泵将带有压力的润滑脂存储在密封腔体内，对钢丝绳进行加压润滑，促进润滑脂有效渗透至钢丝绳的内部，使其得到全面润滑。

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