大型起重机受到降钩问题的困扰

    在一般起重作业中，起重机要将卷筒上大部分钢丝绳放出后才能将空载的吊钩落到地面上。在之后的起重作业中，随着载荷的提升，钢丝绳在被张紧的情况下又绕回到卷筒上。

　起升机构带载下降时却是完全不同的情况。举例来说，一台起重机要更换一台涡轮发电机的全部3个叶片。首先，起重机操纵员要将臂架升起到机舱的高度，挂上第一个叶片，并把它安全地降落到地面上来。下降的过程很平稳，因为钢丝绳这时是紧紧地缠绕在卷筒上的。之后，卷筒升起吊钩，挂上另外一个叶片。问题就发生在这里，专家们说。“这时，除了钢丝绳和吊钩的重量外，钢丝绳是在没有任何其他张力的情况下收卷起来的，在整整一卷筒松散钢丝绳的情况下吊起第二个叶片。没有张力或张力很小是灾难发生的前奏，这样会损毁钢丝绳，把它压扁。”

　钢丝绳制造商Bridon负责起重机应用技术的经理David Hewitt解释说。

　大多数钢丝绳在张力的作用下会拉长一点，也就是说，钢丝绳的直径会缩小一些。这时在张力的作用下，钢丝绳会切入下层缠绕的钢丝绳之间。由于缠绕在卷筒上的钢丝绳处于松散状态，没有力量顶住拉紧钢丝绳的压力。当有拉力的钢丝绳切进来时，缠绕在外层的钢丝绳会被损毁，这会使起升运动嘎然停止。

　由此造成的冲击足以将起重机掀翻。为了确保不发生这种现象，应立即停止起重作业，更换卷筒上的全部钢丝绳。钢丝绳技术公司的设计师Roland Verreet说，切入钢丝绳的力量甚至能把卷筒两端的法兰盘顶掉。

　Hewitt认为，这种起升机构带载下降的工况与起重机设计的基本原理相悖。“内层钢丝绳在没有或只有很小的张力时缠绕得很松散，而作业时外层钢丝绳一开始就受到很大的张力。这种情况与移动式起重机的设计工况正好相反。老式起重机上的卷筒直径很大，只缠绕一层钢丝绳，所以绳与绳之间并不接触。在过去的30年中，起重机的使用方式发生了很大的变化，对小直径卷筒钢丝绳的寿命要求越来越长。”换句话说，使用现代起重机作业时，不先把载荷提升起来而直接下放有可能非常危险。
 
　海洋起重机上采用的解决方法

　Hewitt继续说道：“履带起重机的用户是在安装风力发电机时发现这个问题的。实际上，海上起重作业一直就有这个问题，而它是向海床上降落载荷。”

　海洋起重机要在卷筒上缠绕多达2.5 km长的钢丝绳。“在进行深海起重作业时，要在常规的卷筒上缠绕大量的钢丝绳，每层有许多圈，并且要缠绕许多层。在这种情况下要想把钢丝绳缠绕得非常规整非常困难，”荷兰海洋驳船起重机制造商Huisman-Itrec机械设计部门的技术经理Eric Romeijn说。“如果发生乱绳，耽误时间不说，造成钢丝绳损坏的风险非常大。”

　与其他驳船制造商一样，Huisman-Itrec安装了一种与众不同不同的卷筒来解决这一问题。工程起重机的起升机构只有一个运动部件，即卷筒。而海洋起重机的起升机构有两个运动部件：一个大的蓄绳卷筒和一个摩擦卷筒（也称双鼓卷扬机）。在下降作业时，从卷筒上出来的钢丝绳要绕过摩擦卷筒内一系列的滑轮，每一个滑轮都由一个单独的马达驱动。钢丝绳通过这些滑轮时拉力越来越大，到达载荷端时，达到了满载拉力。下降作业时，一般钢丝绳的拉力都比较小。当将钢丝绳收回到卷筒上时，摩擦卷筒内的滑轮在相反的方向上相互作用，保持钢丝绳所需的最小张力。

　钢丝绳技术公司的Verreet和Bridon公司的Hewitt都认为，工程起重机可以从海洋起重机卷筒的设计中吸取经验，减少钢丝绳的损坏。Hewitt说，双鼓卷扬机是解决问题的“唯一方案”。Verreet说摩擦卷筒放绳时比一般的卷筒要平顺得多，后者在放到卡住的绳子时会发生抖动现象。

    从另一个方面说， 摩擦卷筒确实增加了使钢丝绳的弯曲次数，这些弯曲确实会减少绳子的寿命。钢丝绳制造商Teufelberger研究开发部的负责人RobertTraxl说，据他的经验，双鼓卷筒对钢丝绳造成的疲劳损坏比起钢丝绳在卷筒上被压扁所造成的损坏要轻得多。但他又介绍说，Teufelberger公司为牵引人工造雪机爬坡使用的卷扬机提供钢丝绳，既有普通卷筒用，也有摩擦卷筒用，都由Teufelberger提供。经过长期使用的比较，钢丝绳的寿命没有什么不同。

　Hewitt和Verreet都不同意这一观点。他们争辩说，即使有弯曲磨损，摩擦卷筒上使用的钢丝绳寿命也会长一些。Verreet说：“许多人认为，在多层卷筒上过一次只有一次弯曲，而钢丝绳通过一个双鼓卷筒会弯曲10次。但多层卷筒上的一次弯曲对钢丝绳造成的损害比对通过双鼓卷筒的满载钢丝绳造成的损害要轻得多。”

　无论如何，就连Traxl也承认双鼓卷筒也许是工程起重机一些特殊应用的唯一解决方案。“也许像拆卸风力发电机这样的场合，普通卷筒已经无能为力了。那么能完成这一工作的也只有摩擦卷筒了。”

　岸上起重机上采用的解决方法

　据Verreet介绍，履带起重机厂商正在研究采用双鼓卷筒的设计方案。“每一家公司都在考虑这一设计。我知道一家起重机制造商已经雇了一些毕业生开展双鼓卷筒的设计工作。”

　工作虽然已经开展起来，但制造商们似乎并不愿意向《今日起重机》杂志透露它们各自的技术方案。特雷克斯-德马格桁架臂起重机的产品主管Rüdiger Zollondz说，钢丝绳的张紧和带载下降问题不是公司的当务之急，对公司是否为起重机开展了双鼓卷筒开发工作这一问题不置可否。马尼托瓦克根本就不回答这个问题。神钢说，它的产品出厂前对钢丝绳进行了预紧，并且会在现场帮助用户张紧钢丝绳。

　利勃海尔好像没有走摩擦卷筒这一技术路线，而是开发了另外一种张紧钢丝绳的方法。利勃海尔埃英根工厂的设计工程师Hans-Dieter Willim说，公司不准备在全地面起重机上安装双鼓卷筒，其部分原因是考虑到钢丝绳的磨损问题。“为了降低钢丝绳的磨损，我们不得不用两个由数个独立驱动滑轮组成的卷筒，每一个滑轮都要根据钢丝绳的增长量采取不同的速度驱动，而增长量则根据钢丝绳的拉力不同而不同。这太复杂了，并且价格昂贵，需要很大的安装空间。”

　利勃海尔在2004年和2005年注册了两个专利，在钢丝绳缠绕到卷筒前对其进行制动，增加钢丝绳所需要的张力。第一个系统将钢丝绳绕在一对辊子上，下降作业时辊子随动，起升时则对钢丝绳进行制动。由液压油缸或弹簧产生的制动力可以通过一组丝杠调节。这一装置安装在伸缩臂的臂端。第二个系统与第一个系统相似，只不过钢丝绳是缠绕在一组滑轮上，安装在全地面起重机的桁架臂顶端。

　然而，据Willim介绍，利勃海尔并没有将这两个方案商业化，因为公司目前正在开发第三个方案，不想在方案未经试验和注册专利前就将其公布。

　也许目前这一问题并不那么突出，或许10年以后制造商们才会在起重机上标配双鼓卷筒。然而随着风力发电机的安装越来越多，发电机的规格越来越大、重量越来越重，这一问题看来是绕不过去了