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2016-11-08

[关键词] 折线绳槽 Lebus绳槽 卷筒 起重机 启闭机

1 折线绳槽卷绕技术的起源:目前在我国起重行业流行的“折线绳槽”一词,是指从国外引进的一种适合钢丝绳多层卷绕的绳槽形式。由于这种绳槽在卷筒周向的大部分区段上保持与法兰端面平行,只在很小的区段上与法兰端面相交,因此绳槽必然出现拐折现象,故而得名“折线绳槽”。折线绳槽起源于美国,是由美国Lebus国际有限公司(Lebus International Inc. )的创始人Frank.L.Lebus先生发明的,故国外一般称这种绳槽为“Lebus Grooves” ,即Lebus绳槽。早在1900年,Lebus先生就已涉足美国的油田工业界,并通过为迅速发展的德克萨斯州西部油田提供钻探设备的专用工具和配件开始了他的创业史。那时,Lebus先生开办的企业还只是一家铁器作坊。后来,Lebus先生通过对石油钻探设备的观察,发现这些设备上的钢丝绳常常不能在卷筒上均匀缠绕,致使钢丝绳严重磨损并很快报废。这引起了他的浓厚兴趣,于是,他开始了对钢丝绳缠绕方式及绳槽形式的研究,终于发明了折线绳槽,并使之成为一种专门的绳索卷绕技术。

2 折线绳槽卷绕技术的发展阶段:折线绳槽技术的发展,按时间划分大体上可分为两个阶段,即1937~1949年为第一阶段,1950年以后为第二阶段。

  1937年,Lebus先生在美国德克萨斯州东北部的郎维尤城(Longview)创建了Lebus国际有限公司。也就是在这一年,他发明了“Lebus绳槽”,并将世界上第一个带有“Lebus绳槽”的卷筒应用于油田的钻井设备,获得了成功。在此之后,随着世界各国特别是欧美和日本等国陆地和海上石油开采工业以及其它工业的快速发展,“Lebus绳槽”的应用也随之扩大。特别在1945年以后,这一技术在不同领域的卷扬机构上得到了大量应用。不过,这时的“Lebus绳槽”在一圈内只有一个斜旋段(相对于法兰),即在多层缠时,上下层的钢丝绳在卷筒上仅有一个交叉过渡区。

  与此同时,Lebus先生根据在不同领域实际使用的情况,对最初的绳槽形式也进行了不断的改进。至1950年,他又发明了带有两个斜线段的“Lebus绳槽”槽形(见图1)和“Lebus绳槽偏角补偿器”,使这种绳槽的卷绕性能更趋完善,而这种带有两个斜线段的绳槽槽形也一直保持至今。从此,Lebus绳槽不仅在石油钻井和采矿工业,而且在建筑施工、航空吊运、深海探测、起重工业等领域都得到更为广泛的应用。

  至20世纪60年代以来,美国Lebus国际有限公司相继在日本、英国、德国、澳大利亚、挪威、南非和新加坡等国建立了下属的子公司或代理销售、服务公司。Lebus技术已享誉整个世界。目前,Lebus国际有限公司正在第三代继任人、现任首席执行官Charls Lebus(1978年继任)的带领下,继续着它的成功的故事和辉煌,这是在20世纪初还是个铁匠师傅的老Lebus先生始料不及的。

3 在水电工程上的应用

Lebus公司的折线绳槽卷绕技术虽然在诸多领域广泛应用,但在欧美诸国水工启闭机械领域内尚难觅其例。这同这些国家的水工布置特点和机械工程师在水工闸门启闭机的选型上大多宁可选用液压启闭机的选型指导思想有关。所以,在西方的水电站建设中很少见有采用大吨位高扬程卷扬启闭机的工程实例。在日本的水工起重机械上,折线绳槽卷筒的钢丝绳最粗为60mm,卷筒直径最大到2 400mm,卷绕的层数最多达到了10层,而卷筒的长度普遍较短。

4 Lebus公司对折线绳槽使用条件的限制

Lebus公司对折线绳槽的使用条件做出了如下规定:

(1)卷筒的法兰必须在任何条件下都保持与卷筒壁垂直,即使在有荷载作用时也一样;

(2)为避免钢丝绳出现“跳槽”或“越轨”现象,钢丝绳必须保持足够的拉力,以使钢丝绳能始终紧贴绳槽表面。当不满足此条件时,应加设钢丝绳压辊。

在这方面,Lebus公司的一些分公司规定了具体数值,但稍有差异:Lebus德国分公司规定钢丝绳上的拉力应不小于钢丝绳破断荷载的2%(或工作荷载的10%),而日本分公司则规定应不小于钢丝绳破断荷载的1.7%。

(3)绳索偏角最好保持在0.25°~1.25°内,最大不超过1.5°,如不能满足此条件,则必须使用Lebus钢丝绳偏角补偿器(Fleet angle compensator)来进行纠正。

关于绳索的最小偏角,Lebus公司的一些分公司之间稍有差异,如:美国和日本规定为不小于0.25°,而德国规定为不小于0.5°。

(4)从卷筒上放出的钢丝绳绕向定滑轮时,定滑轮的中心必须与卷筒法兰间的宽度对中。

(5)绳索必须保持它的不松散性和圆的形状,即使在最大荷载下也一样。

Lebus公司认为,当满足以上条件时,使用折线绳槽卷筒可安全地进行多层卷绕而不会出现任何问题。

5 结束语

有关国外折线绳槽卷绕技术的报道在国内并不多见,笔者也是在修编《水利水电工程启闭机设计规范》(SL 41-93)的过程中搜集了一些这方面的资料,且多为外文资料。因资料有限,文中所列与折线绳槽卷绕技术有关的一些“最大”参数用例,有可能在现今已不一定是真正的最大,但总体上还是能反映出国外对这一技术的应用水平,供参考。与国外折线绳槽卷绕技术的应用水平相比,不论是在应用的钢丝绳的直径上,还是在卷绕的层数上,国内起重行业还存在一定的差距。


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