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LBS技術資料

2016-11-08

[關鍵詞] 折線繩槽 Lebus繩槽 卷筒 起重機 啟閉機

1 折線繩槽卷繞技術的起源:目前在我國起重行業流行的“折線繩槽”一詞,是指從國外引進的一種適合鋼絲繩多層卷繞的繩槽形式。由于這種繩槽在卷筒周向的大部分區段上保持與法蘭端面平行,只在很小的區段上與法蘭端面相交,因此繩槽必然出現拐折現象,故而得名“折線繩槽”。折線繩槽起源于美國,是由美國Lebus國際有限公司(Lebus International Inc. )的創始人Frank.L.Lebus先生發明的,故國外一般稱這種繩槽為“Lebus Grooves” ,即Lebus繩槽。早在1900年,Lebus先生就已涉足美國的油田工業界,并通過為迅速發展的德克薩斯州西部油田提供鉆探設備的專用工具和配件開始了他的創業史。那時,Lebus先生開辦的企業還只是一家鐵器作坊。后來,Lebus先生通過對石油鉆探設備的觀察,發現這些設備上的鋼絲繩常常不能在卷筒上均勻纏繞,致使鋼絲繩嚴重磨損并很快報廢。這引起了他的濃厚興趣,于是,他開始了對鋼絲繩纏繞方式及繩槽形式的研究,終于發明了折線繩槽,并使之成為一種專門的繩索卷繞技術。

2 折線繩槽卷繞技術的發展階段:折線繩槽技術的發展,按時間劃分大體上可分為兩個階段,即1937~1949年為第一階段,1950年以后為第二階段。

  1937年,Lebus先生在美國德克薩斯州東北部的郎維尤城(Longview)創建了Lebus國際有限公司。也就是在這一年,他發明了“Lebus繩槽”,并將世界上第一個帶有“Lebus繩槽”的卷筒應用于油田的鉆井設備,獲得了成功。在此之后,隨著世界各國特別是歐美和日本等國陸地和海上石油開采工業以及其它工業的快速發展,“Lebus繩槽”的應用也隨之擴大。特別在1945年以后,這一技術在不同領域的卷揚機構上得到了大量應用。不過,這時的“Lebus繩槽”在一圈內只有一個斜旋段(相對于法蘭),即在多層纏時,上下層的鋼絲繩在卷筒上僅有一個交叉過渡區。

  與此同時,Lebus先生根據在不同領域實際使用的情況,對最初的繩槽形式也進行了不斷的改進。至1950年,他又發明了帶有兩個斜線段的“Lebus繩槽”槽形(見圖1)和“Lebus繩槽偏角補償器”,使這種繩槽的卷繞性能更趨完善,而這種帶有兩個斜線段的繩槽槽形也一直保持至今。從此,Lebus繩槽不僅在石油鉆井和采礦工業,而且在建筑施工、航空吊運、深海探測、起重工業等領域都得到更為廣泛的應用。

  至20世紀60年代以來,美國Lebus國際有限公司相繼在日本、英國、德國、澳大利亞、挪威、南非和新加坡等國建立了下屬的子公司或代理銷售、服務公司。Lebus技術已享譽整個世界。目前,Lebus國際有限公司正在第三代繼任人、現任首席執行官Charls Lebus(1978年繼任)的帶領下,繼續著它的成功的故事和輝煌,這是在20世紀初還是個鐵匠師傅的老Lebus先生始料不及的。

3 在水電工程上的應用

Lebus公司的折線繩槽卷繞技術雖然在諸多領域廣泛應用,但在歐美諸國水工啟閉機械領域內尚難覓其例。這同這些國家的水工布置特點和機械工程師在水工閘門啟閉機的選型上大多寧可選用液壓啟閉機的選型指導思想有關。所以,在西方的水電站建設中很少見有采用大噸位高揚程卷揚啟閉機的工程實例。在日本的水工起重機械上,折線繩槽卷筒的鋼絲繩最粗為60mm,卷筒直徑最大到2 400mm,卷繞的層數最多達到了10層,而卷筒的長度普遍較短。

4 Lebus公司對折線繩槽使用條件的限制

Lebus公司對折線繩槽的使用條件做出了如下規定:

(1)卷筒的法蘭必須在任何條件下都保持與卷筒壁垂直,即使在有荷載作用時也一樣;

(2)為避免鋼絲繩出現“跳槽”或“越軌”現象,鋼絲繩必須保持足夠的拉力,以使鋼絲繩能始終緊貼繩槽表面。當不滿足此條件時,應加設鋼絲繩壓輥。

在這方面,Lebus公司的一些分公司規定了具體數值,但稍有差異:Lebus德國分公司規定鋼絲繩上的拉力應不小于鋼絲繩破斷荷載的2%(或工作荷載的10%),而日本分公司則規定應不小于鋼絲繩破斷荷載的1.7%。

(3)繩索偏角最好保持在0.25°~1.25°內,最大不超過1.5°,如不能滿足此條件,則必須使用Lebus鋼絲繩偏角補償器(Fleet angle compensator)來進行糾正。

關于繩索的最小偏角,Lebus公司的一些分公司之間稍有差異,如:美國和日本規定為不小于0.25°,而德國規定為不小于0.5°。

(4)從卷筒上放出的鋼絲繩繞向定滑輪時,定滑輪的中心必須與卷筒法蘭間的寬度對中。

(5)繩索必須保持它的不松散性和圓的形狀,即使在最大荷載下也一樣。

Lebus公司認為,當滿足以上條件時,使用折線繩槽卷筒可安全地進行多層卷繞而不會出現任何問題。

5 結束語

有關國外折線繩槽卷繞技術的報道在國內并不多見,筆者也是在修編《水利水電工程啟閉機設計規范》(SL 41-93)的過程中搜集了一些這方面的資料,且多為外文資料。因資料有限,文中所列與折線繩槽卷繞技術有關的一些“最大”參數用例,有可能在現今已不一定是真正的最大,但總體上還是能反映出國外對這一技術的應用水平,供參考。與國外折線繩槽卷繞技術的應用水平相比,不論是在應用的鋼絲繩的直徑上,還是在卷繞的層數上,國內起重行業還存在一定的差距。


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