衍架式起重机故障分析及防护措施

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衍架式起重机由于具有起重灵活、操作简单、安装及拆卸方便等特点，被广泛地应用于施工企业的桥梁架设工地上。因此确保衍架式超重机的安全运转，对提高工作效率、降低生产成本、防止人身伤亡、树立良好的企业信誉等方面起着非常重要的作用。然而由于种种原因，衍架式起重机在使用过程中会出现这样那样的事故，给施工企业造成了不必要的损失。本文在对衍架式起重机安全事故进行分析的基础上，提出了一些具体的防护措施。
1 |/ I# m. J. y; a+ _% o1　衍架式起重机事故分析
衍架式起重机事故的最大比例是载荷的坠落。钢丝绳的损坏、传动和承载系统零部件的损坏、载荷严重超重、操作失误和维护保养不当等都是造成载荷坠落的最主要原因。因此，为了防止起重机事故，必须着重解决好设计、制造、安装、检验、维护等几个环节中的问题。在多年的实践经验中，通过对衍架式起重机多起事故隐患进行分析总结，本人认为造成起重机事故的原因主要有以下几个方面：
1.1　承载系统零部件的损坏
1.1.1　钢丝绳损坏
9 X+ y: H) F3 x& ]7 j$ d9 o0 {（1）动、定滑轮组碰撞引起钢丝绳挤轧或折断；
! v2 ]/ w. p! N0 v& w当吊钩吊起物品上升，如果起升机构的上升限位开关失灵，而吊车司机又未察觉，仍然继续上升操作时，会引起动滑轮组碰撞定滑轮组或小车架，造成钢丝绳被结构件边缘或滑轮轮缘挤压切割；或者由于电机的扭矩和传动系统的能量全部被钢丝绳吸收，超过了钢丝绳的承载极限，以至折断；
（2）钢丝绳缠绕混乱引起打结或折断；
在起吊过程中，如果钢丝绳离开卷筒绳槽或轮槽，或当吊钩放下后，但吊钩继续下降，引起钢丝绳松弛，均易造成钢丝绳缠绕混乱；
（3）下降限位开关失灵，引起钢丝绳打结或折断；
  T* Q; E, |/ \, W9 K6 H; n* q: ~当吊钩放下载荷后，如果由于起升机构的下降限位开关失灵，吊车司机继续进行下降操作，卷筒将钢丝绳全部放完后仍继续转动，则钢丝绳反向混乱缠绕，引起钢丝绳打结或折断；
（4）钢丝绳接头损坏；
（5）钢丝绳严重磨损后，用户没有定期更换，导致最后拉断。
1.1.2　吊钩损坏
/ e! J4 l; x5 a4 U大多数吊钩采用锻造，大吨位起重机采用板钩。如果在制造过程中未进行无损伤检查，锻造缺陷未及时发现，用户在使用过程中可能产生断裂等事故。如果锻钩的材质未严格控制，滥用材料，也会产生吊钩损坏事故。
1.1.3　滑轮损坏
; g- v% p/ q$ _如果设计欠妥或维护不当，球墨铸铁滑轮的轮缘在运输过程中常有碰坏现象。起升机构滑轮组钢丝绳的最大偏角有严格的限制，否则钢丝绳磨擦滑轮也会引起轮缘磨损以至损坏。
$ d# H2 r8 ~* V( O0 D! `% n1.1.4　结构部件损坏
衍架式起重机的桥架和小车架是起重机的两大承载部件。小吨位衍架式起重机的桥架设计主要受刚度条件限制。由于设计不当，制造质量低劣等原因引起两大部件损坏时，可能导致载荷坠落。
+ w/ z5 ?7 o9 y& n8 @! ]: D$ B1.2　起重机构传动系统零部件损坏
. V$ V! H$ A7 E4 h1 Y% c' z衍架式起重机的起升机械传动系统零部件由卷筒、轴、轴承、联轴器、减速箱、制动器等组成。由于设计错误、材质缺陷、制造超差、装配不当等都可能导致传动系统零部件损坏，因而载荷坠落。
1.3　使用维护不当
1.3.1　误操作和维护不当
) Z  ?* x% ?7 s: \% w衍架式起重机的设计通常是偏于保守的，也有成熟的设计经验，因此误操作和维护不当一般不至造成起重机损坏。但是如果经常性地被滥用，就会造成起重机事故。例如由于吊车司机判断失误，或经验不足引起操作失误；对钢丝绳、轴承、齿轮、滑轮等没有定期润滑常常加快磨损；吊车指挥员对载荷捆绑方法不重视，载荷重心位置不对中，引起不平衡起升，都容易引起损坏。
- P+ x8 r( w: e+ c& I( E* h' Y1.3.2　严重超载会引起最薄弱的零部件损坏
起重机严重超载会引起最薄弱的零部件损坏。超载的原因很多，例如由于操作人员低估载荷重量，起重机所起吊的对象与运输车辆或其它设备并没有完全脱开，司机就盲目起吊；或在起升过程中意外地被固定障碍物绊住载荷，此时电动机最大扭矩全部传递给钢丝绳和起重机构，引起严重超载。
: i( P, Z. v8 R2 x) g" ^2　防护措施
+ e7 y- r8 n5 K6 ]防止起重机故障，如防止载荷坠落，或立足于防止可能导致上述事故的差错，或立足于增强起重机安全地经受这些差错的能力，没有一种完全的办法。本人认为防止起重机事故以下三条基本防线是同等重要。
: a$ N5 D) c  Q* W# E% [2.1　第一防线：提高使用者的安全意识和操作水平
  T: {6 `# Y5 I, o起重机用户应是起预防事故的第一道防线作用。正确选择、安装、试验、操作、检查和维护是用户的责任。维护责任作用就是一个很好例子。恐怕最常导致载荷坠落的错误是限位开关调整不正确和电机反相连接，这些都会使限位开关不起作用。在另一实例中，维修人员未经批准改装了起重机，使安全装置移位或不起作用。
: j3 w/ \: j/ f# c2.2　第二防线：制造厂
即使用户正确地尽到了全部责任，还是不可能避免所有类型的事故。因而，起重机制造厂应提供第二道防线，即供应具有较大安全系数和足够安全保护装置的优质产品。
" L" N2 I1 e7 ^* ]* l限位开关也是第二道防线中一个很好的例子。在起重机械安全技术检验规程中，要求安装上升限位开关。由于这个开关可能失灵而不能防止上、下滑轮组接触，所以常规定安装第二个开关。
7 m# M  L6 v5 Q7 V: [/ f. Y遗憾的是两个上升限位开关都有可能受到控制系统故障和反相连接的影响。可以通过规定安装反相连接保护装置进一步防止上、下滑轮组接触。安装这种保护装置后，如果不慎反相连接，起重机将不能运转。另外安装一个与相位无关的动力限制开关，可以作为第二个限制开关。
2.3　第三防线：附加主起升机构的安全保护系统
主起升机构为了防止过载除应采用合理的设计计算方法外，采用一些安全保护装置也是有利的措施。以下就几种装置作简要介绍：
2.3.1　监测保护装置
安全保护系统的基本要求是能提供监测起重机差错的信号及记录，防止差错继续扩大，并能及时得到纠正。
) t6 n5 E7 R: w, ?（1）重量显示和超载保护装置；
该装置通常采用数字显示或指针指示等方式，随时向操作人员显示或进行记录，达到额定起重量时发出报警声音、灯光等信号，超载时通过信号控制使起重机停止工作（衍架式起重机起重量≥20t，应安装）。
4 E3 ]8 W: V+ B+ y) T$ P4 C（2）卷筒超速监控器；
起    重机在起吊重物时，如果传动系统零部件损坏，载荷受重力影响而坠落，此时卷筒超速反转，通过卷筒超速监控器发出信号，事故制动器立即动作，刹住卷筒。
/ k6 F( J+ v9 t（3）防止事故发生的制动器；
在起重机正常工作时，事故制动器不起作用。如果传动系统零部件损坏，卷筒超速反转由监控器发出信号后，事故制动器动作。事故制动器安装在卷筒上，常见的有盘式制动器和带式制动器。
" o/ c+ m* u$ P6 D- Z6 G0 g（4）起升高度限位器；
' n; z1 V% ^+ o' B+ e9 W1 i+ s' w由于误操作或上升限位的制动器失灵，起升机构的吊钩滑轮组超过上一定的高度后，起升高度限位器发出信号，起升机构断电，载荷不能继续起升。衍架式起重机的高度限位器通常是械式的。
（5）钢丝绳缠绕监控器；
6 s% n* @+ g# X2 H7 \  C3 I& T钢丝绳缠绕监控器由导杆和限位开关组成，固定在起升机构的卷筒上。正常缠绕时，监控器导杆和钢丝绳不接触。当起升钢丝绳越槽时碰到监控器导杆，限位开关发出信号，起重机停止工作。
（6）钢丝绳断裂监控器；
4 @" A, [2 E+ n6 P* x) p当钢丝绳断裂时，监控器发出信号，起重机停止工作。
（7）起升扭矩限制器；
在主起升减速器上可以采用起升扭矩限制器，扭矩限制器是可调式，在扭矩超过额定数值时，转动轴和被动轴之间就打滑，可以限制起重机承载系统和传动系统的超载现象。
2.3.2　双重传动系统
起重机正常工作时，电动机带动双套减速箱同时动作。如果一台减速箱中齿轮、轴、轴承等某个零件损坏，另一台减速箱可以单独承受传动系统中的载荷，作为备用系统（如图1）
1 D& U+ d; B; O. g8 r2.3.3　双重承载系统
对于吊钩、滑轮组、钢丝绳等承载零部件，都可以采用工作、备用双重承载系统，当工作承载系统发生故障时，备用承载系统自动投入工作。双重吊钩组分为内吊钩和外吊钩，分别承受最大起重重量，吊钩垫圈、螺母、轴承、横梁等也是双重的，起重机正常工作时，双重吊钩组同时承受起吊载荷。当其中一套损坏时，另一套可以单独承受起重载荷，而且损坏的零件又不会从起重机上掉下来。
此系统由于定滑轮和动滑轮间钢丝绳拉力基本上是平衡的，所以由单根钢丝绳子吊住时载荷不会产生明显的晃动。但在钢丝绳子缠绕时，吊钩组在起升和下降过程中必须保持沿垂线运动。
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