履帶式起重機卷揚機棘爪裝置的應用

鮑永龍

目前，起重機械廣泛用于工業與民用建筑中。其中，履帶式起重機由于適應能力強、起重能力大等優點受到建筑行業青睞。履帶式起重機起升、變幅都是由卷揚機動作來完成的，卷揚機發生故障輕則引發安全風險，重則車毀人亡。所以如何保證卷揚機運行安全是履帶式起重機運行的重中之重。

卷揚機棘爪鎖定機構是防止卷揚機制動系統因為內泄而引起剎車失靈導致起重臂和吊物下墜的安全裝置。

一、卷揚機棘爪鎖定裝置介紹

1.履帶式起重機主要有主鉤、副鉤、主臂變幅、副臂變幅四個棘爪鎖定機構，且結構一致。各卷筒側壁外沿加工成棘輪，其鎖定棘爪由拉線與彈簧控制結合或分離。棘爪拉線一端連接于駕駛室中的控制手柄，另一端連接鎖定棘爪。當按下控制手柄時，棘爪在彈簧壓力下卡入卷筒側壁的棘輪，使卷筒不能逆時針方向轉動，避免因卷揚制動系統或液壓馬達內泄而造成吊重和臂架下落事故，即處于機構的棘爪鎖定狀態;而當拉起駕駛室中的控制手柄時，拉線內的鋼絲繩拉動棘爪、壓縮彈簧，使棘爪繞銷軸向下轉動，脫離棘輪，處于機構的棘爪松脫狀態。

傳統的卷揚機棘爪鎖定裝置結構簡單，主要由棘爪、彈簧、固定支架、棘爪拉線、控制手柄組成，維護費用低。但此種棘爪鎖定裝置也存在多重問題，如拉線卡澀、彈簧彈力不足、手柄操作不便等，嚴重影響了棘爪鎖定裝置的使用，是導致棘爪裝置維修率高、使用率達不到100%的主要原因。

2.為了保證履帶式起重運行安全，確保履帶式起重機卷揚機安全鎖定裝置維修率低、使用率達到100%，對履帶起重機卷揚機棘爪鎖定裝置進行優化，確保棘爪鎖定裝置靈敏可靠并易于操作。

運用目前最新的液壓技術，用液壓缸替換棘爪拉線和彈簧。當液壓缸的活塞桿伸出時，棘爪卡進卷筒側壁的棘輪，卷筒無法朝鋼絲繩繞出方向轉動;當活塞桿縮回時，棘爪脫離棘輪，卷筒不受棘爪控制。該液壓控制回路聯入整機的液壓伺服系統，與蓄能器直接相連，而電磁閥的換向由駕駛室中的開關控制。而且將控制液壓油缸的電路與履帶吊中控電路連接，在未鎖定棘爪的情況下不能啟動熄火開關，確保棘爪鎖定機構的使用率達到100%。

二、兩種卷揚機棘爪鎖定裝置對比

1.操作性對比

①傳統拉線式卷揚機棘爪鎖定裝置利用手柄壓縮彈簧來打開棘爪，再操作手柄利用彈簧力鎖定棘爪。操作手柄時容易受到拉線卡澀、彈簧彈力疲勞的影響，操作起來較為費力。

②液壓式卷揚機棘爪鎖定裝置利用液壓原理，采用電子按鈕進行控制，操作起來簡單方便。

2.安全性對比

①拉線式卷揚機棘爪鎖定裝置在長期使用過程中，拉線和彈簧受天氣氣候影響而銹蝕，影響裝置的正常運行，對深圳某某項目兩臺250t履帶吊和一臺50t履帶吊棘爪鎖定機構故障次數進行統計，平均故障次數為6次/臺˙年。履帶吊卷揚機棘爪鎖定機構故障次數較多，棘爪鎖定機構在維修過程中，卷揚機沒有處在棘爪安全保護中，存在安全風險。而且在拉線式棘爪鎖定裝置操作過程中，操作司機受精神狀態、安全意識、外部環境等因素的影響，存在忘記鎖定棘爪現象，給履帶吊的正常運行帶來了極大的安全隱患。

②液壓式履帶吊棘爪鎖定裝置結構較為復雜，采用液壓系統代替拉線和彈簧，液壓系統分為動力原件、控制元件、執行原件、輔助元件、工作介質五部分。動力原件是液壓泵，控制元件是改變液流方向的方向控制閥、調節運動速度的流量控制閥和調節壓力的壓力控制閥，執行原件是液壓油缸，輔助元件油箱、管件、蓄能器、過濾器等，工作介質是液壓油，其中動力原件、部分輔助元件、工作介質可使用履帶吊本體液壓系統，節約制作成本和維護保養費用。液壓系統精密度較高，是故障率較低的機械運行系統，可保證棘爪鎖定裝置長期穩定的運行。且控制液壓系統的電路可與履帶吊中控電路系統連接，在未鎖定棘爪的情況下不能啟動熄火開關，確履帶式起重機停車安全。

3.維護保養方面對比

①拉線式棘爪鎖定裝置除了定期保養外還需定期更換拉線，以深圳某項目250t履帶吊為例，由于地處沿海，鐵制品腐蝕性大，250t履帶吊平均2個月要對棘爪拉線進行一次保養，要將拉線拆卸下來，用柴油進行浸泡，需人工1個工日;每12個月對拉線進行更換一次，需人工0.5個工日。人工成本為：300元/工日;材料成本：拉線600元/根;汽油7.4元/L，每次浸泡需要柴油10L。機械費：每次進行拉線安拆時吊車不得進行吊裝作業，250t履帶吊臺班費用為8630元/臺班（項目內部交易標準）。

每年維護保養的成本為：人工費+材料費+機械誤工費

人工費=（6×1+0.5）×300元/工日=1950元

材料費=6×10L×7.4元/L+600=1044元

機械誤工費=（6×1+0.5）×8630元/臺班=56095元

每年維護保養的成本=1950元+1044元+56095元=59089元

②液壓式棘爪鎖定裝置的維護保養主要有更換液壓油濾芯、液壓油和老化的油管。由于液壓油使用的是履帶吊主體液壓系統的液壓油，此液壓油、液壓油濾芯每年都會進行跟換，所有棘爪鎖定裝置只需更換系統內老化的液壓油管即可，目前市場上液壓油管都采用多層橡膠和鋼絲壓制而成，經久賴用，且該液壓系統不是受力液壓系統，管道內液壓油壓力小，液壓油管可長期使用，節約了成本。

經過兩種履帶吊棘爪鎖定裝置的對比，我們發現液壓式履帶吊卷揚機棘爪鎖定裝置操作簡單方便，可靠性強，且有效維修次數少，大大的降低了維護成本，提高了起重機械的完好率，使履帶吊能更好的服務于各施工單位。

（作者單位：中國能源建設集團湖南火電建設有限公司）