單梁起重機(jī)小車防墜落裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

中車永濟(jì)電機(jī)有限公司 董霖華 宋紅昌 馮義文

引言

單梁起重機(jī)多以電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)，有時(shí)也稱作葫蘆式起重機(jī)，是車間、倉(cāng)庫(kù)和料場(chǎng)進(jìn)行物料吊運(yùn)的常見起重設(shè)備，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化的重要工具和設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)輕巧緊湊、操作使用簡(jiǎn)易方便、用途廣泛等特點(diǎn)，更有其獨(dú)具特點(diǎn)是少部分采用司機(jī)室操縱、大部分采用地面操縱形式，一般沒有專職操作人員，更沒有專門的司索、指揮人員，往往操作人員兼司索工作，因而潛在的不安全因素將比其他類型起重機(jī)更為顯著。

現(xiàn)狀分析

目前使用的單梁起重機(jī)電動(dòng)葫蘆大都未安裝設(shè)置防墜落安全裝置，當(dāng)電動(dòng)葫蘆處于斜拉位置作業(yè)時(shí)，若斜拉角度較大或運(yùn)行輪軸松脫、斷裂及運(yùn)行輪與主梁腹板間隙過大時(shí)，懸掛于起重機(jī)主梁上的電動(dòng)葫蘆極容易墜落，存在極大安全隱患。單梁起重機(jī)日常檢查、維護(hù)保養(yǎng)不如橋式起重機(jī)方便，且操作為地面手動(dòng)操作，一般無(wú)固定操作人員，發(fā)生故障或存在隱患不容易被發(fā)現(xiàn)，由于電動(dòng)葫蘆自重1T 左右，吊起重物后若發(fā)生墜落，后果非常嚴(yán)重，不堪設(shè)想。

防墜落裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用

1.裝置設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際測(cè)量天車電動(dòng)葫蘆各項(xiàng)尺寸，以及葫蘆與導(dǎo)軌的位置尺寸，計(jì)算預(yù)留空間大小。依據(jù)不同設(shè)備廠家的產(chǎn)品尺寸，在葫蘆兩個(gè)筋板兩端加裝兩塊較長(zhǎng)的鋼板，再通過螺栓，將兩塊鋼板和兩塊L 型鉤板連接，L 型鉤板短邊懸空于導(dǎo)軌上方。根據(jù)實(shí)際受力情況，鋼板下部分會(huì)向內(nèi)部位移，上部分會(huì)向外部位移，如圖1 所示。故在兩塊L 型鉤板之間，用螺桿將其連接起來(lái)，保證整個(gè)裝置的連接剛度。同時(shí)，為了保證葫蘆在工字梁全行程上暢通無(wú)阻，在裝置安裝時(shí)，L型鉤板和導(dǎo)軌之間在垂直方向留有適當(dāng)?shù)拈g隙，考慮到若事故發(fā)生時(shí)電機(jī)墜落，這段行程越大對(duì)裝置造成的沖擊越大，故要盡可能減小這段行程，經(jīng)過調(diào)試試驗(yàn)推薦間隙尺寸設(shè)定為30mm 左右。當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生輪軸松脫、斷裂或者運(yùn)行輪與主梁腹板間隙過大時(shí)，運(yùn)行輪滑出主梁下翼緣板或電動(dòng)葫蘆直接墜落，此時(shí)鉤板牢牢掛住主梁下翼緣板，保證電動(dòng)葫蘆不墜落，避免發(fā)生墜落事故。

2.受力分析

為了不影響天車運(yùn)行，該裝置短邊與主工字梁之間留有30 ～50mm 的空行程。天車工作時(shí)，按最大起重總質(zhì)量M=4000kg（包含走行機(jī)構(gòu)自身質(zhì)量）作為計(jì)算依據(jù)，天車小車走行機(jī)構(gòu)與單梁的連接失效時(shí)，整個(gè)電動(dòng)葫蘆在50mm 行程上，從自由落體到緩沖階段并停止?？紤]到該材料和結(jié)構(gòu)的彈性，接觸時(shí)間取0.5s，根據(jù)動(dòng)能定理，得平均沖擊載荷F1=mvt/t ≈7.92kN,取安全系數(shù)為5，則F1值39.6kN。在天車失效下落后，該防護(hù)裝置受到的總力F2=F1+mg≈78.8kN。

圖2 模擬受力情況

綜上所述，裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，能夠?yàn)樘燔囘\(yùn)行起到安全保護(hù)作用。

3.防墜落安全裝置的應(yīng)用

根據(jù)仿真分析，考慮到?jīng)_擊情況，防墜落安全裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度滿足要求。裝置設(shè)計(jì)上考慮到在不同型號(hào)的天車上使用，在寬度和高度方向留有調(diào)整機(jī)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)單，占用空間小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔實(shí)用，安裝效果如圖3 所示。

圖3 安裝效果圖

經(jīng)過在10 余部類似結(jié)構(gòu)的天車上兩年的使用驗(yàn)證，能有效保證天車小車走行部發(fā)生意外時(shí)不墜落，有效保護(hù)地面操作人員和設(shè)備部件的安全。

注意事項(xiàng)

1.安裝操作注意事項(xiàng)

（1）該防墜落安全裝置的由四大部分組成：L 型鉤板、長(zhǎng)方形鋼板、螺栓和配套螺母、雙頭螺桿。其中，L 型鉤板和長(zhǎng)方形鋼板材質(zhì)須為Q235，螺栓要求使用8.8 級(jí)及以上高強(qiáng)度螺栓，其余材質(zhì)不做特殊要求。

（2）為保證焊接后性能，長(zhǎng)方形鋼板和L 型鉤板在焊接前需在焊接處提前加工出45°斜坡。

（3）安裝和焊接前，將各個(gè)零部件的毛刺和表面銹跡等清除干凈，并點(diǎn)檢材料類型及數(shù)目是否正確。

（4）安裝順序?yàn)椋汉附娱L(zhǎng)方形鋼板，并保持兩塊鋼板平行，孔口對(duì)正，然后用螺栓安裝一側(cè)L 型鉤板，同時(shí)穿入雙頭螺桿，最后安裝另一側(cè)L 型鋼板。并緊固兩側(cè)所有螺母，再電焊螺栓螺母連接處。

（5）螺栓與螺母之間使用螺紋鎖固劑進(jìn)行防松防脫。

（6）安裝時(shí)要根據(jù)電機(jī)導(dǎo)軌高度和寬度，調(diào)整L 型鉤板位置，保證單側(cè)L 型掛板與導(dǎo)軌水平距離≥50mm，與導(dǎo)軌垂直距離需控制在30 ～50mm 范圍。

（7）焊接時(shí)，由于是高空焊接作業(yè)，注意焊渣飛濺，做好人員和天車電機(jī)的防護(hù)工作，同時(shí)應(yīng)封閉下方車輛和人員通道，焊接完成后，需將鐵屑焊渣等清理干凈，對(duì)焊縫進(jìn)行探傷確認(rèn)。

（8）安裝完成后，試運(yùn)行天車，確認(rèn)防護(hù)工裝與導(dǎo)軌在合理間距內(nèi)，且不干擾天車正常運(yùn)行方可。

（9）日常在維護(hù)和檢修電動(dòng)葫蘆時(shí)，應(yīng)同時(shí)檢查防墜落裝置的螺栓緊固程度、焊縫情況和安全裝置與導(dǎo)軌之間的距離是否在正常范圍內(nèi)，及時(shí)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)裝置鋼板存在變形等問題應(yīng)及時(shí)更換。

2.日常使用操作注意事項(xiàng)

（1）在無(wú)載荷的情況下，接通電源，開動(dòng)并檢查運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和安全裝置是否準(zhǔn)確靈敏，如不準(zhǔn)確需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整至安全可靠方可使用。

（2）不得沿主梁方向斜吊物品。

（3）不得超過起重機(jī)額定起重量運(yùn)行。

（4）經(jīng)常檢查起重機(jī)各部位是否有異?，F(xiàn)象，尤其是主端梁連接處，如果沒有焊接更要經(jīng)常檢查。

（5）三個(gè)月用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑車輪軸承一次，在開式齒輪上應(yīng)經(jīng)常涂抹潤(rùn)滑脂保護(hù)。

（6）隨時(shí)檢查車輪，不應(yīng)有裂縫、壓痕及過分的磨損，上述缺陷深度超過3mm 時(shí)，應(yīng)立即報(bào)廢，更換新車輪。

（7）當(dāng)起重機(jī)剎車不靈時(shí)，應(yīng)調(diào)整電動(dòng)機(jī)制彈簧的松緊度。

結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)單梁起重機(jī)增設(shè)雙保險(xiǎn)防墜落安全裝置設(shè)計(jì)，安裝操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)成本很少，在發(fā)生意外情況時(shí)該裝置能有效防止事故發(fā)生，由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有可調(diào)整方式，能夠適用于多數(shù)電動(dòng)單梁起重機(jī)安裝，如果起重機(jī)械制造單位，維保、使用單位能予以考慮，則對(duì)提高起重機(jī)械本質(zhì)安全性能十分有益。