單梁起重機小車防墜落裝置的設計與應用

中車永濟電機有限公司 董霖華 宋紅昌 馮義文

引言

單梁起重機多以電動葫蘆作為起升機構(gòu)，有時也稱作葫蘆式起重機，是車間、倉庫和料場進行物料吊運的常見起重設備，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運輸中實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的重要工具和設備，具有結(jié)構(gòu)輕巧緊湊、操作使用簡易方便、用途廣泛等特點，更有其獨具特點是少部分采用司機室操縱、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更為顯著。

現(xiàn)狀分析

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

防墜落裝置的設計應用

1.裝置設計

根據(jù)實際測量天車電動葫蘆各項尺寸，以及葫蘆與導軌的位置尺寸，計算預留空間大小。依據(jù)不同設備廠家的產(chǎn)品尺寸，在葫蘆兩個筋板兩端加裝兩塊較長的鋼板，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軌上方。根據(jù)實際受力情況，鋼板下部分會向內(nèi)部位移，上部分會向外部位移，如圖1 所示。故在兩塊L 型鉤板之間，用螺桿將其連接起來，保證整個裝置的連接剛度。同時，為了保證葫蘆在工字梁全行程上暢通無阻，在裝置安裝時，L型鉤板和導軌之間在垂直方向留有適當?shù)拈g隙，考慮到若事故發(fā)生時電機墜落，這段行程越大對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)試試驗推薦間隙尺寸設定為30mm 左右。當運行中發(fā)生輪軸松脫、斷裂或者運行輪與主梁腹板間隙過大時，運行輪滑出主梁下翼緣板或電動葫蘆直接墜落，此時鉤板牢牢掛住主梁下翼緣板，保證電動葫蘆不墜落，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，按最大起重總質(zhì)量M=4000kg（包含走行機構(gòu)自身質(zhì)量）作為計算依據(jù)，天車小車走行機構(gòu)與單梁的連接失效時，整個電動葫蘆在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，接觸時間取0.5s，根據(jù)動能定理，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，裝置設計結(jié)構(gòu)滿足設計要求，能夠為天車運行起到安全保護作用。

3.防墜落安全裝置的應用

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)設計和強度滿足要求。裝置設計上考慮到在不同型號的天車上使用，在寬度和高度方向留有調(diào)整機構(gòu)，安裝簡單，占用空間小，結(jié)構(gòu)簡潔實用，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證，能有效保證天車小車走行部發(fā)生意外時不墜落，有效保護地面操作人員和設備部件的安全。

注意事項

1.安裝操作注意事項

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

（2）為保證焊接后性能，長方形鋼板和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，將各個零部件的毛刺和表面銹跡等清除干凈，并點檢材料類型及數(shù)目是否正確。

（4）安裝順序為：焊接長方形鋼板，并保持兩塊鋼板平行，孔口對正，然后用螺栓安裝一側(cè)L 型鉤板，同時穿入雙頭螺桿，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行防松防脫。

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

（7）焊接時，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的防護工作，同時應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，對焊縫進行探傷確認。

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

（9）日常在維護和檢修電動葫蘆時，應同時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軌之間的距離是否在正常范圍內(nèi)，及時維護，發(fā)現(xiàn)裝置鋼板存在變形等問題應及時更換。

2.日常使用操作注意事項

（1）在無載荷的情況下，接通電源，開動并檢查運轉(zhuǎn)機構(gòu)、控制系統(tǒng)和安全裝置是否準確靈敏，如不準確需要進行調(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）不得超過起重機額定起重量運行。

（4）經(jīng)常檢查起重機各部位是否有異?，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）三個月用潤滑脂潤滑車輪軸承一次，在開式齒輪上應經(jīng)常涂抹潤滑脂保護。

（6）隨時檢查車輪，不應有裂縫、壓痕及過分的磨損，上述缺陷深度超過3mm 時，應立即報廢，更換新車輪。

（7）當起重機剎車不靈時，應調(diào)整電動機制彈簧的松緊度。

結(jié)束語

電動單梁起重機增設雙保險防墜落安全裝置設計，安裝操作簡單，經(jīng)濟成本很少，在發(fā)生意外情況時該裝置能有效防止事故發(fā)生，由于其結(jié)構(gòu)設計上有可調(diào)整方式，能夠適用于多數(shù)電動單梁起重機安裝，如果起重機械制造單位，維保、使用單位能予以考慮，則對提高起重機械本質(zhì)安全性能十分有益。