电动单梁起重机常见问题分析.doc

摘要对电动单梁起重机各部件常见问题进行分析,并针对各问题的处理和防范进行了探讨。 电动单梁起重机被广泛应用于国民经济建设的各个领域和部门，是现代大工业生产中不可缺少的重要设备。由于电动单梁起重机的使用环境特殊，在使用过程中一旦发生垮塌事故，会造成机毁人亡。笔者根据这几年的检验经验,对电动单梁起重机的几个常见问题作出分析和探讨。 一、主梁 2002年，顺德陈村南涌某分条厂购得六台旧电动单梁起重机。但是，该公司这六台特种设备未经法定安全检验部门检验、未取得安全检验合格证，擅自安装投入使用,后经特种设备安全监察部门监督指导下,该公司向顺德特种设备质量安全检测所申请对这六台设备进行检测。顺德特种设备质量安全检测所接到申请后,马上派出检验工程师对这六台特种设备进行了细致的检查,发现这批设备中重要的承载部位主梁均出现了焊缝开裂，若继续发展下去足以导致起重机垮塌。经焊缝探伤检验、金相组织分析等进一步的检验，查明了焊缝开裂的原因是由于经常超负荷运行所致。后经相关单位的共同努力。及时消除了这一重大安全隐患。 主梁腹板的母材或焊缝由于在低于材料屈服极限的交变应力的反复作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部位产生裂纹，并在一定条件下继续扩展，直到最终突然断裂。材料的实际疲劳寿命即疲劳破坏前所经历的应力循环次数低于理论计算的循环次数大于一万次，理论上按常规疲劳计算方法计算。假定没有初始裂纹，应以材料试样疲劳试验得到的材料疲劳极限或SN曲线为依据再考虑由于表面形状、尺寸及几何形状引起的应力集中等因素。 由于材料疲劳试验数据离散性很大，试件的疲劳寿命和应力水平并不是一一对应的单值关系，而是与试件试验时的存活率有密切关系。存活率愈高，在相同疲劳寿命情况下的疲劳强度就愈低。根据我国起重机设计规范，钢结构由于重要性的要求，疲劳强度应按存活率90%的SN曲线选取。电动单梁起重机的设计应力循环数N大于疲劳曲线上材料屈服极限对应的循环数NS105，但小于应力循环基数NO107。根据N对应的疲劳强度对主梁结构进行有限寿命疲劳计算，并考虑应力循环特征和有效应力集中系数。 二、大车 电动单梁起重机被广泛应用于国民经济建设的各个领域和部门，是现代大工业生产中不可缺少的重要设备。而影响电动单梁起重机的使用和人身设备安全的大车啃道现象极为常见，因此解决啃道问题，对维护好、使用好起重机显得尤其重要。 所谓啃道就是桥架型起重机或起重小车在运行过程中，车轮轮缘与承载轨道的侧面产生挤压和摩擦，也称啃轨。 起重机啃道所产生的水平侧向力对起重机轨道、车轮、金属结构及房梁结构架会产生破坏性的影响，啃道所引起的水平侧向力可由下式计算： Ps=1/2P 式中 P起重机发生侧向力一侧经常出现最不利的轮压之和水平侧向力系数，与起重机跨度和轨距有关，一般取0.10.2 起重机啃道的原因很复杂，啃道的破坏形式也是多种多样。但可归纳以下几方面。 1轨道问题。检验中发现，不少单位的大车轨道安装质量不符合要求，轨道固定方法不科学、规范。首先轨道出现波浪型，轨距超出国家标准。检验规程规定：轨距S10m，则极限偏差S =3mm，S10m，S30.25（S10）mm，最大不超过15mm。其次，固定轨道的压板不符合要求，检验中发现金属结构房架越来越多，钢梁轨道越来越多，固定轨道的压板，是经简单折弯的铁块固定，大大降低了压板在水平和垂直两方向的紧固力，而起重机在使用中会产生较大的冲击力和振动。因此，不能有效地阻止压板、轨道移动。最后，两条轨道的高低差超标，若同一截面两条轨道高低差超出国标要求，则起重机运行时会向一边倾斜，引起啃道。规定同一截面两条轨道高低差不应超过10mm。但实际检测中，发现由于地形、布局、安装等原因造成轨道高低差超过轨道安装要求范围，为是不允许的。 2大车轮水平和垂直偏斜超标造成啃道。车轮的水平偏斜规定不大于L/1000（L为测量长度），如果超出标准车轮宽度中心线与轨道中心线形成一夹角，如果两主动轮同向偏斜，则车轮将沿着与轨道偏离角的方向运行，车轮必然啃道。车轮垂直偏斜超出标准亦引起啃道，车轮安装时端面的垂直偏斜不大于L/400（L为测量长度）。车轮垂直方向产生偏斜即车轮踏面中心线与铅垂线形成一夹角，垂直偏斜超差则增加了车轮的运行半径，原运行半径为R，车轮运行一周所走的路为2R，产生垂直偏斜后，其运行半径变为R1，此时车轮运行一周所走的路为2R1，每运行一周车轮多运行2R12R =2（R1R）的路程，此即为车轮的超前量，但因有轮缘及轨道的限制不能过量超前，从而造成啃轮。车轮垂直偏斜超标引起啃道虽只与主动车轮垂直偏斜有关，与被动轮无关，但从车轮轴承均匀受力及车轮与轨道的接触面等因素考虑，也不允许被动车轮的垂直偏斜超出公差。 同一组车轮（主动或被动）的垂直偏斜方向应采取反面布置，即同时向外或同时向内偏斜，这样，当桥架承载后，将减少车轮的垂直偏斜量。 3传动系统误差引起起重机运行时啃道。对于分别驱动的大车运行机构，若电动机不同步，两制动器调的松紧不均匀，导致起重机大车啃道，为种情况可以通过调整或更换传动系统的零部件，减小传动系统误差来解决，最终达到同步运行。 4加工安装时间失误引起起重机啃道。如起重机的大车两主动轮直径加工误差超标，或为避免啃道，起重机的主动轮踏面加工成一定锥形，以便起重机在运行时能自动调节，但若安装时方向布置错误，将加剧起重机啃道。 总之，造成起重机啃道的因素很多，但只要通过啃道的表现形式认真分析，采取科学的方法和步骤，啃轨问题就迎刃而解。 三、小车 电动单梁起重机是指以电动葫芦为起升机构的起重机，其小车就是指电动葫芦,其工作原理等同于葫芦式起重机。由于其结构简单、操作方便（主要以地面操作形式为主）、造价低，在机械、化工、轻工等行业中得到广泛应用。由于这种起重机械的特殊性，地面操作者往往一人身兼数职，同时担任操作、司索、指挥的任务，操作中存在许多不安全的隐患。 为防范这类起重机械发生起重伤害事故，GB6067-1985起重机械安全规程等相关国家标准已要求电动葫芦必须有安全防护装置，如限位器、端部止挡、缓冲器、安全制动装置等，这些安全防护装置的配备有效地提高了葫芦式起重机的安全可靠性，但由于设计、制造产生本身缺陷等多种原因，目前葫芦式起重机的安全防护措施还不够完善，根据日常的检验经验发现葫芦式起重机在错断相保护、防断轴保护、缓冲器的设置等方面仍存在缺陷或不足。 由于葫芦式起重机采用三相异步锥形制动电动机作为动力装置，而三相异步电动机的运转方向与供电电源的相序有关。当供电电源相序发生变化时，电动机运转方向与原方向相反，此时按操手电门的“下降”按钮时，吊具上升，且上升极限位置限制器不起作用，因容易造成事故，每年此类起重机都会发生因错相造成的卷筒挤碎、吊钩组挤压变形、钢丝绳拉断等起重事故。而目前我国生产且广泛使用的CD、MD型电动葫芦没有采取错断相保护措施(在电动葫芦标准里是要求安装的)，为防止错相引发起重伤害事故的发生，在葫芦式起重机电器控制系统中加入错断相保护器，当供电电源发生断相或错相时，错断相保护器起作用，使总电源接触器断开，必须待供电电源恢复正常后起重机才能继续工作。这样既可防止电源错相引发卷扬，又可防止电机缺相运转被烧毁。所以，断错相保护器的作用是十分可靠的。 电动葫芦在运行过程中，由于车轮轮缘和车轮踏面的磨损，车轮与轨道的间隙逐渐增大，此时若不能及时调节运行间隙，电动葫芦有可能脱离轨道，造成起重伤害事故；同时由于车轮轮轴装配位置的特殊性，轮轴发生裂纹不易被发现，当裂纹得不到有效控制时，轮轴有可能发生断裂，引发坠落事故。为预防由此造成的电动葫芦坠落事故的发生，可在电动葫芦的合适位置增设防断轴保护装置，当葫芦脱轨或断轴时，防断轴保护装置可有效地悬挂在轨道上，从而避免起重伤害事故的发生。 按照GB6067-1985起重机械安全规程的规定，在电动葫芦运行轨道的终端必须装设缓冲器，但对装设位置没有具体规定。目前我国国内使用的电动葫芦的缓冲器一般装在工字钢的中间部位，当电动葫芦运行车轮与缓冲器相碰撞时，缓冲器起到吸收能量的作用。但由于电动葫芦结构的特殊性，运行车轮轮缘与缓冲器碰撞时，在惯性的作用下，车轮轮缘使缓冲器的磨损极为严重，当电动葫芦运行一段时间后，缓冲器就丧失了原有的设计功能，从而使电动葫芦运行过程中不安全因素增加，电力葫芦运行的平稳性急剧下降。为防止这一故障的出现，可将缓冲器的安装位置选在工字钢的下表面，利用缓冲器与电动葫芦悬挂耳板的碰撞起到缓冲作用取胜有效地延长缓冲器的使用寿命