李升起

摘 要：針對(duì)塔式起重機(jī)小車(chē)變幅機(jī)構(gòu)中牽引鋼絲繩破壞的原因進(jìn)行分析，并提出提高其安全性的合理建議，對(duì)防止塔式起重機(jī)發(fā)生重大事故提供有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：小車(chē)變幅機(jī)構(gòu) 牽引鋼絲繩 懸鏈方程式

中圖分類(lèi)號(hào)：TH213.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）006-037-02

在塔式起重機(jī)小車(chē)變幅機(jī)構(gòu)中，牽引鋼絲繩拉斷起重臂架折斷事故時(shí)有發(fā)生并由此引起倒塔重大事故。起重小車(chē)上雖設(shè)有斷繩保護(hù)裝置。但這種方法不能主動(dòng)有效的防止拉力過(guò)大。

1 塔式起重機(jī)小車(chē)變幅的工作原理

塔式起重機(jī)小車(chē)變幅機(jī)構(gòu)，主要部分組成如圖1所示。

1.變幅機(jī)構(gòu)卷筒；2.起重臂中部導(dǎo)向滑輪；3.起重臂端部導(dǎo)向滑輪；4.變幅小車(chē)；5.起重臂根部導(dǎo)向滑輪；6.牽引鋼絲繩。

圖1 塔式起重機(jī)小車(chē)變幅機(jī)構(gòu)及組成

其特點(diǎn)是牽引鋼絲繩兩端由兩個(gè)方向繞入變幅機(jī)構(gòu)卷筒，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，牽引繩一端繞入卷筒，而另一端則由卷筒放出使變幅移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)變幅。

2 塔式起重機(jī)小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)的阻力分析繞

小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)阻力計(jì)算公式是：

在此只進(jìn)行阻力估算，選取 的最大直徑并忽略滑輪的效率影響， =0.028（車(chē)輪直徑<200mm，滑動(dòng)軸承）以QDZ315型塔式起重機(jī)為例：

最大起升載荷Q=29400N

最小自重載荷G=706N

運(yùn)行阻力估算

Fm =（Q+G）·

=（29400+706）·0.028N

=843N

變幅牽引鋼絲繩規(guī)格為6X19-6.2-1700-Ⅰ-光-右絞

查得其破斷拉力不小于24300N，是運(yùn)行阻力的28.8倍，因此正常工作時(shí)不可能引起斷繩故障。

QTZ315型塔式起重機(jī)小車(chē)變幅的驅(qū)動(dòng)功率是2.2KW。此驅(qū)動(dòng)功率所能產(chǎn)生的最大拉力是否能引起拉斷鋼絲繩的事故呢？

由電動(dòng)機(jī)推算變幅繩的最大拉力

考慮到電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)的最大力矩系數(shù)，選取3

Pmax=3P=3·990N=2970N

仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼絲繩的破斷拉力，因此在正常工作狀態(tài)下，斷繩事故不應(yīng)發(fā)生。由此可見(jiàn)，小車(chē)變幅繩斷繩原因不是小車(chē)阻力產(chǎn)生的而是由其他方面原因變幅甘肅省卷繞系統(tǒng)非正常工作引起的。

3 斷繩原因分析

3.1 變幅鋼絲繩初拉力P

根據(jù)塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求牽引鋼絲繩的自由垂度為垂度為。為起重臂兩端滑輪的距離，初拉力P可以通過(guò)下式計(jì)算，取其一半為（示力體）

圖2 計(jì)算簡(jiǎn)圖

設(shè)鋼絲繩的自重每米為Q（N）

由∑MB=0

得H.fmax=q..

H=

仍以QTZ315型塔式起重機(jī)為例，牽引繩每米質(zhì)量為13.35kg

算出Q=1.3N/m·l=36m 代入上式得H===292.5N

由∑Fx=0 得 H=p·cos

由∑Fy=0 得psin =q·=23.4N

由此可知鋼絲繩的初拉力不太大，鋼絲繩拉斷的原因可能是一種意外情況。

3.2 小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)工作時(shí)可能發(fā)生的意外情況

（1）小車(chē)變幅時(shí)鋼絲繩可能會(huì)繃緊。

小車(chē)式變幅機(jī)構(gòu)正常工作時(shí)，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，一端繞上卷筒的鋼絲繩長(zhǎng)度等于另一端釋放出的鋼絲繩長(zhǎng)度，這時(shí)不會(huì)引起斷繩事故。如果鋼絲繩卷繞發(fā)生亂槽重疊時(shí)，會(huì)使卷繞直徑變大。

圖3 計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖3中：P0-釋放端鋼絲繩拉力；

P1-繞入端鋼絲繩拉力；

D1-繞入端亂槽后卷繞直徑；

D2-放出端卷繞直徑；

M動(dòng)-卷筒驅(qū)動(dòng)力矩。

由于D1 〉D2，故鋼絲繩繞入長(zhǎng)度大于釋放長(zhǎng)度，鋼絲繩將越來(lái)越被繃緊，拉力也將越來(lái)越大。

（2）牽引鋼絲繩繃緊對(duì)驅(qū)動(dòng)力矩有否影響，如圖3所示，列出的力矩平衡方程式

Fm-小車(chē)運(yùn)行阻力，見(jiàn)前算式，代入上式整理得

M動(dòng)=·D1

由此可見(jiàn)，卷筒的驅(qū)動(dòng)力矩基本與鋼絲繩的繃緊拉力無(wú)關(guān)。

3.3 斷繩發(fā)生的可能性分析

根據(jù)懸鏈方程式，首先計(jì)算下垂的鋼絲繩長(zhǎng)度，仍以QTZ315型塔式起重機(jī)為例

懸鏈方程式

圖4 計(jì)算簡(jiǎn)圖

懸鏈全長(zhǎng)

當(dāng)鋼絲繩發(fā)生亂槽重疊后，卷繞半徑可能增加d （鋼絲繩直徑）卷筒每轉(zhuǎn)一周懸鏈長(zhǎng)將縮小2 d，d=6.2mm。計(jì)及上面鋼絲繩的撓度可再適當(dāng)放大而此時(shí)

fmax=0 H=→∞

也就是說(shuō)，只要亂槽現(xiàn)象發(fā)生卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)二周多鋼絲繩將被拉斷。

3.4 斷繩引起的后果

（1）會(huì)使起重力矩突然增大，引起倒塔事故。

當(dāng)斷繩發(fā)生在內(nèi)側(cè)時(shí)，小車(chē)會(huì)在鋼絲繩的彈性拉力下溜向臂架前端，使起升力矩超負(fù)荷而引發(fā)倒塔事故，因此小車(chē)上設(shè)有斷繩保護(hù)裝置，斷繩瞬間鎖住小車(chē)位置。

（2）起重臂架折斷事故。

根據(jù)有關(guān)資料，臂架受力分析時(shí)，并未考慮牽引鋼絲繩被拉斷時(shí)的最大載荷，故牽引繩亂槽重疊后會(huì)引起折臂事故的發(fā)生。

4 改進(jìn)建議

為了防止?fàn)恳K因亂槽疊加而被折斷，建議在臂架前端或后端的改向滑輪處增加拉力限制器，當(dāng)拉力增大到一定值時(shí)會(huì)切斷電路，只能使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，使亂繩槽釋放。

參考文獻(xiàn)：

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