第十二讲：起重机械安全技术(3)

机械设备安全技术 主讲教师 周杰Mob mail zj 第五部分起重机安全技术 三章起重机安全装置 1 位置限制与调整装置 2 防风防爬装置 3 安全钩 防后倾装置和回转锁定装置 4 起重量限制器 5 力矩限制器 6 防碰装置 7 危险电压报警器 一 上升极限位置限制器二 运行极限位置限制器三 偏斜调整和显示装置四 缓冲器 三章起重机安全装置 第一节位置限制与调整装置 三章起重机安全装置 一 用途当起升机构开动时 吊具在工作高度范围内工作 在最高工作位置时 吊具与其上方的支承结构 如小车架或吊臂等 应有一定的间距 对这一间距具体尺寸 司机在工作时较难掌握 加上工作中也难免疏忽失误 因此 如不装设上升极限位置限制器或限制器失灵 工作中 就可能发生吊具顶到上方支承结构 而上升动作驱动系统仍继续提拉吊具的情况 造成拉断钢丝绳并使吊具坠落的事故 采用上限限制器并保持其有效的工作 可防止这种超卷扬事故 所以 起重机械安全规程 规定 凡是动力驱动的起重机 其起升机构 包括主副起升机构 均应装设上升极限位置限制器 一 上升极限位置限制器 三章起重机安全装置 一 上升极限位置限制器 二 常见型式及基本原理上升极限位置限制器的基本原理 一般均为由起升传动系统分出一个运动动作去触发一个电气开关 造成起升传动系统停止工作 从而起到保护作用 其常见型式有 1 重锤式2 螺杆 或蜗轮蜗杆 式 重锤式起升限位器1 小车架2 开关3 重锤4 碰杆 螺杆 或蜗轮蜗杆 式 三章起重机安全装置 二 运行极限位置限制器 一 用途起重机小车或大车工作运行到行程的极限位置时 应停止运行 以保证起重机在设计规定的服务面积内工作 如果不设置运行极限位置限制器 遇有操纵疏忽或失误 车体的运行动能将通过轨端止挡和缓冲器的碰撞 损伤起重机或轨道所装的支承系统 如厂房等 并可能造成设备和人身事故 所以 凡是动力驱动的起重机 其运行极限位置都应装设运行极限位置限制器 三章起重机安全装置 二 运行极限位置限制器 二 常见型式行程限制器一般由一个行程开关配合触发开关的安全尺构成 用于整体起重机时 常常是将行程开关装于车体端部 安全尺设于轨道行程极限位置前面 用于起重机小车时 常常将安全尺装于小车架下 行程开关装于轨道行程极限位置前面 当起重机或小车运行至限位开关或安全尺处时 由于车体的运行 使安全尺推压限位开关的转动臂 该臂转动后 装于臂轴上的触头脱开 使电路断开 电动机停转 运行机构制动器上闸使运动的车体停止行程限制器常采用LX系列限位开关 其外形及尺寸见上图 三章起重机安全装置 二 运行极限位置限制器 三 检验进行安全检验时 以功能试验认证的方法 来检验行程限制器是否有效 即让车体运行 在尚未到达行程终点时 人为地按压行程限位开关的转动臂 使运行机构电路提前断开 与此同时 观察车体是否停止运行 如能停止运行 则证明行程限制器有效 运行此项检验时 只有对检验人员难以到达的位置或是该位置对人员有危验的情况下 才可使空载车体直接驶向行程限位器 依靠车体本身触发开关来认证 在这种情况下 检验人员应起监护作用 并与操纵人员配合工作 运行机构制动器上闸使运动的车体停止行程限制器常采用LX系列限位开关 其外形及尺寸见上图 三章起重机安全装置 三 偏斜调整和显示装置 一 用途门式起重机 装卸桥的运行机构工作时 由于两侧运行阻力不同 车轮打滑 车轮直径差异 传动系统的效率 两端传动系统电动机滑差率的微小差值 运行机构安装偏差等因素的影响 桥架两端支腿的运行速度常常不同步 走行距离越长 不同步的误差积累越大 导致一端支腿超前 另一端支腿滞后 起重机偏斜的情况 1 凸轮式偏斜调整装置 1 开关2 凸轮3 桥架4 转动臂5 柔性支腿 三章起重机安全装置 三 偏斜调整和显示装置 一 用途一般情况下 此偏斜量应控制在跨度值的5 以内 极限值不应大于7 偏斜过大时 会造成起重机金属结构损伤或损坏 并使起重机啃道 严重时 还会损伤运行机构 构成工作事故隐患 跨度大的起重机因刚度较小 较易发生起重机走行偏斜 为此 起重机械安全规程要求 跨度等于或超过40米的装卸桥和门式起重机 应装偏斜调整和显示装置 德国产自动纠偏装置传动形式1 旋转变压器2 主梁3 密封箱4 增速齿轮对5 限位开关6 测量杆7 柔性腿球铰 2 自动纠偏装置 3 钢丝绳式偏斜调整装置 钢丝绳的两端连接于桥架上 钢丝绳中部通过连接在柔性支腿上的滑轮连接于开关系统 见A部放大图 当起重机无偏斜时 开关两边的钢丝绳长度相等 开关系统无信号输出 当起重机运行出现偏斜时 开关两边钢丝绳长度不一致 开关系统通过电气线路在显示屏上反映出偏斜量 由A部放大图可见 开关系统外来运行讯号是连接于钢丝绳的滑动拉杆传入的 再通过齿轮把讯号放大 然后传递给齿条 齿条运动时 其上的凸台触发开关系统内的各个开关 接通显示屏上的指示灯 表示偏斜量 三章起重机安全装置 四 缓冲器 起重机缓冲器一般在下述几种情况下起作用 起重机运行至行程终点附近时 有时因速度较大 越过行程开关后不能立刻停止 仍有一定速度 当行程开关失灵操作又失误时 起重机将会以原有的运行速度冲向行程终点 此外 如在同一跨厂房内装设两台或更多的桥式起重机 在工作中有很多相撞的机会 这时 起重机运行动能将能通过碰撞造成本身或其支承结构损伤 甚至导致人身事故 所以 起重机械安全规程要求 桥式 门式起重机 装卸以及门座起重机或升降机等都要装设缓冲器 四 缓冲器 二 型式1 实体式缓冲器2 弹簧缓冲器3 液压缓冲器 这类缓冲器主要有木块式 橡胶和聚氨脂塑料缓冲器 这类缓冲器具有构造简单 工作中是软碰撞 无噪声 无火花 适用于防爆场所 温度适用范围为 20 60 最大缓冲行程为300mm 橡胶缓冲器 弹簧缓冲器 液压缓冲器结构图 1 塞头2 加速弹簧3 壳体4 复位弹簧5 顶杆6 活塞 四 缓冲器之 三 检验 我国起重机所用缓冲器 基本是起重机制造厂制造 安装的 所以其性能应于产品阶段进行检验 指标主要是坚固可靠性和吸收动能的能力 按国际标准和工业先进国家标准 起重机用缓冲器应能吸收消耗掉全部运动能量的69 即运动体0 7倍额定速度的功能 我国起重机设计规范规定的值较低 吸收消耗全部动能的25 即为合格 这一检验应以抽检形式在实验室内进行 对在用起重机缓冲器的检验 主要检查其完好性 辅之以实地低速碰撞的观察来进行验证 第二节防风防爬装置 露天工作在轨道上运行的起重机 一般均受自然风力影响 设计时考虑了风力因素 当风力大于规定值时 起重机应停止工作 处于停止工作状态的起重机受到强风吹袭时 可能克服大车运行机构制动器的制停力而发生滑行 这种失控的滑行 使起重机在轨道端部造成强烈的冲击以致整体倾翻 我国每年因此造成的损失是很大的 所以起重机械安全规程规定 在露天工作于轨道上运行的起重机 如门式起重机 装卸桥 塔式起重机和门座起重机 均应装设防风防爬装置 即防风夹轨器 锚定装置或铁鞋等 防风夹轨器锚定装置铁鞋等 一 锚定装置 一 用途及型式防风锚定装置主要有链条式和插销 板 式两种 如右图所示 链条锚定装置 是用链条把起重机与地锚联接起来 通过链条间的调整装置把链条调紧 防止起重机有过大的冲击窜动量 这种防风装置 一般是在起重机作业后和在天气预报有暴风之前 将起重机锚固起来 因而比较安全可靠 但不能解决紧急情况下的防风问题 锚定装置1 支腿2 连接板3 锚链4 调整装置5 锚固点6 金属结构7 插销8 锚固架 一 锚定装置之 二 检验 1 锚链 锚链焊口不得开裂 链条的塑性变形伸长量不应达到原长度的5 链条环直径的磨损不应超过原直径的10 检验时 应目测裂纹 并用直尺 卡尺测量长度和链环直径磨损量 2 连接板 应无开焊 无裂纹 无较大塑性变形 3 张紧装置 张紧装置的调整功能良好 4 锚固螺栓 应锚固可靠 螺栓无裂纹 5 插销 板 不得锈死 检验时 应手动操作 目测检查各个板联接可靠 无过大变形 焊缝无开裂 柱销 板 无变形或裂纹等现象 锚定装置1 支腿2 连接板3 锚链4 调整装置5 锚固点6 金属结构7 插销8 锚固架 二 防风铁鞋 一 用途及型式防风铁鞋作为一种防装置 在我国铁路系统的货场中得到了广泛应用 这种防风装置可抵抗9 10级的大风 在内陆地区使用比较合适 按控制方式 铁鞋可分为手动控制和电动控制两种 手动防风锚定铁鞋 电动防风铁鞋1 电磁铁2 推杆3 限位开关4 电磁铁5 铁鞋6 弹簧 二 防风铁鞋 2 电器联锁装置电动控制的铁鞋当放下铁鞋时 起重机大车运行机构即不能开动 只有当铁鞋移开轨道时 大车运行机构才能开动 检验动作测试其功能 3 铁鞋位置铁鞋工作位置应保证其与轨道 车轮有良好接触 受力合理 4 铰点和机构技术要求 动作良好 无卡阻现象 机构的各零件无缺陷和损环 检验方法 动作试验和目测检查 三 夹轨器 一 用途夹轨器在防风装置中应用最广泛 可用于各种类型起重机 它的工作原理是通过钳口夹住轨道 使起重机不能滑移 从而达到防风目的 钳口 1 手动夹轨器结构及工作原理 手动夹轨器 螺杆水平放置夹轨器 2 手电两用夹轨器结构及工作原理 手电动两用夹轨器 4 液压夹轨器结构及工作原理 1 液压缸2 手摇泵3 截止阀4 单向阀5 压力表6 液压泵7 油箱8 溢流阀9 电磁换向阀10 行程开关A B C 起重机工作前 首先接通液压泵6的电源 给液压缸 供油 通过连杆机构压缩弹簧 同时弹簧外罩下移 当撞杆碰到行程开关A时 液压泵断电 夹轨钳完全打开 在起重机整个工作过程中 液压油渗漏到一定量 液压缸l中的活塞向右移动 同时弹簧外罩上移 当撞杆碰到行程开关B时 液压泵6被接通 重新向液压缸供油 当撞杆碰到行程开关A时 液压泵重新断电 通过这种方式 保证夹轨钳始终保持一定的张开度 防止过程中突然上钳 起重机不工作时 液压泵的电源被切断 电磁换向阀9换向 液压缸右腔的油经换向阀9流回油箱7 当撞杆碰到行程开关C时 电磁换向阀9的线圈失电 换向阀复位 同时 在弹簧力的作用下 夹轨钳夹在轨道上 5 自锁式夹轨器结构及工作原理 自锁式夹轨器是一种利用自锁原理的夹轨器 夹钳的夹紧力由风力产生 风力越大 夹紧力越大 自锁式夹轨器用途是使夹轨器与轨道之间产生自锁 起到防风作用 三 安全检查 夹轨器应着重检验下列内容 1 夹轨器的各个绞点动作应灵活 无锈死和卡阻现象 2 螺母 螺杆 齿轮啮合等机构工作可靠无锈死 卡阻等现象 对于装有弹簧的夹轨器 弹簧行程应满足设计要求 并应无裂纹等缺陷 3 夹轨器上钳时 钳口两侧能紧紧夹住轨道两侧 松钳时 钳口能离开轨道 达到规定的高度和宽度 当钳口的磨损量达到规定值时 钳口应修复或报废 4 夹轨器的电气联锁功能和限位开关的位置 应满足设计要求 当钳口夹紧轨道时 能触动限位开关 并将电动机关闭 或者当电动机关闭后 钳口应能夹紧轨道 松钳时 安全尺应能触动限位开关 将电动机停止 夹轨钳钳口应能达到规定的高度和宽度 同时 还应检查司机室内的联锁指示灯 5 夹轨器的各零部件无异常变形 裂纹和过渡磨损等情况 6 电器件性能及绝缘的情况 7 应检查液压夹轨器的液压管路 泵 阀 锁等是否有渗漏 破损和异常噪声 检查液压油及油温 第三节安全钩 防后倾装置和回转锁定装置 一 安全钩二 防后倾装置三 回转锁定装置 一 用途和型式单主梁起重机 由于起吊重物是在主梁的一侧进行 重物等对小车产生一个倾翻力矩 由垂直反轨轮或水平反轨轮产生的抗倾翻力矩使小车保持平衡 不能倾翻 但是 只靠这种方式不能保证在风灾 意外冲击 车轮破碎 检修等情况时的安全 一 安全钩 安全钩 第三节安全钩 防后倾装置和回转锁定装置 一 安全钩二 防后倾装置三 回转锁定装置 一 用途和型式用柔性钢丝绳牵引吊臂进行变幅的起重机 当遇到突然卸载等情况时 会产生使吊臂后倾的力 从而造成吊臂超过最小幅度 发生吊臂后倾的事故 二 防后倾装置 防后倾装置 第三节安全钩 防后倾装置和回转锁定装置 吊臂后倾主要由下列几种原因造成 1 突然卸载 起升用的吊具 索具或起升用钢丝绳存在缺陷 在起吊过程中突然断裂 使重物下落 或者由于起重工绑挂不当 起吊过程中重物散落 这些情况都会形成突然卸载 造成吊臂反弹后倾事故 2 由于起升高度限位器失灵 过卷扬事故发生 造成钢丝绳断裂 或者直接对吊臂产生向后牵引力 由此造成吊臂后倾事故 3 变幅机构控制失灵 同时变幅限位开关失效 在变幅过程中造成吊臂后倾事故 4 由于风灾影响 在起吊过程中造成吊臂后倾事故 第三节安全钩 防后倾装置和回转锁定装置 一 安全钩二 防后倾装置三 回转锁定装置 一 用途和型式回转锁定装置指臂架起重机处于运输 行驶或非工作状态时 锁住回转部分 使之不能转动的装置 回转锁定器常见型式 有机械锁定器和液压锁定器两种 三 回转锁定装置 机械式回转锁定装置 第四节起重量限制器 起重量限制器和起重力矩限制器统称为超载保护装置 超载作业是造成起重事故的主要原因之一 轻者损坏起重机零部件 使得电机过载 结构变形 重者造成断梁 倒塔 折臂 整机倾覆的重大事故 使用灵敏可靠的超载保护装置是提高起重机本质安全性 防止超载事故的有效措施 1 起重量限制器 基本功能 1 动载抑制功能 超载保护装置应能区别起重机实际超载与正常作业中吊物起升 制动 运行等产生的动载影响 吊物挂碍 或与地面固结 应能立即动作 吊物引起的附加动载荷 是起重作业固有的动力现象 防止动载影响 可采用延时技术 然而 这段延时可能成为工作盲区 如果在这段时间内吊物卡住 钢丝绳张力会在很短时间里达到损坏起重机的程度 采用这一技术的产品应能解决这个问题 2 自动工作功能 超载保护装置正常工作时 应能自动执行规定的功能 不应增加起重机司机的额外操作 3 自动保险功能 提倡产品具备自动保险功能 当产品内部发生故障时 可发出提示性报警信号 起重量限制器 主要用于桥架型起重机 其主导产品是电气型 电气型产品一般由载荷传感器和二次仪表两部分组成 起重量限制器工作框图 第五节力矩限制器 动臂变幅的塔式起重机 一般使用机械型力矩限制器 由于起重机的恒力矩起重特性 该类力矩限制器多为单参量型 即不必得到起重幅度 臂架角度等参数 只通过测量某点的力学量来反映起重力矩 偏心式力矩限制器示意图1 起升绳导向滑轮2 杠杆3 重块4 终断开关5 偏心轴6 上限位螺钉7 下限位螺钉8 重块固定螺钉 二 小车变幅塔式起重机超载保护装置 小车变幅塔式起重机 一般使用起重量限制器和起重力矩限制器来共同实施超载保护 1 起重量限制器2 起重力矩限制器 1 弓形钢板2 预警控制触头3 定幅变码限制触头4 外壳5 定码变幅限制触头6 轻载变幅减速控制触头 三 流动式起重机超载保护装置 流动式起重机一般使用力矩限制器进行超载保护 一套完整的力矩限制器 包括主机 载荷检测器 角度检测器 长度检测器和起重机工况检测系统五个部分 载荷 臂架长度 臂架角度及起重机工况等检测信号送人主机 通过放大 运算 处理后 与预先存储的起重特性曲线进行比较 由控制单元对起重机实施相应控制 同时 主机可按需要显示相应的参数 力矩限制器工作原理图 第六节防碰装置 随着科学技术的发展 起重机械进一步趋向高速化 大型化 复杂化 使用密度加大 在很多企业里 同层多台吊车作业比较普遍 也有上下两层 甚至三层吊车作业的场所 在这种情况下 单凭安全尺 行程开关 或者单凭司机目测等传统方式来防止碰撞 已经不能保证安全 从六十年代开始 一些工业发达国家系统研制光线 超声波 微波等无触点式起重机防碰装置 这种全新的防碰装置 具有探测距离远 可同时设定多个报警距离 精度高 功能全 环境适应性好的特点 很快形成了产品系列 广泛得到各类企业应用 我国宝钢等企业引进的起重机械 基本上都安装了这种防碰装置 第七节危险电压报警器 臂架型起重机在输电线附近作业时 由于操作不当 臂架 钢丝绳等过于接近甚至碰触电线 都会造成感电或触电事故 为了防止这类事故 东欧 日本等国从七十年代起研制危险电压报警器 目前已进入系列化生产阶段 我国自八十年代中期起也开展了这方面的研究 但产品还没有实用化 危险电压报警器工作过程示意图1 输电线2 探头3 警报器 第八节起重事故的类型 起重机械是机械设备中蕴藏危险因素较多 易发事故率较大的典型危险机械 一 起重搬运作业的特点 1 势能高被搬运的物料个大体重 起重搬运过程是重物在高空中的悬吊运动过程 因此 势能高 危险性大 2 移动性四大机构多维运动 庞大金属结构的整体移动以及各机构大量的可动零部件 使起重机的危险点多 分散 给安全防护带来困难 3 范围大金属结构横跨作业场所 高居其他设备 设施和施工人群之上 起重机带载可实现部分或整体在较大范围内应动运行 使危险的影响范围加大 4 群体作业整个工作循环需要地面指挥人员 司索工和起重机司机等几方面人员的紧密配合来完成 哪个环节出问题 都可能发生事故 5 环境条件复杂地面设备多 人员密集 吊物物种繁多 在室外 受气候条件和场地限制的影响 流动式起重机还涉及地形和周围环境等多种因素 二 起重事故的类型 1 重物坠落事故超载 吊具损坏 物件捆绑不牢 挂钩不当 电磁吸盘突然停电 起升机构的零件故障 损坏 尤其是制动器失灵 钢丝绳断裂 等都可能引发重物坠落的危险 2 金属结构破坏 垮塌 失稳倾翻事故主要有三种类型 一是由于操作不当 支腿未找平或地基沉陷等原因 导致起重机倾翻 二是由于坡度或风载荷作用 使起重机倾斜路面或轨道发生不应有的位移 三是由于金属结构件破坏 导致坠臂 倒杆 主梁或支腿垮塌等 3 夹挤和碾轧事故由于与其他固定机构之间缺少足够的安全距离 使运行或回转的金属结构对人员造成夹挤 司机误操作 维修人员违章操作或制动器失灵引起溜车对人员造成碾轧等 4 高处坠落事故坠落事故主