周 超 李向東

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，南京 210036）

起重機(jī)械是常見(jiàn)的機(jī)電設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和市政建設(shè)等場(chǎng)合。國(guó)家將橋門式和塔式等起重機(jī)械列入特種設(shè)備進(jìn)行全程監(jiān)管，并頒布了一系列產(chǎn)品規(guī)范和安全技術(shù)規(guī)范。雖然各個(gè)部門做了很多安全防范工作，但是由于起重機(jī)械數(shù)量龐大，不可避免仍有事故發(fā)生。

起重機(jī)械上高速部件主要為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，工作轉(zhuǎn)速為750～3 000 r·min-1。部件發(fā)生碎裂后會(huì)產(chǎn)生巨大聲響，且碎片飛行距離達(dá)到200 m以上，會(huì)對(duì)人員和設(shè)備造成損害[1-4]。因此，工作人員應(yīng)關(guān)注高速運(yùn)動(dòng)部件的失效防護(hù)。

1 起重機(jī)械驅(qū)動(dòng)原理

起重機(jī)械雖然種類很多，但是機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理類似[5]。以最常見(jiàn)的橋門式起重機(jī)為例，機(jī)構(gòu)分為起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈如圖1所示。電機(jī)輸出軸通過(guò)傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器與減速器輸入軸（高速軸）連接。減速器的輸出軸（低速軸）與卷筒相連，并在聯(lián)軸器處安裝制動(dòng)器。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的原理與起升機(jī)構(gòu)類似，其中減速器輸出軸（低速軸）與車輪連接，如圖2所示。圖1和圖2中虛線框內(nèi)零部件的轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速同步，屬于高速運(yùn)動(dòng)部件，包括電機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器以及軸。

起重機(jī)上常用的工作制動(dòng)器是塊式制動(dòng)器，結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中制動(dòng)輪與電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)輪實(shí)物如圖4所示。制動(dòng)器工作原理：開(kāi)閘時(shí)，液壓推桿得電伸長(zhǎng)，克服彈簧力，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使得閘瓦離開(kāi)制動(dòng)輪；制動(dòng)時(shí)，液壓推桿失電，彈簧力使得閘瓦抱緊制動(dòng)輪產(chǎn)生制動(dòng)力。制動(dòng)輪一般是起重機(jī)制造廠自制或外協(xié)。其他部分則整體采購(gòu)。

2 運(yùn)動(dòng)部件的檢查與防護(hù)

從安全角度考慮，為了防止運(yùn)動(dòng)部件傷人，需要對(duì)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行防護(hù)。起重機(jī)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[6]和安全標(biāo)準(zhǔn)[7]等規(guī)定起重機(jī)上外露的、有傷人可能的旋轉(zhuǎn)零部件，如開(kāi)式齒輪、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等均應(yīng)裝設(shè)防護(hù)罩或護(hù)欄，防止人或物品被卷入運(yùn)動(dòng)部件造成傷害。

圖1 起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理

圖2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理

圖3 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)

圖4 制動(dòng)輪

從文獻(xiàn)[1-4]可以看出，這一保護(hù)措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，如高速部件的碎裂也會(huì)造成傷害。高速部件包括電機(jī)、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸以及制動(dòng)輪。旋轉(zhuǎn)角速度為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由式（1）可以計(jì)算線速度：

式中：v為線速度，單位為m·s-1；w為角速度，單位為r·min-1；r為旋轉(zhuǎn)體的半徑，單位為m。以制動(dòng)輪為例，假設(shè)電機(jī)輸出軸為1 500 r·min-1，制動(dòng)輪半徑為0.25 m，那么制動(dòng)輪邊緣的線速度將達(dá)到40 m·s-1。當(dāng)制動(dòng)輪破裂后，金屬碎片將以40 m·s-1的高速向周圍散開(kāi)，撞擊到人或物品將造成嚴(yán)重傷害。

圖5為一臺(tái)門式起重機(jī)的制動(dòng)輪碎片，發(fā)生在機(jī)場(chǎng)周圍的地鐵工地上。制動(dòng)輪碎裂后，圖5中部分碎片飛出距離近200 m，砸壞了機(jī)場(chǎng)一架飛機(jī)的機(jī)翼，預(yù)計(jì)維修費(fèi)用近1.8億元[2]。

圖5 事故中破壞的制動(dòng)輪

可見(jiàn)，高速運(yùn)動(dòng)的部件碎裂造成的后果較為嚴(yán)重。起重機(jī)設(shè)計(jì)人員、制造人員以及起重機(jī)維保人員均應(yīng)該吸取教訓(xùn)，以采取措施防止事故發(fā)生或減小事故損失[2]。第一，嚴(yán)格把關(guān)材質(zhì)。設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)提高材料等級(jí)，不使用脆性材料。生產(chǎn)時(shí)，嚴(yán)格做好材料抽檢，防止有缺陷材料用于產(chǎn)品。第二，做好運(yùn)動(dòng)部件檢查。運(yùn)動(dòng)部件的碎裂不是突然發(fā)生的，一般先有裂紋，后隨著裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致連接強(qiáng)度越來(lái)越低，達(dá)到一定程度后，在工作載荷和離心力作用下產(chǎn)生整體碎裂。因此，日常檢查要尤其注意運(yùn)動(dòng)部件的表面有無(wú)明顯裂紋，并在發(fā)生異常時(shí)及時(shí)更換。此外，高速運(yùn)動(dòng)部件的連接應(yīng)是關(guān)注重點(diǎn)。因?yàn)檫B接松動(dòng)會(huì)增大沖擊，使構(gòu)件快速失效。第三，對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的防護(hù)。目前的標(biāo)準(zhǔn)只要求對(duì)聯(lián)軸器和軸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)保護(hù)，而對(duì)制動(dòng)器沒(méi)有防護(hù)要求。另外，標(biāo)準(zhǔn)中也沒(méi)有對(duì)防護(hù)強(qiáng)度提出要求，大部分起重機(jī)僅僅是用金屬網(wǎng)將聯(lián)軸器和軸罩起來(lái)，防護(hù)作用較小。因此，廠家應(yīng)對(duì)制動(dòng)輪進(jìn)行防護(hù)，并加強(qiáng)防護(hù)強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

起重機(jī)械在人員密集或者周圍有重要設(shè)備的場(chǎng)合使用時(shí)，應(yīng)做好其高速運(yùn)動(dòng)部件檢查和防護(hù)工作，防止高速運(yùn)動(dòng)部件碎裂飛出造成重大人員傷亡或重大經(jīng)濟(jì)損失。