起重機安全狀態(tài)的評價單梁起重機

第16頁共16頁起重機安全狀態(tài)的評價:單梁起重機(神華集團(tuán)準(zhǔn)能公司設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古薛家灣010300)摘要：文章分析^p了工程起重設(shè)備在工作中遇到的不安全因素，并就這些不安全因素的不確定性進(jìn)行了一些探索，給出了對這些不安全因素的基本評估?！娟P(guān)鍵詞】：^p：起重設(shè)備；危險；不安全因素；評價中圖分類號：TH2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007—6921(2022)15—0087—03工程起重設(shè)備在現(xiàn)代化的工作中起著非常重要的作用。特別是在準(zhǔn)能公司這樣的大型露天礦生產(chǎn)活動中，隨著單機生產(chǎn)能力的提高，所屬部件的大型化、重型化不可避免，所以起重設(shè)備本身的大型化也不可避免，這樣就對起重設(shè)備的人機安全提出了更高的要求，擔(dān)負(fù)黑岱溝露天礦設(shè)備檢修任務(wù)的設(shè)備維修中心現(xiàn)有流動式起重設(shè)備２7臺套。其中包括100t以上大型汽車起重機7臺，這些設(shè)備有些是在國內(nèi)僅有的幾臺設(shè)備之一，所以，對我們來說，保證起重設(shè)備的人機物的安全，是我們所探討的重要課題之一。1基礎(chǔ)資料1.1起重事故的資料統(tǒng)計起重設(shè)備由于是人機物的對話，所以在所有發(fā)生的起重事故中，不外乎是人機物的損傷?，F(xiàn)階段我國的工業(yè)生產(chǎn)活動與當(dāng)初日本20世紀(jì)60、70年代的工業(yè)生產(chǎn)活動基本相似，所以所發(fā)生的工業(yè)損傷事故也有許多相似之處，但就總體來說，起重事故約占整個工業(yè)活動傷亡事的５％～１０％之間，這一比例相比而言僅次于交通事故的傷亡人數(shù)，所以應(yīng)該引起我們的高度重視。2現(xiàn)階段設(shè)備維修中心起重設(shè)備的利用狀況。我們都知道，起重機械所發(fā)生事故的比例是與起重機的載荷狀態(tài)Ｑ、載荷譜系數(shù)即Ｋｐ，利用等級U有較大的關(guān)系，據(jù)筆者統(tǒng)計，隨著黑岱溝露天礦生產(chǎn)能力的逐漸增大，設(shè)備維修中心所承擔(dān)維修設(shè)備的數(shù)量大幅增加，以上3項指標(biāo)均已大幅提高，載荷狀態(tài)Ｑ由中—重—特重轉(zhuǎn)變，Ｋｐ由０.２５～１.０的轉(zhuǎn)變，所有這些都是起重工作中的危險因素在大幅提高，因此對起重活動中吊車的安全狀態(tài)進(jìn)行評價顯得尤為重要。3工作中的危險及評價指標(biāo)3.1人的因素起重設(shè)備由于其工作的特殊性，所以說，對操作人員也有一些特殊的要求，這是保證起重安全的一個最重要的因素。國家在這方面有一定的特殊要求，例如身高、視力、聽力等，所以對起重設(shè)備而言，這是做好起重人機物安全的一個最重要的基礎(chǔ)。3.1.1我們都知道人對外界事物的感觀刺激，是隨著外露事物暴露的時間長短而確定的，所以說在選擇操作人員的同時，必須要測定其本身的各項生理機能。對我們來說感覺最重要的一方面是視覺機能；另一方面是聽力機能；這是選擇起重設(shè)備操作人員的最重要的基礎(chǔ)。3.1.2視覺和聽力機能的影響，對起重操作人員而言是最重要的要求。要求視覺視力在經(jīng)過校正的情況下雙眼視力均能達(dá)到0.7以上，聽力機能左右耳距離音譜儀50cm能辨清聲音的方向；雙眼視野范圍應(yīng)在160°范圍之內(nèi)，而且應(yīng)無色盲等其他禁忌性疾病等，如果對以上的指標(biāo)要求把握不嚴(yán)，放寬對操作人員本身素質(zhì)的要求，就給以后的安全生產(chǎn)帶來了隱患。因此我們說，人的要求是評價吊車能否安全運行的重要指標(biāo)。3.1.3由于人為的因素所發(fā)生的事故在所有事故中所占的比例是最高的，操作人員的本身素質(zhì)對于規(guī)避一些事故的發(fā)生起著非常重要的作用。例如1993年在我單位曾發(fā)生一起非常惡劣的起重事故，在吊車幅度非常大的情況下，去起吊一深埋地下的物件，結(jié)果造成第二節(jié)臂折斷的嚴(yán)重事故。所以說人為的因素是起重設(shè)備工作中最不可預(yù)見的因素。加強對操作人員的培訓(xùn)，是降低起重安全事故，保證吊車安全運行的最重要、最直接的手段。3.2機械的因素?fù)?jù)資料統(tǒng)計，在所發(fā)生的所有機械人身傷害事故中，由于機械本身缺陷所造成的事故約占所有發(fā)生事故的25%，所以機械的因素是我們在工作中引起高度重視的一個重要方面，例如在日常工作中保證設(shè)備的正常完好，加強設(shè)備的計劃檢修與狀態(tài)維修的力度。使設(shè)備始終處于非常良好的狀態(tài)，對我們所有的管理人員和操作人員都是日常工作中非常重要的方面。3.2.1吊車安全運行穩(wěn)定性的評價指標(biāo)。起重機的穩(wěn)定性是指起重機整個機身自重和外載荷的作用下抵抗傾覆的能力，為保證起重機穩(wěn)定，應(yīng)使穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩。穩(wěn)定力矩與傾覆力矩的比值，即為穩(wěn)定性安全系數(shù)，其常用代號為K1、K2。對于我車間使用的280t履帶式起重機而言，其穩(wěn)定力矩及安全系數(shù)如下所示，即必須滿足如下條件。當(dāng)考慮吊裝載荷及所有附加載荷時：K1=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩≥1.15當(dāng)僅考慮吊裝載荷，不考慮附加載荷時：K2=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩≥1.40對于我車間使用的其他汽車起重機而言，其穩(wěn)定力矩及安全系數(shù)如下所示，即必須滿足如下條件。當(dāng)放下支腿時：K1=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩≥1.333當(dāng)不用支腿時：K2=穩(wěn)定力矩/傾覆力矩≥1.50起重機在超負(fù)荷吊裝或伸長大臂時，均需進(jìn)行穩(wěn)定性計算，以保證起重機在吊裝中不會發(fā)生傾覆事故或者在空負(fù)荷停放狀態(tài)時也不會發(fā)生相反方向的傾覆事故。綜上所述，起重機機身穩(wěn)定（包括配重）與負(fù)荷的關(guān)系可用穩(wěn)定性安全系數(shù)來表示，即穩(wěn)定安全系數(shù)越大，起重作業(yè)就安全；反之則不安全，也就是必須滿足上述的最小值，這是評價起重機能否安全運行的一個重要指標(biāo)。當(dāng)穩(wěn)定安全系數(shù)值不能滿足安全要求時，在特別需要的情況下，在起重機的額定起重量的范圍內(nèi)，最有效的解決辦法是適當(dāng)增加配重，或減小回轉(zhuǎn)半徑，以提高起重機的穩(wěn)定安全系數(shù)值，從而達(dá)到起重機安全作業(yè)的要求。3.2.2鋼絲繩的安全評價指標(biāo)。鋼絲繩是起重吊裝中使用最廣泛的一種索具，它具有自重不大，撓性好，使用靈活，耐磨損，且能承受沖擊載荷；在高速運行時運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，噪音??；鋼絲繩破斷前有征兆，整根鋼絲繩不會立即斷裂的優(yōu)點，因而在起重吊裝中得到了廣泛的應(yīng)用。3.2.2.1鋼絲繩破斷力的指標(biāo)。鋼絲繩的破斷力與鋼絲繩質(zhì)量的好壞和繞捻結(jié)構(gòu)有關(guān)，對其破斷力做精確計算是困難的，只能做近似計算，一般常用的計算公式是：Sb=πdi2/4nψσb=nAψσb式中：Sb——鋼絲繩的破斷力，N；di——鋼絲繩每根鋼絲的直徑，mm;n——鋼絲繩中鋼絲的總根數(shù)；σb——鋼絲的公稱抗拉強度，MPa;A——每根鋼絲的斷面面積，mm2;ψ——鋼絲繩中，鋼絲繞捻不均勻而引起的受載不均勻系數(shù)當(dāng)鋼絲繩為6×19＋1時，ψ=0.85當(dāng)鋼絲繩為6×37＋1時，ψ=0.82當(dāng)鋼絲繩為6×61＋1時，ψ=0.80在施工現(xiàn)場缺少鋼絲繩破斷拉力數(shù)據(jù)時，也可以用經(jīng)驗公式近似估算的方法：當(dāng)公稱抗拉強度為1400MPa時，Sb=428d2當(dāng)公稱抗拉強度為1550MPa時，Sb=474d2當(dāng)公稱抗拉強度為1700MPa時，Sb=520d2當(dāng)公稱抗拉強度為1850MPa時，Sb=566d2當(dāng)公稱抗拉強度為2000MPa時，Sb=612d2式中：Sb——鋼絲繩的破斷力，N；d——鋼絲繩的直徑，mm。3.2.2.2鋼絲繩許用應(yīng)力的指標(biāo)。鋼絲繩在使用中，受到拉伸、彎曲、擠壓和扭轉(zhuǎn)的作用，為保證起重吊裝作業(yè)安全，須將鋼絲繩的破斷力除以安全系數(shù)，做為鋼絲繩容許受到的最大拉力，即許用拉力：［P］=Sb/k式中：［P］——鋼絲繩的許用拉力，N；Sb——鋼絲繩的破斷力，N；K——安全系數(shù)。用此公式來計算鋼絲繩的許用拉力，確定所選用的鋼絲繩能否安全使用，其方法是比較許用拉力與鋼絲繩受到的實際拉力大小，若實際拉力小于許用拉力，則鋼絲繩能夠安全使用，反之，則鋼絲繩不能安全使用。3.2.2.3起重吊裝的計算載荷的評價指標(biāo)。起重吊裝采用的計算載荷包括動載荷和不均衡載荷兩種，計算中常利用動載荷系數(shù)K1與不均衡系數(shù)K2乘以靜載荷，來近似地代替設(shè)備或鋼絲繩在沖擊振動情況下的動載荷與不均衡對稱情況下的不均衡載荷。3.2.2.3.1計算動載荷。在設(shè)備的起吊、牽引運輸過程中，因機械傳動和操作時的突然起動或制動，均能增大設(shè)備本身以及鋼絲繩所承受的載荷。這個增大了的載荷，用動載系數(shù)近似計算，即將吊裝、運輸設(shè)備的靜載荷乘以動載系數(shù)K1，作為吊裝、運輸過程中該索、吊具所承受的計算載荷一般吊車應(yīng)滿足的動載荷系數(shù)為K1=1.3才能滿足安全要求，也就是達(dá)到這一要求時才能滿足起重機的安全運行；在吊裝時的動載荷系數(shù)K1=1.2時才能滿足安全要求，也就是達(dá)到這一要求時才能滿足起重機的吊裝運行。在垂直吊裝的場合，起重機構(gòu)的最大垂直動載荷產(chǎn)生于由松弛鋼絲繩全速起吊，使被吊物件驟然離地和物件全速下落時的緊急制動情形。這個最大載荷等于靜載荷、慣性載荷、振動載荷三者之和。因此，在吊裝工程實際計算時，將靜載荷乘以＞1的動載荷系數(shù)來考慮動載荷的影響，計算公式如下：Gj=K1（G1+G2）式中：Gj——計算載荷，N；K1——起重機構(gòu)動載荷系數(shù)K1=1.2G1——被吊物件的重量，N；G2——起升機構(gòu)中吊索具的重量，N。此外設(shè)備在運輸過程中，因道路不平引起運輸車輛振動，使設(shè)備受到的載荷增大，因此在驗算設(shè)備強度時，其計算載荷應(yīng)為自重乘以動載荷系數(shù)K1。3.2.2.3.2計算不均衡載荷。計算不均衡載荷用以考慮與設(shè)計計算的理想條件不同的不平衡因素，如：①由于地質(zhì)變化而引起的支腿不均勻沉陷，引起的各支腿的受力不均勻。②由于多臺吊車共同使用，其卷筒直徑、轉(zhuǎn)速、操作啟動及制動不一致引起的各套裝置受力不均勻。因此，對吊在索具的選擇和驗算時，引入不均衡系數(shù)K2，即將吊裝工藝設(shè)計計算中計算出的靜載荷乘以不均衡系數(shù)K2。一般K2=1.2。3.2.2.3.3綜合計算載荷。在設(shè)備起吊、運輸過程中，對可能同時承受沖擊震動影響與不平衡載荷影響的索吊具，在選擇和驗算時，應(yīng)以靜力平衡計算出的載荷乘以動載荷系數(shù)K1與不平衡系數(shù)K2，作為該吊索具承受的綜合計算載荷。3.2.3吊鉤的安全評價指標(biāo)。吊鉤按其形式的不同可分為單鉤和雙鉤兩種，對單鉤的驗算，主要是針對鉤柱和鉤身進(jìn)行強度校核。一般對鉤柱部分螺紋底徑拉應(yīng)力和螺紋部分?jǐn)D壓應(yīng)力進(jìn)行校核；對鉤身彎曲部分水平危險截面復(fù)合應(yīng)力和垂直危險截面切應(yīng)力進(jìn)行校核。3.2.3.1螺紋底徑拉應(yīng)力校核。鉤柱部分最危險截面是螺紋底徑截面，這個截面在起吊載荷G的作用下，所產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)該小于吊鉤材料的許用應(yīng)力，即σ=G/A=4G/πd≤［σ］式中：G——吊鉤所吊載荷大小，N；A——螺紋底徑截面積，mm2；d——螺紋底徑，mm；σ——螺紋底徑截面所產(chǎn)生的應(yīng)力，MPa；［σ］——吊鉤材料的許用應(yīng)力，MPa?？紤]到懸吊重物擺動所引起的附加彎曲作用，一般用降低許用應(yīng)力的方法來彌補。對于20號鋼許用應(yīng)力?。郐遥?50～80MPa，人力驅(qū)動取較大的值，機械驅(qū)動取較小的值。即螺紋底徑拉應(yīng)力校核，滿足上述數(shù)值的要求就是安全的，否則就是不安全的。3.2.3.2螺紋部分?jǐn)D壓應(yīng)力校核。吊鉤螺紋在吊裝載荷G的作用下，螺紋接觸面上產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力應(yīng)小于材料的許用擠壓應(yīng)力，即σp=4Gt/π(d12-d22)H≤［σ］式中：G——吊鉤所吊載荷大小，N；t——螺紋的螺距，mm；d1——螺紋大徑，mm；d2——螺紋底徑，mm；H——螺母的高度，mm；σp——螺紋接觸面所產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力，MPa；［σ］——吊鉤材料的許用應(yīng)力，MPa?？紤]到螺紋接觸擠壓應(yīng)力的不均勻性的影響，故采用較低的許用應(yīng)力值，對于20號鋼，采用［σp］=30～40MPa，人力驅(qū)動取較大的值，機械驅(qū)動取較小的值。即螺紋部分的擠壓應(yīng)力校核，滿足上述數(shù)值的要求就是安全的，否則就是不安全的。3.2.3.3A-B截面復(fù)合應(yīng)力的校核。通過吊鉤在起吊重物時的受力情況分析^p，可以看出在A-B截面上，除了受到作用于重心點上起吊重物的載荷G所引起的拉伸作用外，還受到力矩的彎曲作用，這樣A-B截面在A點處產(chǎn)生的應(yīng)力為最大拉應(yīng)力，B點處產(chǎn)生的應(yīng)力為最大壓應(yīng)力，這就是為什么將吊鉤做成內(nèi)側(cè)較厚而外側(cè)較薄的原因。A-B截面上A點和B點的強度條件為：σA=G/AAB×2e1/Ka≤［σb］σB=G/AAB×2e2/K（a+2h）≤［σa］式中：σA——A-B截面A點處的應(yīng)力，MPa；σB——A-B截面B點處的應(yīng)力，MPa；G——吊鉤所吊載荷大小，N；AAB——A-B截面面積，mm2；對梯形截面AAB=（b1+b2）/2h,b1=3b2;b1、b2——梯形截面的上底和下底的長度，mm；h——梯形截面的高度，mm；e1、e2——A-B截面A點、B點到截面中性軸的距離，mm；a——吊鉤彎腔部分的鉤腔直徑，mm；［σb］——吊鉤材料的許用拉應(yīng)力，MPa；［σa］——吊鉤材料的許用壓應(yīng)力，MPa；K——截面特性系數(shù)。當(dāng)?shù)蹉^的A-B截面的數(shù)值滿足上式的要求時，吊鉤在A-B截面上的使用是安全的，否則就是不安全的。3.2.3.4C-D截面切應(yīng)力的校核吊裝載荷G是通過鉤腔中心作用于C-D截面上的，這時C-D截面上受到最大的切應(yīng)力的作用，其抗剪切強度條件為τ=G/ACD≤［τ］式中：τ——C-D截面上產(chǎn)生的切應(yīng)力，MPa；ACD——C-D截面面積，mm2；ACD=（b1/2+b2/2）/h；G—