门式起重机偏斜运行的影响分析

门式起重机偏斜运行的影响分析

翁翔松

武汉武船重型装备工程有限责任公司 湖北省武汉市 430400

摘要：自从改革开放以来，我国发生了翻天覆地的变化，尤其是工业经济的不断发展与繁荣，促使起重机在工业生产过程中发挥着至关重要的作用，扮演着主要角色。现阶段，我国的桥门式起重机共分为两个类型，即门式起重机和桥式起重机。分析门式起重机大车偏斜运行的原因，介绍了门式起重机的安全检测，门式起重机的安全评估分析。

关键词：门式起重机；偏斜运行

引言

门式起重机的运行轨道长度从几十米到几百米不等，运行机构通常采用分布驱动方式，在设计中需要考虑偏斜运行和水平侧向载荷的影响。门式起重机大车行走机构偏斜运行的原因很多，如轨道基础的直线度、吊装载荷的不均匀分布、小车在门架平面内的运行起(制)动、大车行走电机转速的细微差异等等。起重机偏斜运行时的水平载荷是指装有车轮的起重机或小车做稳定状态的纵向运行或横向移动时，发生在他的导向装置上由于导向的反作用引起的一种偶然载荷。

1门式起重机大车偏斜运行的原因

1.1水平侧向载荷

目前水平侧向力的计算方法有系数法和极矩法，系数法虽然有一定的局限性，但计算方法简单且相对安全，目前在国标和许多国际规范中仍大量使用。因水平侧向载荷与单侧轮压有关，而大车方向的制动虽然会影响单个车轮的最大轮压，但不会影响单侧车轮的轮压和值，所以计算水平侧向载荷时不予考虑。

1.2载荷组合

门式起重机结构计算B1工况为在正常工作状态下，正常操作除起升机构外的驱动机构，存在工作状态风载荷影响下的载荷组合。为计算载荷对不同部位的影响，通常在跨中、刚性腿侧、挠性腿侧和悬臂端分别就加载计算。起重机自重部分取起升冲击系数f1，起升载荷取动载系数f2，大车和小车的水平惯性力取水平运行冲击系数f5。此时加载位置基本都在门架结构上部，结构边界在支腿底部约束三方向平动自由度和竖直方向的转动自由度。起重机金属结构计算B5工况为在正常工作状态下，空中悬吊起升载荷，起重机在带坡度的不平轨道上以恒速偏斜运行，有工作状态风载荷影响下的载荷组合。起重机自重起升冲击系数f1和起升载荷动载系数f2由轨道运行冲击系数f4代替，此工况考虑了水平偏斜力的影响，不再考虑由驱动机构加速引起的水平惯性力影响。

1.3特殊载荷

当起重机出现严重偏斜运行状态时，不仅对附近部位，而且对整体结构都会产生不利影响。为分析偏斜运行影响程度，选取一种现场电机发生故障时的特殊工况进行模拟校核。起重机大车运行起动过程中，一侧运行机构发生故障未启动，另一侧行走机构在电机作用下产生沿轨道方向的驱动力，而未启动的一侧因为主梁发生扭转产生水平侧向载荷，此二者共同作用在主结构上，出现最不利的非工作载荷组合，设此模拟载荷组合为D1工况。模型计算时在一侧加载电机运行驱动力，将另一侧约束静止状态的静摩擦力之下，分别计算刚性腿侧和挠性腿侧运行机构故障的情况，建立模型分析对结构的影响。为体现底部轨道载荷的附加力，将底部约束的平动自由度释放，在支腿底部加载水平侧向力。因挠性腿平面刚性弱于刚性腿，因此选取挠性腿侧加载水平侧向载荷和水平运行惯性力，计算分析其影响。

2门式起重机的安全检测

2.1安全保护检测的项目

安全保护检测的项目有：制动器的设置及其零部件、高度限位器、行程限位器、抗风防滑装置、起重量限制器、防碰撞装置、报警装置、缓冲器及端部止挡、急停开关、连锁保护装置、风速仪、防护罩及防护栏、电缆卷筒终端限位装置、偏斜限制装置、防倾翻安全钩等。

2.2门式起重机的性能试验

根据有关标准对门式起重机进行性能试验的情形有：①经过新安装、重大修理及改造过的门式起重机，在施工结束后，交付使用单位前；②经过重大事故、不可预测的暴风、大地震等情形，可能造成整体或局部结构的强度、刚度、稳定性等受到损害的门式起重机；③闲置时间超过一年以上的门式起重机在重新使用前。门式起重机的性能试验内容包括空载试验、额定载荷试验、静载试验。（１）空载试验：控制系统、操作系统、安全保护装置动作准确可靠，各机构运行平稳、动作正常，能实现规定的功能和动作无异常现象。（２）额载试验：根据额定起重量试验，检查制动下滑量是否在允许范围内，挠度是否符合要求，主要零部件有无损坏情况。（３）静载试验：按照１２５％的额定起重量进行载荷试验，检查主要受力结构件有无永久变形、有无裂纹，起升机构、运行机构连接处有无损坏的情况。

2.3经常性检查

经常性检查应根据工作频率、环境情况确定检查周期，但不能少于每月一次。一般包括：①起重机在通常状态下的技术特性；②吊物装置、吊钩滑轮组及防松脱装置；③制动器零部件的磨损情况和整体的刹车性能；④钢丝绳的伸长、磨损、变形、断丝和端头的固定情况。

2.4自我检查

自我检查应根据工作频率、环境、温度等情形确定检查周期，但不能少于每年一次。包括：①金属结构的焊接接头是否有裂纹、锈蚀等情形，螺栓等连接是否牢固可靠；②动力系统运行情况和控制装置的安全状态等；③指示装置的可靠性和精度。

2.5门式起重机安全管理重要性

门式起重机事故的直接原因一般有设计不当、制造质量（包括原材料质量）、使用中的非法操作、拆装顺序不当等。但在某些情况下，安全生产管理不善、操作人员安全意识淡薄，往往是事故发生的主要原因。因此，在设计、制造质量等日益得到保证的情况下，使用单位的安全管理工作应该予以加强，按期进行维护保养，健全档案，完善操作规程，司机指挥要持证上岗，对年代较长的起重机械应及时更换淘汰，这都对预防事故发生起着决定性的作用。

3门式起重机的安全评估分析

3.1门式起重机安全评估软件开发

根据一些理论知识，开发了门式起重机安全评估软件。软件采用模块化组织形式，通过模块划分进行各项功能评价和计算，主要包括运算模块、模糊计算模块和数据保存模块。软件评估的主要步骤如下：（１）填写门式起重机基本参数，包括额定起重量、起升高度、起升速度、工作级别、大车运行速度、小车运行速度。（２）组织专家对一级指标进行评价，将评分保存到相应的表格中。（３）执行一个综合模糊分析模块，读取每个专家对每个一级指标的评价结果，并通过模糊计算获得各个一级指标的评价水平和门式起重机的综合评价水平。

3.2安全评价因素体系

门式起重机系统的安全性评价非常复杂，很难用精确的数学模型来量化，选择合适的安全评价模型是必要的。首先，对影响系统安全性能的因素进行收集和分级，本文的划分方法是根据多年的安全管理经验总结出来的，即系统的组成部分主要包括对安全起主要作用的因素，而不包括次要因素。

结束语

水平侧向力的产生原因很多，按照规范取值计算得出的水平侧向载荷后，应分析对局部结构的影响，对本文研究结构形式的门式起重机在保障其他载荷组合通过校核的前提下，可以不单计算整机金属结构应力。针对门式起重机事故频发，缺乏完善的监督机制和统一有效的评价方法，在总结各种可行的安全评价方法优缺点的基础上，建立了门式起重机两级评价模型，开发了基于ＶＢ的门式起重机安全评估软件，为合理、准确地评估门式起重机的安全状况提供了新思路。

参考文献

[1]万力，徐格宁，顾迪民，等．起重机设计规范，[M]．北京：中国标准出版社，2008．

[2]徐宏伟．起重机偏斜运行时水平侧向力的探讨[J].重工与起重技术，2007，(1)：20-23．

[3]肖海江．造船门式起重机纠偏技术的研究[J]．机械工程师，2009，(5)：73-74．