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【摘 要】本文首先介绍了桥式起重机钢丝绳的安全隐患，分析了桥式起重机吊钩钢丝绳断裂事故，并详细讲解了预防措施及安全管理的操作体制。
【关键词】桥式起重机；钢丝绳；安全隐患；制动器
前言
桥式起重机在企业生产过程中带来高效、方便、快捷的同时，因机械的不安全因素，频频发生事故。通过生产实践、检验经验累积和分析，发生事故的主要原因有设备方面、使用管理、安全教育和使用环境改造等。研究桥式起重机设备方面的隐患，着重点从钢丝绳、卷筒及钢丝绳压板、吊钩、减速器齿轮、制动器、车轮与轨道及安全装置等 7 个方面进行了分析。钢丝绳是桥式起重机的重要零件之一，直接承载着吊物和吊具的重量，关系到起重机的安全使用和运行。分析钢丝绳的安全隐患，受力特征，以制定相应的预防措施是必要的。
1.桥式起重机钢丝绳的安全隐患
钢丝绳使用的安全性是人们长期以来一直关心的问题，由于钢丝绳损伤或破断而引起的重大事故时有发生。通过多年检验工作实践的总结，归纳起主要损伤现象有以下六种，即：磨损、疲劳、锈蚀、变形、咬绳、过载。
1.1磨损
钢丝绳在操作时与其它物体接触并有相对运动，产生摩擦，钢丝绳的表面也不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式，一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损三种情况。
1.1.1外部磨损
钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小，钢丝绳的破断载荷也相应降低。通过试验得到的钢丝绳直径减小率与破断载荷降低率的关系曲线。由曲线可以看出，单周磨损较全周磨损更恶劣，所以在钢丝绳的全长范围内，应尽可能地做到均匀磨损
1.1.2变形磨损
由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损，叫做变形磨损，这是一种局部磨损现象。从外表看，钢丝宽度扩展，虽钢丝绳截面积减小不多，但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了，极易断丝。
1.1.3内部磨损
在使用过程中，钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移，绳内各绳股之间和钢丝之间产生摩擦，构成了内部磨损。
1.2疲劳
钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。
1.2.1弯曲疲劳
钢丝绳重复通过滑轮或卷筒，无数次的弯曲，容易使钢丝产生疲劳，韧性下降，最终导致断丝。疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。
1.2.2拉伸、扭曲和振动引起的疲劳
起重机钢丝绳在起动和制动的始末，捆扎钢丝绳在承受载荷的前后，变化的拉伸应力会引起金属疲劳。此外，钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。
1.3锈蚀
钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀，尤其是沿海地区、在有害气体与恶劣环境下使用的钢丝绳，腐蚀造成的损伤就更严重。这些腐蚀点就成了应力集中点、疲劳裂纹的源泉。
1.4变形主要原因有以下几种：
1.4.1外伤
在操作过程中，钢丝绳与其它设备不正常的接触容易造成外伤。最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽，在卷筒上跳出挡板。
1.4.2压溃
钢丝绳在卷筒上卷乱后容易产生压溃现象。钢丝绳在卷筒上卷乱时，相互倾轧，造成钢丝绳的损伤会，在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹。
1.4.3扭结
钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做钢丝绳扭结。钢丝绳在扭结后，经过多次起吊受载，也只有局部绳芯外露，一般没有断丝现象。但试验表明，钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低。正扭结的强度只有原强度的60～80%，负扭结的强度还不到原强度的50%。
1.5咬绳
钢丝绳咬绳损伤现象一般发生在多层卷绕的起重机卷筒上，有槽双层卷绕的起重卷筒更甚。在钢丝绳绕过节点的瞬间，由张力产生的压力先全部作用在相邻钢丝绳表面，一般导入角α不大时，受压面积也很小，钢丝绳常常很快从相邻钢丝绳的表面擦过，落入位置。
1.6过载
钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长，当载荷超过弹性极限时，钢丝绳就可能断裂。通常把钢丝绳承受的静载荷控制在破断载荷的1/10～1/5，叫作安全负荷。但钢丝绳实际上往往处于运动状态，钢丝绳在工作时除了要承受货物、吊物、自重等静载荷外，还要受到因加速度和冲击引起的动载荷，因弯曲引起的附加载荷，因摩擦引起的阻力载荷等等。由此可见，当除了静载荷以外的其它载荷增多时，实际的安全系数就降低了，钢丝绳往往由此而引起过载。因过载而破断的钢丝绳，其断口呈松散状，6股的钢丝绳断口位置大多数不在一起，绳芯外露，这是钢丝绳因过载而断裂的特征。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故，也会大大地缩短使用寿命。由试验得到的安全系数与钢丝绳寿命的关系曲线，从图中可见安全系数降低将导致钢丝绳使用寿命急剧下降。要消除由于钢丝绳的安全隐患而引发的起重机事故，就必须分析钢丝绳的受力特征、安全隐患，以制定相应的预防措施。这里我以桥式起重机吊钩钢丝绳断裂事故例案进行分析讨论。
2.桥式起重机吊钩钢丝绳断裂事故
2.1事故概况及过程
2010年10月，某石材公司的加工车间，一台额定起重量为5t电动单梁桥式起重机，在运送过程中吊起的重物发生了晃动，此时起重机钢丝绳突然断裂，吊物坠落在地上，石板材破碎，一人受伤，导致整个车间停产4h，直接经济损失约1万元。
2.2事故原因
这台电动单梁桥式起重机额定起重量为5t，起升高度6m，起重机跨度为22.5m，但吊运的重物只有4.2t，因此事故不是超载原因造成的。 2.2.1直接原因
起重机的吊钩钢丝绳断裂，吊物坠落。
2.2.2间接原因
经过长期使用，钢丝绳已磨损、断丝、绳股折断，已达到报废标准，但却仍在继续使用。运送过程中吊物晃动，对钢丝绳产生一定的冲击载荷，冲击应力超过本身有缺陷钢丝绳的破断应力，致使用钢丝绳断裂。企业没有制定安全管理机制和操作体制，未对起重机钢丝绳等重要零部件和安全装置进行检查。
2.2.3主要原因
事故车间是加工车间，使用环境较差，有大量的粉尘，起重机的使用频率较高，也经常超负荷使用，当起重机钢丝绳出现磨损、断丝、绳股折断后，没有进行定期检查发现存在安全隐患，导致起重机钢丝绳断裂，吊物坠落事故。2.3事故分析
2.3.1桥式起重机钢丝绳的受力特征桥式起重机的钢丝绳受力情况非常复杂。受载时，钢丝中产生拉伸应力、弯曲应力、挤压应力（钢丝绳与滑轮、卷筒等接触挤压，钢丝之间相互挤压）以及钢丝绳捻制时的残余应力等。当钢丝绳绕过滑轮时，受有交变应力作用，使金属材料产生疲劳，最后由于钢丝之间的摩擦、钢丝绳与绳的摩擦使钢丝磨损面破断。
2.4预防措施
针对钢丝绳的缺陷而存在的安全隐患，预防措施主要有：
（1）起重机的起重量不要超过额定起重量，绝不能超载作业。
（2）起重机在作业时不要使钢丝绳受到突然冲击力。
（3）起重机的钢丝绳要根据工作类型及环境选择适合的钢丝绳。在更换新的钢丝绳时要按原设计要求选用合格产品。
（4）对钢丝绳要进行定期的润滑（根据工作环境确定润滑周期），选用合格油品涂抹钢丝绳，做好记录。
（5）在高温及有腐蚀介质的环境里的钢丝绳须有隔离装置。
（6）如有必要是时，需用钢丝绳检测仪对钢丝绳进行安全检测。
2.5安全管理与操作体制
桥式起重机的设计通常是偏于保守的，也有成熟的设计经验，个别误操作和维护不当一般不至于造成起重机损坏，但是如果经常操作不当，就会造成起重机事故。因此建立健全安全管理与操作体制是预防桥式起重机事故的重要条件。
（1）建立健全各种管理制度，制定符合桥式起重机的安全规章制度。
（2）起重机操作员，一定要定期培训，考核合格后方能上岗。
（3）使用过程中要遵守安全管理制度，起重吊运作业人员必须掌握的最基本的安全操作规程。
3.结束语
影响桥式起重机安全的因素很多，主要有设备方面、使用管理、安全教育和使用环境等。而由于钢丝绳的缺陷而存在的安全隐患是设备方面的一个重要因素。总之，桥式起重机的安全使用和管理是比较复杂的，预防机械故障和安全事故的发生需要加强设备管理、对操作工的定期学习培训。重视起重机机械故障的隐患排查，消除设备的不安全状态，制定出周密可行的预防措施，确保起重机的安全运行。
参考文献：
[1]《起重机械安全技术监察规程-桥式起重机》.
[2]《起重机设计规范》，国家质检总局GB/T3811.
[3]《重要用途钢丝绳》，国家质检总局GB8918.
[4]《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》.
[5]王福绵.起重机械技术检验.学苑出版社.
【关键词】桥式起重机；钢丝绳；安全隐患；制动器
前言
桥式起重机在企业生产过程中带来高效、方便、快捷的同时，因机械的不安全因素，频频发生事故。通过生产实践、检验经验累积和分析，发生事故的主要原因有设备方面、使用管理、安全教育和使用环境改造等。研究桥式起重机设备方面的隐患，着重点从钢丝绳、卷筒及钢丝绳压板、吊钩、减速器齿轮、制动器、车轮与轨道及安全装置等 7 个方面进行了分析。钢丝绳是桥式起重机的重要零件之一，直接承载着吊物和吊具的重量，关系到起重机的安全使用和运行。分析钢丝绳的安全隐患，受力特征，以制定相应的预防措施是必要的。
1.桥式起重机钢丝绳的安全隐患
钢丝绳使用的安全性是人们长期以来一直关心的问题，由于钢丝绳损伤或破断而引起的重大事故时有发生。通过多年检验工作实践的总结，归纳起主要损伤现象有以下六种，即：磨损、疲劳、锈蚀、变形、咬绳、过载。
1.1磨损
钢丝绳在操作时与其它物体接触并有相对运动，产生摩擦，钢丝绳的表面也不断磨损。磨损是钢丝绳最常见的损伤方式，一般分为外部磨损、变形磨损和内部磨损三种情况。
1.1.1外部磨损
钢丝绳在使用过程中其外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等物体表面接触而引起的磨损属于外部磨损。外部磨损使承受载荷的钢丝截面积减小，钢丝绳的破断载荷也相应降低。通过试验得到的钢丝绳直径减小率与破断载荷降低率的关系曲线。由曲线可以看出，单周磨损较全周磨损更恶劣，所以在钢丝绳的全长范围内，应尽可能地做到均匀磨损
1.1.2变形磨损
由于振动、碰撞造成的钢丝绳表面撞损，叫做变形磨损，这是一种局部磨损现象。从外表看，钢丝宽度扩展，虽钢丝绳截面积减小不多，但局部挤压处的钢丝表面材质硬化了，极易断丝。
1.1.3内部磨损
在使用过程中，钢丝绳经过卷筒或滑轮时所承受的全部负荷压在钢丝绳的一侧，各根细钢丝的曲率半径不可能完全相同。同时，由于钢丝绳的弯曲，钢丝绳内部各根细钢丝就会相互产生作用力并且产生滑移，绳内各绳股之间和钢丝之间产生摩擦，构成了内部磨损。
1.2疲劳
钢丝绳在使用过程中主要承受弯曲疲劳和拉伸、扭曲、振动引起的疲劳。
1.2.1弯曲疲劳
钢丝绳重复通过滑轮或卷筒，无数次的弯曲，容易使钢丝产生疲劳，韧性下降，最终导致断丝。疲劳断丝出现在股的弯曲程度最厉害的一侧外层钢丝上。
1.2.2拉伸、扭曲和振动引起的疲劳
起重机钢丝绳在起动和制动的始末，捆扎钢丝绳在承受载荷的前后，变化的拉伸应力会引起金属疲劳。此外，钢丝绳经常受到扭曲和振动也是产生疲劳的原因。
1.3锈蚀
钢丝绳一般在露天使用，日晒雨淋会使钢丝绳腐蚀，尤其是沿海地区、在有害气体与恶劣环境下使用的钢丝绳，腐蚀造成的损伤就更严重。这些腐蚀点就成了应力集中点、疲劳裂纹的源泉。
1.4变形主要原因有以下几种：
1.4.1外伤
在操作过程中，钢丝绳与其它设备不正常的接触容易造成外伤。最明显的外伤是钢丝绳在滑轮里滑槽，在卷筒上跳出挡板。
1.4.2压溃
钢丝绳在卷筒上卷乱后容易产生压溃现象。钢丝绳在卷筒上卷乱时，相互倾轧，造成钢丝绳的损伤会，在局部迅速出现断丝与压扁的痕迹。
1.4.3扭结
钢丝绳在局部扭曲后产生的永久变形叫做钢丝绳扭结。钢丝绳在扭结后，经过多次起吊受载，也只有局部绳芯外露，一般没有断丝现象。但试验表明，钢丝绳在扭结损伤后强度将显著降低。正扭结的强度只有原强度的60～80%，负扭结的强度还不到原强度的50%。
1.5咬绳
钢丝绳咬绳损伤现象一般发生在多层卷绕的起重机卷筒上，有槽双层卷绕的起重卷筒更甚。在钢丝绳绕过节点的瞬间，由张力产生的压力先全部作用在相邻钢丝绳表面，一般导入角α不大时，受压面积也很小，钢丝绳常常很快从相邻钢丝绳的表面擦过，落入位置。
1.6过载
钢丝绳随着载荷的增加会有微量的伸长，当载荷超过弹性极限时，钢丝绳就可能断裂。通常把钢丝绳承受的静载荷控制在破断载荷的1/10～1/5，叫作安全负荷。但钢丝绳实际上往往处于运动状态，钢丝绳在工作时除了要承受货物、吊物、自重等静载荷外，还要受到因加速度和冲击引起的动载荷，因弯曲引起的附加载荷，因摩擦引起的阻力载荷等等。由此可见，当除了静载荷以外的其它载荷增多时，实际的安全系数就降低了，钢丝绳往往由此而引起过载。因过载而破断的钢丝绳，其断口呈松散状，6股的钢丝绳断口位置大多数不在一起，绳芯外露，这是钢丝绳因过载而断裂的特征。过载的钢丝绳即使不发生断裂事故，也会大大地缩短使用寿命。由试验得到的安全系数与钢丝绳寿命的关系曲线，从图中可见安全系数降低将导致钢丝绳使用寿命急剧下降。要消除由于钢丝绳的安全隐患而引发的起重机事故，就必须分析钢丝绳的受力特征、安全隐患，以制定相应的预防措施。这里我以桥式起重机吊钩钢丝绳断裂事故例案进行分析讨论。
2.桥式起重机吊钩钢丝绳断裂事故
2.1事故概况及过程
2010年10月，某石材公司的加工车间，一台额定起重量为5t电动单梁桥式起重机，在运送过程中吊起的重物发生了晃动，此时起重机钢丝绳突然断裂，吊物坠落在地上，石板材破碎，一人受伤，导致整个车间停产4h，直接经济损失约1万元。
2.2事故原因
这台电动单梁桥式起重机额定起重量为5t，起升高度6m，起重机跨度为22.5m，但吊运的重物只有4.2t，因此事故不是超载原因造成的。 2.2.1直接原因
起重机的吊钩钢丝绳断裂，吊物坠落。
2.2.2间接原因
经过长期使用，钢丝绳已磨损、断丝、绳股折断，已达到报废标准，但却仍在继续使用。运送过程中吊物晃动，对钢丝绳产生一定的冲击载荷，冲击应力超过本身有缺陷钢丝绳的破断应力，致使用钢丝绳断裂。企业没有制定安全管理机制和操作体制，未对起重机钢丝绳等重要零部件和安全装置进行检查。
2.2.3主要原因
事故车间是加工车间，使用环境较差，有大量的粉尘，起重机的使用频率较高，也经常超负荷使用，当起重机钢丝绳出现磨损、断丝、绳股折断后，没有进行定期检查发现存在安全隐患，导致起重机钢丝绳断裂，吊物坠落事故。2.3事故分析
2.3.1桥式起重机钢丝绳的受力特征桥式起重机的钢丝绳受力情况非常复杂。受载时，钢丝中产生拉伸应力、弯曲应力、挤压应力（钢丝绳与滑轮、卷筒等接触挤压，钢丝之间相互挤压）以及钢丝绳捻制时的残余应力等。当钢丝绳绕过滑轮时，受有交变应力作用，使金属材料产生疲劳，最后由于钢丝之间的摩擦、钢丝绳与绳的摩擦使钢丝磨损面破断。
2.4预防措施
针对钢丝绳的缺陷而存在的安全隐患，预防措施主要有：
（1）起重机的起重量不要超过额定起重量，绝不能超载作业。
（2）起重机在作业时不要使钢丝绳受到突然冲击力。
（3）起重机的钢丝绳要根据工作类型及环境选择适合的钢丝绳。在更换新的钢丝绳时要按原设计要求选用合格产品。
（4）对钢丝绳要进行定期的润滑（根据工作环境确定润滑周期），选用合格油品涂抹钢丝绳，做好记录。
（5）在高温及有腐蚀介质的环境里的钢丝绳须有隔离装置。
（6）如有必要是时，需用钢丝绳检测仪对钢丝绳进行安全检测。
2.5安全管理与操作体制
桥式起重机的设计通常是偏于保守的，也有成熟的设计经验，个别误操作和维护不当一般不至于造成起重机损坏，但是如果经常操作不当，就会造成起重机事故。因此建立健全安全管理与操作体制是预防桥式起重机事故的重要条件。
（1）建立健全各种管理制度，制定符合桥式起重机的安全规章制度。
（2）起重机操作员，一定要定期培训，考核合格后方能上岗。
（3）使用过程中要遵守安全管理制度，起重吊运作业人员必须掌握的最基本的安全操作规程。
3.结束语
影响桥式起重机安全的因素很多，主要有设备方面、使用管理、安全教育和使用环境等。而由于钢丝绳的缺陷而存在的安全隐患是设备方面的一个重要因素。总之，桥式起重机的安全使用和管理是比较复杂的，预防机械故障和安全事故的发生需要加强设备管理、对操作工的定期学习培训。重视起重机机械故障的隐患排查，消除设备的不安全状态，制定出周密可行的预防措施，确保起重机的安全运行。
参考文献：
[1]《起重机械安全技术监察规程-桥式起重机》.
[2]《起重机设计规范》，国家质检总局GB/T3811.
[3]《重要用途钢丝绳》，国家质检总局GB8918.
[4]《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》.
[5]王福绵.起重机械技术检验.学苑出版社.