1、起重机安全现状概述

      起重机在工程中的应用很多，其主要类型包括汽车起重机、轮胎起重机、全路面起重机、随车起重机、履带式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机和缆索式起重机以及施工升降机，起重机的功能就是转移运输物体的空间，实现物体三维位置运动。

      在我国起重机应用于工程的历程来看，其安全事故屡见不鲜，早在2003年的大化水力发电厂中，就发生过安全事故。当时吊装泄水锥猛烈下落，在吊装过程中，可以发现其制动器发生爆裂，导致减速箱齿轮失效，钢丝绳也被拉断，此次事故主要原因是制动器发生问题。在2009年，某钢铁公司在施工过程中，钢包在吊装过程中突然滑落，导致钢包倾覆，其原因仍是由制动器而引起的。制动器的安全性能好坏，直接关系到起重机的安全性能，所以，必须强有力研究制动器的安全性能。

      就目前来看，我国大部分的起重机制动器是轮毂式制动器结构，其工作原理是：在制动过程中，以电磁力或者油泵力为动力，利用电磁的吸、放，或者油泵的起停，来制动制动器的弹簧，用以将制动片离开或夹在制动轮上，从而进行制动器的开闸以及制动。起升机构制动器的制动力矩应保证支持住额定起重量的1.25~1.75倍，吊起额定载荷时，允许下滑距离S:S≤(1/80～1/100)v_起(m)，式中：v_起为吊钩的额定运行速度(m/min)。运行机构制动器允许制动距离：S≤v²_行/4000(m)，式中：v_行为大车(或小车)的额定运行速度(m/min)。当前起重机在操作过程中，尤其吊装大型物体时，除了司机外，往往配备大量工作人员，来监护起重机的各种操作，防止吊装过程中出现脱档、溜钩事故，更有甚者，动用大量人力来利用撬棍等工具加大制动瓦对制动轮的施压，来达到紧急制动，把事故的破坏减小到最低程度。针对桥门式起重机，在2006～2009年的检查报告中，可以发现两个最为基本的问题：①制动器失灵问题；②制动器调整达不到相关标准。有一部分的维修人员在对起重机的起身机构以及运行机构制动器的调整中，只重视前者制动器的重要意义，忽略了运行机构制动器的调整，完全凭借司机的操作经验来对制动器进行调整，导致制动器不是抱闸就是松紧不一，更为糟糕的是制动器作用失灵，导致司机只能靠反接制动来停车或用自身摩擦来自然停车。这样的操作都会导致严重的安全事故，而且对起重机的安全性能阐述致命的影响。起重机制动器是起重机安全工作的直接保障，全面关系到起重机各个构建的安全性能，制动器的正常工作，必须根据相关标准来进行调整。

2、安全条件下起重机制动器研究

2.1、制动器一般安全条件

      起重机启动前，操作人员须按下启动按钮，以保证安全制动器与起重机同时启动。起重机启动后，安全制动器处于常开状态，同时工作制动器开启负责起重机升降的制动工作。起重工作完成后，及时关闭工作制动器，相关操作人员检查各事项，无异常情况则断开起重机电源，离开操作平台，安全制动器同时被锁定，整个起重工作结束。若起重机工作过程中发生故障，操作人员必须马上按下应急制动按扭，此时，工作制动器及安全制动器会相继合闸制动，安全制动器延迟约2—5s，防止安全事故发生。起重机工作过程中发生事故时，操作人员须立刻按下紧急制动按钮，此时起重机控制电源立刻断开，工作制动器及安全制动器会马上合闸制动，防止事故严重程度的进一步扩大。在系统失电等特殊情况下，需同安全事故发生时进行同样处理，即按下紧急制动按钮，保证工作制动器及安全制动器的同时瞬间合闸制动。另一种保证起重机制动器安全性能的方法是将安全制动器设置为常开状态，起重机实施作业过程中主要是工作制动器在发挥作用，安全制动器作为备用保护措施，双重保证下防止安全事故的发生。另外，在起重机实施作业过程中发生故障或事故时，工作制动器需要检修时，高速档与低速档进行切换时，工作制动器合闸制动，停止工作，安全制动器才会进人工作状态。

2.2、以安全工作条件设计制动器

      不同的物料搬运工作，不同的工作环境，所使用的起重机有所不同，要求使用的制动器自然也就不同。一般来讲，起重机按工作级别可分为Al—A8，机构工作级别相应分为M1～M8，而制动器却没有相应的分级。究其原因主要有两个方面：一方面，为了满足起重机间歇动作的特点，将机构工作级别划分为不同等级，而制动器无需这一概念，不同工作级别的起重机只需使用相应制动器即可满足要求。另一方面，起重机对应不同荷载其工作级别会发生相应变化，而制动器的唯一指标是制动力矩，因为具有一定的制动力矩，所以无论何种工作级别的结构，都无需分级，使用相应力矩的制动器就可以。为了满足不断提高的起重机安全性能要求，制动器也必须由原来的制动力矩单一指标所控制的标准件转化为由工作级别等一系列复合指标所确定的标准件，即制动器除了满足制动力矩需求外还要满足不同起重机对制动器的工作级别，动作时间，可靠性及连锁控制功能等方面的需求。

2.3、紧急制动器安装

      起重机由于在卷筒上所受的力矩比较大，为保证安全，必须在紧急制动器上采用足够大的制动力矩来完成，随着技术的更新，液压钳盘式制动器在起重机的应用也日益广泛。液压钳盘式制动器具备体积小和安装简单的优势，其一般分为直动式、碟簧上闸以及液压松闸。在失效保护过程中，钳盘制动器状态为关闭状态，其通常的安装方式为一个卷筒上安装两个制动器，这两个制动器共用一个机座和一个液压站。紧急制动器的安装必须满足相关要求：①在卷筒上的钳盘制动面，其安装位置的误差必须控制在有效范围内，其制动头不被方向调节的作用，必须保证摩擦片能完全解除制动盘，而钳与盘之间的空隙可按相关标准进行单独调整。在起重机的松闸显示开关上，能直观地显示出活塞的相关动作；②制动器钳盘位置必须合理，具体应为卷筒下绳侧，因为制动盘在卷筒下绳侧时，所受的力为下向圆周力，能有效制动，若产生向上的圆周力，这样对上拨制动器机座的操作形成阻碍；③利用电动机来进行液压泵的驱动，压力通过安全阀门同时到达两个液压缸，使得闸为松开状态。在紧急制动器中，设置手动泵以及手动阀等相关操作件，一旦电气出现故障时，可实现手动松闸。其减速器起升机构见图1。

图1 减速器起升机构

      起升机构采用紧急制动器时，必须设置l套与之相适应的检测系统，该检测系统必须考虑在各种事故状态下，能将其信号按照程序设定的时间、顺序及时反馈到工作制动器和紧急制动器，并确保在非事故状态下紧急制动器无误动作，在事故状态下能确保紧急制动器工作，保证起升机构吊运安全，并对起升机构传动链不造成损伤。高速级相连的铸造起重机起升机构传动链中的减速器采用行星减速器和非行星减速器2种。由于行星减速器有其自身的特点，这2种机型在紧急制动器的控制上要考虑的事故工况是不同的，因此，其检测系统的程序设置也不一样。