桥式起重机卷筒与减速机分离原因分析

摘 要：从卷筒与减速机分离现象，进行故障诊断，提出了处理措施，延长了设备使用寿命。

关键词：卷筒 减速机 基础

1 提出问题

设备的安全可靠性是衡量设备优劣的重要参数，一直受到广大用户的关注。某厂安装了两台63/15吨桥式起重机，由于主起升高度不够，将主起升传动机构的基础增高200 mm，其中一台发生了吊运近60吨的重物从6米高处自由坠落的恶性事故。

2 现场检测情况

2.1 卷筒上缠绕的钢绳已全部抽脱，未断裂，卷筒两侧各剩两块钢绳压板，且完好无损。

2.2 卷筒与减速机上的m=10 mm、Z=48的内外齿轮（外齿宽60mm）处相互脱离、未啮合，卷筒壳体内缘紧靠在外齿顶上，外齿南侧的齿顶上有长4mm、深3mm的擦伤，卷筒上的轴承内圈与孔外部的凸缘相接触。轴承破碎，凸缘的1/3上有两条已发兰的圆弧槽。

2.3 采用三支点固定的QJRS-630-50-7C减速机沿轴向向北面倾斜60mm。高速轴旁的20#槽钢、高690mm基础底部有一条长约100mm的焊缝开裂；输出轴的北侧基础固定在小车的上盖板上，下部支撑梁距基础中心70mm、基础宽140mm，基础高710mm，由三节组成，三节间均采用M20螺栓紧固，第一、二节间在M20螺栓采取了点焊方式，第一节焊接在厚12mm的小车上盖板钢板上，均无变化，系悬臂梁结构（图一）。

2.4 减速机在起重机大车运行中有轴向5-10mm的摆动，大车与起升机构同时工作时最大摆动量达13mm。

3 事故分析

3.1 自由坠落现象

从现场情况来看，卷筒已完全与减速机上的输出外齿轮脱离，故卷筒出现无制动约束，造成重物自由坠落。

当卷筒出现无制动约束时，约60t的重物则出现自由落体状态（忽略钢绳的摩擦力）。重物下降时，在钢丝绳的带动下卷筒由东向西以重物自由落地的速度旋转，迅速将缠绕在卷筒上的两侧各21圈钢丝绳脱完，并将钢绳丝从压板中抽出。

与此同时轴承已损坏，由于卷筒轴承座仍固定着卷筒，另一侧支承在轴承孔凸缘上，卷筒壳与m=10mm、Z=48外齿轮相接触，造成外齿轮有长约4mm、深3mm的擦伤，由于减速机不旋转而卷筒旋转，卷筒上的轴承内圈与孔外部的凸缘相接触，则擦出两条发兰圆弧槽。

3.2 减速机倾斜及减速机与卷筒分离

3.2.1 基础：由于起升高度不能满足现场工作需要，当年9月在原基础上增加第二节200mm后，基础轴向未增加支撑使稳定性降低，事故发生后对同类起重机检查发现出有轴向约5mm的摆动量。由此可以说明此减速机基础固定方式上会出现轴向失稳。

由图一可知，北面基础固定在偏离下部支撑梁70mm的12mm厚钢板上，属薄件悬臂结构，因而其刚度较差，弹性变型大，易出现失稳，造成起重机工作时减速机产生轴向摆动。

3.2.2 卷筒与减速机分离：当大车高速启动（紧急制动）与起升机构同时工作时，则减速机轴向摆动量达到较大值，齿轮的配合发生变化（图二）。如果忽略摩擦力的影响，齿面上的法向力Fn可视为作用在平均分度圆处通过齿宽中点的法向剖面N＿N内（图三），将法向力Fn分解为切于分度圆的圆周力Ft及垂直于卷筒中心线的分力F，再将力F分解为径向力Fr和轴向力Fa，减速机倾斜越严重，即δ角越大，轴向力Fa越大，若卷筒无轴向位移，则Fa的反作用力也越大，减速机被迫沿轴向往北面摆动，心部起支撑卷筒、补偿调心作用的轴承外圈当超过其补偿范围时将产生轴向移动，当减速机需回摆时，则δ角变小，轴向力Fa的反作用力也相应变小，但齿轮间的滑动阻力与轴承外圈对其孔轴向移动的静摩擦力以及Fa的反作用力需克服，才能回弹至原位，乃至超过原位继续往南摆，若此时没有克服，则无发回摆，又启动时，正常工作，减速机又往北面摆动，继续增大倾斜量，压迫悬臂基础，造成基础瞬间变形，此时基础悬臂往下1mm时，减速机则位移5.07mm。再继续使用，随着δ角的增大轴向Fa变得越来越大，欲克服它则更困难，轴承位置变化也较大，在工作中的某一瞬间则产生卷筒与减速机相配合的内外齿脱离，致使轴承在脱离的一瞬间破裂，造成重物自由坠落，减速机输入轴旁20#槽钢基础脱焊。

拆除卷筒，减速机往南面回弹23mm，基础仍倾斜37mm。

3.3 造成重物坠落事故的原因

3.3.1 在变原基础510mm高为710mm，宽度仍为140mm，无任何轴向支撑，且属悬臂结构，强度低，刚度差，抗弹性变形大，出现轴向时，原平衡力系被破坏，导致基础变形、倾斜。

3.3.2 运行过程中，不规范的操作行为以及起动、制动频繁，起重机需承受较大的冲击载荷，易使减速机基础出现摆动。

4 预防措施

4.1 增加基础的刚度，在悬臂基础上增加支撑，防止失稳（图四）。

4.2 注意安全平稳操作，切忌反接制动。

5 效果

对使用新方法加固后的减速机基础进行测量，未发现基础有摆动，完全满足设备安全可靠性运行的要求。