新型吊鉤閉鎖裝置的研究設(shè)計(jì)

程琦

（中車大連機(jī)車車輛有限公司 116021）

摘 要：研究分析了兩種傳統(tǒng)吊鉤閉鎖裝置的使用過程中出現(xiàn)的問題。提出新型吊鉤閉鎖裝置的設(shè)計(jì)思路及在老式吊鉤上安裝閉鎖裝置的方法。

關(guān)鍵詞：閉鎖裝置、無凸耳吊鉤、重力

1、背景：起重機(jī)吊鉤閉鎖裝置（俗稱防脫鉤裝置）是防止起重吊具從吊鉤處滑落，造成重物墜落傷人的重要安全部件。其原理是通過封閉吊鉤開口達(dá)到安全目的。GB/T10051.4-88《起重吊鉤直柄單鉤毛胚件》中提出了四種單鉤型號(hào)，分別為MM型、MMD型、MY型、MYD型，起重MM型及MY型吊鉤無裝配閉鎖裝置的凸耳。2007年鐵嶺鋼水包脫落事故造成32人遇難，在事故調(diào)查中發(fā)現(xiàn)如果吊鉤安裝閉鎖裝置就有可能防止事故的發(fā)生。此后國家出臺(tái)一系列措施規(guī)范起重機(jī)的安全措施，其中就包括嚴(yán)格執(zhí)行起重機(jī)吊鉤閉鎖裝置。在2016年出臺(tái)的TSG Q7015-2016《起重機(jī)定期檢驗(yàn)規(guī)則》C4.2（2）明確注明“吊鉤設(shè)置防脫鉤裝置，并且有效”。現(xiàn)行的吊鉤閉鎖裝置執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有兩種，一種是GB/T10051.12-2010《起重吊鉤 第十二部分：吊鉤閉鎖裝置》如圖1所示；另一種是JB/T4207.2-1999《手動(dòng)起重設(shè)備用吊鉤閉鎖裝置》如圖2所示。兩種型式閉鎖裝置在日常使用中都存在大量的失效問題。無凸耳吊鉤多為鍛壓制成，不允許焊接，無法安裝閉鎖裝置，長期以來只能整體更換吊鉤，費(fèi)用頗高。

2、傳統(tǒng)閉鎖裝置的分析：兩種結(jié)構(gòu)型式原理一樣，都是通過雙圈彈簧的作用于安全卡達(dá)到封閉吊鉤開口的目的。使用時(shí)通過按壓安全卡放入吊具，松開后在彈簧力的作用下安全卡自動(dòng)復(fù)位。此兩種型式優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單、操作易懂、成本低廉、備件充足。圖1多用在大噸位的起重機(jī)上，安全卡由兩塊類似三角鋼板組成，底部鋼板焊接，其存在的問題為：

（1）操作時(shí)工人需克服很大的彈簧力才能放入吊具，取出時(shí)往往需要兩人協(xié)同作業(yè)，一人雙手按住安全卡，另一人取吊具，工作效率低。

（2）雙圈彈簧一直處于受力狀態(tài)，長時(shí)間使用后易失效。同時(shí)安裝時(shí)需要預(yù)置彈簧力導(dǎo)致安裝難度大。

（3）整體為三角鋼板組成，吊鉤有效空置容積不高，大噸位起重機(jī)往往配合專用吊具，且體積較大，小容積往往限制了大型吊具的使用或增大了裝取吊具的難度。

圖2多用在輕型起重機(jī)上，安全卡由0.8-1.5mm板材沖壓而成，其存在的問題為：

（1）長時(shí)間使用后兩側(cè)彈簧受力不均，造成安全卡向兩側(cè)歪斜，達(dá)不到封閉的母的。

（2）安全卡強(qiáng)度低，頻繁使用后易變性脫槽。

（3）已損壞，工人在作業(yè)中需要多一道步驟，有些安全意識(shí)不夠的工人人為破壞閉鎖裝置。

3、設(shè)計(jì)方案：

本文提出兩種設(shè)計(jì)方案，分別解決傳統(tǒng)閉鎖裝置易失效問題及無凸耳吊鉤無法安裝閉鎖裝置的問題 。

有凸耳吊鉤閉鎖裝置設(shè)計(jì)：總體設(shè)計(jì)思路為依靠重力自鎖，如圖3所示。

吊鉤閉鎖裝置如圖所示，a、c為鋼板，b為雙頭螺柱，穿過凸耳孔，兩端用墊片螺母防止脫落，e為異型滑槽，d為帶螺釘?shù)幕瑝K，f為定位銷，g為連桿一端穿入e，一端與a聯(lián)接。安裝時(shí)通過調(diào)整e何g的長度使a的末端及c的末端能緊貼吊鉤。安裝完成后靜態(tài)下由于c段自重重于a段，同時(shí)c段末端受吊鉤外輪廓限制不能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，a段能有效封閉吊鉤開口。作業(yè)時(shí)，按壓裝置，裝置以b為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，放入吊具后松開，裝置在重力作用下可自動(dòng)復(fù)位。取出吊具時(shí)同樣操作。a段長度可參考JB/T4207.2-1999表二h1，以P級(jí)5t吊鉤為例，查閱表一采用18號(hào)閉鎖裝置，查閱表二，確定其長度為80mm，由于e、g段可調(diào)整，c段長度不是很嚴(yán)格，可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪。此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)為：

（1）作業(yè)時(shí)克服裝置重力做功，與傳統(tǒng)克服彈簧應(yīng)力相比，用力小，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，尤其在大噸位起重機(jī)上，可單人操作，提高了工作效率。

（2）機(jī)構(gòu)采用三角形機(jī)構(gòu)，整體穩(wěn)定性好，主要受力部件與傳統(tǒng)安全卡相比，強(qiáng)度有了提升，在頻繁使用的場(chǎng)合也能保持有效性。

（3）可以調(diào)整，安裝相對(duì)簡便。

（4）通用性強(qiáng)，鉤頭存在隨使用時(shí)間的延長，開口度逐漸加大，傳統(tǒng)閉鎖裝置往往在吊鉤開口度未達(dá)到加大15%的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)情況下就失效了，此設(shè)計(jì)能夠滿足。

（5）結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，對(duì)加工的精度要求不高，如筆者所在大型機(jī)械制造企業(yè)可以用通用設(shè)備完成自制，不需要單獨(dú)的沖壓設(shè)備。在某些場(chǎng)合甚至可把e段改為剛性連接，結(jié)構(gòu)更為簡單。

無凸耳吊鉤閉鎖裝置設(shè)計(jì)：提供兩種設(shè)計(jì)方案，一種整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

a為帶平臺(tái)的U型夾板，由兩塊組成，平臺(tái)處以螺栓固定。靠開口一側(cè)焊接兩塊帶孔凸板（b段），開孔處參考帶凸耳吊鉤，閉鎖裝置與前文所述一致。

由于吊鉤自上而下直徑變大，U型夾板能夠很好的固定在吊鉤處不會(huì)發(fā)生滑落，能夠?yàn)殚]鎖裝置提供穩(wěn)定支點(diǎn)。但此設(shè)計(jì)也存在一定局限性。夾板固定面為曲面，整體尺寸較難把握，對(duì)安裝的精度要求也較高，頻繁作業(yè)的場(chǎng)合a、b焊接點(diǎn)易開焊，且b段易變形失穩(wěn)。通過增加厚度來增加強(qiáng)度受到安裝空間的限制。適用于吊鉤桿較長且吊鉤與滑輪側(cè)板空間較大的場(chǎng)合，在大噸位起重機(jī)上能取得良好的效果，不適用于小噸位的起重機(jī)。

另一種整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

a、b結(jié)構(gòu)與圖4一致，閉鎖裝置為兩塊三角鋼板，靠近開口側(cè)末端以鋼筋焊接，封閉開口；d為焊接較厚鋼板，無限制下c段在重力作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。安裝完成后靜態(tài)下c受吊鉤開口處限制，起到封閉作用，作業(yè)時(shí)克服重力做功放取吊具。此設(shè)計(jì)整體穩(wěn)定性及強(qiáng)度優(yōu)于圖4設(shè)計(jì)，但同樣只適用于大噸位的起重機(jī)，且對(duì)吊鉤空置容積要求不高的場(chǎng)合。

4、結(jié)論 筆者所在企業(yè)為百年老企，在用起重機(jī)400余臺(tái)，又存在大量老式吊鉤的起重機(jī)（吊鉤無凸耳），吊鉤閉鎖裝置的問題嚴(yán)重影響了日常的作業(yè)安全，在職業(yè)健康與安全管理體系、安全標(biāo)準(zhǔn)化認(rèn)證及定期檢驗(yàn)中嚴(yán)重困擾著企業(yè)。本文提出的帶凸耳重力式吊鉤閉鎖裝置的設(shè)計(jì)方案能夠有效解決傳統(tǒng)閉鎖裝置存在的問題，在樣品試驗(yàn)中也取得了良好的效果，適合行業(yè)推廣。兩種無凸耳吊鉤閉鎖裝置的設(shè)計(jì)方案能夠解決大噸位起重機(jī)閉鎖裝置的問題，為企業(yè)節(jié)省了大量費(fèi)用。閉鎖裝置只是起重機(jī)作業(yè)安全裝置中很小的一部分，但是對(duì)安全確至關(guān)重要。國家也多次對(duì)《起重吊鉤 第十二部分：吊鉤閉鎖裝置》、《手動(dòng)起重設(shè)備用吊鉤閉鎖裝置》進(jìn)行修訂，但整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒變，沒有提出更為合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在執(zhí)行過程中遇到的種種問題沒有得到妥善的解決，希望國家專家組能夠引起重視吊的，規(guī)范吊鉤閉鎖裝置。

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