一種塔機作業安全裝置設計

萬雨

摘 要：針對塔機吊臂作業安全問題，設計出一種便于移動、安全性高的安全帶懸掛作業保護裝置。基于載荷力學理論，推導出繩索直徑、固定鋼板厚度、孔板截面、拉緊螺栓大小的邊界約束條件，從而提出基于該種安全保護裝置的綜合參數設計策略，使得安全保護裝置在參數所設計范圍內能夠保證作業人員安全。

關鍵詞：塔機；作業安全；參數設計；邊界約束

Abstract：In view of the operation safety problem in arm of tower crane， a novel safe belts hanging protection device which has the characteristics of easily removed and high safety is proposed. Based on mechanical theory， constrains of rope diameter， fixed plate thickness， orifice cross section， the bolt size are discussed. Consequently， an integrated design process for parameters of protection device is proposed， and such method can ensure the safety of operating personnel.

Key words：Tower crane；operation safety；parameter design；limit

0 引言

塔式起重機在使用和維護過程中，為了發現塔式起重機吊臂上存在的安全隱患，作業人員經常需要沿著吊臂來回作業。通常情況下，這種作業有兩種方式來完成，一是乘坐塔式起重機吊臂上的小車來完成，該方法通過在小車上裝有可移動的吊籃來實現，在實際作業中，由于小車受力不均衡造成所帶的吊籃容易損壞而脫落，造成事故；二是作業人員沿著吊臂爬過去進行作業，如果采用固定安全帶的方式，由于安全帶的不連續性帶來作業的不方便，故在實際作業中一般均沒使用安全帶，從而造成巨大的安全隱患。為了實現作業人員的方便安全作業，本文提出一種便于移動、安全性高的作業安全保護裝置，這種裝置可以固定安全帶，但又不失作業時作業人員的靈活性，可以在方便作業的同時避免造成作業人員傷亡。

1 作業安全保護裝置分析

新型作業安全保護裝置以塔式起重機吊臂的上弦桿為基礎，由一根強度合適的鋼絲繩和鋼絲繩固定裝置組成。安全帶的固定扣扣在鋼絲繩上，一方面保證在鋼絲繩可以自由滑動，另一方面保證作業人員的作業安全。其結構圖如圖1所示：

由圖1可知，該安全保護裝置主要有鋼絲繩拉緊螺栓、鋼絲繩和固定鋼板（孔板）組成，為了滿足安全性要求，需要對相應參數進行設計。

2 邊界約束參數設計

首先定義以下已知量，人的體重為W，單位kg；

則人墜落時的動載W1=9.8W，單位kg。

2.1 鋼繩直徑約束

P=W+ W1=10.8W kg

δ繩=P/ A繩<1400MPa（鋼絲抗拉最低強度）

A繩 >0.0007563W cm2

2.2 固定鋼板厚度約束

設固定鋼板厚度δ cm，焊縫長度約為100 mm

A板=δ×10 cm2

P1=P/2=5.4W kg

Z=5.4W/10δ<1000 kg/cm2（固定鋼板最低強度要求）

δ>0.00054W cm

2.3 孔板截面約束

Z板=P1/A截<1000 kg/cm2

A截 >0.0054W cm2

2.4 鋼絲繩拉緊螺栓大小約束

[δ]拉=P1/A螺栓<1700kg/cm2

A螺栓 > 0.003176W cm2

3 綜合設計方法

根據上述參數設計，給出如圖2所示的設計方法流程圖。

4 結束語

針對塔機吊臂作業安全問題，本文介紹了一種便于移動、安全性高的安全帶懸掛作業保護裝置。基于載荷力學理論，推導出繩索直徑、固定鋼板厚度、孔板截面、拉緊螺栓大小的邊界約束條件，從而提出基于該種安全保護裝置的綜合參數設計策略，使得安全保護裝置在參數所設計范圍內能夠保證作業人員安全，對于塔機作業安全具有重要的意義。

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