一种塔机作业安全装置设计

万雨

摘 要：针对塔机吊臂作业安全问题，设计出一种便于移动、安全性高的安全带悬挂作业保护装置。基于载荷力学理论，推导出绳索直径、固定钢板厚度、孔板截面、拉紧螺栓大小的边界约束条件，从而提出基于该种安全保护装置的综合参数设计策略，使得安全保护装置在参数所设计范围内能够保证作业人员安全。

关键词：塔机；作业安全；参数设计；边界约束

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

塔式起重机在使用和维护过程中，为了发现塔式起重机吊臂上存在的安全隐患，作业人员经常需要沿着吊臂来回作业。通常情况下，这种作业有两种方式来完成，一是乘坐塔式起重机吊臂上的小车来完成，该方法通过在小车上装有可移动的吊篮来实现，在实际作业中，由于小车受力不均衡造成所带的吊篮容易损坏而脱落，造成事故；二是作业人员沿着吊臂爬过去进行作业，如果采用固定安全带的方式，由于安全带的不连续性带来作业的不方便，故在实际作业中一般均没使用安全带，从而造成巨大的安全隐患。为了实现作业人员的方便安全作业，本文提出一种便于移动、安全性高的作业安全保护装置，这种装置可以固定安全带，但又不失作业时作业人员的灵活性，可以在方便作业的同时避免造成作业人员伤亡。

1 作业安全保护装置分析

新型作业安全保护装置以塔式起重机吊臂的上弦杆为基础，由一根强度合适的钢丝绳和钢丝绳固定装置组成。安全带的固定扣扣在钢丝绳上，一方面保证在钢丝绳可以自由滑动，另一方面保证作业人员的作业安全。其结构图如图1所示：

由图1可知，该安全保护装置主要有钢丝绳拉紧螺栓、钢丝绳和固定钢板（孔板）组成，为了满足安全性要求，需要对相应参数进行设计。

2 边界约束参数设计

首先定义以下已知量，人的体重为W，单位kg；

则人坠落时的动载W1=9.8W，单位kg。

2.1 钢绳直径约束

P=W+ W1=10.8W kg

δ绳=P/ A绳<1400MPa（钢丝抗拉最低强度）

A绳 >0.0007563W cm2

2.2 固定钢板厚度约束

设固定钢板厚度δ cm，焊缝长度约为100 mm

A板=δ×10 cm2

P1=P/2=5.4W kg

Z=5.4W/10δ<1000 kg/cm2（固定钢板最低强度要求）

δ>0.00054W cm

2.3 孔板截面约束

Z板=P1/A截<1000 kg/cm2

A截 >0.0054W cm2

2.4 钢丝绳拉紧螺栓大小约束

[δ]拉=P1/A螺栓<1700kg/cm2

A螺栓 > 0.003176W cm2

3 综合设计方法

根据上述参数设计，给出如图2所示的设计方法流程图。

4 结束语

针对塔机吊臂作业安全问题，本文介绍了一种便于移动、安全性高的安全带悬挂作业保护装置。基于载荷力学理论，推导出绳索直径、固定钢板厚度、孔板截面、拉紧螺栓大小的边界约束条件，从而提出基于该种安全保护装置的综合参数设计策略，使得安全保护装置在参数所设计范围内能够保证作业人员安全，对于塔机作业安全具有重要的意义。

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