履带式起重机卷扬机棘爪装置的应用

鲍永龙

目前，起重机械广泛用于工业与民用建筑中。其中，履带式起重机由于适应能力强、起重能力大等优点受到建筑行业青睐。履带式起重机起升、变幅都是由卷扬机动作来完成的，卷扬机发生故障轻则引发安全风险，重则车毁人亡。所以如何保证卷扬机运行安全是履带式起重机运行的重中之重。

卷扬机棘爪锁定机构是防止卷扬机制动系统因为内泄而引起刹车失灵导致起重臂和吊物下坠的安全装置。

一、卷扬机棘爪锁定装置介绍

1.履带式起重机主要有主钩、副钩、主臂变幅、副臂变幅四个棘爪锁定机构，且结构一致。各卷筒侧壁外沿加工成棘轮，其锁定棘爪由拉线与弹簧控制结合或分离。棘爪拉线一端连接于驾驶室中的控制手柄，另一端连接锁定棘爪。当按下控制手柄时，棘爪在弹簧压力下卡入卷筒侧壁的棘轮，使卷筒不能逆时针方向转动，避免因卷扬制动系统或液压马达内泄而造成吊重和臂架下落事故，即处于机构的棘爪锁定状态;而当拉起驾驶室中的控制手柄时，拉线内的钢丝绳拉动棘爪、压缩弹簧，使棘爪绕销轴向下转动，脱离棘轮，处于机构的棘爪松脱状态。

传统的卷扬机棘爪锁定装置结构简单，主要由棘爪、弹簧、固定支架、棘爪拉线、控制手柄组成，维护费用低。但此种棘爪锁定装置也存在多重问题，如拉线卡涩、弹簧弹力不足、手柄操作不便等，严重影响了棘爪锁定装置的使用，是导致棘爪装置维修率高、使用率达不到100%的主要原因。

2.为了保证履带式起重运行安全，确保履带式起重机卷扬机安全锁定装置维修率低、使用率达到100%，对履带起重机卷扬机棘爪锁定装置进行优化，确保棘爪锁定装置灵敏可靠并易于操作。

运用目前最新的液压技术，用液压缸替换棘爪拉线和弹簧。当液压缸的活塞杆伸出时，棘爪卡进卷筒侧壁的棘轮，卷筒无法朝钢丝绳绕出方向转动;当活塞杆缩回时，棘爪脱离棘轮，卷筒不受棘爪控制。该液压控制回路联入整机的液压伺服系统，与蓄能器直接相连，而电磁阀的换向由驾驶室中的开关控制。而且将控制液压油缸的电路与履带吊中控电路连接，在未锁定棘爪的情况下不能启动熄火开关，确保棘爪锁定机构的使用率达到100%。

二、两种卷扬机棘爪锁定装置对比

1.操作性对比

①传统拉线式卷扬机棘爪锁定装置利用手柄压缩弹簧来打开棘爪，再操作手柄利用弹簧力锁定棘爪。操作手柄时容易受到拉线卡涩、弹簧弹力疲劳的影响，操作起来较为费力。

②液压式卷扬机棘爪锁定装置利用液压原理，采用电子按钮进行控制，操作起来简单方便。

2.安全性对比

①拉线式卷扬机棘爪锁定装置在长期使用过程中，拉线和弹簧受天气气候影响而锈蚀，影响装置的正常运行，对深圳某某项目两台250t履带吊和一台50t履带吊棘爪锁定机构故障次数进行统计，平均故障次数为6次/台˙年。履带吊卷扬机棘爪锁定机构故障次数较多，棘爪锁定机构在维修过程中，卷扬机没有处在棘爪安全保护中，存在安全風险。而且在拉线式棘爪锁定装置操作过程中，操作司机受精神状态、安全意识、外部环境等因素的影响，存在忘记锁定棘爪现象，给履带吊的正常运行带来了极大的安全隐患。

②液压式履带吊棘爪锁定装置结构较为复杂，采用液压系统代替拉线和弹簧，液压系统分为动力原件、控制元件、执行原件、辅助元件、工作介质五部分。动力原件是液压泵，控制元件是改变液流方向的方向控制阀、调节运动速度的流量控制阀和调节压力的压力控制阀，执行原件是液压油缸，辅助元件油箱、管件、蓄能器、过滤器等，工作介质是液压油，其中动力原件、部分辅助元件、工作介质可使用履带吊本体液压系统，节约制作成本和维护保养费用。液压系统精密度较高，是故障率较低的机械运行系统，可保证棘爪锁定装置长期稳定的运行。且控制液压系统的电路可与履带吊中控电路系统连接，在未锁定棘爪的情况下不能启动熄火开关，确履带式起重机停车安全。

3.维护保养方面对比

①拉线式棘爪锁定装置除了定期保养外还需定期更换拉线，以深圳某项目250t履带吊为例，由于地处沿海，铁制品腐蚀性大，250t履带吊平均2个月要对棘爪拉线进行一次保养，要将拉线拆卸下来，用柴油进行浸泡，需人工1个工日;每12个月对拉线进行更换一次，需人工0.5个工日。人工成本为：300元/工日;材料成本：拉线600元/根;汽油7.4元/L，每次浸泡需要柴油10L。机械费：每次进行拉线安拆时吊车不得进行吊装作业，250t履带吊台班费用为8630元/台班（项目内部交易标准）。

每年维护保养的成本为：人工费+材料费+机械误工费

人工费=（6×1+0.5）×300元/工日=1950元

材料费=6×10L×7.4元/L+600=1044元

机械误工费=（6×1+0.5）×8630元/台班=56095元

每年维护保养的成本=1950元+1044元+56095元=59089元

②液压式棘爪锁定装置的维护保养主要有更换液压油滤芯、液压油和老化的油管。由于液压油使用的是履带吊主体液压系统的液压油，此液压油、液压油滤芯每年都会进行跟换，所有棘爪锁定装置只需更换系统内老化的液压油管即可，目前市场上液压油管都采用多层橡胶和钢丝压制而成，经久赖用，且该液压系统不是受力液压系统，管道内液压油压力小，液压油管可长期使用，节约了成本。

经过两种履带吊棘爪锁定装置的对比，我们发现液压式履带吊卷扬机棘爪锁定装置操作简单方便，可靠性强，且有效维修次数少，大大的降低了维护成本，提高了起重机械的完好率，使履带吊能更好的服务于各施工单位。

（作者单位：中国能源建设集团湖南火电建设有限公司）