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塔式起重机标准节连接螺栓松动对安全使用的危害

作者:鄂德胜     点击数:    更新时间:2013-03-13 14:39

随着国内大型基础设施建设的不断上马,伴随着建筑塔式起重机用量迅猛增加,相应增加了塔式起重机(以下简称塔机)事故起数。笔者在总结多年检验工作中,发现自升式塔式起重机标准节连接螺栓松动和出现裂纹很容易造成塔机事故。
塔身是自升式塔式起重机最主要的受力构件,大部分由标准节和高强度螺栓连接而成。相当于人体的骨骼,主要承受其上部传递来的轴向压力、水平力,以及弯矩和扭距,这个骨骼承受上部外力的能力,主要受其标准节之间连接螺栓的预紧力大小(扭力大小)和螺栓本身的抗拉强度大小(有无裂纹现象)影响,所以说连接螺栓松动和裂纹对安全使用有非常大的危害。
目前我国已累计生产了近20万台塔式起重机,但型号不多,绝大部分为中小型塔式起重机,大型、特大型短缺,而中小型塔式起重机(630KN·m以下)都采用连接螺栓连接。按照《塔式起重机安全规程》(GB5144-2006)第4.2.2.4条规定:“采用高强度螺栓连接时,其连接表面应清除灰尘、油漆、油迹和锈蚀。应使用力矩扳手或专用扳手,按使用说明书要求拧紧”。第10.1.2条规定:“塔机在安装、增加塔身标准节之前应对高强度螺栓进行检查,若发现裂纹应更换。”
首先,我们对存在高强度螺栓预紧力不足情况进行分析。
目前,我国广泛使用的是水平臂架小车变幅上回转塔式起重机,塔身标准节连接螺栓主要受拉力,在这种情况下,标准节接头接触面之间有分离趋势,同时标准节之间的水平力要靠螺栓预紧力使结合面间产生的摩擦力来承受。从理论上讲,螺栓只能承受拉力,而不能抵抗剪切力。如果螺栓未拧紧,此时,螺栓即受自身加负载产生的拉力,又受到回转机构回转时抵抗外力所产生的剪切力,并且交替发生,很容易产生高强螺栓断裂,这也是螺栓最常见的破坏形式,也是塔机经常发生事故的主要原因之一。
如QTZ315型塔机,独立起升高度为30m,当高强度螺栓中心处于下部第三标准节接触面有0.1mm间隙时,塔身以上部分将整体前移3.2mm,在最恶劣工况下,塔身所受最大弯矩增大1.13KN·m,无形中带来外加负荷,降低了塔机的抗倾覆稳定性。如果一台塔机,有多处标准节连接断面高强螺栓松动现象,标准节接触间隙出现累加,塔身上部整体前移量会迅速增加,塔身所受最大弯矩也迅速增大,很容易超过塔机抗倾覆力矩,最终出现塔身标准节变形或高强度螺栓断裂而倒塔的事故。
出现上述现象的主要原因
一是塔机生产厂家配备的扳手,是普通扳手,未配备力矩扳手。造成安装人员只能凭感觉去预紧。我们曾做过试验,采用人工方式安装的高强螺栓,用普通扳手预紧力矩大多在400-500N·m之间,再想增加预紧力矩,应为安装人员提供在标准节外作业的操作平台,并且加装加力杆,才能保证预紧力矩在600-700N·m。
二是安装人员身体素质和责任心不一。每一台塔机安装时,作业人员均不是由一人来完成,这就造成一台塔机,多个高强度连接螺栓,有多个预紧力的情况。预紧力小的先松动,尤其现在安装人员安装时,每两人一组,负责一侧两个主弦杆4个连接螺栓的预紧,另一侧由另外两人组成一组负责预紧,预紧力小的一组,很容易出现整体螺栓先松动,塔机整体向另一侧倾斜,增大松动侧螺栓所受的拉力和剪切力,严重时,出现整体倒塌现象。
三是部分生产厂家标准节主弦杆接触面加工精度较差。通过笔者对塔机多年检验中发现,有一大部分生产厂家对主弦杆接触面加工不重视,接触面不平、有切削尖角和四个主弦杆表面不在一个平面现象,这就造成安装时有一定的预紧,随着变形或磨损后,使用一段时间,在所受的压力和回转机构回转时摩擦力的作用下,逐渐趋于平行,同时出现上、下标准节主弦杆间逐渐产生间隙,随后螺栓松动的现象。
四是疏于管理。管理人员和作业人员不重视,连接螺栓式标准节连接不同于承插销式连接,随着使用和自身振动等原因,均会有松动现象,如何才能保证其不松动,只有管理人员和作业人员经常检查,并且使用单位定期组织专人进行定期检查和紧固。
定期检查时间根据具体情况来确定,不宜时间间隔过长。
针对上述原因,应制定以下措施
1、建议塔机生产单位应为用户提供专用力矩扳手,或安装、使用单位配备相应力矩扳手。
2、对塔机安装人员,加强安装前的安全技术交底。通过安装前的安全技术交底,提高作业人员认识。
3、生产厂相应检验部门加强产品质量检验,确保合格品出厂。
4、使用单位加强管理。督促塔机作业班组经常性检查、紧固标准节螺栓。
5、采用合理方法紧固标准节螺栓。常用旋转吊臂,依次对空载时平衡臂侧螺栓进行紧固,一侧4个高强螺栓紧固完后,旋转180°,再紧另一侧4个螺栓。
综上所述,塔机高强度螺栓松动是多种原因造成的,也是塔机使用单位经常遇到的问题,只有避免和消除上述现象的发生,才能避免和防止事故,减少生命、财产损失,保证塔机正常使用,为使用单位创造应有的效益,为社会创造和谐发展的良好环境。
 
    主题词:塔机   高强度螺栓   松动    危害

 


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