起重机吊钩防脱钩装置的优化

起重机吊钩防脱钩装置的优化

姜伟宏   范雷震   王宏元

安徽马钢和菱实业有限公司 安徽省 马鞍山市  243000

摘要：桥式起重机的防脱钩装置在使用时常因吊装人员操作不便造成装置损毁。本文以“人-机-环境”系统中的人、机、环境三者之间的相互联系和配合为出发点，将“人的主导作用和机器、环境适应人”作为优化基本准则，对现有弹簧卡板防脱钩装置进行结构性优化，将其改进为“推拉销轴式吊钩防脱钩装置”。该装置既保留了防脱钩的安全功能，又满足了操作流程的安全、可靠、便利。

关键词：起重机；吊钩；防脱钩装置；优化

Optimisation of Anti-Decoupling Devices for Crane Hooks

Jiang Weihong, Fan Leizhen, Wang Hongyuan

(Anhui Masteel Holly Industrial Co.,Ltd)

Abstract: The existing anti-decoupling device of Overhead crane is often damaged due to the inconvenience of lifting personnel in operation.This article starts from the mutual connection and cooperation between humans, machines, and the environment in the "human machine environment" system, and takes "the dominant role of humans and the adaptation of machines and the environment to humans" as the basic optimization criteria,structurally optimizes the existing spring clamp anti-decoupling device and improves it into a "push pull pin type hook anti-decoupling device". This device not only retains the anti-decoupling safety function, but also meets the safety, reliability, and convenience of the operation process.

Keywords: Crane; Hook; Anti-decoupling device; Optimisation

根据特种设备安全技术规范，起重机吊钩必须安装防脱钩装置，但在实际应用中各种类型起重设备吊钩防脱钩装置的实际使用状况并不乐观。起重机原厂的吊钩防脱钩装置在使用中极易变形，导致装置的安全功能失效。同时由于吊装人员从吊钩内取出索具时，极易受到防脱钩装置上的卡板阻挡、卡滞，操作非常不便，造成吊装作业效率低下。因此，现场吊钩防脱钩装置缺失和损毁现象非常普遍。造成检修重复劳动量大，增加了人力成本，不利于安全管理。

为确保特种设备的安全运行，除了管理上强化吊装人员的安全、责任意识，对现有吊钩防脱钩装置也急需优化改进，以满足现场吊装作业的便利与长期稳定安全的需求。

1   现有防脱钩装置的使用原理

原厂防脱钩装置主要为弹簧卡板防脱钩装置，该防脱钩装置的使用原理是将卡板一端与吊钩脖颈处的吊耳采用轴铰接，以轴为圆心，依靠弹簧产生的扭力，将卡板另一端紧靠在钩头内侧，由钩头内表面与卡板径向动作轨迹构成交叉死点，使卡板封闭固定在吊钩内部空间，从而达到防脱钩作用。当从吊钩内取出索具时，需向吊钩内侧人力按压卡板，使卡板与钩头内表面形成一定间距，索具即可从吊钩内取出。

图1 防脱钩原理图

2   现有防脱钩装置的缺陷分析                    

2.1现有防脱钩装置在使用中极易变形

防脱钩装置中的卡板由于其宽度远大于吊耳的宽度，因此卡板左右方向易轴向窜动，导致卡板与吊耳之间的连接轴受力不均而弯曲，卡板径向角位移受阻不畅而易形变。防脱钩装置在制作工艺上较为粗糙，其卡板通常采用0.5mm左右铁板冲压成形，在复杂的吊装环境中，卡板很容易受到外力挤压导致严重变形。

图2  现有防脱钩装置吊耳连接杆窜动示意图

2.2索具从吊钩内取出时极易受到防脱钩装置上的卡板阻挡、卡滞

吊钩内部从空间形态上可分为存放（挂吊）空间和通过（取出）空间两个区域，安装防脱钩装置后，吊钩内的存放空间依然最大化，索具在此区域内呈自由的无约束状态，而钩头内的通过空间则被卡板封闭，索具无法取出（图3）。

当需要从吊钩内取出索具时，通过人力向吊钩内按压卡板，钩头内表面与卡板之间的通过空间会增大，而存放空间会缩小。如果继续向吊钩内按压卡板，则钩头内表面与卡板之间的通过空间会持续增大，而吊钩内的存放空间会持续缩小（图4）。

图3  原有防脱钩装置封闭示意图                         图4  原有防脱钩装置打开示意图

通过以上分析得出：A、现有防脱钩装置依靠按压卡板取出索具，是以挤占吊钩内两大空间区域为代价的操作模式；B、向吊钩内按压卡板，在卡板与钩头内表面之间需形成足够大的通过空间，才能达到取出足够大索具的目的；C、吊钩内的存放空间与通过空间存在反比关系。

依据以上结论可知：单股细小索具从吊钩内取出不会受到卡板的阻挡和卡滞，但是在实际工作中多以双股甚至多股索具吊装，同时大吨位起重机及吊装的索具不仅截面增大，如吊环索具截面越大，取出时所通过空间与存放空间成反比关系，因此在按压卡板的过程中卡板经常受到索具的阻挡、干涉，造成吊装操作困难。

3   优化方案

针对现有防脱钩装置使用中存在的问题，优化改进设计出 “推拉销轴式吊钩放脱钩装置”，在安全可靠的前提下，将卡板取吊具时挤占吊钩内部空间区域改变为从吊钩外打开卡板，在索具从吊钩内取出过程中，保持吊钩内的空间区域最大化，达到不受防脱钩装置干涉的目的（图5）。

图5  销轴拨动式防脱钩装置左45°俯视图

“推拉销轴式吊钩放脱钩装置”与现有防脱钩装置相比对，在结构上有以下几点优化:

3.1 采用1.5mm镀锌板冲压成条形卡板，以增强卡板强度

3.2在吊耳两侧与卡板两侧内壁之间各嵌套一个定位轴套，以抑制卡板左右窜动，同时扭簧嵌套在定位轴套上（图6）。

图6 销轴拨动式防脱钩装置防轴向窜动局部剖视示意图

3.3对应钩头一侧的卡板面板上加工有U形通槽，U形通槽两侧筋板表面对称加工有J形通槽，J形通槽内设有安全销轴，安全销轴在J形通槽内可自由径向移动，安全销轴两端卡簧定位，中间部位径向装有拉簧机构，拉簧机构另一端固定在卡板一端（图7）。

图7  销轴拨动式防脱钩装置又45°仰视图

4   应用

推拉销轴式防脱钩装置在吊钩上的初始状态是安全销轴在拉簧的拉力下，位于J形通槽的短槽内，卡板在扭簧的弹力作用下，向钩头方向角位移，直至安全销轴抵死在钩头内表面（图8）；

当索具需要挂吊时，将索具按压卡板全部进入吊钩内，卡板回弹安全销轴再次抵死钩头内表面，此时卡板封闭吊钩。

当需要取出索具时，轻微按压卡板的同时拨动安全销轴从短槽移动到长槽内，在拉簧的作用下安全销轴回弹至长槽后端，此时放开卡板，在弹力作用卡板下移动至吊钩以外的水平状态，索具即可轻松取出（图9），取出索具后，按压卡板至吊钩内侧的同时将安全销轴拨动至短槽内，松开卡板，安全销轴再次抵死钩头内表面，恢复至初始状态。

图8  销轴拨动式防脱钩装置封闭示意图                  图9  销轴拨动式防脱钩装置打开示意图

5   结语

通过对弹簧卡板防脱钩装置在使用中的调查分析，从“人-机-环境”系统中的人、机、环境三者之间的相互联系和配合为出发点，设计出“销轴拨动式防脱钩装置”。该装置较好的遵循了产品在使用过程中“人的主导作用和机器、环境适应人” 的基本准则，在保留原装置功能的前提下，“销轴拨动式防脱钩装置”达到操作简便、安全、可靠、高效目的，提高了特种设备安全管理。

参考文献

郭青山  《人机工程设计》 工业设计丛书 1994-12-01

作者：姜伟宏（1978-）男，毕业于长春大学机械制造专业，学士学位，长期从事设备管理工作。