橋式起重機(jī)的單一故障保護(hù)特性能使起重機(jī)在任何單一部件失效或故障的時候都不會喪失機(jī)器危險(xiǎn)荷載的能力。其包括起升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和鋼絲繩卷繞系統(tǒng)等單一故障保護(hù)系統(tǒng)。
橋式起重機(jī)單一故障保護(hù)概述
有一類橋式起重機(jī)是用于操作危險(xiǎn)載荷的起重機(jī)，這種起重機(jī)在設(shè)計(jì)和制造的時候要求設(shè)備在危險(xiǎn)動力作用時及之后，比如地震工況時以及地震之后，還能夠保持設(shè)備就位并且可以支持危險(xiǎn)載荷，當(dāng)然起重機(jī)在事故后并不要求其還能夠繼續(xù)運(yùn)行。這類起重機(jī)在設(shè)計(jì)及制造時應(yīng)考慮其具有單一故障保護(hù)的特性，確保機(jī)器的任何單一部件的在運(yùn)行中失效都不會導(dǎo)致機(jī)器保持設(shè)備就位和支持危險(xiǎn)載荷的能力。所謂橋式起重機(jī)的防單一故障特性，是指起重機(jī)設(shè)備在設(shè)計(jì)時就已經(jīng)包含了能夠保證起重機(jī)任何單一部件在運(yùn)轉(zhuǎn)中失效都不會導(dǎo)致機(jī)器保持危險(xiǎn)載荷功能喪失的特性。
橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的防單一故障保護(hù)
由于橋式起重機(jī)工作場所的特殊性和設(shè)備本身的重要性，尤其是吊運(yùn)危險(xiǎn)載荷，在這種情況下我們必須保證橋式起重機(jī)運(yùn)行安全可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。所以橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須要有單一故障保護(hù)特性，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過程中任何一個零件失效后，都要有保持所吊運(yùn)的載荷不墜落的性能。橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置應(yīng)設(shè)計(jì)成具有防單一故障保護(hù)性能，這樣的裝置可通過一套、兩套及冗余的起升驅(qū)動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
2.1.防單一故障特性的起升機(jī)構(gòu)布置：（1）帶緊急制動器的機(jī)構(gòu)布置。這種機(jī)構(gòu)布置包括齒輪減速器、驅(qū)動電機(jī)、緊急制動器各一個以及兩個支持制動器。其中，一個支持制動器作為主制動器，另一個作為備用制動器，可以起到延期制動的效果。在卷筒的上方就是緊急制動器上，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中某一部件出現(xiàn)故障或失效時，緊急制動器馬上啟動進(jìn)行制動。這種機(jī)構(gòu)布置一般用于起升機(jī)構(gòu)在起升過程中必須防止載荷跌落。（2）帶冗余齒輪減速器和制動器的機(jī)構(gòu)布置。這種機(jī)構(gòu)布置包括一個驅(qū)動電動機(jī)、兩個相對獨(dú)立的齒輪減速器和兩個支持制動器，驅(qū)動電動機(jī)連接齒輪減速器的高速軸和支持制動器。當(dāng)單一起升機(jī)構(gòu)中的傳動鏈?zhǔn)?dǎo)致載荷跌落時，至少有兩個制動器可同時使用。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該按電動機(jī)的滿載驅(qū)動力矩對每個齒輪鏈進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）冗余機(jī)構(gòu)布置。這種機(jī)構(gòu)布置是將另個完全獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)組合成一個冗余的起升機(jī)構(gòu)而增加設(shè)備的可靠性，在一個滑輪組上面卷繞來自于兩個相對獨(dú)立的起升卷筒中的鋼絲繩。這種裝置在每一個起升機(jī)構(gòu)中的滑輪組和支持制動器之間的載荷路徑都是獨(dú)立提供的，當(dāng)其中的一個起升機(jī)構(gòu)載荷路徑部件出現(xiàn)故障時，另外那個獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)能夠提單一故障保護(hù)的能力。
2.2.防單一故障特性的起升機(jī)構(gòu)部件包括：（1）卷筒。在起升機(jī)構(gòu)失效發(fā)生事故工況時，必須保證卷筒保持在小車上，這樣卷筒上的減速器或制動器才不會脫落而產(chǎn)生制動作用，這些部件的承載能力也不會喪失。（2）驅(qū)動電動機(jī)。驅(qū)動電動機(jī)安裝在升降載荷的起升機(jī)構(gòu)上，每個起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)都應(yīng)該具有。(3)齒輪傳動機(jī)構(gòu)。齒輪傳動機(jī)構(gòu)的在整個起升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)里面起到非常重要的作用，在其設(shè)計(jì)的時候應(yīng)充分考慮它的強(qiáng)度、耐久性要求以及要承受在地震期可能造成的瞬間超載。(4)制動器。其可以是電控制動或機(jī)械制動，起升機(jī)構(gòu)中的制動裝置應(yīng)能在出現(xiàn)故障時控制下降速度。電控制動包括再生、動態(tài)、反接制動和渦流制動。機(jī)械載荷制動器應(yīng)能夠吸收在帶載額定載荷作用下，整個預(yù)定操作距離內(nèi)的全速下降產(chǎn)生的熱量。通常情況下具有單一故障保護(hù)橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)會提供兩個或兩個以上的支持制動器，整個系統(tǒng)能保證在任何起升軸或聯(lián)軸器的失效或出現(xiàn)故障的情況下，其中的一個或多個制動器能夠立即啟動，正常運(yùn)轉(zhuǎn)使起升機(jī)構(gòu)系統(tǒng)依然具有停住和保持額定載荷的能力。在正常情況下，停電的時候制動器應(yīng)具有能夠自動制動功能。第二個制動器具有延遲制動的功能，以降低荷載作用對起升傳動鏈的沖擊。
橋式起重機(jī)鋼絲繩卷繞系統(tǒng)的防單一故障保護(hù)
3.1.防單一故障特性的鋼絲繩卷繞系統(tǒng)能夠保證鋼絲繩卷繞系統(tǒng)當(dāng)其中一根鋼絲繩斷裂的時候起升載荷不至于跌落。每個鋼絲繩系統(tǒng)上載荷均應(yīng)是平衡的。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)的單一故障特性有以下特點(diǎn)：（1）鋼絲繩卷繞系統(tǒng)必須是兩個獨(dú)立的載荷路徑，每個路徑都能保證在鋼絲繩斷裂或失效的情況下還能支承載荷。（2）滑輪組和吊鉤組的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足滑輪能夠保證在滑輪支承軸發(fā)生任何故障時還能保持其在原位。
3.2.防單一故障特性的鋼絲繩卷繞系統(tǒng)部件：（1）定滑輪組。其與吊鉤組成的滑輪組必須能保持垂直載荷平衡并應(yīng)設(shè)有一個兩套的鋼絲繩卷繞系統(tǒng)。（2） 吊鉤組。吊鉤組架必須由軋鋼制成，吊鉤在推力軸承或滑動軸承上應(yīng)能自由旋轉(zhuǎn)，吊運(yùn)危險(xiǎn)載荷的吊鉤組，其吊鉤橫梁不可以采用焊接。（3） 平衡系統(tǒng)。平衡梁或平衡滑輪接受來自鋼絲繩需要的平衡。平衡梁或平衡滑輪均應(yīng)提供兩個獨(dú)立、完整的鋼絲繩卷繞系統(tǒng)。鋼絲繩平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到下列要求：① 一般工作情況下，鋼絲繩平衡裝置是處于不受限制狀態(tài)；② 動滑輪的擺動和鋼絲繩的伸長應(yīng)有足夠的自由度；③ 應(yīng)有防止鋼絲繩在兩側(cè)的過度偏移的裝置；④ 應(yīng)有防止鋼絲繩卷繞系統(tǒng)斷裂的裝置；⑤ 能夠保證在一根鋼絲繩斷裂下，另一根鋼絲繩的載荷不會超過鋼絲繩破斷強(qiáng)度的40％；（4）滑輪軸。軸的尺寸需要足夠大并提供獨(dú)立的潤滑裝置。（5）鋼絲繩結(jié)構(gòu)。用于起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩應(yīng)由具有獨(dú)立鋼絲繩繩芯高強(qiáng)度等級的右捻鋼絲繩組成，鋼絲繩的選擇應(yīng)有嚴(yán)格的要求，鋼絲繩的破斷強(qiáng)度應(yīng)與制造商規(guī)定值一致。（6）滑輪。有單一故障保護(hù)功能的橋式起重機(jī)的滑輪由鋼制成，其安裝的軸是耐磨型或滑動型。有外部潤滑要求的滑輪軸頸處有獨(dú)立的潤滑油脂管路，還應(yīng)有防止鋼絲繩脫槽的措施。（7）吊鉤。吊鉤必須提供具有獨(dú)立的載荷路徑兩個載荷連接點(diǎn)。吊鉤提供一個載荷連接點(diǎn)以便每個連接點(diǎn)都有獨(dú)立的載荷路徑。
橋式起重機(jī)的單一故障保護(hù)特性能夠有效提高橋式起重機(jī)的安全性，了解橋式起重機(jī)防單一故障保護(hù)特性的要求，有利于我國的該類設(shè)備自主研發(fā)。