机械设计与事故之间关联探析
从事机械产业的朋友都会体会到一个事实，在机械设备发生的重大经济损失和质量事故中，由原始的机械设计引发的问题占整个数量的百分之七十到八十。如，高大设备的倒塌往往会因为设计计算工作的失误所导致，有时会给制造业和用户造成重大经济损失。同时，产品的主要成本是由机械设计所决定的。可见机械设计在产品的整个商业运作和安全运行中所起到的作用是举足轻重的。
根据同行业机械安全管理多年积累的资料数据来看，设备事故不外乎有三种情况，分别是人员违章操作事故、机械本身维护不当引发的事故和机械设计制造隐患造成的事故。然而，通过仔细分析三类事故的成因，均与设计有着密不可分的联系，这里并非说出了事故就与设计人员有关，而是要求设计人员在设计之初就应该提前考虑到有可能存在的问题。如，人员违章操作就涉及到机械的限位与报警，使用单位不按规程对机械保养或过度使用就涉及到关键部位预警，等等。可见，机械设计是多么的重要。下面我们对与机械有关的事故扼要分类如下：
1、违章操作造成事故（分为如下几类）
1.1超负荷使用造成塔机事故
a、起升超过额定起重力矩，力矩限制器损坏、拆除、没有调整或没有定期校核造成力矩保护失效引发事故。此类事故较多、发生事故后引发的损害也较大。众所周知，塔机司机素质参差不齐，很多司机认为塔机都有一定的保险系数，超点载也没关系。殊不知塔机的保险系数是为了适应不同的工况而设立的。一次超载没关系，两次超载没发生事故，不仅感觉不到事故隐患正在萌发，反而作为一种经验，甚至作为一种炫耀的资本：“臂端规定吊1t，我吊2t就没事”。而不知灾难正悄悄的降临。
点评：力矩限制器是塔式起重机最关键的安全装置，应定期保养、调整校核。
b、力矩限制器失灵，夜晚起吊，吊重物或起升钢丝绳挂住建筑物或不明物体，造成塔机瞬间超负荷或塔机突然卸载引发事故。
点评 ：夜晚视线模糊，容易判断失误；司机此时疲劳作业，也往往存在“早完活、早休息”的麻痹和侥幸心理。
1.2 违规安装、拆卸造成事故
塔机的安装、拆卸及顶升、降落是一项关键环节，操作人员应经过严格培训、持证上岗。施工作业前，有关操作人员应认真阅读产品使用说明书，制定施工方案，作好安全技术交底。如安装、拆卸顺序，各部件的连接与紧固，平衡重的安装、拆卸次序，顶升、降落时的油缸上部的平衡的调整，套架导轮与塔身间隙的调整，顶升装置与塔身踏步的安放位置，承座与塔身的连接与拆卸，顶升、降落时回转的定位，及套架上两个撑杆的提、放与看护等环节都必须保持高度警惕。
点评 ：塔机的安装、拆卸、顶升、降落是塔机发生事故较多的环节，应特别重视，并由专人负责。
1.3 基础不符合要求引发事故
a、未按说明书要求进行地耐力测试，因地基承载能力不够造成塔机倾覆
b、未按说明书要求施工，地基未考虑冻土层，因气候原因导致基础沉降
c、基础保护不当，发生不均匀沉降
1.4塔机附着不当引发事故
a、附着点以上塔机独立起升高度超出说明书要求
b、附着杆、附着间距不经计算、随意加大
c、附着点选择不当，附着物无法承受相应附着力
2 塔机疲劳、使用保养不当造成事故
2.1 钢结构疲劳造成关键部位母材产生裂纹或关键焊缝产生裂纹
疲劳裂纹的产生有多种因素，与设计、制造、材料有关，但大多数疲劳裂纹的产生与长期超负荷使用关系紧密，是逐渐积累的结果。随着我国建筑业技术的革命，工程建设速度突飞猛进，3天一层楼不再是神话，过去几年完成的工程变为几个月完成。
如此快的节奏更应重视设备的规范操作和保养工作，相反的是原来的专门管理机构棗设备处、机械处大都被优化精简，职能大大削弱，甚至有的公司根本不存在设备管理部门。不但如此，有的领导为了提高施工速度，采取“歇人不歇马”的战术是司空见惯。殊不知“马”也有劳累和长病的时候，如不精心喂养、照料也会“马失前蹄”。
钢结构疲劳起初只是很小的裂纹，慢慢延伸达到一定程度才会引发事故，如我们经常检查，及时发现，及时处理，xx可以避免此类事故。容易发生疲劳的部位主要有：基础节与底梁的连接处、斜撑杆以上的加强节或标准节的主肢或连接套处焊缝、塔身变截面处、上下支座、回转塔身、塔顶下部主肢或耳板等应力较集中部位。
点评 ：钢结构及焊缝疲劳引发事故也是较多的环节。使用多年以上的设备因疲劳发生事故较多，很多事故是疲劳和违规操作结合发生的。
2.2 连接螺栓疲劳、松动引发事故
根据JG/T5057.40-1995建筑机械与设备高强度紧固件标准：高强螺栓、螺母，使用后拆卸下再次使用，一般不得超过二次。且拆下的螺栓、螺母必须无任何损伤、变形、滑牙、缺牙、锈蚀、螺纹粗糙度变化较大等现象。实际使用中用户能够做到的很少，但必须注意加强对高强度紧固件的检查、紧固、保养，和定期更换，避免混用。
2.3 销轴脱落引发事故
a、销轴窜动剪断开口销引发销轴脱落
b、安装时未装或用钳丝代替开口销
c、不装压板或开口销，将销轴与结构焊接；（因销轴可焊性差，在震动冲击下很容易开焊，导致销轴脱落。）
d、轴端挡板紧固螺栓不用弹簧垫或紧固不牢长期震动而脱落，压板不起作用导致销轴脱落
e
2.4 钢丝绳断裂引发事故
a、钢丝绳断丝、断股未及时发现、更换
b、吊钩突然落地，吊钩、小车等处滑轮防脱绳没有或损坏，0引发钢丝绳脱槽，从而挤断钢丝绳
c、高度限位不起作用，吊钩碰小车横梁拉断钢丝绳
2.5 其他安全装置损坏、拆除或失灵引发事故
如制动器、重量限制器、高度限位、回转限位、变幅限位、大车行走限位等。
3、设计、制造缺陷引发事故
1)、设计方面的缺陷如塔机稳定性不足、片面追求臂长性能，塔身钢度或强度不足。
2)、制造方面的缺陷，随意代用材料或主材不符合标准
3)、不遵守焊接工艺标准，存在夹渣、裂纹，关键焊缝不够尺寸或存在虚焊等缺陷。
4)、安全装置不合格，保护装置不健全
纵观机械设备的各类事故，基本上都与机械设计有着千丝万缕的联系，这就需要机械设计人员具有前瞻性和预测性，可见机械产品的设计是一种创造性的劳动，是基于一定理论基础和大量实践经验相结合的技术劳动。但必须从商业角度来看待机械产品的设计，毕竟机械产品的设计的目的是为了将机械产品销售出去并获得{zd0}利润为目的。从这个意义讲，机械产品的设计必须围绕着利益、利润和效益来进行，而最根本的出发点是安全设计。围绕着企业的诚信来进行，任何不从安全作为最初出发点的设计都是失误的设计，是不负责任的设计。
在网上搜到这样一句话，不同的人在对待机械设计工作中的质量问题存在着不同的认识，一种是没有大问题就行；二是产品稍作修改一些也行；三是产品能用就行。存在这样的认识的人，对待机械产品的设计工作中的质量认识基本上是十分牵强的，也是非常危险的，可以说是机械制造企业的一大隐患。
案例一：超标焊角设计引发塔机结构严重损坏、三人受伤
一、案例简介
2003年6月某施工现场一台QTZ120型塔机进行降塔作业时，突然发生套架爬爪支座撕裂，塔机
上部结构坠落，平衡臂弯折，塔帽结构破坏，起重臂前端坠地折断的严重机械事故。事故造成3名作业人员受伤，塔机结构破坏严重。
二、案例分析
该事故发生在塔机降塔拆除标准节的过程中。事故发生前塔身高30米（标准节10节），一节3米高的标准节已经移出顶升套架，降塔{dy}行程已完成，套架爬爪已踏于塔身标准节踏步块上。当降塔第二行程顶升油缸空载出缸至550毫米时，事故突然发生。经过现场实地勘察，该塔机顶升套架两侧的爬爪支座底板（厚8毫米）均已撕裂，爬爪上翘。通过支座底板断口观察，事故发生前已出现较严重的裂纹及锈蚀。事故发生时降塔{dy}行程结束，回转下支座与塔身标准节尚有1.5米空间，套架爬爪失效后，顶升套架及上部结构失去支撑，造成上部结构快速坠落，坠落产生的巨大冲击导致平衡臂结构失稳弯折及塔帽结构破坏，起重臂坠地折断。经现场调查分析，套架爬爪支座板厚25毫米，而底板厚度仅8毫米，并采用了超标的焊角设计，在如此重要的位置如此设计应属于设计考虑不周。此外该塔机出厂使用已超过10年，这样当裂纹及锈蚀扩展到一定程度，在塔机上部结构重力的作用下产生强度破坏，发生事故是必然的结果。
三、案例启示
塔机制造厂对顶升机构进行改进设计。
塔机产权、使用单位加强塔机及大型起重机械安全管理，尤其是此类存在设计缺陷及机龄较长的设备严格执行设备安全检查、检测及验收制度，及时排除事故隐患。
（未完待续,机械设备其他环节的风险预测与分析）（文中摘选部分文字，如有不妥请联系）
| 已投稿到： |
|
|---|
