橋式起重機的單一故障保護(hù)特性能使起重機在任何單一部件失效或故障的時候都不會喪失機器危險荷載的能力。其包括起升機構(gòu)系統(tǒng)和鋼絲繩卷繞系統(tǒng)等單一故障保護(hù)系統(tǒng)。
橋式起重機單一故障保護(hù)概述
有一類橋式起重機是用于操作危險載荷的起重機，這種起重機在設(shè)計和制造的時候要求設(shè)備在危險動力作用時及之后，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載荷，當(dāng)然起重機在事故后并不要求其還能夠繼續(xù)運行。這類起重機在設(shè)計及制造時應(yīng)考慮其具有單一故障保護(hù)的特性，確保機器的任何單一部件的在運行中失效都不會導(dǎo)致機器保持設(shè)備就位和支持危險載荷的能力。所謂橋式起重機的防單一故障特性，是指起重機設(shè)備在設(shè)計時就已經(jīng)包含了能夠保證起重機任何單一部件在運轉(zhuǎn)中失效都不會導(dǎo)致機器保持危險載荷功能喪失的特性。
橋式起重機起升機構(gòu)的防單一故障保護(hù)
由于橋式起重機工作場所的特殊性和設(shè)備本身的重要性，尤其是吊運危險載荷，在這種情況下我們必須保證橋式起重機運行安全可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。所以橋式起重機的起升機構(gòu)傳動系統(tǒng)設(shè)計必須要有單一故障保護(hù)特性，當(dāng)起升機構(gòu)在運行過程中任何一個零件失效后，都要有保持所吊運的載荷不墜落的性能。橋式起重機的起升機構(gòu)布置應(yīng)設(shè)計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)動機構(gòu)來實現(xiàn)。
2.1.防單一故障特性的起升機構(gòu)布置：（1）帶緊急制動器的機構(gòu)布置。這種機構(gòu)布置包括齒輪減速器、驅(qū)動電機、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)起升機構(gòu)在運行中某一部件出現(xiàn)故障或失效時，緊急制動器馬上啟動進(jìn)行制動。這種機構(gòu)布置一般用于起升機構(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構(gòu)布置。這種機構(gòu)布置包括一個驅(qū)動電動機、兩個相對獨立的齒輪減速器和兩個支持制動器，驅(qū)動電動機連接齒輪減速器的高速軸和支持制動器。當(dāng)單一起升機構(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)計過程中應(yīng)該按電動機的滿載驅(qū)動力矩對每個齒輪鏈進(jìn)行設(shè)計。（3）冗余機構(gòu)布置。這種機構(gòu)布置是將另個完全獨立的起升機構(gòu)組合成一個冗余的起升機構(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立的起升卷筒中的鋼絲繩。這種裝置在每一個起升機構(gòu)中的滑輪組和支持制動器之間的載荷路徑都是獨立提供的，當(dāng)其中的一個起升機構(gòu)載荷路徑部件出現(xiàn)故障時，另外那個獨立的起升機構(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構(gòu)部件包括：（1）卷筒。在起升機構(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。驅(qū)動電動機安裝在升降載荷的起升機構(gòu)上，每個起升機構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)都應(yīng)該具有。(3)齒輪傳動機構(gòu)。齒輪傳動機構(gòu)的在整個起升機構(gòu)系統(tǒng)里面起到非常重要的作用，在其設(shè)計的時候應(yīng)充分考慮它的強度、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械制動，起升機構(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)橋式起重機的起升機構(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，正常運轉(zhuǎn)使起升機構(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：（1）鋼絲繩卷繞系統(tǒng)必須是兩個獨立的載荷路徑，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)，吊運危險載荷的吊鉤組，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)提供兩個獨立、完整的鋼絲繩卷繞系統(tǒng)。鋼絲繩平衡系統(tǒng)的設(shè)計應(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度的40％；（4）滑輪軸。軸的尺寸需要足夠大并提供獨立的潤滑裝置。（5）鋼絲繩結(jié)構(gòu)。用于起重機起升機構(gòu)鋼絲繩應(yīng)由具有獨立鋼絲繩繩芯高強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立的載荷路徑兩個載荷連接點。吊鉤提供一個載荷連接點以便每個連接點都有獨立的載荷路徑。
橋式起重機的單一故障保護(hù)特性能夠有效提高橋式起重機的安全性，了解橋式起重機防單一故障保護(hù)特性的要求，有利于我國的該類設(shè)備自主研發(fā)。