一起塔式起重机事故分析江苏省特种设备安全监督检验研究院宿迁分院刘邮政编码：223800通讯地址:江苏省宿迁市经济开发区建陵道西侧电话:0527-88205806E-mail:sq4367119@163.com兵二00五年五月十二日上午七时许，我市某工地一台塔式起重机在使用过程中，起升机构减速器输出轴突然断裂，引起吊钩和所吊重物失控下滑，导致正在作业的一名工人受伤。一、现场情况（一）总体情况1、该塔式起重机为井架式塔式起重机，无铭牌。2、变幅机构：正常，小车在起重臂的最前端，小车架无变形、修整现象，小车上的滑轮运转无卡阻现象；3、回转机构：正常。4、起升机构：①电动机型号：YD160M-4/2、9/11kw、18.5/22.8A、1460/2930r/min，运转正常；②减速器：为两级减速器，无铭牌，输出轴断裂（断裂位置见图1），齿轮为斜齿圆柱齿轮，高速级轴距为150mm（减速比为85/13）、低速级轴距为205mm（减速比为84/14），低速齿轮分度圆直径为240㎜，各级齿轮、轴承无磨损、损坏现象；③钢丝绳卷筒另一端支撑轴承型号为210，轴承座靠近电动机一端开裂，轴承倾斜在轴承座内（见示意图2），轴承运转良好、无卡阻现象；④钢丝绳卷筒与减速器输出轴之间原来采用花键联轴器联接（一部分与钢丝绳卷筒焊接固定，另一部分与减速器输出轴通过花键槽联接），现场检查发现该花键联轴器可移动部分被焊接固定并用螺纹钢加固，使该花键联轴器变为固定式刚性联轴器。减速器输出轴断裂的部分留在联轴器内。钢丝绳卷筒、联轴器、减速器输出轴成为一整体从起升机构上脱落下来；⑤吊钩滑轮运转无卡阻现象；⑥起升钢丝绳型号为6×19—￠12.5，连同吊钩一起散落塔式起重机东南方向，其位置位于起重臂最大幅度位置下方（朱某也是在此位置受伤的）、距塔式起重机回转中心为25m，起升钢丝绳未报废；⑦钢丝绳卷筒支撑轴承的中心与减速器输出轴的中心不重合，有1.0mm的偏差。5、安全附件：该塔式起重机未安装安全附件。6、塔式起重机的资料情况：由于使用单位未能提供该塔式起重机的随机资料，所以不能确定该塔式起重机的性能参数、生产厂家、出厂日期，根据与同类型塔式起重机比对，可初步将该塔式起重机的型号确定为QT16（最大起重量为1600㎏）、QT20（最大起重量为2000㎏）两种型号中的一种。（二）安装、使用情况1、安装日期、投用日期该塔式起重机安装完工日期为2005年5月5日，当日即投入使用；2、司机该塔式起重机发生事故时的司机是江某，无有效的塔式起重机操作证件；（三）事故经过2005年5月12日早上7时40分，工地工人朱某站在第二间（从东数）墙外第一层脚手架正在砌墙（此时此处墙已经砌有2.5m高），司机江某将一吊篮砖起吊后，回转、变幅至该位置附近上方，在吊篮下降至距地面5m左右时，起升机构减速器输出轴突然断裂，导致吊钩和吊篮失控下滑，将该处脚手架砸断、局部墙被砸倒，致使朱某与脚手架一起坠落并被脚手架和砖砸成重伤。二、事故原因分析造成这次事故的技术上的直接原因是塔式起重机起升机构减速器输出轴断裂。（一）减速器输出轴断裂面断口情况：轴的断口上明显地有两个区域，一个是表面光滑区，一个是粗颗粒状区，呈现出典型的疲劳断裂断口特征。轴的断口发生在轴的截面突然变化的位置（见图1），此处是应力集中部位，是轴的薄弱处（容易产生疲劳裂纹）。（二）减速器输出轴强度分析计算1、因为塔式起重机起升机构频繁周期性地升降吊物、工地上吊重经常变化以及钢丝绳在卷筒上来回缠绕，所以减速器输出轴承受交变载荷，在断口产生交变应力。2、当钢丝绳卷筒与减速器输出轴之间采用花键联轴器联接时，联轴器可以自动补偿卷筒轴中心与减速器输出轴中心的偏差；当花键联轴器被改造成固定式刚性联轴器时，联轴器不能补偿卷筒轴中心与减速器输出轴中心的偏差，致使减速器输出轴承受额外的附加交变载荷。3、钢丝绳卷筒与减速器输出轴之间原来采用花键联轴器联接，此时卷筒轴与减速器输出轴为两根相对独立的轴，都可简化为静定梁，两根轴的受力比较简单；而当花键联轴器被改造成固定式刚性联轴器时，卷筒轴与减速器输出轴成为一根轴，并且只能简化为静不定梁，轴的受力情况比较复杂，经过计算（见强度计算书，附后）可以得出：联轴器改造后减速器输出轴在断口位置的抗弯曲强度显著降低、承载能力显著下降。（三）事故原因分析从现场调查情况和以上分析、计算结果可以得出：当减速器输出轴的抗弯曲强度降低、承载能力下降而载荷状况恶化时，在交变应力的作用下，轴的表面首先在应力集中处产生微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直到余下的未断裂的截面积不足以承受外载荷时，轴突然断裂。裂纹扩展过程中，在变应力的重复作用下，裂纹两边相互摩擦形成断裂表面光滑区，最终发生断裂时，