在桥式起重机作业安全事故中,超载引发的设备永久性损伤因其隐蔽性和不可逆性成为最需警惕的风险。某重工企业安全统计显示,超载导致的结构失效事故占起重设备总事故的 42%,其中 90% 的受损设备因核心部件永久变形或断裂无法修复。通过典型事故案例分析损伤类型与形成机理,对预防同类事故具有重要实践意义。
金属结构的塑性变形是超载最典型的永久性损伤。主梁作为承载核心,在超载工况下承受的应力超过材料屈服强度(通常 Q235 钢屈服强度为 235MPa),会产生不可逆的下挠变形。某机械车间 20 吨桥式起重机超载吊运 32 吨钢坯后,主梁跨中下挠值达 35mm,远超规范允许的 15mm 限值,且经卸载后仍残留 28mm 永久变形。这种变形导致小车轨道随主梁同步弯曲,形成 “波浪形” 起伏,使小车运行时额外承受 30% 以上的爬坡阻力,加速车轮踏面磨损和电机过载。更严重的是,超载产生的巨大应力会在主梁腹板与上盖板连接焊缝处形成撕裂性裂纹,某案例显示超载 40% 后,该部位出现长达 80mm 的贯穿性裂纹,直接削弱结构承载截面。
传动系统的齿轮箱与联轴器是超载损伤的另一重灾区。港口起重机曾发生超载 20% 吊运集装箱时,减速机箱体突然爆裂的事故,铸铁箱体沿轴承座呈放射状开裂,齿轮啮合面因瞬时冲击产生熔融粘连的胶合痕迹。这是由于超载导致齿轮传递扭矩超过设计极限,齿面接触应力从额定的 400MPa 骤增至 650MPa,超过材料疲劳极限引发齿根断裂。联轴器在超载工况下同样难逃损伤,弹性柱销因剪切力过大被剪断,法兰连接螺栓出现塑性伸长,即使更换新零件,轴孔配合精度已因变形永久丧失,导致运行时产生周期性振动噪声。
制动系统在超载时承受的损伤具有累积性和隐蔽性。当超载吊载下降时,制动器需提供更大制动力矩,制动轮与闸瓦间的滑动摩擦产生的温度可达 300℃以上,远超制动片耐高温极限(通常≤250℃)。某钢厂桥式起重机超载作业后,制动片因高温碳化失去摩擦性能,制动轮表面形成深度 1.5mm 的热裂纹,这种热损伤会导致制动响应时间从 0.5 秒延长至 2 秒以上,且无法通过调整间隙恢复。长期超载还会使制动弹簧因过度拉伸产生永久变形,弹力衰减达 20% 以上,彻底丧失安全保护功能。
这些永久性损伤的共同特点是一旦发生即无法通过维修恢复原始性能。金属结构的塑性变形改变了整体受力状态,传动部件的裂纹与胶合破坏了运动精度,制动系统的热损伤直接威胁作业安全。因此,必须通过严格执行额定载荷限制、安装超载保护装置、定期检测关键部位应力状态等措施,从源头避免超载工况,才能保障桥式起重机的结构安全与使用寿命。