随着吊装行业的不断发展，履带式起重机主副双钩协同作业功能被开发出来，并广泛应用于地铁建设盾构机吊装等作业中，为地铁施工节省了吊装场地，降低了吊装成本。但随之也出现了一些不遵循此功能技术要求，随意增加此功能或无控制程序下的违章作业，给设备本身及施工过程都带来了诸多不确定的安全隐患。

　　结合某工程中应用某型履带式起重机吊装德国海瑞克土压平衡式盾构机（型号S-356，盾体外径6250 mm，盾体长度8500 mm（由刀盘至盾尾），总装机质量约为500 t（含后续拖车））的实际吊装案例经验，针对履带式起重机主副双钩协同作业工况，提出应在设计、计算校核及使用过程中特别考虑的内容，以保证设备的安全性。

盾构工况履带起重机现场调试

　　一、起重机主副双钩协同作业的开发背景

　　随着吊装行业的不断发展，履带式起重机向大型化、复杂化、多功能化方向发展，受场地空间限制，考虑吊装作业的经济性，越来越多的吊装作业需要起重机能“一机多用”。以典型的地铁建设用盾构机吊装作业为例，传统的吊装是采用两台起重机抬吊盾构机的方案，由于地铁施工场地范围有限，对两台起重机的站位要求很高，在此背景下，履带式起重机主副双钩协同作业功能被开发了出来。

履带式起重机主副双钩协同作业吊装盾构机

　　国家标准GB/T 6067《起重机械安全规程》中对主、副钩同时作业有明确的规定：“5.1.2.4有主、副两套起升机构的起重机，主、副钩不应同时开动。对于设计允许同时使用的专用起重机除外。” 当有限元分析技术、动力学分析技术及电液控制技术在工程机械产品设计中越来越广泛的应用，为实现履带式起重机主副双钩协同作业打下了良好的技术基础。

　　二、起重机主副双钩协同作业的起重性能

　　众所周知，起重机起重能力取决于整机所有结构、机构及液压系统的承载能力；计算起重机起重能力时对结构件的刚度、强度及稳定性的计算校核尤其重要。我国国家标准并没有明确指出主副双钩协同作业时需满足的承载安全系数，不过我们可以参考GB/T 6067中5.1.2.3，用两台或多台起重机吊运同一重物时，钢丝绳应保持垂直；各台起重机的升降、运行应保持同步；各台起重机所承受的载荷均不得超过各自的额定起重能力。因此，我们可以通过以下4点计算履带式起重机主副双钩协同作业时的额定起重能力。

　2.1　副臂决定副钩的额定起重能力　

　　因为副臂在主臂上方，副臂所承受的载荷仅为副钩作业时的载荷，因此副臂受力简单，可以通过有限元计算分析软件对副臂进行强度和刚度的校核，同时考虑拉板、钢丝绳等附件的承载能力和回转支承及整机的倾翻稳定性，以此作为依据确定副臂的额定起重能力。

　2.2　主臂强度校核考虑主副钩的协同起重能力　

　　相对于履带式起重机其他受力工况，主副双钩协同作业工况下主臂强度的计算，需要考虑主钩作业时的载荷和副臂传递的副钩作业时的载荷，从表面上看，相对于主臂工况仅增加了副臂工况的载荷，但对实际情况而言，副钩作业并非仅副钩额定起重量一个单独的载荷，而是0到额定起重量范围的载荷，因此需要对主臂进行多工况组合受力分析计算，以保证主臂强度满足要求，进而确定主副双钩协同作业时的起重能力。　　

　2.3　整机倾翻稳定性校核考虑吊装过程中被吊物体的重心变化　

　　在主副钩协同作业时，被吊物体的重心会随着主副钩承载比例的变化而变化，但被吊物体的重心不会超出主钩下垂线和副钩下垂线界定的空间范围，因此整机倾翻稳定性的校核计算相对比较简单。以整机倾翻稳定性作为判断额定起重能力的条件时，需要考虑主副钩组合工况的载荷分配情况，进而确定主副双钩协同作业时的起重能力。　

　2.4　主副体双向压弯稳定性的校核计算　

　　目前我国相关国标准没有对起重设备的主副臂组合情况进行设计要求说明，借鉴SAE J987—2012标准中的要求，考虑主副臂组合时臂架挠度的许用范围及线性压杆稳定性安全系数和非线性压弯稳定性安全系数，确定主副臂组合整体臂架稳定性决定的起重性能，对于主副双钩协同作业情况，同样可以参考借鉴SAE J987标准中规定的要求，来确定主副臂主副双钩作业的额定起重能力。

　　三、设计过程应考虑的主要附加载荷

　　考虑到实际使用过程中各种不确定因素，除了考虑理论计算的载荷以外，同时还要考虑附加载荷对设备的影响，主要附加载荷仅列举与主副双钩协同作业相关的独特附加载荷，风载、起升动载、臂头钢丝绳导向偏载等常见附加载荷不在本文中说明。

　3.1　协同作业吊点距离变化产生的偏摆角引发的附加载荷　

　　主副钩协同作业过程中，被吊物体重心与两两吊点位置之间的直线距离确定，但在被吊物体翻转的过程中，主副钩载荷分配发生变化的同时，被吊物体重心与两吊点间的水平面投影距离也随之变化，进而产生主副钩协同作业的刚性偏摆角（非摆动偏摆角），此项附加载荷违反了GB/T 6067中5.1.2.3，钢丝绳应保持垂直一项的要求，在GB 3811《起重机设计规范》中规定起重机的偏摆角度不应大于3~6°，因此在设计被吊物体吊点时应注意起重机主副双钩协同作业时的刚性偏摆角范围，以控制副臂与主臂间的作用力和主吊钩因双向偏摆角而增加的内应力。

　3.2　回转惯性力导致的被吊物体转动偏摆角引发的附加载荷　

　　起重机在回转过程中，被吊物体由于离心力和惯性力的共同作用，会出现水平旋转，此旋转力矩载荷作用到主臂头和副臂头会产生一左一右的水平侧向力，此侧向力对起重机主臂头部分的受力影响尤为恶劣（主要影响腹杆的连接方式及强度），因此在计算校核主臂头的主要承载能力时，需要特别留意回转惯性力引发的水平侧向力对主臂头产生的转矩载荷。

　　四、力矩限制器系统的安全提醒保护功能

　　对于单钩作业的履带式起重机而言，力矩限制器系统基本完善，其内部数学模型的建立，力学模型的建立基本与实际情况相符，而且力矩限制器精度可以超过国家标准要求的5%以内误差精度，达到2%的力矩限制器误差精度。但对于主副双钩协同作业的工况而言，力矩限制器的数学模型和力学模型在理论层面可以做到与实际情况相符合，但对于吊点距离变化产生的偏摆角、回转惯性力导致的被吊物体转动偏摆角等引发的其他附加载荷的控制，因力矩限制器本身无法判断其刚性偏摆角的范围，会导致力矩限制器精度误差有所增加。另外主副双钩协同作业时的额定起重性能表并非对单独数据进行报警限制，而是需要对主钩载荷、副钩载荷和联合载荷3个指标进行控制，增加了力矩限制器的内部数据处理难度和力矩限制器安全报警显示难度。

　　五、控制器对危险作业的限制及保护

　　控制器（系统）的安全保护功能一方面来自于内部设定的冲突优先级控制逻辑关系，另一方面来自力矩限制器系统的过载保护功能。对于主副双钩协同作业工况，控制器的逻辑控制关系也是保证整机安全作业的核心之一。

　　六、突然卸载时的防后倾系统安全性考虑

　　防后倾系统对于履带式起重机而言是最后一道防倾翻安全保护系统，虽然平时该系统的使用概率基本为0，但万一出现突然卸载情况，防后倾系统就起到了拯救履带式起重机的作用，正常的单钩作业时，对于突然卸载情况，防后倾系统完全可以防止起重机的臂架后翻。在主副双钩协同作业工况时，若副吊钩突然卸载，副臂防后倾尚有安全保护的功能，但若副吊钩没有突然卸载，而主吊钩突然卸载，防后倾系统无法实现安全保护作用，这对于履带式起重机而言是毁灭性的灾难。因此在履带式起重机主副双钩协同作业工况下，既然难以防止主吊钩的突然卸载情况出现，就应在设计过程中适当增加主吊钩起升作业时的系统安全系数，来降低主吊钩突然卸载的风险。

　　通过以上分析说明，针对性的设计才能最够大限度保证履带式起重机主副双钩协同作业工况的安全性，但现场作业条件的复杂性也会导致实际施工过程中众多不可预见性情况的发生，对此我们要尊重技术、重视科学，制定严格的操作、施工说明文件，并对操作、施工人员定期加以培训，再通过详细的、完善的安全保护措施来保障履带起重机主副双钩协同作业工况的现场施工。