最新塔式起重机结构安全综述.docx

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最新塔式起重机结构安全综述

塔式起重机结构安全综述

塔式起重机结构安全综述

1.产品相关标准：

主要有

JG/T5037塔式起重机分类；

GB5144-2006塔式起重机安全规程；

GB/T9462塔式起重机技术条件；

GB/T5031塔式起重机性能试验；

GB/T13752塔式起重机设计规范；

JGJ59建筑施工安全检查标准（塔吊检查评分表）。

其中，GB5144、JGJ59是强制性标准，其他标准是推荐标准，强制性标准为必须执行的标准。

2.塔机结构：

（见塔机总图.exb）

塔式起重机的钢结构组成部分：

起重臂、前臂拉杆、塔帽、后臂拉杆、平衡臂

旋转塔身、上下转台、顶升套架、塔身、底架、基础。

工作机构组成部分：

（见塔机安全限制器布置图1、图2、图3.JPG）

变幅机构、起升机构、回转机构、顶升机构、行走机构及电气系统。

安全装置含有：

（见塔机安全限制器布置图.JPG）

起升高低位限位器、变幅限位器、回转限位器、行走限位器、运行速度限制器、起重量限制器、力矩限制器。

塔机各部件定义在GB6974《起重机械名词术语》中有明确的规定。

3.型号及性能参数

按照JG/T5037的规定以QTZ315塔式起重机为例：

QT---为类组代号，起重机塔式的各第一个汉语拼音字母（起塔）

Z---为型式、特征代号,自升式的第一个汉语拼音字母（自）

315------主参数代号,塔式起重机的公称起重力矩,单位为kN*m

由于在标准JG/T5037编制过程中，特别是标记示例中主参数代号与主参数未加以区别，公称起重力矩315kN*m的上回转塔式起重机的型号示例为QTZ315，在2002年塔式起重机的换取生产许可证工作中对其型号更改为QTZ31.5。

塔式起重机的主参数系列：

16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160等，

俗称：

16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160吨.米，

其所对应的公称起重力矩:

160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600KN.m

公称起重力矩的定义：

指起重机为基本臂长时最大幅度与相应额定起重量重力的乘积值。

塔式起重机的基本参数为：

基本臂最大幅度、基本臂最大幅度处的额定起重量、最大起重量、起升高度等。

（附基本参数表）

只有起重机达到主参数及基本参数系列的要求时，才能称为相应系列的塔式起重机。

例如：

QTZ31.5塔式起重机的主参数要求为

基本臂最大幅度≥25.0m

基本臂最大幅度处的额定起重量≥1.26t

公称起重力矩≥315kN.m（1.26t×10×25m=315kN.m）

最大起重量（如10m处）≥3.0t

起升高度≥27m

塔式起重机的技术参数主要由两部分组成：

1、性能参数，2、起重特性参数

1）性能参数：

包括起升高度，工作幅度，起升速度、变幅速度、回转速度等。

2）起重特性：

包括公称起重力矩，最大工作幅度处额定起重量，最大额定起重量及起重特性曲线。

起重特性有起重特性表、起重特性公式、起重特性图三种表达方式。

（见起重特性表及曲线图1、图2）

4.安全装置的结构及检验：

1）起重力矩限制器:

（曲线板力矩限制器,弓板力矩限制器.JPG）

起重机必须安装起重力矩限制器。

当起重力矩大于相应工况额定值并小于额定值的110%时，应切断上升和幅度增大方向电源，但机构可做下降和减小幅度方向的运动。

当断电力矩为额定值的100％及110％，力矩限制器的精度是合格的。

对小车变幅最大速度超过40m/min的起重机，在小车向外运行时，当起重力矩达到额定值的80％时，应自动转换为低速运行。

起重力矩限制器应分别由起重量和幅度进行控制。

塔机力矩限制器在施工现场一般情况下有弓板式和曲线板式两种。

弓板式力矩限制器安装在塔帽上。

使用两块弹性钢板，施加预弯曲后焊在主肢上，安装在前肢或后肢上对使用没有太大的影响。

主要工作过程是依靠塔帽主肢受压拉变形造成弓板中点间产生放大的相互位移，带动推杆，推动行程开关，切断电源。

在设计上应避免推杆直接顶行程开关而应用侧面推动行程开关，以防止将行程开关顶坏。

（见弓板限制器图）

曲线板式综合力矩限制器是由取力弹簧及仿形板两大部分组成的。

取力弹簧放在起重臂的上弦，仿形板放在变幅机构旁边，其工作过程是这样的：

起升钢丝绳通过转向滑轮拉动取力弹簧，通过拉绳，带动开关触头运动，反映起重荷载的大小。

仿形板随变幅机构转动或运动反映工作幅度的变化，在断电力矩点位置，仿形板推动开关触点，切断电源。

（见曲线板限制器图）曲线板.JPG

曲线板式综合力矩限制器的特点是综合了起重力矩、起重量及变幅幅度限位三部分的功能，使用前应确认曲线板反应的特性图与塔机力矩特性图相符。

力矩限制器试验按定幅变码和定码变幅方式分别进行，定幅变码试验测试最大工作幅度及0.7倍最大额定起重量所对应的工作幅度，定码变幅试验测试最大额定起重量及0.3倍最大额定起重量。

以QTZ315塔式起重机最大工作幅度38m处起重量830kg，12m处最大额定起重量3000kg为例。

最大工作幅度38m处时，采用定幅变码法，起吊835～910kg[（100%～110%）*830kg]起重量，力矩限制器动作断电。

工作幅度12m处时，采用定码变幅法，在工作幅度6m处吊3000kg，变幅小车平稳的向前变幅，至12.1～13.1m[（100％～110%）*12m]处时，力矩限制器动作断电。

力矩限制器在100％～110％之间（不含100％，110％）动作时应切断上升和幅度增大方向的电源。

2）起重量限制器：

拉力环.JPG、重量限制器.JPG

起重机应安装起重量限制器。

当起重量大于相应工况下额定值并小于额定值的110%时，应切断上升方向的电源，但机构可做下降方向运动。

具有多档变速的起升机构，本限制器应对各种档位具有防止超载的作用。

对于使用弓板式力矩限制器的塔机，还需要安装起重量限制器，一般情况下，为弹簧式，通过弹簧伸缩变形，带动推杆，推动行程开关动作，切断电源。

起重量限制器一般安装在起重臂的根部，也有安装在平衡臂根部。

对于曲线板式综合限制器，则不再需要安装起重量限制器，综合限制器调整好后，起重量限制也已经调整好。

同样，断电起重量为额定值的100％及110％，起重量限制器的精度是不合格的。

3）变幅限位器：

小车变幅的起重机应安装幅度限位装置且工作可靠

对小车变幅的塔机，应设置小车行程限位开关和终端缓冲装置。

限位开关动作后应保证小车停车时其端部距缓冲器最小距离200mm。

幅度限位装置一般有两种安装方法：

一种是在其吊臂前端和根部各安装一个行程开关。

一种是在变幅机构旁边连接一套限位机构，限位机构带动碰铁，推动限位开关。

曲线板式综合限位器自身带有幅度限位功能，在调整力矩限位后，可继续调整幅度限位开关位置以达到限位要求。

幅度限位失效会造成小车碰终端缓冲装置，小车前轮翘离起重臂轨道，变幅钢丝绳超载受力，钢丝绳夹损坏，溜车，影响变幅钢丝绳寿命等诸多问题。

4）起升高度限位装置

应安装且工作可靠。

小车变幅的起重机吊钩装置顶部至小车架下端2倍率时1000mm、4倍率时700mm，动臂变幅起重机800mm时，立即切断上升方向电源。

在一些特殊施工场合，需要对吊钩下极限位置进行限制的，可根据用户要求设置下极限限位器。

起升高度限位装置一般安装在起升机构旁边，通过连杆与起升机构连接，通过传动机构，推动行程开关，切断电源。

起升高度限位装置失效会造成重物冒顶、起升钢丝绳断裂、重物突然卸载，甚至会造成机毁人亡的重大事故。

5）回转限位器：

无集电器的起重机，应安装回转限位器且工作可靠。

对回转部分不设集电器的起重机，应安装回转限制器，起重机回转部分在非工作状态下必须保证可自由旋转；对有自锁作用的回转机构，应安装安全极限力矩联轴器。

集电器也称为集电环，分外环、内环。

外环固定，电缆与外环内的导体轨道连接。

内环随旋转体旋转，另一电缆与内环的碳刷连接，碳刷沿外环的导体轨道转动。

使导线既可随转体转动，又不会将导线拧坏。

6）小车断绳保护、断轴保护装置

小车变幅的塔机，变幅的双向均应设置断绳保护装置。

变幅小车断轴保护装置，即使轮轴断裂，小车也不会掉落。

7）钢丝绳防脱装置

滑轮、起升卷筒及动臂变幅卷筒均应设有钢丝绳防脱装置，该装置与滑轮或卷筒侧板最外缘的间隙不应超过钢丝绳直径的20%。

8）吊钩应设有防钢丝绳脱钩的装置。

9）顶升横梁防脱功能（GB5144-2006规定）图

自升式塔机应具有防止塔身在正常加节、降节作业时，顶升横梁从塔身支承中自行脱出的功能。

10）钢丝绳的固定：

采用钢丝绳夹固接时，绳夹数量不得少于3个，绳夹数量与钢丝绳直径有关，见下表。

绳夹间距应为钢丝绳直径的6～7倍，绳头距最后一个绳夹的长度不小于140mm，并采用细钢丝捆扎，绳夹滑鞍放在钢丝绳工作时受力一侧，Ｕ型螺栓扣在钢丝绳的尾端，不得正反交错设置绳夹.

表与绳径匹配的绳夹数量

钢丝绳直径，mm

≤18

18～26

>26～36

最少绳夹数量

3

4

5

11）电气安全：

起重机应设置短路及过流保护、欠压、过压及失压保护、零位保护、电源错相及断相保护。

塔机应设置非自动复位的、能切断塔机总控制电源的紧急断电开关。

该开关应设在司机操作方便的地方。

起重机进线处宜设主隔离开关，或采取其它隔离措施。

隔离开关应做明显标记。

起重机应设置短路及过流保护。

例如，可使用断路器（自动空气开关）等起短路及过流保护作用。

电源电路中应设置失压保护。

当供电中断时，能自动断开总电路。

例如，在电路中加总接触器及总启动开关来实现该保护。

各机构必须设置零位保护。

开始运转及失压恢复供电时，各机构操纵装置手柄必须先置于零位后电动机才能启动。

电源欠压、过压、错相及断相保护，对电机可以起到较好的保护作用。

5.其他内容：

（GB5144-2006规定）

1）塔机主要承载结构件的正常工作年限按使用说明书要求或按使用说明书中规定的结构工作级别、应力循环等级、结构应力状态计算。

若使用说明书未对正常工作年限、结构工作级别等作出规定，且不能得到塔机制造商确定的，则塔机主要承载结构件的正常使用不应超过1.25×105次工作循环。

此条款为推荐性条款，虽然，标准中提出这样的要求，但并为提具体的措施，如使用计数器记录起升电机的开关次数，并封签，不能修改。

2）在塔身底部易于观察的位置应固定产品标牌。

3）吊钩禁止补焊，有下列情况之一的应予以报废：

a）用20倍放大镜观察表面有裂纹；

b）钩尾和螺纹部分等危险截面及钩筋有永久性变形；

c）挂绳处截面磨损量超过原高度的10%；

d）心轴磨损量超过其直径的5%；

e）开口度比原尺寸增加15%。

4）钢丝绳的安装、维护、保养、检验及报废应符合GB/T5972的有关规定。

钢丝绳文件夹

5）结构件的报废及工作年限

塔机主要承载结构件由于腐蚀或磨损而使结构的计算应力提高，当超过原计算应力的15%时应予报废。

对无计算条件的当腐蚀深度达原厚度的10%时应予报废。

塔机主要承载结构件如塔身、起重臂等，失去整体稳定性时应报废。

如局部有损坏并可修复的，则修复后不应低于原结构的承载能力。

塔机的结构件及焊缝出现裂纹时，应根据受力和裂纹情况采取加强或重新施焊等措施，并在使用中定期观察其发展。

对无法消除裂纹影响的应予以报废

建设部曾出台文件2007建设部659号公告

6）安全装置的指示信号或声响报警信号应设置在司机和有关人员视力、听力可及的地方。

应使用达到一定分贝的报警声及闪光报警灯，当超载时达到提醒或警告作用，且必须保证能始终正常工作。

7）塔机最重要的安全装置是力矩限制器。

在现场条件不完全具备的情况下，至少应在最大工作幅度进行力矩限制器试验，可以使用现场重物经台秤标定后，作为试验载荷使用，使力矩限制器的工作符合要求。

力矩限制器调整方法：

弓板式力矩限制器直接调整碰头与限位开关的距离即可。

曲线板式力矩限制器应首先让变幅小车在最大起重量最大幅度位置，调整限制器曲线板使力传感器转动杆在曲线直线转折点，其目的是限制器曲线板与实际工作幅度相一致。

在最大变幅工作幅度，作定幅变码力矩限制器试验，调整力矩限制器动作。

曲线板.JPG

力矩限制器是保证塔机正常工作，不出事故的最主要的保证措施，它应始终处于正常工作状态，不应随意调整甚至拆除，可采用将可调整点进行铅封。

8）塔机出现事故主要在于以下几个方面：

A、设计

B、材料、配套件

C、焊接、制造

D、安装、拆卸

E、使用

F、自然灾害

由于，塔机司机、施工负责人等现场施工人员的素质、安全意识以及片面追求施工速度等原因，违章作业、超载使用逐渐成为塔机事故的主要因素，因此，应继续加强施工现场塔机等垂直运输机械的操作人员的安全培训及教育。