塔式起重机设计中安全问题分析.docVIP

塔式起重机设计中安全问题分析【摘 要】塔式起重机在建筑工程中十分常见，其作用就是在垂直方向提升建筑材料。其工作原理简单，效率较高因此在建筑工程中得到了广泛的应用。也因此常常会出现安全事故而导致损失，所以在塔机的设计中应当充分考虑其安全性问题，提高对细节的要求和规范，以此保证塔机的安全运行。 【关键词】塔机分类；塔机构造；安全性问题；设计要点 1 塔式起重机的种类和结构分析 塔式起重机是一种常见的起重设备，按照其行走机构可划分为移动和固定式塔式起重机。移动起重机自身固定在一个支架上，可以在铺设的轨道上进行运行，稳定性较好，能够满足载重移动，工作效率较高，其应用的范围在建筑安装工程中。固定式起重机即位置固定的起重设备，可以分为自升式、内爬式两种。内爬式主要应用在建筑内部，依靠电梯井、电梯间进行工作，依靠的是托架和提升系统完成起重，工作过程繁琐，但是可以省去钢结构支架，不需要基础安装，自重和载荷有建筑本身承担。自升式起重机则是随着建筑物的升高而提升，主要应用在高层建筑上，建筑结构承担的是水平载荷，附着形式方便，但是支架所用的钢结构较多。 另外，起重机安起重臂构造可以分为俯仰变幅起重臂和小车变幅起重机。俯仰变幅起重机主要是依靠起重臂的升降完成变幅，其优点是可以充分发挥起重臂的有效高度，结构简单，直接的缺陷是最小幅度的限制较大，仅可达到最大幅度的30%，不能完全靠近塔身，变幅的时候符合也同时升降，不能完成承载变幅。小车变幅起重机主要是依靠水平起重臂轨道上的小车完成变幅，其优势为：变幅的范围较大，载重小车可以靠近塔身，可以承载变幅，缺陷是起重臂承载和变幅是受力复杂，对结构要求较高。 从上层的回转方式划分有下回转、上回转两种。下回转的起重机将回转的支撑、平衡重等机构设计设置在下端，其优势有：塔身所承受的弯矩少，中心低、相对稳定，安装、维护方便；缺陷有：回转支撑的要求高、安装高度有限。上回转起重机，就是将回转支撑、重量平衡、主要结构设计在设备的上端，其优势有：简化下部结构，顶部升高方便；缺陷有：建筑物超过塔高时会影响整个平衡臂的回转范围，同时中心提高，风压加大、压重提高，设备的中体重量增加。 综合的看，各种不同结构形式各有优势和缺陷，目前得到广泛使用的塔式起重机组合形式为平臂上回转自升式塔式起重机。作为大型起重设备其结构较为复杂，总体可划分为机械系统、框架结构、电气系统三个部分组成。机械系统主要是指升降、运行、变幅、回转等机构；电气系统主要负责的是起重机的能源提供、机构驱动；框架结构主要是指起重机的整体金属结构，是安装各个机构和承载的支撑部分。 2 塔式起重机设计中的安全问题分析 2.1 起重机吊钩的设计 此处进行分析的安全问题涉及的是吊钩组的重量，按照国家规范的规定吊钩从设计、计算、比较、生产、质检等方面都有着具体而严格的标准。而吊钩组的重量所影响的是水平臂塔机升降钢丝绳的下垂情况和空载是吊钩的下降性能。实践证明，吊钩组过重会降低起重量而影响整个起重机的起重性能，相反过轻则会增加起重量而提高塔机的起重性能，但如果过轻在空载时就会影响其下降中的抗干扰能力，挠度过大就会产生摆动而与其他结构刮碰缠绕，就会造成安全隐患。而此种情况也会出现在空载上升的过程中，一旦上升中出现回旋并与脚手架和混凝土结构相挂就会造成事故。 因此，在设计中应将吊钩组的重量作为一个安全问题看待，设计时进行合理的优化，防止其出现类似事故。具体的做法是设计中综合考虑各种因素，调整吊钩组的重量使其到达一个最佳的平衡点，在保证起重重量的同时，降低其挠度过大而产生的安全隐患。在国标中虽然没有具体的规定，但是却规范了吊钩组顶部到载重小车下端的最小距离，即塔机2倍率时是1000mm，4倍率则为700mm。在此条件的限定下，当钢丝挠度的最大值满足国标的安全距离时，吊钩组上端和钢丝的最大挠度基本持平，此时就可满足相应的安全需求，就可以克服上述问题。 具体的设计思路是按照机械设计规范中，钢丝绳的挠度韩就进行计算，将钢丝的自重、吊钩组的重量、吊钩组倍率和挠度建立其函数关系。并以此得到相应的线性规律。按照数学计算和曲线就可以确定吊钩组重量和钢丝绳的挠度。这样就可在不同条件下合理的设计吊钩组的重量，获得较好的安全性。 2.2 对吊钩钩头的设计 按照图1所示，塔式起重机的吊钩组的吊钩头的常用链接形式，在实际的应用中容易出现的失效形式就是在图1中，当序号2-挡圈脱落，以此导致序号1-吊钩套发生脱离，并影响到序号4-卡环散落，序号3在承载提升的时候就出现脱落。此过程一旦在施工过程中出现必将导致重大的事故发生。分析其产生的原因，主要有三种，除了序号2-挡圈因为长期使用而出现老化失效外，还有两种情况是容易被忽视的，即1）序号1-吊钩套