塔式起重機(jī)力矩限制器調(diào)試不準(zhǔn)原因探討

黎秉恩，閻書軍

（1.南寧市騰安建機(jī)租賃有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001；2.廣西建工集團(tuán)建筑機(jī)械制造有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001）

力矩限制器系塔式起重機(jī)（下簡稱為塔機(jī)）中最重要的安全裝置之一，其安裝、調(diào)試的準(zhǔn)確性，關(guān)系到整臺塔機(jī)的安全運(yùn)行。如果在調(diào)試中不準(zhǔn)確，勢必影響到整機(jī)的安全性。調(diào)試安全系數(shù)太大，又不能充分發(fā)揮塔機(jī)的使用效率；但調(diào)試安全余度過小，又不安全。所以作為工程技術(shù)人員，認(rèn)真研究分析塔機(jī)的力矩限制器，對于工程實(shí)際來說非常重要。然而我們在調(diào)試雙拉桿式塔機(jī)力矩限制器時發(fā)現(xiàn)：單拉桿式、平頭式（無拉桿式）塔機(jī)力矩限制器調(diào)試時是比較準(zhǔn)確的，而調(diào)試雙拉桿式塔機(jī)力矩限制器往往很難。仔細(xì)比較會發(fā)現(xiàn)，隨著塔機(jī)的雙拉桿在臂架上的距離越遠(yuǎn)，調(diào)試準(zhǔn)確的難度越大。下面從力學(xué)分析的原因出發(fā)，分析雙拉桿式塔機(jī)力矩限制器調(diào)試不準(zhǔn)的原因。

1 塔機(jī)與力矩限制器調(diào)試有關(guān)部件的力學(xué)模型

由分析可知，塔機(jī)所承受的力矩，跟塔機(jī)臂架、平衡臂、配重、起重量、吊鉤、變幅小車、鋼絲繩等等有關(guān)，同時也會隨著工作幅度的變化而變化。然而臂架、平衡臂、配重、吊鉤、變幅小車、鋼絲繩等系塔機(jī)固有部件，即對塔機(jī)所形成的力矩可以看成一個常數(shù)，不會隨起重量、幅度等變化而變化，為簡化起見，所以在下面的分析中不予考慮。

雙拉桿式、單拉桿式塔機(jī)塔頂節(jié)架一般都采用空間桁架結(jié)構(gòu)，主肢與腹桿之間假設(shè)以鉸鏈的形式連接，塔頂節(jié)架和臂架的受力模型簡化如圖1、圖2、圖3。

圖1 單拉桿塔機(jī)受力模型

圖2 雙拉桿塔機(jī)受力模型

圖3 平頭塔機(jī)臂架受力模型圖

3種形式塔機(jī)力矩限制器安裝處的受力分析分述如下。

2 單拉桿塔機(jī)

對單拉桿塔機(jī)而言（如圖4），由

圖4 單拉桿塔機(jī)受力分析圖

式中，

Q幅度為X時塔機(jī)的額定起重總質(zhì)量；

q吊具等總質(zhì)量；

x工作幅度；

r臂架鉸點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心距離；

TA臂架拉桿的內(nèi)力；

dA為B點(diǎn)到臂架拉桿的垂直距離；

N力矩限制器所在塔頂節(jié)架主肢的內(nèi)力；

SA為O點(diǎn)到臂架拉桿的垂直距離；

d1為O點(diǎn)到力矩限制器所在塔頂節(jié)架主肢的垂直距離

又，對某塔機(jī)而言，

r、q、d1、dA、SA均為常量，由此假設(shè)

而（Q+q）（x-r）即為塔機(jī)相應(yīng)幅度額定起重總質(zhì)量加吊具系統(tǒng)總質(zhì)量之和對臂架鉸點(diǎn)的力矩，由參考文獻(xiàn)[1]可知，（Q+q）（x-r）為塔機(jī)起重特性表的繪制時的恒力矩，也就是說N的大小與（Q+q）（x-r）成正比，即：力矩限制器所在塔頂節(jié)架主肢受力后變形與（Q+q）（x-r）成正比，

所以單拉桿式塔機(jī)力矩限制器調(diào)整時，是比較準(zhǔn)確的。

3 雙拉桿式塔機(jī)

對雙拉桿式塔機(jī)而言（如圖5），由

圖5 雙拉桿塔機(jī)受力分析圖

∑MB=0可知，

又由

式中，

SA為O點(diǎn)到臂架內(nèi)拉桿的垂直距離；

SB為O點(diǎn)到臂架外拉桿的垂直距離；

dA為B點(diǎn)到臂架內(nèi)拉桿的垂直距離；

dB為B點(diǎn)到臂架外拉桿的垂直距離；

TA、TB分別為塔機(jī)內(nèi)外拉桿的內(nèi)力；

其他d1、x、r等與上同。

由式（5）得

N取決于TA、TB，而TA、TB隨幅度和起重總質(zhì)量變化而變化，但是對某塔機(jī)而言r、q、d1、dA、SA、SB均為常量。

當(dāng)幅度在內(nèi)拉桿以內(nèi)時，由分析可知：TB≈0，由式（4）得

幅度在外拉桿以外時，由分析可知TA≈0，由式（4）可知

由式（7）、式（9）可知

即雙拉桿式塔機(jī)，按照塔機(jī)特性表在外拉桿以外幅度調(diào)整力矩限制器時，與在內(nèi)拉桿以內(nèi)調(diào)整，會形成N1≠N2，也就是在最大幅度調(diào)試力矩限制器，不能滿足最大起重總質(zhì)量處的力矩限制器的調(diào)整。同時由

N1/N2=dB/dA≠1可知，如果N1=N2，必需dB=dA，即內(nèi)外拉桿重合，由上式分析不難得知，內(nèi)外拉桿距離較近時，N1、N2較近；內(nèi)外拉桿距離較遠(yuǎn)時，N1、N2較遠(yuǎn)。

4 平頭塔機(jī)

對平頭塔機(jī)而言（如圖6），由

圖6 平頭塔機(jī)受力分析圖

∑Mo=0可得

即平頭塔機(jī)安裝力矩限制器的主肢受力，跟塔機(jī)的力矩成正比，由此可以斷定，平頭式塔機(jī)力矩限制器安裝處臂架上弦桿的變形

所以平頭式塔機(jī)力矩調(diào)整時也是非常準(zhǔn)確的。

5 結(jié)束語

通過以上分析，可以得出以下結(jié)論：單拉桿、平頭式塔機(jī)力矩限制器，按照起重特性表調(diào)整時，是比較容易的，而雙拉桿式塔機(jī)調(diào)整起來就比較困難。而且雙拉桿式塔機(jī)內(nèi)外拉桿距離越遠(yuǎn)，調(diào)整力矩限制器越難，越近，則越容易。

[1]GB/T 5031-2008，塔式起重機(jī)[S].

[2]GB/T13752-92，塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]顧迪民.工程起重機(jī)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985.