塔式起重機頂升機構(gòu)的防脫裝置設(shè)計

鄧佐林，楊雨航

（中山市節(jié)節(jié)高機械設(shè)備有限公司，廣東 中山 528400）

1 工作概況

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也突飛猛進，塔式起重機（以下簡稱塔機）在建設(shè)工程中大量使用，是解決施工過程中建筑材料的垂直和水平運輸不可缺少的大型機械設(shè)備。

高層建筑物所使用的塔機是隨建筑物增高而逐漸增加高度的，自升式塔機是最常用的，它的升高是通過頂升套架上的液壓頂升系統(tǒng)來實現(xiàn)，即由頂升油缸活塞桿上的頂升橫梁落入塔身上的頂升踏步的槽內(nèi)，開啟液壓系統(tǒng)致使頂升油缸工作將頂升力傳遞到套架，托起塔機回轉(zhuǎn)總成、塔尖、平衡臂總成、起重臂總成、起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)等，在此過程中兩個踏步在頂升過程中承受著巨大的壓力。通過套架頂起塔機上部再加裝或拆減標準節(jié)加節(jié)來實現(xiàn)塔機高度的變化。如圖1所示為頂升加節(jié)示意圖，即當(dāng)套架托起回轉(zhuǎn)總成一個標準節(jié)身位后，引進固定一個標準節(jié)至塔身上，使塔機增加一個標準節(jié)的高度。

圖1 頂升加節(jié)示意圖

由于塔機在頂升加節(jié)或者降節(jié)過程中，塔機上部的重力全部通過頂升橫梁作用在塔身踏步上，頂升橫梁是否安全可靠的落入踏步內(nèi)取決宇塔機安裝工人為因素，往往因為安裝工在頂升過程中如有操作不當(dāng)，使頂升橫梁沒有穩(wěn)妥落入踏步的弧形槽中，致使在頂升過程頂升橫梁從踏步上脫落發(fā)生因“墩塔”而引起的群死群傷重大安全事故時有 發(fā)生。

2 防脫裝置方案設(shè)計

為杜絕上述事故的再度發(fā)生，2008年8月國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局與國家標準化管理委員會發(fā)布的《塔式起重機》GB/T 5031-2008（2009年2月1日實施），明確了塔機爬升裝置要具備防脫功能。

在2009年標準實施之前生產(chǎn)的沒有設(shè)置防脫裝置塔機，目前仍在大量使用，裝拆過程中存在一定的安全隱患。針對這部分的塔機，為保證其在安裝與拆卸過程中的安全、可靠，我們提出了一個加裝了防脫裝置的方案。

結(jié)合圖2來描述防脫裝置及其工作原理：

圖2 頂升機構(gòu)防脫裝置工作原理

如圖2所示，在頂升橫梁兩端（兩端對稱，圖上僅繪出1端）上面分別焊接短軸，短軸上安裝有防脫鉤，短軸頂部穿裝開口銷以防止防脫鉤脫離短軸；防脫鉤上設(shè)計有銷軸孔，在短軸的軸肩上相應(yīng)位置設(shè)計有2個銷軸孔，在兩銷軸孔分別對應(yīng)防脫鉤位于工作位與非工作位時，與防脫鉤上銷軸孔之間穿裝銷軸，以固定防脫鉤的位置。

圖2所示防脫鉤位于工作位時，頂升橫梁兩端防脫鉤兩相互垂直豎直面貼近兩塔身主弦桿的兩內(nèi)側(cè)面，這樣就約束頂升橫梁相對于塔身水平軸兩個方向平移的自由度、豎直軸向旋轉(zhuǎn)自由度即水平縱向軸旋轉(zhuǎn)自由度，豎直方向平移自由度由踏步頂面及頂升橫梁重力約束，水平橫向軸旋轉(zhuǎn)自由度則由頂升橫梁重力及油缸頂升力約束，約束了頂升橫梁相對塔身的這6個自由度，就能夠確保頂升橫梁相對塔身踏步不會滑脫，從而杜絕“墩塔”事故 發(fā)生。

加裝了防脫組裝的塔機，在頂升加節(jié)時的操作程序是：

（1）檢查液壓系統(tǒng)，待一切正常。

（2）設(shè)專人檢查確認頂升橫梁兩端圓柱落在踏步弧位，拔出防脫裝置銷軸，旋轉(zhuǎn)防脫鉤，使其鉤住標準節(jié)主弦桿，并插上銷軸給其固定位置，兩端做法一致，確認無誤后通知頂升。

（3）開動液壓系統(tǒng)，使活塞桿伸出，將爬升架及其以上部分頂起10～20mm時停止，檢查頂升橫梁、爬升架等傳力部件是否有異響、變形，油缸活塞桿是否有自動回縮等異?，F(xiàn)象，確認正常后，繼續(xù)頂升。

（4）頂起約1.6m，并使爬升架上的爬爪位于對應(yīng)的踏步上方，停止頂升，并回縮油缸，使爬爪落在踏步上。

（5）確認兩個爬爪都準確地落在踏步弧位上并承受住爬升架及其以上部分的重量后，拔出防脫裝置上銷軸，旋轉(zhuǎn)防脫鉤至頂升橫梁上方，并插上銷軸給其固定位置，兩端做法一致。

（6）將油缸活塞全部縮回，頂升橫梁上升，確認落在上方最近的1組踏步弧位內(nèi)，重復(fù)前述2操作，使頂升橫梁兩端防脫鉤鉤住標準節(jié)主弦桿，并插上銷軸給其固定位置，確認無誤后進行下一次 頂升。

3 結(jié)束語

加裝防脫裝置的塔吊，經(jīng)過一段時間的試用，達到了預(yù)期效果。總結(jié)如下：

（1）結(jié)構(gòu)簡單。僅在頂升橫梁兩端各安裝1套防脫裝置，每套防脫裝置僅有兩個主要零件，即短軸與防脫鉤，外加用于定位的銷軸及開口銷。

（2）安全可靠。當(dāng)頂升橫梁兩端擱置在踏步的弧位上，將防脫鉤鉤住塔身主弦桿且插入銷軸，即能夠確保頂升橫梁在踏步上的位置不會脫落，安全可靠。

（3）操作方便。當(dāng)頂升橫梁落到踏步上，在檢查確認時，只需拔出銷軸，旋轉(zhuǎn)防脫鉤使其鉤住塔身主弦桿，再插入銷軸（零一端操作相同）即可。

（4）經(jīng)濟實用。本文所提到的防脫裝置，零件數(shù)量少、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。

目前生產(chǎn)的塔機的防脫措施大都是在踏步上加工1個孔（或開槽），頂升橫梁上增加一零件，在其上相應(yīng)位置也加工1個孔，待頂升橫梁落到踏步上的弧位后，在踏步的孔（或槽）與頂升橫梁上零件的孔中穿入銷軸來防止頂升橫梁從踏步上脫落。為保證踏步上加工孔（或開槽）后不降低其強度，那么踏步外形尺寸必然要相應(yīng)加大，用料也就增加，每臺塔機有幾十個標準節(jié)，每個標準節(jié)上有4個踏步，這么多個踏步用料及加工孔（或開槽）的費用可想而知，相比之下本文提到的頂升橫梁防脫方案不失為更好的選擇。