塔式起重機通用便攜式維修吊具的研究與應用

朱玉，余波，金光林，鄧鑫，梅嶺

（安徽三建工程有限公司，安徽 合肥 230000）

塔機維修作業(yè)過程中，使用傳統(tǒng)方式對主卷揚機構(gòu)及起升電機進行維修更換作業(yè)時，存在三方面不足。第一，使用地面起重機輔助吊裝作業(yè)，成本較高，維修過程中增加的大型設備越多，安全風險也就越大，有時還會因為場地受限，無法使用地面輔助吊裝設備；第二，地面設置卷揚機，穿繞滑輪組，在塔機平衡臂上搭設臨時起重桅桿，進行非常規(guī)吊裝。整個操作工藝極為繁瑣，需投入大量人力物力，過程耗時費力，操作難度大，且存在較大安全風險；第三，以QTZ80塔機為例，起升機構(gòu)電動機重達400kg。高空維修作業(yè)時，對吊裝穩(wěn)定性要求很高，傳統(tǒng)吊裝工藝在安全穩(wěn)定性方面可靠性不足，存在一定安全風險。如何在不使用大型吊裝機械輔助的情況下，利用高效輕便動力源和塔機自身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)維修吊裝穩(wěn)定可靠作業(yè)是我們主要解決的問題。采用通用便攜式維修吊具可解決上述問題。

1 研究內(nèi)容

①針對塔式起重機維修更換起升機構(gòu)及電動機的吊裝方式進行變革，利用塔機現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)吊具基座位置選擇；

②吊具結(jié)構(gòu)輕量化，吊具通常由鋼結(jié)構(gòu)件組成，怎樣分解吊具各部位結(jié)構(gòu)是需要研究解決的內(nèi)容；

③提升旋轉(zhuǎn)自由度，避免因塔機結(jié)構(gòu)帶來的干涉問題；

④降低吊裝成本、操作難度和吊裝過程中的安全風險，通過提高起重安全系數(shù)，使吊裝更加穩(wěn)定，最終實現(xiàn)塔機吊具的通用性和便攜性。

2 研究目標

分析塔機維修作業(yè)傳統(tǒng)吊裝的不足之處，針對性設計吊具結(jié)構(gòu)及尺寸。從安全、質(zhì)量和技術(shù)方面進行改革創(chuàng)新，根據(jù)實際吊裝需求以及安裝的合理性，確定吊具基座的設置位置。從吊裝安全、質(zhì)量、通用性、便攜性及操作難易程度進行分析總結(jié)，歸納實際安裝、吊裝操作流程，明確安全質(zhì)量方面注意事項。最終，所研究維修吊具能夠在滿足現(xiàn)場塔機維修吊裝需要的前提下，實現(xiàn)安全可靠、通用便攜等要求。

3 具體實施方案

在塔機部件維修更換作業(yè)中，主卷揚電動機更換屬于維修難度比較高的項目，由于主電機體積大、重量大的特點，使得在更換時操作難度較大。在考慮維修吊具的布置位置方面，應圍繞主卷揚周邊布置，且應盡量減小吊具與電動機的距離，防止因吊裝跨距過大而增大維修吊具基座的傾覆力矩，增加吊裝風險。經(jīng)實地考察，結(jié)合塔機自身構(gòu)造，將吊具布置在平衡臂配重上位置相對最佳。一方面可以利用配重自身的高度減小吊具的豎向高度，減輕吊具整體重量，另一方面，貼合在一起的配重塊上部空間較大，很大程度上為基座的設置創(chuàng)造了條件。具體實施可細化以下四點。

3.1 基座

在分析基座形式時，考慮到平衡臂各主梁位置空間較為狹窄，選擇較為平整的配重塊上表面作為維修吊具的基座設置位置。在每一塊配重的上表面，均有一個居中的吊耳，結(jié)構(gòu)強度大，且多塊配重的吊耳同心，可將其作為基座的固定件。考慮到吊具基座的安裝便捷性，單個基座不宜設置體積過大，可分解成兩個單體，減小安裝難度，同時保證強度要求。

使用δ10mm鋼板，焊制兩個有底的矩形盒體，在吊耳同心高度開孔，可穿入基座連軸，以便與吊耳固定連接。下方開孔用于配重吊耳插入，盒體高度高過吊耳即可。用相同的方法設置第二個基座盒體。將兩個基座盒體前后各留出一個吊耳，即為兩盒體坐落在第二、三塊配重上，將基座連軸從第一塊配重吊耳，穿至第四塊，再通過盒體下方的調(diào)節(jié)螺栓將基座頂起，使基座連軸與吊耳充分可靠抵觸，從而實現(xiàn)基座的調(diào)平和固定。

圖1 基座

3.2 吊具立桿

吊具立桿為圓柱形結(jié)構(gòu)，方便拉結(jié)固定裝置。立桿底板為整板結(jié)構(gòu)，使用4根8.8級M20高強螺栓連接吊具基座，提升基座兩盒體結(jié)構(gòu)強度。在立桿與底板焊接處增設加強筋板，四塊筋板分立于四個方向，減小立桿傾覆風險。在立桿正對塔機主卷揚電動機方向開孔并設置用于引進鋼絲繩的滑輪組件，采用管內(nèi)穿繞鋼絲繩方式，避免橫桿轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的角度干涉問題，防止鋼絲繩因轉(zhuǎn)動角度過大而脫槽。

立桿錨固拉環(huán)位于立柱左后方45°，使用倒鏈連接立桿錨固拉環(huán)和平衡臂左側(cè)主梁，拉動倒鏈使之張緊，不僅能夠起到穩(wěn)固的作用，同時也很大程度增加橫桿在右側(cè)吊裝時的抗傾覆。

圖2 立桿

3.3 橫桿

橫桿為雙槽鋼橫梁與豎向立桿組成的，整體造型為L型。豎向立桿可插入下立桿管內(nèi)。立桿采用76×4mm無縫鋼管，橫梁為2根8#槽鋼綴板焊接拼方組成，頂部設置3個滑輪組件，末端一個用于鋼絲繩變向，前端兩個用于變換吊點。

圖3 橫桿

3.4 動力源

采用380V輕便式電動卷揚機，整機重量35kg，最大單繩起升重量600kg。將電動卷揚機固定于平衡臂根部主梁，使用2根U型螺栓連接牢固。從塔機配電箱選取一路380V電源接口，將電動卷揚機三根相線接入電源接口，輕點起升按鈕，確保電動卷揚機轉(zhuǎn)動方向正確，若轉(zhuǎn)動反向，不可使用下降按鈕來代替起升按鈕，以免誤操作引起安全事故，此時只需將3根相線的任意兩根調(diào)換相序，即可恢復正確轉(zhuǎn)向。

4 安全注意事項

4.1 安拆吊具防高墜措施

①在進行吊具安裝、拆除時，應利用平衡臂圍欄、欄桿、拉桿等做好防護并系好安全帶和其他安全防護用具。作業(yè)前應認真檢查所用的安全設施是否牢固、可靠。

②在雨雪天氣應采取防滑措施，當風速在10.8m/s以上和雷電、暴雨、大霧等氣象下，不得進行塔機維修的各項高處作業(yè)。

③專業(yè)安拆單位應為特種作業(yè)人員提供合格的安全帽、安全帶等必備的個人安全防護用具，作業(yè)人員應正確佩戴和使用。

④高處安拆人員作業(yè)時應設置聯(lián)系信號或通信裝置，并有專人指揮現(xiàn)場安拆。

⑤在吊具安裝、拆除以及維修吊裝時，必須確保塔機回轉(zhuǎn)完全處于制動狀態(tài)，常開式回轉(zhuǎn)制動塔機，應使用機械方式進行人工制動，以防止塔機因回轉(zhuǎn)未制動而隨風擺動，造成吊裝安全事故。

4.2 防物體打擊

①塔吊安拆作業(yè)需設置警戒區(qū)，由專人看護。

②高處安拆作業(yè)所用的工具、螺栓、螺母、墊片等零部件以及材料嚴禁投扔，若上下立體交叉作業(yè)確有需要時，中間需設隔離設施并有人看護。

③定期檢查電動卷揚機制動性能，如發(fā)現(xiàn)制動片磨損嚴重，制動性能下降，應及時更換制動片，防止維修吊具在起重、下放過程中吊物滑落傷人。

④作業(yè)后，沒有用完的零部件及材料，必須全部打包收回，不得留置在塔吊平臺上，防止塔吊振動時墜落傷人。

4.3 防觸電措施

①維修吊具安拆和進行電氣系統(tǒng)接線時，必須由專業(yè)建筑電工（持特種作業(yè)資格證）進行安裝、維修、調(diào)整檢查作業(yè)，嚴禁非專業(yè)人員維修檢查。

②維修吊具電動卷揚機從塔機配電箱取用380V電源時，其三相接頭需壓接牢固，高度符合規(guī)定，不拖地放置，不隨意改動；進線端嚴禁用插頭、插座作活動連接，進出線上嚴禁搭、掛、壓其他物體。

③定期檢查電動卷揚機電纜線是否存在破皮、斷裂現(xiàn)象，如存在應及時更換。

5 技術(shù)、經(jīng)濟及社會效益分析

通過將基座固定在平衡臂配重吊耳處實現(xiàn)通用性，4根調(diào)節(jié)螺栓可在各種復雜表面實現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)。橫桿與立桿的抽插式設計，很大程度上分解了搬運的重量，實現(xiàn)便攜性。鋼絲繩穿過立柱下方滑輪，從立柱管內(nèi)穿至橫桿滑輪，再下放至吊物處。管內(nèi)穿繞鋼絲繩方式，避免了橫桿轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的角度干涉問題，防止鋼絲繩因轉(zhuǎn)動角度過大而脫槽，極大提升了安全吊裝性能。該維修吊具解決了傳統(tǒng)吊裝的各種安全隱患，過程省時省力，操作難度小，人力即可完成吊具的運輸及組裝，實現(xiàn)了通用、便攜、經(jīng)濟實用。

該塔機通用便攜式維修吊具的研究使用可以有效解決塔機起升機構(gòu)及電動機維修更換等問題，使維修吊裝過程中更加便捷、安全可靠，在提高維修作業(yè)效率的同時，有效降低操作過程中的安全風險，同時大幅降低塔機維修吊裝作業(yè)的各項成本費用。該技術(shù)在應用中操作方便、安全可靠，易推廣到其他型號塔式起重機上，具有廣泛的推廣應用價值。