動(dòng)載荷對(duì)塔式起重機(jī)的危害及防止對(duì)策

王繼東,楊海鵬,孫海玲

(鄭州工程技術(shù)學(xué)院 土木工程學(xué)院， 河南 鄭州450044)

塔式起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱塔機(jī))是一種工程建設(shè)必備的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水利、電力、冶金、化工、民用建筑以及一帶一路等工程建設(shè)中。由于現(xiàn)代化建設(shè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)的塔機(jī)保有量穩(wěn)居全球第一。與此同時(shí)，每年塔機(jī)的事故數(shù)量也屬全球最高，雖然國(guó)家把塔機(jī)列為特種設(shè)備，對(duì)其制造、加工和使用環(huán)節(jié)嚴(yán)加管控，塔機(jī)的安全事故依然居高不下。塔機(jī)的安全事故，不僅造成塔機(jī)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重?fù)p壞，影響工程建設(shè)的進(jìn)度，還嚴(yán)重威脅著施工人員的生命安全。因此，如何避免塔機(jī)安全事故，保證塔機(jī)的使用安全，始終都是國(guó)家安全管理部門和塔機(jī)技術(shù)人員一直關(guān)注的重要課題[1]。本文從塔機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，分析了塔機(jī)構(gòu)件損傷和整機(jī)傾覆事故的原因，認(rèn)為動(dòng)載荷的作用是引起塔機(jī)構(gòu)件損壞，導(dǎo)致傾覆事故的主要因素，并給出減少動(dòng)載荷危害，防止傾覆事故發(fā)生的相應(yīng)對(duì)策。

1 塔機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及傾覆事故的原因分析

塔機(jī)按變幅方式分為小車變幅式和動(dòng)臂變幅式；按塔機(jī)能否行走，分為行走式和固定式。圖1和圖2是兩種具有代表性的固定式塔機(jī)，也是工程建設(shè)中最為常見(jiàn)的塔機(jī)機(jī)型。塔機(jī)主要由固定基礎(chǔ)、塔身、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、平衡臂(或機(jī)臺(tái))、起重臂、起重小車(或動(dòng)臂變幅機(jī)構(gòu))、塔頂、司機(jī)室、頂升機(jī)構(gòu)、引進(jìn)小車和電氣控制系統(tǒng)等部件組成。

圖1 小車變幅式塔機(jī)示意圖

圖2 動(dòng)臂變幅式塔機(jī)示意圖

從塔機(jī)的結(jié)構(gòu)組成可以看出，塔機(jī)構(gòu)成的主要特點(diǎn)是：①由較多的鋼結(jié)構(gòu)部件組成；②鋼結(jié)構(gòu)部件主要通過(guò)焊接加工而成；③結(jié)構(gòu)部件之間主要通過(guò)銷軸或高強(qiáng)螺栓連接；④塔身的高度較高；⑤起重臂的長(zhǎng)度較長(zhǎng)。另外，塔機(jī)還具有重復(fù)、間歇、循環(huán)、起(制)動(dòng)頻繁的作業(yè)特點(diǎn)，以及長(zhǎng)期工作于戶外、作業(yè)環(huán)境惡劣的環(huán)境特點(diǎn)[2]。

通過(guò)對(duì)多年的塔機(jī)事故案例分析發(fā)現(xiàn)，塔機(jī)最常見(jiàn)的事故是塔機(jī)傾覆、起重臂折斷、塔身折斷、機(jī)構(gòu)損壞等等[3]。其中，塔機(jī)傾覆危害非常大，不僅影響工程建設(shè)的工程進(jìn)度，還常常伴有機(jī)毀人亡。引起塔機(jī)事故的因素很多，塔機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、連接點(diǎn)較多，操作人員的違規(guī)超載、超行程、超級(jí)別、超風(fēng)速及超低溫使用，以及安裝、拆卸不規(guī)范、作業(yè)環(huán)境惡劣等等。既有人為的因素，也有自然因素，但其實(shí)質(zhì)就是這兩類因素引起了塔機(jī)承受載荷的較大變化，造成塔機(jī)零部件上的一些應(yīng)力較大或存在缺陷的區(qū)域損傷和撕裂或?qū)е滤C(jī)結(jié)構(gòu)疲勞破壞。有關(guān)研究表明塔機(jī)的動(dòng)載荷在塔機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中均可能存在。統(tǒng)計(jì)表明，約90%的結(jié)構(gòu)損壞是因疲勞引起[4]。由于塔機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作特點(diǎn)和環(huán)境特點(diǎn)的特殊性，在塔機(jī)工作時(shí)，作用在塔機(jī)上的載荷除常規(guī)的靜載荷之外，還存在著許許多多動(dòng)載荷的作用，因此要避免傾覆事故的發(fā)生，降低塔機(jī)動(dòng)載荷的影響至關(guān)重要。

2 塔機(jī)動(dòng)載荷種類及其危害

動(dòng)載荷，就是隨時(shí)間急劇改變的載荷。對(duì)塔機(jī)而言，動(dòng)載荷主要有慣性載荷、振動(dòng)載荷和沖擊載荷三種形式[5]。動(dòng)載荷的劇烈變化，會(huì)引起塔身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，較大的動(dòng)態(tài)響應(yīng)會(huì)造成塔機(jī)構(gòu)件的損壞。

2.1 塔機(jī)的慣性載荷

慣性載荷是在加速度作用下產(chǎn)生的與結(jié)構(gòu)質(zhì)量相關(guān)的一種載荷。塔機(jī)的慣性載荷，包括各機(jī)構(gòu)的起(制)動(dòng)過(guò)程中的慣性載荷、塔機(jī)各旋轉(zhuǎn)部件及起吊物品在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性載荷。因塔機(jī)操作人員錯(cuò)誤操作或違規(guī)操作,引起的起(制)動(dòng)過(guò)猛,越級(jí)換擋或者機(jī)構(gòu)調(diào)速失效都會(huì)產(chǎn)生較大的慣性載荷。尤其是起重臂較長(zhǎng)的塔機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，在其旋轉(zhuǎn)時(shí)，快速打反車或突然剎車時(shí),將會(huì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)很大的慣性載荷,引起鋼結(jié)構(gòu)焊縫開裂，導(dǎo)致起重臂或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的損壞，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致傾覆事故。塔機(jī)升降機(jī)構(gòu)工作時(shí)，快速打反擋、快速換擋或緊急停車也會(huì)造成慣性載荷過(guò)大，反復(fù)作用的慣性載荷會(huì)引起鋼絲繩脫槽或斷裂，引起塔機(jī)失穩(wěn)發(fā)生傾覆事故。

2.2 振動(dòng)載荷

振動(dòng)載荷是在短時(shí)間內(nèi)以很大的速度作用于構(gòu)件上的載荷。對(duì)塔機(jī)而言，塔機(jī)整體結(jié)構(gòu)可以看成一個(gè)彈性系統(tǒng),當(dāng)升降機(jī)構(gòu)驟然加(減)載時(shí),會(huì)引起塔機(jī)的彈性振動(dòng),從而產(chǎn)生巨大的振動(dòng)應(yīng)力,相應(yīng)于該應(yīng)力的載荷屬于振動(dòng)載荷。振動(dòng)載荷對(duì)塔機(jī)的疲勞強(qiáng)度有較大影響，振動(dòng)載荷具有反復(fù)性和峰值較大的特點(diǎn)，常常會(huì)引起塔機(jī)脆弱的節(jié)點(diǎn)疲勞損壞。[6]筆者曾參加過(guò)數(shù)十次塔機(jī)安裝調(diào)試工作，對(duì)此深有體會(huì)。在滿載吊起或放下重物的瞬間，整個(gè)塔身會(huì)出現(xiàn)振幅巨大的反復(fù)顛簸震蕩，機(jī)臺(tái)上的工作人員幾乎無(wú)法站立和行走。這種周期性強(qiáng)、振幅很大的震動(dòng)載荷對(duì)塔身結(jié)構(gòu)危害巨大，長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致塔身焊縫或有缺陷的桿件斷裂，引起塔機(jī)失穩(wěn)，導(dǎo)致傾覆事故。在研究塔機(jī)傾覆事故案例時(shí)發(fā)現(xiàn)，有不少事故案例是由于塔機(jī)起吊物品捆扎不牢，在起吊過(guò)程中物品突然滑脫，也就是驟然減載所引起的。還有一些案例是由于塔機(jī)起升卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)過(guò)卷或冒頂,導(dǎo)致塔機(jī)突然加載引起的。

2.3 沖擊載荷

在很短時(shí)間內(nèi)以很大的速度作用于構(gòu)件上的載荷稱為沖擊載荷。沖擊過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)樗C(jī)彈性體的變形位能，并使塔機(jī)產(chǎn)生反復(fù)振動(dòng)的過(guò)程，反復(fù)的振動(dòng)會(huì)使塔機(jī)產(chǎn)生巨大的應(yīng)力尖峰。比如，在塔機(jī)進(jìn)行提升物品操作時(shí)，如果起升鋼絲繩處于松弛狀態(tài)，突然把物品以較高的速度提升離地,就會(huì)引起很大的沖擊載荷。過(guò)大的沖擊載荷，會(huì)使塔身反復(fù)振動(dòng)，垂直度超差過(guò)大，致使塔身重心產(chǎn)生巨大偏移,造成塔機(jī)失穩(wěn)，引發(fā)塔機(jī)的傾翻。另外對(duì)于軌道移動(dòng)式塔機(jī)而言，當(dāng)塔機(jī)大車行走通過(guò)軌道接頭時(shí)，如果接頭處縫隙過(guò)大，軌面高差超限，也會(huì)產(chǎn)生很大沖擊載荷，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致塔機(jī)行走臺(tái)車脫軌，引起傾覆事故的發(fā)生。

3 減小動(dòng)載荷對(duì)塔機(jī)危害的措施

綜上所述，塔機(jī)動(dòng)載荷過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致塔機(jī)構(gòu)件的疲勞破壞，造成塔機(jī)傾覆。動(dòng)載荷是引發(fā)塔機(jī)傾覆事故的重要因素。由于塔機(jī)的結(jié)構(gòu)、作業(yè)及環(huán)境特點(diǎn)比較復(fù)雜，動(dòng)載荷的產(chǎn)生是必然存在的，因此在塔機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，采取措施提高塔機(jī)抗疲勞、抗屈曲和抗傾覆的能力，在塔機(jī)使用時(shí)，采取先進(jìn)的控制手段減小塔機(jī)動(dòng)載荷的影響，對(duì)避免塔機(jī)疲勞破壞和塔機(jī)傾覆事故是非常有必要的。多年實(shí)踐表明，也是行之有效的。

3.1 充分考慮動(dòng)載荷的影響以提高塔機(jī)抗疲勞、抗傾覆的能力

在塔機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，尤其是進(jìn)行承載能力驗(yàn)算、防屈服、防疲勞，防彈性失穩(wěn)抗及傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)充分考慮在塔機(jī)作業(yè)時(shí)可能出現(xiàn)的各種動(dòng)載荷的影響，一般是通過(guò)乘以一個(gè)動(dòng)載系數(shù)的方式加以考慮。依據(jù)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)主要考慮以下幾種動(dòng)載荷的影響。

3.1.1 與塔機(jī)的升降過(guò)程相關(guān)的動(dòng)載荷

該類動(dòng)載荷主要考慮以下三種：自重振動(dòng)載荷、起升動(dòng)載荷和卸載動(dòng)載荷。

(1)自重振動(dòng)載荷

在起吊載荷突然離開地面時(shí)，或者突然部分或全部卸除載荷時(shí)，以及在下降過(guò)程中突然制動(dòng)停車時(shí),塔身自重將因出現(xiàn)震動(dòng)而產(chǎn)生脈沖式增大或減小的動(dòng)力響應(yīng)，稱之為自重振動(dòng)載荷。在進(jìn)行載荷計(jì)算時(shí)應(yīng)加以考慮，該振動(dòng)載荷的大小用塔機(jī)自重FG(其中鋼絲繩的質(zhì)量按起升高度的50%計(jì)算)乘以起升動(dòng)載系數(shù)φ1來(lái)取得。為反映該振動(dòng)載荷的上下限，φ1一般在0.9～1.1之間選取[7]。

(2)起升動(dòng)載荷

在塔機(jī)起升載荷突然離開地面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)加速時(shí)，將會(huì)引起塔機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)。在計(jì)算這種工況的載荷時(shí)，可用起升動(dòng)載系數(shù)φ2乘以額定起升載荷FQ(包括起吊物品的質(zhì)量、吊具質(zhì)量及鋼絲繩的質(zhì)量，其中鋼絲繩的質(zhì)量按起升高度的50%計(jì)算)。

φ2的大小與起升速度有關(guān)，可通過(guò)公式(1)進(jìn)行計(jì)算[8]，一般在1～1.25之間。

φ2=1+0.35V

(1)

式中：V——載荷的起升速度(m/s)；

(3) 卸載動(dòng)載荷

在塔機(jī)正常作業(yè)時(shí)，如果在空中突然卸除全部載荷或部分載荷，或者起吊物品因固定不牢而滑脫，由于載荷的突然變化，會(huì)對(duì)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生減載振動(dòng)作用，這種作用對(duì)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)和抗傾覆穩(wěn)定性具有嚴(yán)重影響，因此應(yīng)加以考慮。減載后的起升載荷的大小用塔機(jī)的額定起升載荷FQ乘以卸載動(dòng)載系數(shù)φ3來(lái)計(jì)算[9]，卸載動(dòng)載系數(shù)φ3可按公式(2)計(jì)算選取。

φ3=1-1.5 △m/m

(2)

式中:m——總起升質(zhì)量(kg)；△m——卸除部分的質(zhì)量(kg)；

3.1.2運(yùn)行動(dòng)載荷的計(jì)算

因行走機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的起(制)動(dòng)或運(yùn)行中碰到障礙物引起的動(dòng)力效應(yīng)，稱為運(yùn)行沖擊載荷。它包括行走慣性載荷和回轉(zhuǎn)離心力載荷。

(1)行走慣性載荷

塔機(jī)或起重小車在軌道上行駛時(shí)，由于軌道的接頭間隙和軌面的不平整而產(chǎn)生的垂直方向的沖擊效應(yīng)，稱為行走慣性載荷。其大小可按公式(3)計(jì)算。

FH=1.5(FG+FQ)×φ4

(3)

式中:φ4——運(yùn)行沖擊系數(shù)(當(dāng)運(yùn)行速度≤1m/s，φ4取1.1；當(dāng)運(yùn)行速度>1m/s，φ4取1.2);

(2)塔機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)的離心力[10]

塔機(jī)在做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，各旋轉(zhuǎn)部件和起吊物品會(huì)產(chǎn)生離心力，離心力的大小，可用這些部件的質(zhì)量、回轉(zhuǎn)速度及部件質(zhì)心的回轉(zhuǎn)半徑來(lái)計(jì)算，懸掛的總起吊載荷可看成與起重臂端部的剛性連接,總起升載荷和部件的離心力均按最不利的位置進(jìn)行計(jì)算。在計(jì)算離心力時(shí)φ5取為1。一般情況下，離心力對(duì)結(jié)構(gòu)起減載作用。

(3)加(減)速動(dòng)載荷[11]

當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)加(減)速、意外停機(jī)或機(jī)構(gòu)突然失效時(shí)，承載結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)所受到的載荷，可通過(guò)剛體動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)，假定總的起吊載荷固定于起重臂架的端部或直接懸置在于變幅小車的下方。為了反映塔機(jī)在加(減)速過(guò)程中，彈性振動(dòng)使載荷增大的影響，可用按公式(4)來(lái)計(jì)算加(減)速動(dòng)載荷F。

F=Fω+φ5×△F。

(4)

式中：φ5—— 動(dòng)載系數(shù)，F(xiàn)ω——加(減)速前的載荷，△F——驅(qū)動(dòng)力(或制動(dòng)力)引起的載荷變化值。

φ5的值與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力(或制動(dòng)力)的變化、系統(tǒng)的剛度、質(zhì)量的分布及鋼絲繩懸掛位置有關(guān),其范圍是: 1≤φ5≤2。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)力(或制動(dòng)力)的變化比較平穩(wěn)時(shí)，φ5取較小的值; 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力(或制動(dòng)力)的變化比較劇烈時(shí),φ5取較大的值，具體取值可參考起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)。

3.2 編制嚴(yán)格的操作規(guī)程

從上述對(duì)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及傾覆事故的原因可知，大部分塔機(jī)安全事故是由于操作者不規(guī)范或違規(guī)操作造成的。有關(guān)研究報(bào)道，在塔機(jī)安全事故中，因操作人員違章操作引起的事故占比80%[12]。因此，要避免塔機(jī)因過(guò)大的動(dòng)載荷、周期動(dòng)力效應(yīng)引起的疲勞破壞和塔機(jī)傾覆，必須規(guī)范操作人員的操作行為。除塔機(jī)使用單位建立嚴(yán)格的規(guī)章制度、加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)外，塔機(jī)設(shè)計(jì)單位必須在塔機(jī)使用說(shuō)明書中編制嚴(yán)格安全操作規(guī)程、操作程序、安裝流程和注意事項(xiàng)，禁止操作人員的超載、超幅度、超風(fēng)速和超低溫等違章作業(yè)，禁止快速換擋、突然打反檔、頻繁急停車等違章操作。另外，力矩限制器故障或損壞、起吊噸位和工作幅度不能明確顯示時(shí)，也應(yīng)禁止操作。安裝調(diào)試、拆卸、儲(chǔ)存及運(yùn)輸時(shí)都應(yīng)有嚴(yán)格的技術(shù)要求和安全注意事項(xiàng)。

3.3 采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制和調(diào)速手段減小動(dòng)載荷的大小

由于操作人員的素質(zhì)參差不齊，技術(shù)能力各有不同，施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況也在不斷變化，要完全靠操作人員的規(guī)范操作來(lái)避免動(dòng)載荷的危害有一定的難度。因而，提高塔機(jī)的自動(dòng)化控制水平是提高塔機(jī)安全可靠性的必然要求。隨著PLC技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)在塔機(jī)制造行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，合理地利用PLC的控制功能和變頻器的調(diào)速功能，可以減少或避免因人工操作而出現(xiàn)的失誤，從而更好地降低動(dòng)載荷對(duì)塔機(jī)的危害。在塔機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，建議增加以下自動(dòng)控制環(huán)節(jié)。

(1)為杜絕在塔機(jī)作業(yè)時(shí)，人為解除力矩限制器和大風(fēng)報(bào)警器的違章行為，在電氣控制系統(tǒng)中，增加力矩限制器和大風(fēng)報(bào)警器的狀態(tài)檢測(cè)環(huán)節(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)力矩限制器和大風(fēng)報(bào)警器被關(guān)掉或旁路，應(yīng)能自動(dòng)切除具有安全風(fēng)險(xiǎn)的操作電路。

(2)在塔機(jī)的工作半徑或運(yùn)行距離控制電路中，增設(shè)冗余控制環(huán)節(jié)。即一個(gè)開關(guān)失效后，另一個(gè)開關(guān)自動(dòng)投入，自動(dòng)避免塔機(jī)超行程或超范圍作業(yè)。

(3)合理采用變頻器的加(減)速時(shí)間控制功能，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)加(減)速，使塔機(jī)各機(jī)構(gòu)能夠軟啟動(dòng)、軟制動(dòng)和平滑切換檔位，有效降低因驅(qū)動(dòng)速度的突變引起的動(dòng)載荷。

(4)采用變頻器的力矩校驗(yàn)功能來(lái)控制制動(dòng)器的打開與關(guān)閉，確保機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)首先消除傳動(dòng)構(gòu)件之間的間隙，然后再打開制動(dòng)器。在機(jī)構(gòu)制動(dòng)狀態(tài)，減速到設(shè)定的力矩值時(shí)再關(guān)閉制動(dòng)器，以解決傳動(dòng)系統(tǒng)的軟起(制)動(dòng)功能和準(zhǔn)確停車之間的矛盾，既能實(shí)現(xiàn)軟起(制)動(dòng)功能，降低塔機(jī)起(制)動(dòng)動(dòng)載荷的大小，又能保證塔機(jī)的準(zhǔn)確停車。

(5)增加延時(shí)控制環(huán)節(jié)和正常停車與緊急停車的互鎖環(huán)節(jié)，以消除快速打反檔產(chǎn)生的危害。即使操作人員因操作失誤打錯(cuò)了速度擋位，塔機(jī)也必須經(jīng)過(guò)正向降速—停車—反向加速的過(guò)程，從而消除了快速打反擋產(chǎn)生的速度突變。

(6)采用變頻器力矩校驗(yàn)功能，減小升降機(jī)構(gòu)在起吊地面重物時(shí)因鋼絲繩過(guò)于松弛引起的起升動(dòng)載荷危害。通過(guò)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)輸出力矩的大小，使鋼絲繩逐漸拉緊,起吊物品逐漸受力而提起，從而有效減小或消除起升過(guò)程中的動(dòng)載荷。

(7)增加風(fēng)速控制、溫度控制及操作頻度與電氣控制系統(tǒng)的連鎖控制功能。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)設(shè)計(jì)風(fēng)速、溫度超過(guò)允許溫度，或操作頻度超過(guò)塔機(jī)工作級(jí)別時(shí)，停止具有安全風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)構(gòu)操作，從而消除大風(fēng)、低溫或超工作級(jí)別造成的塔機(jī)損壞。

(8)在容易產(chǎn)生應(yīng)力集中或者有缺陷的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，預(yù)置傳感器或后期貼片實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)力的變化，并通過(guò)置于操作室內(nèi)的計(jì)算機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，警示操作人員及時(shí)排除安全隱患，保證塔機(jī)的安全運(yùn)行。

4 應(yīng)用實(shí)例

筆者從2003年開始先后參與研發(fā)設(shè)計(jì)了不同型號(hào)的塔機(jī)近百臺(tái)，其中超大型塔機(jī)有三種型號(hào)，F(xiàn)ZQ2000型塔機(jī)20臺(tái)、FZQ2400型塔機(jī)20臺(tái)、MQ300t型塔機(jī)1臺(tái)，在塔機(jī)設(shè)計(jì)中均采用了上述措施，產(chǎn)生了很好的效果。經(jīng)過(guò) 17年的應(yīng)用表明，41臺(tái)塔機(jī)均實(shí)現(xiàn)了無(wú)振動(dòng)、無(wú)沖擊平穩(wěn)的可靠運(yùn)行，故障率比傳統(tǒng)塔機(jī)大幅度降低，無(wú)一臺(tái)塔機(jī)發(fā)生大的構(gòu)件損毀，無(wú)一臺(tái)塔機(jī)發(fā)生傾覆事故。目前這些塔機(jī)分布在全國(guó)各地，仍然在不同的水利、電力、冶金和港口等國(guó)家重點(diǎn)工程中發(fā)揮著重要作用。三種型號(hào)的塔機(jī)深受工程建設(shè)單位的青睞。這三種重型塔機(jī)的研發(fā)，均獲得了省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。具體應(yīng)用情況如表1所示。

表1 三種重型塔機(jī)使用情況匯總表

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于作者數(shù)十年塔機(jī)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及事故分析經(jīng)驗(yàn)，提出動(dòng)載荷是塔機(jī)發(fā)生傾覆事故的主要因素，分析了各種動(dòng)載荷對(duì)塔機(jī)的危害，并從載荷計(jì)算、操作使用、自動(dòng)控制三方面給出了降低動(dòng)載荷對(duì)塔機(jī)的危害和防止傾覆事故發(fā)生的綜合應(yīng)對(duì)策略。多年的應(yīng)用實(shí)踐表明，這些措施都是行之有效的。同時(shí)應(yīng)當(dāng)指出，由于塔機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣、操作者素質(zhì)參差不齊，分析和解決塔機(jī)安全問(wèn)題時(shí)，不能頭疼醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳，應(yīng)把塔機(jī)的機(jī)械、結(jié)構(gòu)、電氣控制看成一個(gè)整體，進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，才能更好地解決塔機(jī)的損傷和傾覆事故。尤其是應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化和信息技術(shù)來(lái)輔助解決塔機(jī)的結(jié)構(gòu)疲勞和傾覆事故問(wèn)題，是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。