不同類型的塔式起重機(jī)安裝與使用要求

摘 要：塔式起重機(jī)在建筑行業(yè)中起到重要的作用，塔身由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組裝而成。當(dāng)前的主流塔式起重機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝結(jié)構(gòu)主要有高強(qiáng)度螺栓和銷軸連接，不同形式的結(jié)構(gòu)在安裝時(shí)有不同的要求，塔式起重機(jī)選型需根據(jù)多個(gè)因素綜合考慮，在日常使用和維保要按照相應(yīng)要求進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)；安裝與使用；工程選型

中圖分類號(hào)：TH2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）09-0054-03

收稿日期：2024-03-21

作者簡(jiǎn)介：唐朝輝（1989—），男，湖南永州人，碩士，工程師，從事施工管理工作。

0 引言

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展和高層建筑的興起，塔式起重機(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，型號(hào)和結(jié)構(gòu)也越來(lái)越豐富，在建筑工地的應(yīng)用可以提高材料和設(shè)備的卸載和安裝效率。塔式起重機(jī)組成按照功能來(lái)分有基礎(chǔ)、塔身、頂升系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、起升系統(tǒng)、平衡臂、起重臂、起重小車、塔頂、司機(jī)室、變幅系統(tǒng)等。塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是塔身的重要組成部分，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一般由主弦桿、腹桿、斜拉桿、上人通道和連接件等部件組成。塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接結(jié)構(gòu)有3種，分別為瓦套連接、螺栓連接和銷軸連接。

1 不同標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接類型的特點(diǎn)

當(dāng)前以中聯(lián)重科、三一重工、徐工機(jī)械等主流塔式起重機(jī)制造商生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝結(jié)構(gòu)為主，其中高強(qiáng)度螺栓連接方式如圖1所示，套管銷軸連接如圖2所示，魚(yú)尾板銷軸連接的方式如圖3所示。

瓦套連接也稱瓦套法蘭盤連接，采用2個(gè)半圓的法蘭盤，用4個(gè)普通螺栓加以緊固的結(jié)構(gòu)方式。它具有連接結(jié)構(gòu)牢固、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，適用于大型和超大型起重機(jī)械的連接。瓦套連接方式通常需要經(jīng)過(guò)精確的加工和校正，以確保連接的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。這種連接方式廣泛應(yīng)用在一些大型起重設(shè)備構(gòu)件上，能夠滿足大型起重機(jī)械對(duì)于連接牢固性和穩(wěn)定性的要求。在設(shè)計(jì)和制造中，選擇合適的法蘭連接結(jié)構(gòu)可以有效保障起重機(jī)設(shè)備的安全性和可靠性，確保其在各種工程場(chǎng)景中能夠穩(wěn)定運(yùn)行和承載重大負(fù)荷。

高強(qiáng)度螺栓連接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是較為傳統(tǒng)的機(jī)械連接方式，根據(jù)受力和失效條件不同又可分為高強(qiáng)度螺栓摩擦性連接和高強(qiáng)度螺栓承壓型兩種。兩者的極限狀態(tài)不一樣，其設(shè)計(jì)與校核計(jì)算的方法和邊界條件不一樣。圖1中摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接使用時(shí)，需采用較大的預(yù)緊力，能保證標(biāo)準(zhǔn)節(jié)端面接觸較為緊密，在塔身的整體剛性上有較大優(yōu)勢(shì)。在失效邊界條件上，認(rèn)為高強(qiáng)度螺栓不能滑動(dòng)。在高強(qiáng)度螺栓摩擦性連接進(jìn)行核算時(shí)，即抗剪驗(yàn)算時(shí)，外剪力達(dá)到板件接觸面間由螺栓預(yù)緊力（擰緊力）所提供的最大摩擦力作為極限狀態(tài)[1]。承壓型高強(qiáng)度螺栓通過(guò)螺桿剪切面來(lái)傳遞外力，螺桿與孔間隙較小，其采用精制孔配合，螺栓的尺寸制造工藝要求高、位置精度要求也高[2]，繼而標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接頭制造工藝復(fù)雜，成本較高。在失效邊界條件上，將以螺栓桿剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。

銷軸連接是通過(guò)承壓和剪切來(lái)傳遞標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿內(nèi)力。如圖2的套管銷軸連接，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的上下對(duì)接部位有導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)，導(dǎo)槽對(duì)接好后，在銷軸孔插入銷軸固定，再插入開(kāi)口銷防脫即可。這種連接方式，套管端在結(jié)構(gòu)上因內(nèi)掏凹槽認(rèn)為是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)母材強(qiáng)度的削弱，繼而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，套管開(kāi)孔處有凸臺(tái)補(bǔ)強(qiáng)。圖3為雙銷軸鏈接，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的上下由角鋼、魚(yú)尾板組成導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，將上下標(biāo)準(zhǔn)節(jié)對(duì)接安裝后，分別在兩個(gè)方向X與Y方向插入銷軸，并用一根小銷軸將兩個(gè)銷軸從Z方向穿孔固定，并在小銷軸末端插入開(kāi)口銷防脫。無(wú)論雙銷軸是同向還是交叉連接，均認(rèn)為銷軸與所連部件之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，相互間是通過(guò)銷軸與部件之間的接觸面來(lái)傳遞標(biāo)準(zhǔn)節(jié)內(nèi)力。

2 塔式起重機(jī)安裝要求

塔式起重機(jī)安裝需要嚴(yán)格按照操作手冊(cè)進(jìn)行，并且要注意相應(yīng)的事項(xiàng)，整體安裝過(guò)程如圖4所示。

在選擇螺栓連接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)，需考慮螺栓的材質(zhì)、規(guī)格和緊固力，確保連接牢固可靠，以滿足塔式起重機(jī)在工作中承受的負(fù)荷要求。選擇螺栓時(shí)需要考慮其緊固力，其直接關(guān)系到連接件的可靠性和安全性，在安裝過(guò)程中則需根據(jù)設(shè)計(jì)要求施加預(yù)緊力，以確保連接件在承受負(fù)荷時(shí)不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)或變形，保障起重設(shè)備的安全運(yùn)行。

雖然在塔身的整體剛度上采用高強(qiáng)度螺栓連接有一定的優(yōu)勢(shì)。能減少或消除因標(biāo)準(zhǔn)節(jié)制造工藝導(dǎo)致的誤差影響，安裝便捷，具有可靠的工作性能和制造成本優(yōu)勢(shì)，但是其缺點(diǎn)也較為明顯，比如在使用M30以上的高強(qiáng)度螺栓時(shí)，需要采用專業(yè)工具擰緊，高空作業(yè)具有一定局限性。因此高強(qiáng)度螺栓連接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的方式，大多使用在小中型塔式起重機(jī)上。此類型的塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝過(guò)程如圖5所示。需要注意安裝時(shí)螺母在上螺栓頭在下，須按要求放置墊片，螺栓由下往上穿過(guò)連接孔連接，并用專業(yè)工具擰至稍大于設(shè)計(jì)的預(yù)緊力矩值，確保螺栓連接副連接可靠。采用高強(qiáng)度摩擦型螺栓時(shí)，還需注意螺栓副不可重復(fù)使用。

采用銷軸連接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝過(guò)程與圖5類似，整個(gè)安裝過(guò)程注意事項(xiàng)較多。為了減少軸孔間隙對(duì)塔身的影響，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的配合精度要求較高，連接結(jié)構(gòu)工藝要求高[3]，對(duì)銷軸及軸孔的管理與維護(hù)也有較高的要求，比如為避免銷軸生銹，銷軸應(yīng)放置在防水箱內(nèi)，涂抹防銹潤(rùn)滑脂，不可直接置于地面和潮濕環(huán)境。在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝前，要求把銷軸孔和銷軸表面清理干凈，不能有泥土、鐵銹、混凝土、油漆等雜物。清理銷軸要求使用拋光設(shè)備，不能使用砂輪打磨避免擴(kuò)大軸孔，清理完畢后，銷軸孔應(yīng)有金屬光澤。安裝前還需在銷軸孔內(nèi)表面和銷軸表面均勻涂抹指定的防銹潤(rùn)滑脂。安裝后需要注意檢查開(kāi)口銷的雙腿要往外張開(kāi)15°～30°的角度，確保銷軸防脫可靠。

3 工程應(yīng)用中的選型依據(jù)

在應(yīng)用上，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇合適的塔式起重機(jī)，根據(jù)具體的作業(yè)需求來(lái)確定起重機(jī)的荷載能力、工作半徑和升降速度等參數(shù)。需要考慮作業(yè)環(huán)境，包括空間限制、作業(yè)高度和周圍障礙物等因素，以確定起重機(jī)的尺寸和施工方式。綜合考慮這些因素可以幫助確定合適的塔式起重機(jī)，從而滿足日常管理需求，確保設(shè)備在不間斷作業(yè)中運(yùn)行穩(wěn)定可靠，提高施工效率并保障安全。

單從結(jié)構(gòu)形式上來(lái)講，在未附著塔身最大自由高度情況下，采用高強(qiáng)度螺栓即標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間為剛性連接，從而塔身剛性較好，相同風(fēng)力情況下?lián)u擺幅度小，吊裝作業(yè)更安全。采用銷軸連接，因設(shè)計(jì)公差和制造誤差及使用的磨損，銷軸與銷孔之間間隙配合的間隙會(huì)有所增加，導(dǎo)致同等風(fēng)力下，塔身?yè)u擺幅度比高強(qiáng)度螺栓連接方式的大。

以沿海地區(qū)深圳為例，在所建建筑不高的情況下，如醫(yī)院、體育館等低層建筑，一般塔式起重機(jī)的最大獨(dú)立高度滿足使用要求，無(wú)需附著頂升加節(jié)。在滿足吊裝質(zhì)量的情況下，采用高強(qiáng)度螺栓連接結(jié)構(gòu)的塔身具有更好的穩(wěn)定性。在超高層的建筑工地上，因需要多道附墻，反而采用銷軸連接的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)更有利于安裝。因塔身垂直度偏差可調(diào)空間有優(yōu)勢(shì)，能更好地控制塔身附墻點(diǎn)以下不大于2/1000的垂直度偏差，附墻點(diǎn)之上的自由端不大于4/1000的垂直度偏差[4]。在工程應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合建筑特征、作業(yè)環(huán)境與載荷大小進(jìn)行塔式起重機(jī)型號(hào)選擇，以實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

4 日常使用與維護(hù)

塔式起重機(jī)日常規(guī)范操作使用與定期維護(hù)保養(yǎng)是正常使用的重要保障。作為建筑大型特種設(shè)備，建筑起重機(jī)械司機(jī)、建筑起重司索信號(hào)工必須通過(guò)建筑行業(yè)主管部門考核后持特種作業(yè)證方可上崗作業(yè)。特種作業(yè)人員在進(jìn)入工地前需按要求進(jìn)行入場(chǎng)報(bào)審，同時(shí)做好三級(jí)安全教育與安全技術(shù)交底。在吊裝作業(yè)時(shí)，建筑起重機(jī)械司機(jī)和建筑起重司索信號(hào)工須遵守安全作業(yè)制度，協(xié)同配合完成作業(yè)任務(wù)。

需要按照要求，對(duì)塔式起重機(jī)主要部件和安全裝置進(jìn)行定期檢查，并留存好相應(yīng)記錄.在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隱患問(wèn)題需及時(shí)進(jìn)行整改。定期維護(hù)保養(yǎng)機(jī)械部件、潤(rùn)滑部件和電氣連接部分，可以減少設(shè)備故障和損壞的風(fēng)險(xiǎn)。維護(hù)保養(yǎng)包括清潔、潤(rùn)滑、緊固部件、更換磨損部件和電氣系統(tǒng)的檢查，確保設(shè)備在工作時(shí)能夠保持良好的狀態(tài)。維保時(shí)，對(duì)耐磨件要仔細(xì)檢查，確保潤(rùn)滑狀態(tài)良好，根據(jù)構(gòu)件的損傷程度進(jìn)行相應(yīng)處理。尤其重要構(gòu)件如吊鉤出現(xiàn)裂紋，掛繩處磨損量超過(guò)原高度1/10，或是開(kāi)口度比原尺寸增加15%等問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行報(bào)廢更換處理。對(duì)鋼絲繩出現(xiàn)磨損超過(guò)直徑7%，散股斷絲或是嚴(yán)重扭結(jié)、壓扁和彎折等問(wèn)題應(yīng)予及時(shí)更換[5]。

定期維護(hù)也有助于提高設(shè)備的運(yùn)行效率和性能，確保塔式起重機(jī)在工作時(shí)能夠達(dá)到預(yù)期的起重和移動(dòng)能力。通過(guò)定期檢查和維護(hù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備的問(wèn)題，減少意外停機(jī)和生產(chǎn)中斷的風(fēng)險(xiǎn)，保障生產(chǎn)效率和安全。同時(shí)，定期維護(hù)可以預(yù)防設(shè)備故障和損壞，避免因意外故障而產(chǎn)生的高額維修費(fèi)用，從而降低企業(yè)的維修成本。維護(hù)保養(yǎng)還有助于規(guī)避潛在的安全事故，保障作業(yè)人員的安全。因此，維護(hù)保養(yǎng)工作在塔式起重機(jī)的日常管理中具有重要的地位，不僅可以確保設(shè)備的正常運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率，還可以減少安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)具有積極的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

作為建筑工地重要的運(yùn)輸工具之一，塔式起重機(jī)承載著不可替代的作用，作為大型機(jī)械設(shè)備，需要從作業(yè)環(huán)境、載荷、地面空間等各個(gè)因素進(jìn)行選型，從而實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。作為特種設(shè)備，塔式起重機(jī)在設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用與維護(hù)保養(yǎng)均應(yīng)遵守國(guó)家規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)備全生命周期中的安全可靠性。同時(shí)對(duì)操作人員和指揮人員要依規(guī)管理，持證上崗，定期對(duì)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)與安全教育，確保人員依章操作和作業(yè)，從而降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，保障生產(chǎn)效率和安全。

參考文獻(xiàn)

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[5] JGJ196-2010，建筑施工塔式起重機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程[S].