自升式塔式起重机顶升横梁防脱结构分析

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1、第26卷第10期中国特种设备安全·13·自升式塔式起重机顶升横梁近年来，随着城建在建工程的规模不断扩大和2自升式塔式起重机顶升横梁防脱结构高层建筑不断增多，塔式起重机在施工现场得到了随着设计水平不断提高，自升式塔机顶升横梁广泛应用。但在塔机装卸过程中，因顶升横梁脱出防脱结构也发生了极大的改变，下面对几种防脱结而引起塔机倾覆、人员伤亡的事故时有发生。本文构形式进行分析。通过对自升式塔式起重机不同的顶升横梁与踏步2．1改进踏步结构进行防脱结构进行分析，探讨各自的优缺点，提出改进方案。改进前的踏步结构如图1(a)所示，A处为

2、一平台，如果安装时不注意，可能会将轴头放在平台上，1自升式塔式起重机顶升过程分析而未落在踏步的槽内。为弄清楚塔机顶升过程的安全因素，首先对自改进的踏步结构如图1(b)所示，其工作原理为升塔式起重机的顶升过程作简单的描述：当轴头放在斜面时，在重力作用下顶升横梁自动下1)将顶升横梁两端的轴头放入踏步的弧形凹滑，使轴头完全落人踏步的弧形凹槽内，从而防止槽内；顶升横梁从踏步中脱出。但在开始顶升时轴头可2)启动液压系统使活塞杆伸出，找正塔机顶部能由于摩擦力大滑不下来，但在顶升过程中由于压的平衡；继续启动液压系统直至2个爬升销轴能

3、搭力增加、震动等原因可能突然滑下，容易酿成事故。在上面1个踏步上；因此改进后的结构其斜面的倾斜角度Or．是一个关3)将2个爬升销轴推进同时操纵换向阀停止键参数。斜面角度计算的示意图见图1(b)。顶升而后转为活塞杆收缩，直到顶升横梁两端的轴头能放人上面1个踏步的槽内为止；4)再次使油缸活塞杆伸出，直到塔身上方恰好有能装入1个标准节的空间，然后引入标准节。由以上过程可以看出：标准节踏步、顶升横梁和爬升销轴等件在塔机的顶升过程起着关键作用。自升式塔式起重机顶升横梁的两端轴头搭在标准节踏步上，没有任何形式的固定，这样横梁就存在

4、2个自图1踏步改进前后的结构由度，即向上脱出踏步的弧形凹槽和旋转，在顶升作业过程中由于工作人员的疏忽或不可预知的外其中：力作用(如强烈的阵风、突然卸载的冲击)均可使顶p——顶升横梁轴头作用在踏步斜面上的力；升横梁脱槽，引发塔机倾覆，人员伤亡的事故。——顶升油缸与垂直面的角度；——斜面与水平面的夹角；·14·中国特种设备安全第26卷第l0期^L_—I()分解到斜面上的正压力；销轴拔出即可。因而在整个顶升作业循环过程中，仅p分解的沿斜面的下滑力。需增加插销和拔销两个动作，其它过程不变。可以得到如下关系式：N=Q×COS(O

5、L+)F=Q×sin(+卢)l——一要使轴头自动下滑的条件是：下滑力F大于正A向压力

6、7、，产生的摩擦力，有下面的公式：F>N×_厂式中：卜轴头和踏步之间的滑动摩擦系数，{=0．15整理以上公式得到0【>arctan0．15一p=8．5。一p顶升油缸与垂直面的角度一般在2．8。一4。之间，1．标准节；2顶升横梁；3．油缸；4．踏步；5．顶升横梁轴头；得到斜面与水平面的夹角>5．7。，设计时可以取6．顶升粱防脱活动销轴；7．顶升梁防脱活动销轴销柄=6。。图2踏步增加销孔结构也就是说，当踏步外侧有1个6。的斜面时，在理论从

7、上述可知，增加销轴虽然可以达到防脱的目计算上，顶升横梁的轴头会自动的滑落到踏步槽内。的，但是同时也限制了顶升横梁所有自由度。在设通过以上结构分析，可以看出，只有当顶升横计中要求在顶升过程中扶正顶升横梁，即顶升过程梁轴头落在踏步斜面处，顶升横梁的轴头才可能会中，要求顶升油缸的大平面与塔身平行或尽量的向自动的滑落到踏步槽内。但此结构不能限制在某塔身靠拢，确保顶升油缸平面与油缸轴心线的夹角种情况下(如操作不当等)顶升横梁轴头完全脱出不大于4。，保证顶升横梁的安全。一般情况下，顶踏步的弧形凹槽内，当顶升横梁再次下落时，由于升横

8、梁会自动找正到垂直位置。由于销轴的增加，顶升横梁向外倾斜，使轴头落在踏步斜面之外，使限制顶升横梁自动扶正，而一旦顶升横梁与油缸的顶升横梁缺少支承，从而造成塔机倾覆。其次对踏夹角过大时，顶升横梁很容易过载，从而留下事故步加工精度要求较高。由上式可知，下滑摩擦力的隐患。改进方法为适当增加销轴孔的横向尺寸，这大小与轴头和踏步之问的滑动摩擦系数-厂成正比，样既限制了顶升横梁的上下自由度，防止横梁脱而．厂与轴头和踏步的加工精度有关，精度越高，则．厂出，又不影响顶升横梁自动扶正。越小。轴头的加工精度较宜保障，对于踏步来说，由于形状

9、较为复杂，加工难度较大，难以保证其加工精度。事实上，现在企业大部分采用气焊直接切割成形，斜面精度很低，因此即使斜面角度仪达到设计要求，也易造成轴头可能由于摩擦力过大滑不下来，但在顶升过程中由于压力增加、震动等原因突然滑下，引起塔吊震动，极易发生塔机倾覆事故。1．手柄；2．活动轴头；3．定位凹槽；4．定位凹槽图3横梁可伸缩轴头结构2