塔式起重機基礎(chǔ)知識2014

1、塔式起重機基礎(chǔ)知識塔式起重機基礎(chǔ)知識 （四）塔機參數(shù)（四）塔機參數(shù) 基本參數(shù)及定義基本參數(shù)及定義塔機參數(shù)包括基本參數(shù)及主參數(shù)。基本參數(shù)共1項，其名稱及定義示于表1.表表1 1 塔機基本參數(shù)及定義（據(jù)塔機基本參數(shù)及定義（據(jù)GB5031-1994GB5031-1994）最大獨立起升高度、最大工作幅度（標準臂長）、最大額定起重量最大獨立起升高度、最大工作幅度（標準臂長）、最大額定起重量 主參數(shù)主參數(shù)公稱起重力矩所謂公稱起重力矩是指起重臂為基本臂長時最大幅度與相應(yīng)額定起重量重力的乘積。主參數(shù)系列見表2。表表2 2 塔機主參數(shù)系列（塔機主參數(shù)系列（kNkNm m）QQ QRmaRmaxR Rmaxmax

2、RL（最大額定起重量對應(yīng)的有效工作幅度）Q QmaxmaxO2.2.影響起重量特性曲線相關(guān)的具體因素和影響情況影響起重量特性曲線相關(guān)的具體因素和影響情況* *（1）變幅小車、吊鉤滑輪組、鋼絲繩的自重q（曲線下移）（2）臂架的長度（增長下移）（3）起升繩倍率和變幅小車型式（4倍率較2倍率下移）（4）起升高度（高度增加下移）（5）起重力矩限制器（遠點一致，近點上移）Q=M/（Rd）qd 對（Rd）的影響情況,使R減小而Q增大！產(chǎn)品類組代號（漢語拼音第一個字母）形式、特征代號（漢語拼音第一個字母）主參數(shù)代號（起重力矩Knm）（七）塔機型號的編制方法（七）塔機型號的編制方法為了快速有效地區(qū)別各種塔機的

3、品種規(guī)格，我們應(yīng)當(dāng)了解我國塔機的型號編制方法。根據(jù)專業(yè)標準ZBJ04008建筑機械與設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法的規(guī)定，我過塔式起重機的型號編制圖示如下： 設(shè)計序號塔式起重機是起（Q）重機大類的塔（T）式起重機組，故前兩個字母為QT；特征代號看你強調(diào)什么特征，如塊裝式用K，自升式用Z，固定式用G，下回轉(zhuǎn)用X等等。例如：QTK400代表起重力矩400kNm的塊裝式塔機。QTZ800B代表起重力矩800kNm的自升式塔機，第二次改型設(shè)計。（一）底架（一）底架對下回轉(zhuǎn)的塔式起重機，底架上安裝有回轉(zhuǎn)支承；對上回轉(zhuǎn)的，底架上部與塔身連接。底架經(jīng)常要留有安裝和固定壓重、電纜卷筒的位置和裝置。塔身節(jié)的制造精度必須穩(wěn)

4、定，保證在同一型號塔式起重機中絕對互換。塔身節(jié)的連接，主要有塔身節(jié)的連接，主要有高強度螺栓高強度螺栓、抗剪螺栓抗剪螺栓、橫向橫向銷軸銷軸、瓦套連接瓦套連接等。等。高強螺栓高強螺栓橫向銷軸橫向銷軸瓦套連接瓦套連接b.螺母：10表示公稱抗拉強度b的1/100。4.4.常用材料常用材料有中碳鋼和中碳合金鋼：12.935CrMo 40Cr 42CrMo10.920MnTiB 35UB 40Cr 458.845 35 40Cr 40B對材料沒有嚴格限制，要求保證機械性能。預(yù)緊力和預(yù)緊力距值注：連接板面要預(yù)處理，不刷防銹漆，表面不要銹蝕。（三）回轉(zhuǎn)支座（三）回轉(zhuǎn)支座一般由回轉(zhuǎn)平臺、回轉(zhuǎn)支承、固定支座（或為

5、底架）組成。其中，回轉(zhuǎn)支承為具有較大滾道直徑、座圈斷面相對較小、回轉(zhuǎn)速度較低，可以承受較大的傾翻力矩和軸向力、徑向力的大型帶齒的滾動軸承。通常由高強度螺栓與回轉(zhuǎn)固定部份分別連接，螺栓本身承受軸向載荷較大，且為交變載荷，為了保證連接可靠、消除間隙，都要在安裝時施加一定的預(yù)緊力。（四）塔頂（四）塔頂塔頂?shù)男褪揭话憧煞譃閯傂缘暮涂蓴[動的兩種，主要作用是支承吊臂。對上回轉(zhuǎn)的塔式起重機，剛性塔頂還起支承平衡臂的作用。塔頂結(jié)構(gòu)集中了由吊臂及平衡臂傳來的載荷，再傳遞給回轉(zhuǎn)支座、塔身。因此，不僅要考慮安裝的方便，還要保證強度、剛度、穩(wěn)定性要求。剛性塔頂受彎矩、壓力、剪切作用！可擺動塔頂受壓力載荷作用?。ㄝS心受

6、壓）（五）平衡臂（五）平衡臂（六）吊臂（六）吊臂吊臂可分為兩類：動臂變幅式小車水平變幅式伸縮式小車變幅臂架折曲式臂架動臂變幅式動臂變幅式按塔式起重機發(fā)展史來講，動臂變幅式是最早采用的，它具有臂架截截面小，自重輕、幅度小時可得到較大的起升高度。截面形狀為正方形，截面形狀為正方形，受力形式為軸心受壓！受力形式為軸心受壓！小車水平變幅臂架小車水平變幅臂架，為了減輕自重，為了減輕自重，截面大部分為三角形三角形，極少數(shù)者用矩形截面，而且又多采用正三角形斷面正三角形斷面，用方鋼管或槽鋼制成的下弦桿做運動小車的軌道，上弦桿用鋼管或圓鋼等制成。受受彎矩、壓力、剪切彎矩、壓力、剪切作用！作用?。ǘ┗剞D(zhuǎn)機構(gòu)（二

7、）回轉(zhuǎn)機構(gòu)1.特點及組成（五）液壓頂升機構(gòu)（五）液壓頂升機構(gòu)Ol1Nl2RN1N2dRo（二）全力矩法力矩限制器（二）全力矩法力矩限制器(p92)1.原理：Mo=0N1l1=Gl2MRoN1= (Gl2)/l1+ MRo/l1N1=C+MR0/ l1N1=C+ (QR0R0)/l1l1O到拉桿的垂直距離（為定值）；l2吊臂自重到O的水平距離；G吊臂自重； QR0 包含小車、吊鉤滑輪、重物在內(nèi)的移動載荷；Ol1Nl2RN1N2dR0調(diào)整方法：（1）預(yù)報警控制在Rmax起吊0.9QRmax，調(diào)整開關(guān)2。（2）定幅變碼保護在Rmax處，起吊QRmax，使開3是觸點接觸，放下QRmax，再起吊1.1

8、QRmax，開關(guān)3應(yīng)動作，否則應(yīng)重新調(diào)整。QQ QR RQ QRmaRmaxR RmaxmaxRLQ QmaxmaxOQQ QR RQ QRmaRmaxR RmaxmaxRLQ QmaxmaxO十一、流動式起重機力矩限制器十一、流動式起重機力矩限制器一套完整的流動式起重機的力矩限制器，一般包括以下五個部分：主機載荷檢測器角度檢測器長度檢測器起重機工況監(jiān)測系統(tǒng)流動式起重機力矩限制器的檢驗要求及方法流動式起重機力矩限制器的檢驗要求及方法1 1選擇測試點選擇測試點起重特性曲線由兩部分組成，右圖AB段為強度曲線，BC段穩(wěn)定曲線 jnjjnjAQKQKQ jnjjnjinQKQKQKjQjnKjQjnQ

9、A2 2綜合誤差試驗綜合誤差試驗（1）增重法（一般取Kj=1.05）K Kj（2）增幅法（一般取Kj=1.05）K Kj注意：（Lm=1.1Li）正常工況正常操作下的事故，具有突發(fā)正常工況正常操作下的事故，具有突發(fā)性，易造成群死群傷，值得研究！性，易造成群死群傷，值得研究！一、問題的產(chǎn)生一、問題的產(chǎn)生 南京市某工地的一臺南京市某工地的一臺QTZ25QTZ25型自升塔式起重機（以下簡稱塔型自升塔式起重機（以下簡稱塔機），在吊運一筐磚進行下降作業(yè)，當(dāng)磚筐降落至地面時，塔機），在吊運一筐磚進行下降作業(yè)，當(dāng)磚筐降落至地面時，塔機突然向平衡重一側(cè)傾覆，造成一人死亡一人輕傷。機突然向平衡重一側(cè)傾覆，造成一

10、人死亡一人輕傷。（二）現(xiàn)場勘察情況（二）現(xiàn)場勘察情況1從傾覆后的現(xiàn)場來看，該塔機塔身的根部發(fā)生破壞。該塔機從傾覆后的現(xiàn)場來看，該塔機塔身的根部發(fā)生破壞。該塔機的基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)連接的四只高強度螺栓有三只發(fā)生斷裂破壞的基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)連接的四只高強度螺栓有三只發(fā)生斷裂破壞。三只斷裂螺栓的相對位置及塔機傾覆前的工作位置見圖。三只斷裂螺栓的相對位置及塔機傾覆前的工作位置見圖1 1。2. 1#2. 1#螺栓的斷裂部位及觀察情況螺栓的斷裂部位及觀察情況( (見圖見圖2)2)。 觀察觀察1#1#螺栓斷面，發(fā)現(xiàn)僅在離斷面邊緣約螺栓斷面，發(fā)現(xiàn)僅在離斷面邊緣約5mm5mm，存在一寬約，存在一寬約3mm3mm的帶狀部

11、分有新鮮金屬斷裂痕跡，帶狀部分的一側(cè)是寬約的帶狀部分有新鮮金屬斷裂痕跡，帶狀部分的一側(cè)是寬約5mm5mm呈明顯銹蝕凹凸不平的舊斷面，帶狀部分的另一側(cè)是寬約呈明顯銹蝕凹凸不平的舊斷面，帶狀部分的另一側(cè)是寬約22mm22mm呈呈明顯銹蝕的舊斷面，舊斷面的邊緣存在凹凸不平的層狀現(xiàn)象明顯銹蝕的舊斷面，舊斷面的邊緣存在凹凸不平的層狀現(xiàn)象, ,斷斷面與螺栓軸線垂直，斷口處無明顯的變形。面與螺栓軸線垂直，斷口處無明顯的變形。應(yīng)力集中部位！應(yīng)力集中部位！3.3. 2#2#螺栓的斷裂部位急觀察情況（見圖螺栓的斷裂部位急觀察情況（見圖3 3）。）。觀察其斷面，發(fā)現(xiàn)斷面的邊緣有觀察其斷面，發(fā)現(xiàn)斷面的邊緣有6mm6m

12、m寬的部分存在明顯的擠寬的部分存在明顯的擠壓磨損痕跡，其表面發(fā)黑、光滑；其余部分呈新鮮的放射撕壓磨損痕跡，其表面發(fā)黑、光滑；其余部分呈新鮮的放射撕裂狀，斷面平齊且與螺栓軸線垂直，斷口處無明顯變形。在裂狀，斷面平齊且與螺栓軸線垂直，斷口處無明顯變形。在2#2#螺栓頭部未發(fā)現(xiàn)制造廠家標記和性能等級標記螺栓頭部未發(fā)現(xiàn)制造廠家標記和性能等級標記。螺牙末端，同樣是螺牙末端，同樣是應(yīng)力集中部位！應(yīng)力集中部位！ 4.3# 4.3#螺栓斷裂部位及觀察情況（見圖螺栓斷裂部位及觀察情況（見圖4 4）。）。 觀察其的斷口，發(fā)現(xiàn)斷口處有明顯的縮頸變形，斷面直徑明顯觀察其的斷口，發(fā)現(xiàn)斷口處有明顯的縮頸變形，斷面直徑明顯

13、變細，整個斷面呈新鮮的金屬撕裂狀，斷面不平齊，斷口呈典變細，整個斷面呈新鮮的金屬撕裂狀，斷面不平齊，斷口呈典型的拉斷斷口特征。型的拉斷斷口特征。明顯的縮頸變形！明顯的縮頸變形！5.5.在現(xiàn)場尚未安裝使用的塔身標準節(jié)連接用在現(xiàn)場尚未安裝使用的塔身標準節(jié)連接用M30M302 2250250高強度高強度螺栓中，隨機抽出三只，三只螺栓頭部的廠家標記分別為螺栓中，隨機抽出三只，三只螺栓頭部的廠家標記分別為“C D”C D”、“ “ ” ”和和“shBshB”，性能等級標記均為，性能等級標記均為10.910.9。三、斷裂螺栓的試驗與斷口宏觀分析三、斷裂螺栓的試驗與斷口宏觀分析根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，我們發(fā)現(xiàn)事故

14、發(fā)生時位于起重臂一側(cè)的根據(jù)現(xiàn)場勘察情況，我們發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生時位于起重臂一側(cè)的1#1#和和2#2#螺栓的斷口處存在舊裂紋，為查明舊裂紋的產(chǎn)生原因，我們將螺栓的斷口處存在舊裂紋，為查明舊裂紋的產(chǎn)生原因，我們將1#1#和和2#2#螺栓委托江蘇省緊固件質(zhì)量測試站進行材料化學(xué)成分化驗螺栓委托江蘇省緊固件質(zhì)量測試站進行材料化學(xué)成分化驗、機械性能試驗和宏觀斷口照相。、機械性能試驗和宏觀斷口照相。 6.6.事故發(fā)生時，該塔機吊運的那一筐磚的數(shù)量為事故發(fā)生時，該塔機吊運的那一筐磚的數(shù)量為254254塊，重約塊，重約700kg700kg。磚筐落地位置離塔身中心的水平距離經(jīng)測量為。磚筐落地位置離塔身中心的水平距離經(jīng)測

15、量為9m9m。（一）材料化學(xué)成分化驗結(jié)果分析（一）材料化學(xué)成分化驗結(jié)果分析1#1#、2#2#斷裂螺栓化學(xué)成份化驗結(jié)果與斷裂螺栓化學(xué)成份化驗結(jié)果與GB3098.1-82 GB3098.1-82 緊固件機械緊固件機械性能性能螺栓、螺釘和螺柱螺栓、螺釘和螺柱的對照見表的對照見表1 1。（二）機械性能試驗結(jié)果分析（二）機械性能試驗結(jié)果分析高強度螺栓的主要機械性能是抗拉強度和硬度。機械性能的試驗高強度螺栓的主要機械性能是抗拉強度和硬度。機械性能的試驗結(jié)果與結(jié)果與GB3098.1GB3098.1緊固件機械性能緊固件機械性能螺栓、螺釘和螺柱螺栓、螺釘和螺柱的對照的對照見表見表2 2。（三）斷口宏觀觀察與分析

16、（三）斷口宏觀觀察與分析經(jīng)過對經(jīng)過對1#1#、2#2#螺栓斷面的酸洗，可以看出螺栓斷面的酸洗，可以看出1#1#螺栓的斷面（見圖螺栓的斷面（見圖5 5）的舊裂紋區(qū)存在明顯的貝紋線，具有典型的疲勞裂紋特征。的舊裂紋區(qū)存在明顯的貝紋線，具有典型的疲勞裂紋特征。明顯的貝紋狀疲勞線！明顯的貝紋狀疲勞線！應(yīng)力集中部位斷口和螺應(yīng)力集中部位斷口和螺栓軸線垂直栓軸線垂直新鮮斷口新鮮斷口新鮮斷口新鮮斷口四、綜合分析四、綜合分析（一）螺栓疲勞裂紋形成的原因及其擴展過程分析（一）螺栓疲勞裂紋形成的原因及其擴展過程分析1.在大小、方向不斷變化的彎矩作用下，高強度螺栓承受復(fù)雜的交變拉力作交變拉力作用用，其拉力值的變化很大

17、，應(yīng)力幅也很大。3.高強度螺栓存在應(yīng)力集中部應(yīng)力集中部位位，以及可能存在的原始加工缺陷，或使用缺陷，這些缺陷在交變拉力的作用下成為微觀的疲勞源。5.這些微觀的疲勞源逐步發(fā)展形成表面疲勞微裂紋。7.表面疲勞微裂紋均向中心擴展，形成宏觀裂紋，在繼續(xù)擴展的過程中相遇而連成一片，其最終所形成的疲勞裂紋，已占大半個截面，達到極限！6.多次重多次重復(fù)使用！復(fù)使用！2.交變交變應(yīng)力次應(yīng)力次數(shù)數(shù)達一定量4.螺栓未預(yù)螺栓未預(yù)緊，應(yīng)力循緊，應(yīng)力循環(huán)特性變壞環(huán)特性變壞，疲勞強度，疲勞強度降低！降低?。ǘ┰撍C傾覆的原因及其演變過程分析（二）該塔機傾覆的原因及其演變過程分析未對螺栓拆未對螺栓拆卸檢查卸檢查未經(jīng)有關(guān)部

18、未經(jīng)有關(guān)部門檢驗合格門檢驗合格投入現(xiàn)場使投入現(xiàn)場使用用1#拉力瞬間轉(zhuǎn)移給拉力瞬間轉(zhuǎn)移給2#螺螺栓，這個突然轉(zhuǎn)移過來栓，這個突然轉(zhuǎn)移過來的沖擊拉力，導(dǎo)致的沖擊拉力，導(dǎo)致2#螺螺栓疲勞裂紋急劇擴展，栓疲勞裂紋急劇擴展，產(chǎn)生產(chǎn)生瞬時脆性斷裂瞬時脆性斷裂塔身原來承受彎矩塔身原來承受彎矩的矩形結(jié)構(gòu)已不存的矩形結(jié)構(gòu)已不存在，在彎矩的作用在，在彎矩的作用下，塔身向平衡重下，塔身向平衡重一側(cè)傾覆，傾覆過一側(cè)傾覆，傾覆過程中將程中將3#螺栓拉斷螺栓拉斷。事故發(fā)生！事故發(fā)生！未預(yù)緊未預(yù)緊正常正常工作時工作時的突然卸載的突然卸載沖擊載荷的沖擊載荷的作用作用螺栓多次重螺栓多次重復(fù)使用復(fù)使用產(chǎn)生的向產(chǎn)生的向平衡重一平衡

19、重一側(cè)的沖擊側(cè)的沖擊彎矩。彎矩。對位于起重臂一側(cè)對位于起重臂一側(cè)1#、2#螺栓產(chǎn)生了一個螺栓產(chǎn)生了一個沖擊拉力沖擊拉力這個沖擊拉力將已經(jīng)這個沖擊拉力將已經(jīng)擴展到疲勞極限的擴展到疲勞極限的1#螺栓瞬時拉斷螺栓瞬時拉斷1#、2#螺栓螺栓存在疲勞裂紋存在疲勞裂紋，并未能及時，并未能及時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)五、結(jié)論五、結(jié)論 1.1.位于塔身基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)連接處的分別存在較深疲位于塔身基礎(chǔ)節(jié)與過渡節(jié)連接處的分別存在較深疲勞裂紋的勞裂紋的1#1#、2#2#螺栓分別斷裂是造成這起事故的螺栓分別斷裂是造成這起事故的直直接原因接原因。 2.2.在該塔機的拆裝及使用過程中，高強度螺栓多次被在該塔機的拆裝及使用過程中，高強度螺栓多次被重復(fù)使用；本次安裝過程中，沒有按規(guī)定要求對基礎(chǔ)重復(fù)使用；本次安裝過程中，沒有按規(guī)定要求對基礎(chǔ)節(jié)的兩節(jié)之間及其與過渡節(jié)之間的連接高強度螺栓進節(jié)的兩節(jié)之間及其與過渡節(jié)之間的連接高強度螺栓進行拆卸檢查，也沒有進行預(yù)緊；安裝完畢后，該塔機行拆卸檢查，也沒有進行預(yù)緊；安裝完畢后，該塔機未經(jīng)有關(guān)部門檢驗合格即投入使用，