淺析建筑起重機械主要參數設計的安全運用

2014-04-29 20:56:43徐雄偉

中國機械 2014年22期

徐雄偉

摘要：隨著塔式起重機被廣泛的應用，塔機安全事故逐漸增多，危害也越來越大。為了減少施工中的安全事故，施工企業應對塔機安拆技術、使用、管理等要求也越來越嚴格，杜絕事故的發生。

關鍵詞：塔式起重機安全;使用

1.前言

目前，塔式起重機（以下簡稱“塔機”）作為工程建設中必不可少的垂直運輸設備，由于作業半徑大、覆蓋面廣，具有節省勞力、減輕勞動強度、提高生產效率等方面優勢。因此，在工程建設領域中被廣泛使用。作為工程建設中的主要建筑機械，在建筑等領域發揮著極其重要的作用。由于它是一種特殊的起重設備，所以在施工中對施工企業技術、使用、管理等環節的要求亦很高。隨著近幾年來塔機安全事故增多，危害性越來越大，本人從塔機主要參數的設計角度作為出發點，與大家淺析一下塔機在生產和作業中的安全管理和使用。

2.塔機的特點和類型

2.1塔機的特點

塔機是將臂架安裝在高聳的鋼結構塔身上端的回轉式起重機，被廣泛的用于建筑施工作業中，起重量較小，塔身和臂架采用金屬桁架結構，設計比較輕巧，分段連接拆卸方便、便于轉移等特點。

作業特點是以反復短暫的工作循環方式完成對貨物的運輸作業，包括：載物、物料提升、水平運送（變幅、回轉）、下降、卸載，然后空載返回初始地的完整過程。期間由于反復的起動、制動，各機構和金屬結構承受著強烈的振動和沖擊力，構件承受不穩定的變幅應力的作用，所以塔機屬于高危作業的設備，一旦發生事故，將造成巨大的損失。因此了解一些設計中相關參數的知識，對在塔機應用中的安全施工有很大的幫助。

2.2塔機的類型

按照國家標準分類，塔式起重機的型號標準是QT，也有廠家按照英文縮寫加變幅長度和起重特性編寫，例如：TC5610。

建筑施工中經常使用的塔機有以下幾種形式：QT-上回轉式塔機，QTZ-上回轉自升式塔機，QTK-快速安裝式塔機，QTG-固定式塔機，QTP-爬升式塔機等。

3.塔機的基本參數

塔機最重要的基本參數就是“額定起重量”，其他的還包括：起升高度、變幅幅度、回轉角度、各機構的運行速度等，這些參數在設計中都嚴格執行已頒布的國家標準和企業標準，所以了解一下對我們在塔式起重機施工應用中的風險掌控奠定一定的基礎。

3.1額定起重量

指塔機一次允許吊起的重物（或物料）和吊具質量之和。塔機的吊鉤和滑輪組的質量不在其中。而起升載荷是指額定起重量的重力，以Q標記。

所以當塔機在施工現場安裝完畢，進行調試力矩和最大起重量的限位時，決不能忽視取物（吊具）裝置的自身質量，否則會導致塔機的超載，引起重大事故。

額定起重量是根據塔機使用要求在設計時依據國標GB/T783-1987之規定選取的。根據塔機的使用要求在設計前選擇的數值應靠近或不小于下表的標準數值。

表1????額定起重量標準?（摘自GB/T783-1987）???（單位：t）

0.05

0.1

0.25

0.5

0.8

1.0

1.25

1.5

2.0

2.5

3.0

12.5

100

125

140

160

180

200

225

250

280

320

360

400

450

500

從以上的列表中不難發現，在施工中所用塔機的額定起重量都遵循于這個標準值，同時它也是我們在選擇塔機是不是能滿足我們施工需要和杜絕超載的一個重要依據。

額定起重量又稱為塔機的最大起重量，鑒于以上所訴的塔機作業特性決定了當塔機在吊最大起重量時對起升機構的計算方法，不同的工況下，塔機對起吊物料的質量要求也有改變。

例如QTZ630塔機的額定起重量是6t，起升機構是三速電機帶動的卷揚機，當塔機在起吊最大起重量6t時，在塔機的設計計算中是在起升機構最低速而且起吊繩為4倍率的工況下起吊的。當起升速度在中速的工況下，最大起重量相應的變為3t，起升速度變為最高速時，其相應的最大起重量變為1.5t。同樣在對起吊繩的設計計算中，根據鋼絲繩的承重力鋼絲繩倍率的不同也做出了對最大起重量相應的變化，當起吊鋼絲繩的倍率更改為2倍率的工況時，其最大起重量也相應的減半變為3t。所以，在調試塔機的額定起重量時，要掌握起升速度和鋼絲繩倍率的實時工況，避免重大事故的發生。

3.2幅度

指塔機回轉中心線與吊具裝置垂直線之間的距離，單位為米。

根據在設計中對幅度的定義，我們知道幅度的測量方法，當塔機安裝完畢進行調試力矩限位器時，幅度的大小要從回轉中心線量起，而不是從起重臂的臂架鉸接處量起，否則會導致超力矩帶來的危險工況。

3.3起升高度

指塔機安裝的自然地面到取物吊鉤能夠達到的最高位置的垂直距離，單位為米。

4.塔機的工作等級

塔機的工作等級由塔機自身的兩個特性決定的。

塔機的使用等級：塔機使用的頻繁程度。

塔機的載荷狀態等級：塔機吊運貨物的質量接近額定起重量的程度。

4.1塔機的使用等級

從塔機設計角度來說，塔機的使用壽命是指塔機報廢前，所獨立完成的工作循環總次數。一個工作循環又稱為一個完整的組合動作，包括：塔機起吊貨物的起升、回轉和變幅的水平運行、下降、卸荷，最后空載回到原起點的全過程。在這個組合動作的全過程中，按照國際標準化組織標準ISO8686-1規定，起重機械的使用等級可分為U0---U9共10個等級（見下表）。表中工作循環數N為上限，在起重機的設計計算中，實際循環數在兩組循環數之間時，計算采用高一級的使用等級。

表2???????????起重機的使用等級

使用等

級記號

工作循環數

N（上限）

說明

使用等

級記號

工作循環數N（上限）

說明

1.6X

不經常使用

5.0X

經常中等繁忙使用

3.2X

1.0X

較繁忙使用

6.3X

2.0X

繁忙使用

1.25X

4.0X

很繁忙使用

2.5X

經常清閑使用

>4.0X

從上表中可以看出，塔機的設計使用壽命與塔機工作循環總數有直接的關系，而工作循環數又與工作天數和時間有關系，可以通過下式來計算塔機在有效使用年限內的總工作循環數：

N=3600YDH/t

N-----塔機使用年限內總工作循環數

Y-----使用每個年限

D-----一年的工作天數

H-----一天的工作小時數

t------塔機一個工作循環時間

由以上給出的計算公式，我們不難發現一臺塔機在規定的使用年限內，一年的工作天數假如300天，那么這臺塔機的壽命與每天的使用時間和忙閑都有著密切的關系。

4.2塔機載荷狀態等級

載荷狀態指：塔機工作時實際所吊運貨物的質量與額定起重量接近的程度。

這就是在設計計算中常用的載荷譜系數kp。當塔機起重臂上的載荷分布已知（起重曲線圖），載荷譜系數可以采用以下公式計算：

式中

當塔機的起重臂的載荷分布已知，按照上面公式能計算出塔機的實際載荷系數，下表列出了起重機載荷狀態分級表，在實際計算中，當實際載荷譜系數不等于下表所示時，選取接近大一檔的載荷等級。

表3????起重機的載荷狀態分級

起重機載荷等級

載荷譜系數

說明

0.125

很少吊額定起重量，經常輕載荷

0.25

很少吊額定起重量，經常中等載荷

0.50

很少吊額定起重量，較多吊較重載荷

1，00

經常吊額定起重量

塔機在設計計算中，最主要的就是強度的計算，所以其鋼結構的載荷是首要考慮的，它直接關系到塔機的安全性和整體穩定性。所以通過以上公式利用其使用說明書，能計算出塔機的載荷譜系數，從而了解塔機結構件疲勞壽命的情況，合理的控制風險，進一步保護塔機在施工中整體的穩定性和安全性。

5.結束語

通過以上對塔機設計參數方面的了解，控制塔機在施工運行中不違反設計原理，能夠有效預防塔機在使用過程中的各類事故發生，起到防患于未然的目的。通過對塔機設計計算的了解可以提高認識，明確指導思想和目標，加強塔機的安全專項治理工作，有效控制重大塔機安全事故的發生。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.GB3811-2008.起重機設計規范

[2]國際標準化組織標準.ISO?8686-1

[3]胡宗武，徐履冰等，石來德，等.非標準機械設備設計手冊

這就是在設計計算中常用的載荷譜系數kp。當塔機起重臂上的載荷分布已知（起重曲線圖），載荷譜系數可以采用以下公式計算：

式中

表3????起重機的載荷狀態分級

起重機載荷等級

載荷譜系數

說明

0.125

很少吊額定起重量，經常輕載荷

0.25

很少吊額定起重量，經常中等載荷

0.50

很少吊額定起重量，較多吊較重載荷

1，00

經常吊額定起重量

5.結束語

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準.GB3811-2008.起重機設計規范

[2]國際標準化組織標準.ISO?8686-1

[3]胡宗武，徐履冰等，石來德，等.非標準機械設備設計手冊