婁周見,徐小亮, 吳治安,俞宏智

(1.浙江省建設工程質量檢驗站有限公司，浙江 杭州 310012;2.浙江省建設機械集團有限公司，浙江 杭州 310015)

塔式起重機是房屋建筑施工中最主要的物料運輸設備,它主要包含了金屬結構、工作機構和電氣系統(tǒng)幾部分。隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,新生產(chǎn)、新安裝的塔式起重機日益增多。有些新出廠安裝的塔機在使用一段時間后,操作人員時常發(fā)現(xiàn)上、下支座附近,或在吊重回轉及起重時會發(fā)出異常的聲音。這類異常的響聲會導致塔機司機在操作時產(chǎn)生恐懼心理,不利于安全生產(chǎn)。為確保使用安全,浙江省內(nèi)專業(yè)的起重設備檢驗檢測機構與塔機生產(chǎn)廠家共同派出專業(yè)技術人員,對這些發(fā)出異常聲音的塔機進行了調(diào)查研究,確認了異常聲音的存在以及發(fā)聲位置。但在專業(yè)檢驗檢測機構的檢查后發(fā)現(xiàn),發(fā)出異常聲音的機構附近并沒有發(fā)現(xiàn)機械破壞、鋼結構損壞變形和焊縫破壞等危及塔機安全的明顯現(xiàn)象。

1 異響產(chǎn)生的原因分析

針對塔機使用中出現(xiàn)的此類情況,檢驗檢測機構與塔機生產(chǎn)廠家進行了深入的研究與分析,并對此現(xiàn)象采取了一系列的消除異響的措施,收到了較好的效果。產(chǎn)生這種異常響聲的原因有多種,主要為以下幾個方面：

1)鋼結構存在焊接殘余應力；

2)塔身、回轉支承高強度連接螺栓擰緊力矩不夠；

3)下支座的4根主弦桿不在同一平面上；

4)回轉支承缺少潤滑；

5)超載荷使用。

2 預防異響的措施及解決方法

2.1 鋼結構存在焊接殘余應力的情況下

塔機的上、下支座主要由上封板下封板和多處腹筋板等焊接構成,其內(nèi)部結構復雜,在使用過程中受到交變應力。這個焊接過程是一種不均勻的加熱和冷卻過程,很容易產(chǎn)生內(nèi)應力。在組焊成整體后,這些殘余應力有可能集合成構件新的內(nèi)應力,當結構受到較大交變應力時,這些應力開始釋放,并產(chǎn)生異常的聲音。

焊接時必然產(chǎn)生焊接應力,為了減少或消除這些應力,我們采取了以下一些方法 。

1)上、下支座在焊接成形后采用自然時效。就目前而言,自然時效是我們經(jīng)常采用的方法,把鋼構件放置露天,經(jīng)過一段時間的風吹、日曬、雨淋和溫度的變化,給構件多次造成反復的溫度效應。在溫度應力形成的過載下,促使殘余應力發(fā)生松弛,使尺寸精度獲得穩(wěn)定。就塔機的上、下支座而言,我們改進后采用了在露天存放一星期以上的時間來消除殘余應力,然后再進行切削加工。

2)選用對稱焊接,對上、下支座內(nèi)部的多處腹筋板采用對稱焊接件,由2個焊接人員同時對稱焊接,盡可能地選用電流、電壓一致。這種焊縫位置對稱于截面重心,焊后能使彎曲變形及焊接應力控制在最小的范圍內(nèi)。

3)使焊縫尺寸在不影響結構的強度與剛度的前提下,盡可能地減小焊縫截面尺寸或把連續(xù)角焊縫設計成斷續(xù)角焊縫,以減小焊縫截面尺寸和長度,從而減少塑性變形區(qū)的范圍,使焊接應力與變形減少。

2.2 塔身、回轉支承高強度連接螺栓擰緊力矩不夠的情況下

塔機在使用中,塔身、回轉支承受到的是交變應力,又承受了很大的力,其采用高強度螺栓連接,在使用中很容易松動。根據(jù)國家標準《鋼結構用扭剪型高強度螺栓連接副(GB/T 3632—2008)》的規(guī)定,使用高強度螺栓在第一次安裝后,機器使用100 h應普遍均勻地檢查擰緊,以后每工作500 h應檢查一次。在檢查中如發(fā)生螺母、螺栓松動或有螺紋部分損傷,應立即擰緊或更換螺栓或螺母。如果塔身、回轉支承的連接螺栓擰緊力矩不夠主要會產(chǎn)生以下幾種情況:

1)塔身的整體晃動較大,使得標準節(jié)與標準節(jié)、標準節(jié)與下支座的連接平面產(chǎn)生摩擦響聲,在聲音較大時就會發(fā)出異常響聲。

2)標準節(jié)接頭或附近主弦桿產(chǎn)生疲勞裂紋。當連接螺栓的預緊力不夠,則螺栓容易松動,即使塔身標準節(jié)接觸而有微小的間隙,使塔身局部產(chǎn)生彎矩,造成構件局部破壞,導致事故發(fā)生。這種情況也經(jīng)常發(fā)生在塔機基礎十字梁或地下節(jié)的形式,塔機在安裝過程中,其中4個平面有1個可能出現(xiàn)不平整現(xiàn)象的,應用薄的鋼板將其墊實后再緊固其連接螺栓。

正確的塔身連接螺栓的緊固方法：塔式起重機在安裝或空載狀態(tài)下,塔身處在平衡臂一側受壓而吊臂一側受拉,應先緊固受壓一側的所有塔身連接螺栓,然后回轉180°,緊固另一側的所有塔身連接螺栓(M24擰緊力矩為100 kg·m； M30 擰緊力矩為 200 kg·m)。

3)回轉支承的連接一般由多個高強度的螺栓連接上、下支座,而其中有幾個連接螺栓如有松動,則會造成上、下支座局部受力不均勻,緊固的螺栓的附近受力特別大,造成鋼結構局部彈性變形,發(fā)出異常聲音。有時這種異常聲音會在塔機使用一段時間后逐步消失,筆者判斷,等到了螺栓的松動達到了一致時,會出現(xiàn)上述現(xiàn)象,但這是不允許的。

2.3 下支座與回轉齒圈的接觸平面較小的情況下

下支座要嚴格按照工藝要求來加工。下支座的結構比較復雜,由多塊小筋板組成,在加工過程中不僅要考慮它的焊接應力問題,還要考慮其在精加工過程中上平面的平面度、表面粗糙度。上平面的加工是以4根主弦桿的下底面為基準進行車削加工,來保證上平面與4根主弦桿下底面的平行度。對此,還應考慮上平面與大齒圈的連接孔,在加工過程中,有時會忽略對孔毛刺的處理,導致上平面的平面度受到一定的影響,從而影響齒圈與上平面的接觸精度,使塔機在使用過程中受力不均勻,產(chǎn)生起重或回轉時的異常響聲。所以,下支座在精加工前要讓它完全釋放應力,還要注意精加工過程中細節(jié)問題的處理,如毛刺、鐵屑等。

2.4 回轉支承缺少潤滑的情況下

回轉支承采用不含樹脂的非酸性軸承潤滑脂進行潤滑。潤滑脂借助壓力油槍通過壓注油杯注入,然后令塔機轉動約15°,再進行壓注潤滑脂并進行又一次回轉約15°,如此需反復進行四五遍。當回轉支承得不到潤滑時,其滾道內(nèi)部的滾珠就會產(chǎn)生干摩擦,加劇了滾珠磨損,久而久之導致滾珠之間的間隙逐漸增大。塔機使用過程中由于受力不均勻,在回轉和起重時，特別是起吊重載荷時產(chǎn)生間斷性響聲。所以塔機在施工中每周(或50 h)進行潤滑,以保證正常運行。

2.5 超載荷使用的情況下

在檢測與調(diào)查中筆者還發(fā)現(xiàn)有些工地超載現(xiàn)象嚴重,某QTZ80(ZJ5710)塔式起重機,起重小車在大臂57 m處,額定起重量為1 t,在實際使用中,往往操作人員不顧額定起重量限制,肆意超載。更有些操作人員或非專業(yè)人員,擅自調(diào)大力矩限制器行程開關。有些工地塔機將一斗混凝土吊至幅度30～57 m處卸料,而一斗混凝土加吊具一般有1.5 t以上。還有些工地為了提高效率,用塔機將超過額定重量的鋼筋和磚、石,吊至端部。這不僅會引起塔機鋼結構異常聲音,更會引起塔機的疲勞破壞或倒塌。從表面現(xiàn)象看,暫時的超載使用能提高工效又沒有損壞塔機,有時僅僅發(fā)出一些異常聲音,但是一旦達到了疲勞極限,就是在正常工作時塔機鋼結構也會發(fā)生破壞,造成重大事故,這需要引起我們的高度重視。

3 結 語

本文通過對生產(chǎn)制造塔式起重機過程中鋼結構的殘余應力、制造工藝、各主要部件的螺栓連接、回轉支撐及日常的使用情況進行的分析,取得了較好的預防效果。