溫濤 徐慧 賴裕鳳

摘 要：對于當(dāng)前動臂式塔機(jī)設(shè)計(jì)中存在的問題，文章從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安全保護(hù)等方面對設(shè)計(jì)中的問題展開了具體的分析，并提出了優(yōu)化方法，提升動臂式塔機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性，使動臂式塔機(jī)的操作更加方便快捷。

關(guān)鍵詞：動臂式塔機(jī)；結(jié)構(gòu)型式；變幅機(jī)構(gòu)；起重特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.061

動臂式塔機(jī)是我國諸多生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備，其具有作業(yè)空間大的特點(diǎn)，尤其是在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用，完成了諸多人工不能完成的操作。近年來，為了擴(kuò)大動臂式塔機(jī)的應(yīng)用范圍，在該設(shè)備的設(shè)計(jì)上也提出了新的想法，但是具體實(shí)踐過程中也暴露出諸多問題，影響著設(shè)計(jì)的效果與質(zhì)量。為此，對于動臂式塔機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)化十分必要。

1 主要結(jié)構(gòu)型式的選擇與分析

1.1 臂架截面型式及材料

為了提升塔機(jī)的性能，在當(dāng)前的設(shè)計(jì)中中小型設(shè)備大多采用質(zhì)量較輕的三角形截面臂架，可以減少腹桿、臂根、臂頭等的應(yīng)用數(shù)量，但是會導(dǎo)致整體構(gòu)造偏心、臂架自重增加、臂架內(nèi)力降低。對于這種情況來講，從動臂塔機(jī)的性能以及作用而言，矩形截面的抗扭性能更佳，應(yīng)保持主肢數(shù)為4，才能保障設(shè)備的承載能力[1]。而對于臂架來講采用強(qiáng)度較高、質(zhì)量較輕的材料也不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是這種情況下，一旦材料焊接出現(xiàn)問題導(dǎo)致應(yīng)力過于集中，減弱骨架抗沖能力，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的事故發(fā)生。

1.2 臂根鉸點(diǎn)

臂根鉸點(diǎn)事影響拉臂阻力轉(zhuǎn)動效率的重要因素，通常效果處于0.75-0.85范圍內(nèi)，但臂架回轉(zhuǎn)平面如果出現(xiàn)變形會導(dǎo)致效率降低，甚至造成結(jié)構(gòu)破壞，因此，合理選擇擺動壓力十分重要，并做好球面關(guān)節(jié)軸承的補(bǔ)償。

1.3 回轉(zhuǎn)平臺的支承

回轉(zhuǎn)平臺承載者臂根鉸點(diǎn)制作、變幅機(jī)構(gòu)、A形架、起升機(jī)構(gòu)，其作用相當(dāng)于水平比塔機(jī)中的塔頂，位置也基本相同。目前，對于回轉(zhuǎn)平臺的支承主要有兩種方式，一種是將回轉(zhuǎn)平臺上與支座連接層一個實(shí)體，一種是將回轉(zhuǎn)平臺鉸點(diǎn)設(shè)置在三角支架上，三角支架與回轉(zhuǎn)支座相連，再利用撐桿支承回轉(zhuǎn)平臺后部。這兩種方式都不能避免支架受扭轉(zhuǎn)過程中沖擊載荷的影響，而且結(jié)構(gòu)安裝相對繁瑣，尤其是第二種形式，制作與平衡臂之間連接利用的連桿十分復(fù)雜，需要高精尖的加工工藝，才能保障其穩(wěn)定性與靈活性[2]。

2 變幅機(jī)構(gòu)中的第二制動器的控制方法

在動臂機(jī)變幅過程中，需要臂架、變幅動滑輪組、拉桿等多項(xiàng)構(gòu)件的配合，才能保障鋼絲繩的方向發(fā)生改變，但是這個過程中運(yùn)動鉸點(diǎn)的摩擦阻力存在差異，產(chǎn)生的振動也會對塔機(jī)結(jié)構(gòu)造成影響，這就需要更完善性能的起重力矩限制器。國外機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)中，這個問題與流動式起重機(jī)的設(shè)計(jì)一樣，已經(jīng)有效的被解決，但是由于國內(nèi)設(shè)備制造環(huán)節(jié)應(yīng)用的是國內(nèi)的保護(hù)裝置，導(dǎo)致這一問題仍然普遍存在，導(dǎo)致動臂塔機(jī)在運(yùn)行過程中，起重力矩限制器無法可靠的運(yùn)行而無法吹實(shí)際作用，造成更多的事故發(fā)生。對于這種問題，除了通過利用電子式保護(hù)裝置進(jìn)行處理外，也可以利用機(jī)械式力矩限制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的起重力矩限制器，但在應(yīng)用過程中需要對起重力矩限制器運(yùn)行的曲線進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算以及分析，繪制出具體的運(yùn)動特性曲線，以便根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇。

3 風(fēng)載荷相關(guān)問題

動臂式塔機(jī)的臂架仰角處于15°- 86°范圍之間，導(dǎo)致動臂塔機(jī)無論是否處于工作狀態(tài)都需要對其仰角隨著各力矩變大而增大的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，這也是依據(jù)臂架長度確定動臂塔機(jī)塔身自立高度的原因。當(dāng)塔機(jī)處于非工作狀態(tài)時，臂架仰角應(yīng)滿足自重力矩盡可能最小、短平衡臂后傾力矩盡可能最大、臂架仰角適宜，降低臂架迎風(fēng)高度、回轉(zhuǎn)部分可以隨風(fēng)回轉(zhuǎn)、保持尾吹風(fēng)狀態(tài)等條件，以便提升臂架抵抗強(qiáng)風(fēng)侵襲的能力。

具體設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，塔頂力矩當(dāng)臂架仰角讀數(shù)不同時其參數(shù)也會產(chǎn)生變化，而且風(fēng)載荷條件下，需要保持塔頂力矩處于最大的狀態(tài)，才能保障塔身回轉(zhuǎn)支承部分的穩(wěn)定。而這種設(shè)計(jì)并不保險，由強(qiáng)風(fēng)前吹導(dǎo)致的動臂塔機(jī)事故仍然頻繁發(fā)生，分析問題出現(xiàn)原因，主要由于防后傾裝置在設(shè)計(jì)上存在缺陷導(dǎo)致的，具體原因?yàn)榫彌_能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、A形架支撐力度不足、防后傾裝置支桿與臂架之間的接觸不平穩(wěn)等。對于這些確定可以通過油壓緩沖器的應(yīng)用來解決，主要原理是通過在前方設(shè)置安裝拉住臂架的防后傾裝置，保障臂架與防后傾支桿穩(wěn)定接觸，具體應(yīng)用中還需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)與優(yōu)化。

4 動臂變幅時吊鉤水平移動問題

傳統(tǒng)動臂塔機(jī)應(yīng)用中以補(bǔ)償卷筒或滑輪來補(bǔ)償水平變幅的方式已經(jīng)被當(dāng)前的設(shè)計(jì)所淘汰了，主要是這種設(shè)計(jì)方式見會導(dǎo)致鋼絲繩過于復(fù)雜的纏繞，長時間的高負(fù)荷運(yùn)行提升其磨損效率，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行中的效率受到極大的影響。而使用離合器換擋、差動裝置協(xié)調(diào)起升等方式對變幅運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償時只適用于某種特殊情況，不具有普適性，而且實(shí)際應(yīng)用過程中也具有沖擊力大、機(jī)械磨損嚴(yán)重、缺少可靠性、技術(shù)落后等弊端，并便于大規(guī)模的推廣使用。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，目前出現(xiàn)了吊鉤水平移動的方式，通過吊裝精準(zhǔn)定位作業(yè)地點(diǎn)，提升作業(yè)效率，而且減少了不必要的資源與能力浪費(fèi)；在當(dāng)前的發(fā)展形勢下，可以實(shí)現(xiàn)與電子技術(shù)的有效結(jié)合，通過安裝高度與幅度傳感器接受信號進(jìn)行自動化控制，能夠有效的控制設(shè)備運(yùn)行的速度以及微動性能，目前已有產(chǎn)品進(jìn)行使用，可以做更廣泛的推廣。

5 結(jié)束語

動臂式塔機(jī)設(shè)計(jì)中存在的問題嚴(yán)重影響著其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。文章對動臂式塔機(jī)設(shè)計(jì)中具有代表性的問題進(jìn)行了分析，避光提出了具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，總結(jié)了合理的優(yōu)化動臂式塔機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)性方案，全面優(yōu)化動臂式塔機(jī)性能。同時，也希望廣大設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)實(shí)踐中不斷創(chuàng)新設(shè)計(jì)方式方法，提升動臂式塔機(jī)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓松君，張恩，楊傳寧等.平頭塔式起重機(jī)起重臂變幅運(yùn)動過程中的振動響應(yīng)分析[J].工程機(jī)械，2018，49（09）：16-20.

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