塔式起重机基础知识讲稿

1、塔式起重机基础知识塔式起重机基础知识 （四）塔机参数（四）塔机参数 基本参数及定义基本参数及定义塔机参数包括基本参数及主参数。基本参数共1项，其名称及定义示于表1.表表1 1 塔机基本参数及定义（据塔机基本参数及定义（据GB5031-1994GB5031-1994）最大独立起升高度、最大工作幅度（标准臂长）、最大额定起重量最大独立起升高度、最大工作幅度（标准臂长）、最大额定起重量 主参数主参数公称起重力矩所谓公称起重力矩是指起重臂为基本臂长时最大幅度与相应额定起重量重力的乘积。主参数系列见表2。表表2 2 塔机主参数系列（塔机主参数系列（kNkNm m）QQ QRmaRmaxR Rmaxmax

2、RL（最大额定起重量对应的有效工作幅度）Q QmaxmaxO2.2.影响起重量特性曲线相关的具体因素和影响情况影响起重量特性曲线相关的具体因素和影响情况* *（1）变幅小车、吊钩滑轮组、钢丝绳的自重q（曲线下移）（2）臂架的长度（增长下移）（3）起升绳倍率和变幅小车型式（4倍率较2倍率下移）（4）起升高度（高度增加下移）（5）起重力矩限制器（远点一致，近点上移）Q=M/（Rd）qd 对（Rd）的影响情况,使R减小而Q增大！产品类组代号（汉语拼音第一个字母）形式、特征代号（汉语拼音第一个字母）主参数代号（起重力矩Knm）（七）塔机型号的编制方法（七）塔机型号的编制方法为了快速有效地区别各种塔机的

3、品种规格，我们应当了解我国塔机的型号编制方法。根据专业标准ZBJ04008建筑机械与设备产品型号编制方法的规定，我过塔式起重机的型号编制图示如下： 设计序号塔式起重机是起（Q）重机大类的塔（T）式起重机组，故前两个字母为QT；特征代号看你强调什么特征，如块装式用K，自升式用Z，固定式用G，下回转用X等等。例如：QTK400代表起重力矩400kNm的块装式塔机。QTZ800B代表起重力矩800kNm的自升式塔机，第二次改型设计。（一）底架（一）底架对下回转的塔式起重机，底架上安装有回转支承；对上回转的，底架上部与塔身连接。底架经常要留有安装和固定压重、电缆卷筒的位置和装置。塔身节的制造精度必须稳

4、定，保证在同一型号塔式起重机中绝对互换。塔身节的连接，主要有塔身节的连接，主要有高强度螺栓高强度螺栓、抗剪螺栓抗剪螺栓、横向横向销轴销轴、瓦套连接瓦套连接等。等。高强螺栓高强螺栓横向销轴横向销轴瓦套连接瓦套连接b.螺母：10表示公称抗拉强度b的1/100。4.4.常用材料常用材料有中碳钢和中碳合金钢：12.935CrMo 40Cr 42CrMo10.920MnTiB 35UB 40Cr 458.845 35 40Cr 40B对材料没有严格限制，要求保证机械性能。预紧力和预紧力距值注：连接板面要预处理，不刷防锈漆，表面不要锈蚀。（三）回转支座（三）回转支座一般由回转平台、回转支承、固定支座（或为

5、底架）组成。其中，回转支承为具有较大滚道直径、座圈断面相对较小、回转速度较低，可以承受较大的倾翻力矩和轴向力、径向力的大型带齿的滚动轴承。通常由高强度螺栓与回转固定部份分别连接，螺栓本身承受轴向载荷较大，且为交变载荷，为了保证连接可靠、消除间隙，都要在安装时施加一定的预紧力。（四）塔顶（四）塔顶塔顶的型式一般可分为刚性的和可摆动的两种，主要作用是支承吊臂。对上回转的塔式起重机，刚性塔顶还起支承平衡臂的作用。塔顶结构集中了由吊臂及平衡臂传来的载荷，再传递给回转支座、塔身。因此，不仅要考虑安装的方便，还要保证强度、刚度、稳定性要求。刚性塔顶受弯矩、压力、剪切作用！可摆动塔顶受压力载荷作用！（轴心受

6、压）（五）平衡臂（五）平衡臂（六）吊臂（六）吊臂吊臂可分为两类：动臂变幅式小车水平变幅式伸缩式小车变幅臂架折曲式臂架动臂变幅式动臂变幅式按塔式起重机发展史来讲，动臂变幅式是最早采用的，它具有臂架截截面小，自重轻、幅度小时可得到较大的起升高度。截面形状为正方形，截面形状为正方形，受力形式为轴心受压！受力形式为轴心受压！小车水平变幅臂架小车水平变幅臂架，为了减轻自重，为了减轻自重，截面大部分为三角形三角形，极少数者用矩形截面，而且又多采用正三角形断面正三角形断面，用方钢管或槽钢制成的下弦杆做运动小车的轨道，上弦杆用钢管或圆钢等制成。受受弯矩、压力、剪切弯矩、压力、剪切作用！作用！（二）回转机构（二

7、）回转机构1.特点及组成（五）液压顶升机构（五）液压顶升机构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到拉杆的垂直距离（为定值）；l2吊臂自重到O的水平距离；G吊臂自重； QR0 包含小车、吊钩滑轮、重物在内的移动载荷；Ol1Nl2RN1N2dR0调整方法：（1）预报警控制在Rmax起吊0.9QRmax，调整开关2。（2）定幅变码保护在Rmax处，起吊QRmax，使开3是触点接触，放下QRmax，再起吊1.1

8、QRmax，开关3应动作，否则应重新调整。QQ QR RQ QRmaRmaxR RmaxmaxRLQ QmaxmaxOQQ QR RQ QRmaRmaxR RmaxmaxRLQ QmaxmaxO十一、流动式起重机力矩限制器十一、流动式起重机力矩限制器一套完整的流动式起重机的力矩限制器，一般包括以下五个部分：主机载荷检测器角度检测器长度检测器起重机工况监测系统流动式起重机力矩限制器的检验要求及方法流动式起重机力矩限制器的检验要求及方法1 1选择测试点选择测试点起重特性曲线由两部分组成，右图AB段为强度曲线，BC段稳定曲线 jnjjnjAQKQKQ jnjjnjinQKQKQKjQjnKjQjnQ

9、A2 2综合误差试验综合误差试验（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）正常工况正常操作下的事故，具有突发正常工况正常操作下的事故，具有突发性，易造成群死群伤，值得研究！性，易造成群死群伤，值得研究！一、问题的产生一、问题的产生 南京市某工地的一台南京市某工地的一台QTZ25QTZ25型自升塔式起重机（以下简称塔型自升塔式起重机（以下简称塔机），在吊运一筐砖进行下降作业，当砖筐降落至地面时，塔机），在吊运一筐砖进行下降作业，当砖筐降落至地面时，塔机突然向平衡重一侧倾覆，造成一人死亡一人轻伤。机突然向平衡重一侧倾覆，造成一

10、人死亡一人轻伤。（二）现场勘察情况（二）现场勘察情况1从倾覆后的现场来看，该塔机塔身的根部发生破坏。该塔机从倾覆后的现场来看，该塔机塔身的根部发生破坏。该塔机的基础节与过渡节连接的四只高强度螺栓有三只发生断裂破坏的基础节与过渡节连接的四只高强度螺栓有三只发生断裂破坏。三只断裂螺栓的相对位置及塔机倾覆前的工作位置见图。三只断裂螺栓的相对位置及塔机倾覆前的工作位置见图1 1。2. 1#2. 1#螺栓的断裂部位及观察情况螺栓的断裂部位及观察情况( (见图见图2)2)。 观察观察1#1#螺栓断面，发现仅在离断面边缘约螺栓断面，发现仅在离断面边缘约5mm5mm，存在一宽约，存在一宽约3mm3mm的带状部

11、分有新鲜金属断裂痕迹，带状部分的一侧是宽约的带状部分有新鲜金属断裂痕迹，带状部分的一侧是宽约5mm5mm呈明显锈蚀凹凸不平的旧断面，带状部分的另一侧是宽约呈明显锈蚀凹凸不平的旧断面，带状部分的另一侧是宽约22mm22mm呈呈明显锈蚀的旧断面，旧断面的边缘存在凹凸不平的层状现象明显锈蚀的旧断面，旧断面的边缘存在凹凸不平的层状现象, ,断断面与螺栓轴线垂直，断口处无明显的变形。面与螺栓轴线垂直，断口处无明显的变形。应力集中部位！应力集中部位！3.3. 2#2#螺栓的断裂部位急观察情况（见图螺栓的断裂部位急观察情况（见图3 3）。）。观察其断面，发现断面的边缘有观察其断面，发现断面的边缘有6mm6m

12、m宽的部分存在明显的挤宽的部分存在明显的挤压磨损痕迹，其表面发黑、光滑；其余部分呈新鲜的放射撕压磨损痕迹，其表面发黑、光滑；其余部分呈新鲜的放射撕裂状，断面平齐且与螺栓轴线垂直，断口处无明显变形。在裂状，断面平齐且与螺栓轴线垂直，断口处无明显变形。在2#2#螺栓头部未发现制造厂家标记和性能等级标记螺栓头部未发现制造厂家标记和性能等级标记。螺牙末端，同样是螺牙末端，同样是应力集中部位！应力集中部位！ 4.3# 4.3#螺栓断裂部位及观察情况（见图螺栓断裂部位及观察情况（见图4 4）。）。 观察其的断口，发现断口处有明显的缩颈变形，断面直径明显观察其的断口，发现断口处有明显的缩颈变形，断面直径明显

13、变细，整个断面呈新鲜的金属撕裂状，断面不平齐，断口呈典变细，整个断面呈新鲜的金属撕裂状，断面不平齐，断口呈典型的拉断断口特征。型的拉断断口特征。明显的缩颈变形！明显的缩颈变形！5.5.在现场尚未安装使用的塔身标准节连接用在现场尚未安装使用的塔身标准节连接用M30M302 2250250高强度高强度螺栓中，随机抽出三只，三只螺栓头部的厂家标记分别为螺栓中，随机抽出三只，三只螺栓头部的厂家标记分别为“C D”C D”、“ “ ” ”和和“shBshB”，性能等级标记均为，性能等级标记均为10.910.9。三、断裂螺栓的试验与断口宏观分析三、断裂螺栓的试验与断口宏观分析根据现场勘察情况，我们发现事故

14、发生时位于起重臂一侧的根据现场勘察情况，我们发现事故发生时位于起重臂一侧的1#1#和和2#2#螺栓的断口处存在旧裂纹，为查明旧裂纹的产生原因，我们将螺栓的断口处存在旧裂纹，为查明旧裂纹的产生原因，我们将1#1#和和2#2#螺栓委托江苏省紧固件质量测试站进行材料化学成分化验螺栓委托江苏省紧固件质量测试站进行材料化学成分化验、机械性能试验和宏观断口照相。、机械性能试验和宏观断口照相。 6.6.事故发生时，该塔机吊运的那一筐砖的数量为事故发生时，该塔机吊运的那一筐砖的数量为254254块，重约块，重约700kg700kg。砖筐落地位置离塔身中心的水平距离经测量为。砖筐落地位置离塔身中心的水平距离经测

15、量为9m9m。（一）材料化学成分化验结果分析（一）材料化学成分化验结果分析1#1#、2#2#断裂螺栓化学成份化验结果与断裂螺栓化学成份化验结果与GB3098.1-82 GB3098.1-82 紧固件机械紧固件机械性能性能螺栓、螺钉和螺柱螺栓、螺钉和螺柱的对照见表的对照见表1 1。（二）机械性能试验结果分析（二）机械性能试验结果分析高强度螺栓的主要机械性能是抗拉强度和硬度。机械性能的试验高强度螺栓的主要机械性能是抗拉强度和硬度。机械性能的试验结果与结果与GB3098.1GB3098.1紧固件机械性能紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱螺栓、螺钉和螺柱的对照的对照见表见表2 2。（三）断口宏观观察与分析

16、（三）断口宏观观察与分析经过对经过对1#1#、2#2#螺栓断面的酸洗，可以看出螺栓断面的酸洗，可以看出1#1#螺栓的断面（见图螺栓的断面（见图5 5）的旧裂纹区存在明显的贝纹线，具有典型的疲劳裂纹特征。的旧裂纹区存在明显的贝纹线，具有典型的疲劳裂纹特征。明显的贝纹状疲劳线！明显的贝纹状疲劳线！应力集中部位断口和螺应力集中部位断口和螺栓轴线垂直栓轴线垂直新鲜断口新鲜断口新鲜断口新鲜断口四、综合分析四、综合分析（一）螺栓疲劳裂纹形成的原因及其扩展过程分析（一）螺栓疲劳裂纹形成的原因及其扩展过程分析1.在大小、方向不断变化的弯矩作用下，高强度螺栓承受复杂的交变拉力作交变拉力作用用，其拉力值的变化很大

17、，应力幅也很大。3.高强度螺栓存在应力集中部应力集中部位位，以及可能存在的原始加工缺陷，或使用缺陷，这些缺陷在交变拉力的作用下成为微观的疲劳源。5.这些微观的疲劳源逐步发展形成表面疲劳微裂纹。7.表面疲劳微裂纹均向中心扩展，形成宏观裂纹，在继续扩展的过程中相遇而连成一片，其最终所形成的疲劳裂纹，已占大半个截面，达到极限！6.多次重多次重复使用！复使用！2.交变交变应力次应力次数数达一定量4.螺栓未预螺栓未预紧，应力循紧，应力循环特性变坏环特性变坏，疲劳强度，疲劳强度降低！降低！（二）该塔机倾覆的原因及其演变过程分析（二）该塔机倾覆的原因及其演变过程分析未对螺栓拆未对螺栓拆卸检查卸检查未经有关部

18、未经有关部门检验合格门检验合格投入现场使投入现场使用用1#拉力瞬间转移给拉力瞬间转移给2#螺螺栓，这个突然转移过来栓，这个突然转移过来的冲击拉力，导致的冲击拉力，导致2#螺螺栓疲劳裂纹急剧扩展，栓疲劳裂纹急剧扩展，产生产生瞬时脆性断裂瞬时脆性断裂塔身原来承受弯矩塔身原来承受弯矩的矩形结构已不存的矩形结构已不存在，在弯矩的作用在，在弯矩的作用下，塔身向平衡重下，塔身向平衡重一侧倾覆，倾覆过一侧倾覆，倾覆过程中将程中将3#螺栓拉断螺栓拉断。事故发生！事故发生！未预紧未预紧正常正常工作时工作时的突然卸载的突然卸载冲击载荷的冲击载荷的作用作用螺栓多次重螺栓多次重复使用复使用产生的向产生的向平衡重一平衡

19、重一侧的冲击侧的冲击弯矩。弯矩。对位于起重臂一侧对位于起重臂一侧1#、2#螺栓产生了一个螺栓产生了一个冲击拉力冲击拉力这个冲击拉力将已经这个冲击拉力将已经扩展到疲劳极限的扩展到疲劳极限的1#螺栓瞬时拉断螺栓瞬时拉断1#、2#螺栓螺栓存在疲劳裂纹存在疲劳裂纹，并未能及时，并未能及时发现发现五、结论五、结论 1.1.位于塔身基础节与过渡节连接处的分别存在较深疲位于塔身基础节与过渡节连接处的分别存在较深疲劳裂纹的劳裂纹的1#1#、2#2#螺栓分别断裂是造成这起事故的螺栓分别断裂是造成这起事故的直直接原因接原因。 2.2.在该塔机的拆装及使用过程中，高强度螺栓多次被在该塔机的拆装及使用过程中，高强度螺栓多次被重复使用；本次安装过程中，没有按规定要求对基础重复使用；本次安装过程中，没有按规定要求对基础节的两节之间及其与过渡节之间的连接高强度螺栓进节的两节之间及其与过渡节之间的连接高强度螺栓进行拆卸检查，也没有进行预紧；安装完毕后，该塔机行拆卸检查，也没有进行预紧；安装完毕后，该塔机未经有关部门检验合格即投入使用，