平頭式塔式起重機性能分析

1、平頭式塔式起重機性能分析鄭夕健1,韓雅梅2(1.沈陽建筑工程學院,遼寧沈陽110016;2.阜新市鍋爐壓力容器檢驗所,遼寧阜新123000摘要介紹R70/27平頭式自升塔式起重機的整機性能,分析吊臂的力學性能并給出應力實測結果及強度校核結論。關鍵詞塔式起重機;平頭式;吊臂;性能分析中圖分類號T213.3文獻標識碼B文章編號1001-1366(200105-0054-02Performance anal y ses of to p less tower craneZHENG Xi-j ian ,HAN Ya-mei!近幾年國外研制出無拉桿、無塔帽的塔式起重機,引人注目,如Comansa 、Gru

2、 ComediI 及Potain幾家公司均生產(chǎn)這種形式的塔機。Potain 的MDT 型塔式起重機,起重力矩一般為5004000kNm ,臂長為4075m ;Linden-Comansa 的LC -2074型塔機在幅度為74m 時的起重量為2.5t 。沈陽建筑機械廠兩年前也開始研制這種形式的塔機,目前已研制成功R70/27及R50/20兩種型號。開發(fā)研究這種平頭式塔機有兩個目的:一方面是隨著建筑業(yè)機械化施工能力的提高,急需開發(fā)一種適合多臺塔機在同一工地交叉安裝使用的塔機,以提高施工效率;另一方面是為了適應當今國際上塔機發(fā)展潮流,跟上國外先進技術,開辟新的銷售市場。1自升式平頭塔機整機性能分析以

3、R70/27塔機(圖1為例進行分析。1.1整機性能參數(shù)公稱起重力矩!18903250kNm最大幅度70m 最大起重量12t起升速度1980、38160m /min 回轉速度00.7r /min 變幅速度080m /min自重(t :83總功率(kW :561.2結構性能 1塔機無塔頭、無拉桿支承,工作機構結構圖1自升式平頭塔機緊湊,外形簡潔美觀,自重系數(shù)較小。自重系數(shù)=83189X 53.6=8.2X 10-32作業(yè)空間大,臂長74m (加長,獨立高度達53.6m 。作業(yè)空間系數(shù)=!("max -"min !X #=!(74-30189X 53.6=39.23塔身節(jié)由角鋼、

4、魚尾板四片連接組成,運輸貯存方便、工藝性好、受力合理、安裝快速。4無塔頭結構,抗干擾能力強,便于多臺塔45"收稿日期2001-06-20作者簡介鄭夕健(1963-,男,山東榮成人,副教授,沈陽市沈河區(qū)文藝路17號.設計研究建筑機械化2001(5機在同一工地安裝,有利于交叉安裝使用,頂升采用外套架側式頂升。5采用國際先進的電控系統(tǒng),可無級變頻調速,作業(yè)靈活平穩(wěn),電能消耗小。能耗系數(shù)=工作機構總功率起重力矩X 起升速度=56189X 100=0.0036吊臂采用分段截面的方法逐漸減輕質量,吊臂受力均勻,不受制造誤差影響,材料利用率高。7塔機頂部安裝簡單快速,臂架在高空分段安裝,安裝高度小

5、;塔機配重可移動,便于吊臂長度組合變化。2吊臂力學性能分析自升式平頭塔機吊臂較長、自重較大,因此吊臂設計是否合理直接影響著起重機的承載能力、整機穩(wěn)定性和整機自重。2.1吊臂力學模型對于桁架水平式吊臂,其結構形式有三種:!單吊點形式;"雙吊點形式(另有雙單吊點形式;#無吊點形式(無拉桿結構。無吊點形式如圖2所示,(a 為結構形式,(D 為力學模型。這種形式是靜定結構,內力與變形計算簡單,但該吊臂為懸臂梁,受力不好。顯然其質量比單吊點和雙吊點吊臂均大,這不僅增大了鋼材的耗費量,而且對整機的穩(wěn)定性亦帶來不利影 響。但這種形式吊臂常采用變截面設計,其受力均勻,材料利用率高。圖2無吊點形式2.

6、2吊臂應力測試以R70/27為例對平頭式塔機吊臂的應力進行分析。其吊臂截面為正三角形形式,臂高2.4m ,上弦桿為圓鋼,下弦桿為角鋼焊制方管,材料選用16MI ,腹桿采用20#圓管。使用動、靜應變儀等儀器對吊臂等進行動應力測試,各測試點位置見圖1所示。靜應力測試結果見表1,動應力測試結果見表2。表1靜應力測試結果(Mpa !-!截面測點13141516應力211.9-34.3-179.4-185.9"-"截面測點171819應力46.5-49.4-49.7表2動應力測試結果(Mpa 測點131718起升制動237.4139.4-122.5下降制動239.5139.9-125

7、.3在靜應力測試中,額定載荷時最大靜應力位于吊臂第13測點,其值為211.9Mpa (自重應力和載荷應力。由安全系數(shù)#=!lim !max>#式中:!lim =345Mpa ;#=1.48。#=345211.9!1.63>#=1.48則結構靜應力測試合格。在動應力測試中,最大動應力產(chǎn)生于下降制動工況,位于吊臂第13測點,其值為239.5Mpa 。!max "!=!lim /#式中:!lim =345Mpa ;#=1.34;!=345/1.34=257.5Mpa 。則!max =239.5Mpa <!=257.5Mpa 。故結構動應力測試合格。由上可知,最大應力發(fā)生的位置位于吊臂根部最小幅度處,這與懸臂梁的受力特點一致。盡管靜、動應力均滿足條件,但截面尺寸過大造成吊臂質量過重也非常明顯。另外,在變截面處應力仍有富裕,材料利用率還可提高。參考文獻1張質文,虞和謙,王金諾,等.起重機設計手冊S .中國鐵道出版社,1998.2GB /T 13752-92,塔式起重機設計規(guī)范S .3遼寧省建筑機械檢測中心.R70/27塔式起重機檢測報告R .1999.#552001(5建筑機械化設計研究 平頭式塔式起重機性能分析作者:鄭夕健, 韓雅梅作者單位:鄭夕健(沈陽建筑工程學院, 韓雅梅(阜新市鍋爐壓力容器檢驗所刊名: 建筑機械化英文刊名:CONSTRUCTION