平头式塔式起重机性能分析

1、平头式塔式起重机性能分析郑夕健1,韩雅梅2(1.沈阳建筑工程学院,辽宁沈阳110016;2.阜新市锅炉压力容器检验所,辽宁阜新123000摘要介绍R70/27平头式自升塔式起重机的整机性能,分析吊臂的力学性能并给出应力实测结果及强度校核结论。关键词塔式起重机;平头式;吊臂;性能分析中图分类号T213.3文献标识码B文章编号1001-1366(200105-0054-02Performance anal y ses of to p less tower craneZHENG Xi-j ian ,HAN Ya-mei!近几年国外研制出无拉杆、无塔帽的塔式起重机,引人注目,如Comansa 、Gru

2、 ComediI 及Potain几家公司均生产这种形式的塔机。Potain 的MDT 型塔式起重机,起重力矩一般为5004000kNm ,臂长为4075m ;Linden-Comansa 的LC -2074型塔机在幅度为74m 时的起重量为2.5t 。沈阳建筑机械厂两年前也开始研制这种形式的塔机,目前已研制成功R70/27及R50/20两种型号。开发研究这种平头式塔机有两个目的:一方面是随着建筑业机械化施工能力的提高,急需开发一种适合多台塔机在同一工地交叉安装使用的塔机,以提高施工效率;另一方面是为了适应当今国际上塔机发展潮流,跟上国外先进技术,开辟新的销售市场。1自升式平头塔机整机性能分析以

3、R70/27塔机(图1为例进行分析。1.1整机性能参数公称起重力矩!18903250kNm最大幅度70m 最大起重量12t起升速度1980、38160m /min 回转速度00.7r /min 变幅速度080m /min自重(t :83总功率(kW :561.2结构性能 1塔机无塔头、无拉杆支承,工作机构结构图1自升式平头塔机紧凑,外形简洁美观,自重系数较小。自重系数=83189X 53.6=8.2X 10-32作业空间大,臂长74m (加长,独立高度达53.6m 。作业空间系数=!("max -"min !X #=!(74-30189X 53.6=39.23塔身节由角钢、

4、鱼尾板四片连接组成,运输贮存方便、工艺性好、受力合理、安装快速。4无塔头结构,抗干扰能力强,便于多台塔45"收稿日期2001-06-20作者简介郑夕健(1963-,男,山东荣成人,副教授,沈阳市沈河区文艺路17号.设计研究建筑机械化2001(5机在同一工地安装,有利于交叉安装使用,顶升采用外套架侧式顶升。5采用国际先进的电控系统,可无级变频调速,作业灵活平稳,电能消耗小。能耗系数=工作机构总功率起重力矩X 起升速度=56189X 100=0.0036吊臂采用分段截面的方法逐渐减轻质量,吊臂受力均匀,不受制造误差影响,材料利用率高。7塔机顶部安装简单快速,臂架在高空分段安装,安装高度小

5、;塔机配重可移动,便于吊臂长度组合变化。2吊臂力学性能分析自升式平头塔机吊臂较长、自重较大,因此吊臂设计是否合理直接影响着起重机的承载能力、整机稳定性和整机自重。2.1吊臂力学模型对于桁架水平式吊臂,其结构形式有三种:!单吊点形式;"双吊点形式(另有双单吊点形式;#无吊点形式(无拉杆结构。无吊点形式如图2所示,(a 为结构形式,(D 为力学模型。这种形式是静定结构,内力与变形计算简单,但该吊臂为悬臂梁,受力不好。显然其质量比单吊点和双吊点吊臂均大,这不仅增大了钢材的耗费量,而且对整机的稳定性亦带来不利影 响。但这种形式吊臂常采用变截面设计,其受力均匀,材料利用率高。图2无吊点形式2.

6、2吊臂应力测试以R70/27为例对平头式塔机吊臂的应力进行分析。其吊臂截面为正三角形形式,臂高2.4m ,上弦杆为圆钢,下弦杆为角钢焊制方管,材料选用16MI ,腹杆采用20#圆管。使用动、静应变仪等仪器对吊臂等进行动应力测试,各测试点位置见图1所示。静应力测试结果见表1,动应力测试结果见表2。表1静应力测试结果(Mpa !-!截面测点13141516应力211.9-34.3-179.4-185.9"-"截面测点171819应力46.5-49.4-49.7表2动应力测试结果(Mpa 测点131718起升制动237.4139.4-122.5下降制动239.5139.9-125

7、.3在静应力测试中,额定载荷时最大静应力位于吊臂第13测点,其值为211.9Mpa (自重应力和载荷应力。由安全系数#=!lim !max>#式中:!lim =345Mpa ;#=1.48。#=345211.9!1.63>#=1.48则结构静应力测试合格。在动应力测试中,最大动应力产生于下降制动工况,位于吊臂第13测点,其值为239.5Mpa 。!max "!=!lim /#式中:!lim =345Mpa ;#=1.34;!=345/1.34=257.5Mpa 。则!max =239.5Mpa <!=257.5Mpa 。故结构动应力测试合格。由上可知,最大应力发生的位置位于吊臂根部最小幅度处,这与悬臂梁的受力特点一致。尽管静、动应力均满足条件,但截面尺寸过大造成吊臂质量过重也非常明显。另外,在变截面处应力仍有富裕,材料利用率还可提高。参考文献1张质文,虞和谦,王金诺,等.起重机设计手册S .中国铁道出版社,1998.2GB /T 13752-92,塔式起重机设计规范S .3辽宁省建筑机械检测中心.R70/27塔式起重机检测报告R .1999.#552001(5建筑机械化设计研究 平头式塔式起重机性能分析作者:郑夕健, 韩雅梅作者单位:郑夕健(沈阳建筑工程学院, 韩雅梅(阜新市锅炉压力容器检验所刊名: 建筑机械化英文刊名:CONSTRUCTION