塔机起升钢丝绳托绳装置的设计及应用培训

塔机起升钢丝绳托绳装置的设计及应用培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01托绳装置概述与行业背景02托绳装置的工作原理03托绳装置的结构设计04托绳装置的穿绕与调整方法CONTENTS目录05托绳装置的优化改进06工程应用案例分析07安全规范与标准要求08安装维护与操作注意事项01托绳装置概述与行业背景塔机起升系统的关键挑战起升钢丝绳下垂挠度问题中大型塔机起重臂长度可达85m，端部吊重2.2t，起升钢丝绳直径大、自重大，下垂挠度可达2-3m，易与障碍物或建筑物干涉，影响施工安全与效率。群塔作业空间干涉风险大型工程中多台塔机同时作业，起重臂工作幅度重叠，钢丝绳下垂导致实际起升高度低于理论值，需加高塔机架设高度，增加成本且受独立高度或附着位置限制。传统解决方案的局限性增加吊钩组重量以减小挠度效果不佳，反而降低塔机起重量；无托绳装置时，钢丝绳与变幅小车、起重臂腹杆易发生摩擦磨损，缩短使用寿命并引发安全隐患。托绳装置的定义托绳装置的定义与核心价值塔机起升钢丝绳托绳装置是一种专门用于支撑和保护塔机起升钢丝绳的装置，通过托轮和托架组合等结构形式，为起升钢丝绳提供可靠支撑和导向，减轻其重量，减少摩擦磨损，防止过度弯曲和下垂。托绳装置的核心特点托绳装置具有结构简单、使用方便、可靠性高的特点。其主要由型钢和钢板焊接而成的托绳架体、滚轮、弹性撞块以及尼纶棒加工的托绳滚轮等部件组成，能有效适应塔机作业环境。保护钢丝绳，延长使用寿命托绳装置通过对钢丝绳的有效支撑，避免其与障碍物干涉，减少摩擦和磨损，防止钢丝绳断裂和损坏，从而显著提高起升钢丝绳的使用寿命，降低更换成本。提高施工安全性，降低事故风险该装置能减少起升钢丝绳的下垂挠度，例如在东海天然气储备工程项目中应用，使起升钢丝绳最大挠度位置降低约66.3%，有效避免因钢丝绳下垂引发的安全隐患，提高塔机运行的安全性。提升施工效率，节省施工成本托绳装置的使用可减少塔机的架设高度，避免因钢丝绳下垂干涉而加高塔机，节省了施工成本，同时降低了塔机起升系统的故障率，保证施工的连续性，从而提高施工效率。当前应用成效行业应用现状与发展趋势

托绳装置在东海天然气储备工程等大型项目中成功应用，减少塔机架设高度，节省施工成本，提高施工效率，使起升钢丝绳最大挠度降低约66.3%。市场接受度与推广

随着大型塔机在高层、超高层建筑及大型工程中的普及，施工方对托绳装置的重视程度逐步提升，其应用范围正从大型塔机向更多场景扩展。技术标准与规范发展

针对起升钢丝绳下垂引发的安全问题，相关起重机械技术标准和安全标准的修订已将其纳入考虑范围，推动托绳装置设计与应用的规范化。未来技术方向

托绳装置将朝着智能化、自动化方向发展，未来有望实现实时监测、自动调节等功能，结合高强度耐磨材料，进一步提升塔机起升系统的安全性与稳定性。02托绳装置的工作原理

起升钢丝绳下垂问题分析

下垂现象产生原因大型水平变幅塔机起重臂长度通常超过50m，最长可达85m，起升钢丝绳因直径大（与起重量匹配）、自重增加，在重力作用下产生下垂，一般下垂长度达2-3m。

下垂带来的安全隐患钢丝绳下垂易与建筑物、其他塔机或施工机械发生干涉，导致塔机实际起升高度降低，影响施工效率，甚至引发碰撞事故，存在重大安全风险。

传统解决方案的局限性增加吊钩组重量以减小下垂挠度效果不佳，反而会降低塔机起重量；单纯加高塔机架设高度受独立起升高度或附着位置限制，难以实现。

下垂挠度的理论特性起升钢丝绳可视为悬索结构，在自重作用下挠垂曲线近似抛物线，平衡状态下可看作受均布载荷的简支梁，最大挠度位置与起重臂长度相关。

托绳装置的基本工作机制核心工作原理变幅小车运动时通过碰撞推动托绳前车或后车，前车与后车通过牵引钢丝绳联动，使对应托绳轮将起升钢丝绳托起，通过调整两车距离（约为起重臂长一半）最小化钢丝绳悬垂高度。

运动触发机制变幅小车向臂端运动时推动托绳前车，牵引后车同向移动，起升钢丝绳被后车托轮托起；向臂根运动时推动托绳后车，牵引前车同向移动，起升钢丝绳被前车托轮托起，实现无动力驱动跟随。

悬垂控制效果在起重臂长85m、端部吊重2.2t的塔机上应用，通过托绳装置可使起升钢丝绳最大挠度降低约66.3%，有效避免与障碍物或建筑物干涉，减少塔机架设高度需求。

变幅小车与托绳车协同工作流程变幅小车向前运动工况变幅小车向前运动时推动托绳前车，托绳前车通过托绳牵引钢丝绳牵引托绳后车一同向前运动，此时托绳后车托绳轮上的起升钢丝绳被托起。

变幅小车向后运动工况变幅小车向后运动时，推动托绳后车，托绳后车牵引托绳前车向后运动，此时托绳前车托绳轮上的起升钢丝绳被托起。

托绳前后车距离控制原则调整托绳前车与后车保持起重臂长的一半距离，可使起升钢丝绳的最大悬垂高度减少到最小，例如起重臂长85m时，前后车距离约为42.5m。

运行前系统检查要求绕绳完毕后，需将小车前后操纵几次，检查托绳装置与变幅小车运行是否正常，确保牵引钢丝绳与变幅钢丝绳无相互干扰。03托绳装置的结构设计整体结构组成与材料选择

托绳架体结构托绳架体由型钢和钢板焊接而成，为装置提供稳定支撑，确保在起重臂下弦杆上的可靠运行。

滚轮与弹性撞块配置四个滚轮一边两个在起重臂下弦杆上表面滚动，滚轮前后的架体上安装弹性撞块，实现与变幅小车的柔性接触。

托绳滚轮材料托绳滚轮采用尼纶棒加工而成，具有良好的耐磨性和缓冲性能，有效减少对起升钢丝绳的磨损。

托绳架体与滚轮系统设计托绳架体结构组成托绳架体由型钢和钢板焊接而成，整体结构保证支撑强度与稳定性，为托绳装置各部件提供安装基础。

滚轮配置与运动方式四个滚轮一边两个在起重臂下弦杆上表面滚动，实现托绳装置沿起重臂的顺畅移动，确保对起升钢丝绳的有效支撑。

弹性撞块安装位置在滚轮前后的架体上安装弹性撞块，使用托绳小车时，弹性撞块必须安装在托绳小车上，严禁安装在变幅小车上，不用托绳小车时则需将其安装在变幅小车上。

托绳滚轮材料与功能架体下面装有尼纶棒加工的托绳滚轮，用于直接托起起升钢丝绳，减少钢丝绳的下垂挠度，降低磨损。

弹性撞块与导向装置设计弹性撞块的功能与安装要求弹性撞块安装于托绳小车滚轮前后的架体上，用于变幅小车与托绳车之间的柔性碰撞，实现无动力驱动托绳车同步移动。使用托绳装置时，弹性撞块必须安装在托绳小车上，严禁安装在变幅小车上；不使用时则需将其移至变幅小车上。

导向装置的结构与作用托绳后车设有托绳导向装置，托绳前车配备紧绳装置，二者配合确保起升钢丝绳在托绳轮上的稳定支撑与导向，避免钢丝绳偏移或跳槽。托绳小车牵引钢丝绳穿过导向轮时，需防止与变幅钢丝绳发生干涉。

材料选择与结构优化托绳滚轮采用尼纶棒加工，具有良好的耐磨性和缓冲性能，可减少对钢丝绳的磨损。托绳架体由型钢和钢板焊接而成，确保结构强度的同时减轻自重，满足塔机作业时的动态负载要求。01紧绳装置与调节机构设计紧绳装置的功能定位紧绳装置设置于托绳前车上，核心作用是固定和调整牵引钢丝绳的松紧度，确保托绳前车与后车之间的距离稳定，从而有效控制起升钢丝绳的下垂挠度。02传统紧绳装置的结构与问题传统设计中，牵引钢丝绳一端锁紧在托绳前车钢丝绳夹A上，另一端锁紧在钢丝绳夹B上，通过张紧调节螺栓调整松紧。实际使用中因载重小车与托绳装置碰撞，易导致调节螺栓松动、受力不均而变形。03优化后的紧绳装置结构优化设计采用固定销轴、转动销轴、棘轮与挡块组合结构，替代原张紧调节螺栓。通过棘轮机构实现单向锁定，有效解决碰撞导致的松动问题，提升调节稳定性和可靠性。04调节机构的操作方法托绳前、后车距离调整至起重臂长一半左右（如85m臂长塔机调整为42.5m），通过调整前车紧绳装置的钢丝绳夹A和转轴B实现松紧调节，最后用2个钢丝绳夹将托绳后车固定在牵引绳D处，绕绳后需前后操纵小车检查系统运行。04托绳装置的穿绕与调整方法

托绳牵引钢丝绳穿绕步骤初始固定与路径规划将托绳车牵引钢丝绳一端锁紧在托绳前车（A）上，按图2所示路径依次穿过臂尖滑轮、臂架上的滑轮组、臂根滑轮、托绳后车及变幅小车，完成初步穿绕。

末端固定与张力调节将钢丝绳另一端锁紧在托绳前车（B）上，通过调整托绳前车上的A、B钢丝绳夹，使托绳前车与后车保持起重臂长一半的距离，确保钢丝绳松紧适度。

固定与调试检查用2个钢丝绳夹将托绳后车固定在托绳车牵引绳D处，绕绳完毕后操纵变幅小车前后运行，检查系统运行是否正常，确保无卡滞或干涉现象。

关键注意事项穿绕过程中避免托绳牵引钢丝绳与变幅钢丝绳、起重臂水平腹杆及变幅小车发生干涉；使用托绳小车时，弹性撞块须安装在托绳小车上，严禁安装于变幅小车。托绳前、后车距离调整规范标准距离设定原则托绳前车与后车的距离应保持为起重臂长度的一半，以确保起升钢丝绳的最大悬垂高度减少到最小。例如，对于起重臂长为85m的塔机，前后车距离宜设定为42.5m左右。钢丝绳松紧调整方法通过调整托绳前车上的A、B钢丝绳夹来调节牵引钢丝绳的松紧度，调整完毕后用2个钢丝绳夹将托绳后车固定在托绳车牵引绳D处，确保系统稳定。安装后运行检查要求绕绳完毕后，需将变幅小车前后操纵几次，检查托绳装置与变幅小车的运行协调性，确保无卡滞、无干涉，弹性撞块安装位置正确（使用时安装在托绳小车上）。特殊工况调整注意事项当起重臂长度、施工环境变化时，需重新核算并调整前后车距离；牵引钢丝绳穿过导向轮时，必须避免与变幅钢丝绳互相干扰，确保作业安全。系统运行检查与调试要点

空载试运行检查绕绳完毕后，将变幅小车前后操纵几次，检查托绳装置与变幅小车的运行协调性，确保无卡滞、干涉现象。

松紧度调整验证通过托绳前车上的A、B钢丝绳夹调整牵引钢丝绳松紧，确保托绳前车与后车距离为起重臂长的一半，以最小化起升钢丝绳悬垂高度。

弹性撞块安装检查使用托绳装置时，确保弹性撞块安装在托绳小车上；不使用时，必须将其安装在变幅小车上，严禁装错位置。

钢丝绳干涉检查检查托绳车牵引钢丝绳与变幅钢丝绳、起重臂水平腹杆、变幅小车导向轮的相对位置，确保无互相干扰。

安全弯设置与监测在最后一个绳卡后方约500mm处设置"安全弯"，运行中观察是否有拉直现象，及时发现钢丝绳滑动问题。05托绳装置的优化改进紧绳装置的优化设计原紧绳装置存在的问题原紧绳装置因载重小车和托绳装置的碰撞导致张紧调节螺栓松动，运行过程中调节螺栓受力不均进而发生变形。优化后的紧绳装置结构将紧绳装置优化设计成由固定销轴、转动销轴、棘轮、挡块组合的结构，以解决螺栓松动变形问题。优化后的工作原理托绳装置牵引钢丝绳一端锁紧在托绳前车紧绳装置的固定销轴A上，另一端锁紧在转轴B上，通过调整固定销轴A和转轴B实现前后车距离调整，确保起升钢丝绳下垂挠度最小。

托绳滑轮组与变幅系统协同优化一体化滑轮组设计将起重臂上弦处的托绳钢丝绳滑轮组和变幅滑轮组设计为左右一体结构，有效避免两者干涉，同时减少起重臂上滑轮组的数量，简化整体结构。

牵引绳穿绕防干扰措施在托绳装置设计和牵引钢丝绳穿绕过程中，严格确保托绳车牵引钢丝绳与变幅钢丝绳、起重臂水平腹杆、变幅小车无相互干涉，保障系统运行顺畅。

弹性撞块安装规范使用托绳装置时，弹性撞块必须安装在托绳前后车上，严禁安装在变幅小车上；不使用托绳装置时，则需将弹性撞块安装在变幅小车上，确保变幅系统安全运行。

非金属材料在托绳装置中的应用01非金属托绳滚轮的材质选择托绳装置的托绳滚轮采用尼纶棒加工制成，具有良好的耐磨性和自润滑性能，能有效减少对起升钢丝绳的摩擦损伤。

02非金属垫块的应用优势采用如OMC尼龙等非金属垫块替代传统钢制托辊，可避免因托辊卡滞无法转动导致的钢丝绳快速磨损，同时结构简单、成本较低、更换简便，减少维修劳动量。

03非金属材料的性能特点非金属材料如尼纶、OMC尼龙等，具有重量轻、耐腐蚀、摩擦系数小等特点，适用于托绳装置中与钢丝绳接触的部件，能有效降低钢丝绳的磨损，提高装置运行的稳定性和安全性。06工程应用案例分析

东海天然气储备工程应用实例工程概况与塔机参数东海天然气储备工程项目中使用大型水平变幅塔机，起重臂长度达85m，端部吊重2.2t，起升钢丝绳因自重产生较大下垂挠度，影响施工安全与效率。

托绳装置实施效果应用托绳装置后，起升钢丝绳最大悬垂高度显著降低，最大挠度位置降低约66.3%，有效避免了与障碍物及群塔作业的干涉问题。

工程效益提升该装置减少了塔机架设高度，节省施工成本，提高施工效率，在实际使用中运行稳定可靠，验证了托绳装置在大型工程中的实用价值。托绳装置使用前后性能对比起升钢丝绳最大挠度变化在空载、4倍率工况下，使用托绳装置后起升钢丝绳最大挠度位置降低约66.3%，有效减少了因下垂导致的干涉风险。塔机架设高度优化托绳装置的应用减少了塔机的架设高度需求，在东海天然气储备工程项目中实践表明，降低了因高度受限带来的施工难度。施工效率与成本效益通过减少钢丝绳干涉问题，施工效率显著提升，同时节省了因加高塔机或调整作业方案产生的额外成本，具有良好的经济性。系统运行稳定性实际使用中托绳装置运行稳定可靠，经优化后的紧绳装置和托绳滑轮组设计，有效避免了牵引钢丝绳与变幅系统的相互干扰。

施工成本与效率提升数据分析架设高度降低带来的成本节约托绳装置在东海天然气储备工程项目应用中，有效减少了塔机架设高度，直接降低了因加高塔机或调整附着位置产生的额外费用，节省了施工成本。

施工效率提升量化表现通过减少起升钢丝绳下垂导致的干涉问题，塔机作业连续性增强，施工效率得到显著提高，间接缩短了项目工期。

挠度降低对综合效益的影响托绳装置使起升钢丝绳最大挠度降低约66.3%，减少了因钢丝绳干涉引发的停工、返工风险，从安全和进度两方面提升了项目综合效益。07安全规范与标准要求GB/T13752-2017设计规范要点规范概述与适用范围《塔式起重机设计规范》（GB/T13752-2017）于2017年2月28日发布，同年9月1日实施，替代1992年版，适用于建筑用塔式起重机的设计、制造、安装等环节，为设备制造提供统一技术依据。结构强度与稳定性要求规范规定了塔机结构强度、稳定性计算及安全装置等技术要求，涵盖载荷计算、材料选用、电气系统等指标，主要结构件腐蚀深度达原厚度10%或计算应力超过原15%时应报废。机构及零部件设计标准对卷筒和滑轮的最小卷绕直径、钢丝绳固定方式（如绳卡数量不少于3-5个，间距为绳径6-7倍）、制动器性能等作出明确规定，确保各部件安全可靠。安全装置配置要求要求塔机必须安装起重力矩限制器，当起重力矩大于额定值110%时切断上升和幅度增大方向电源；高度大于50m的塔机应安装风速仪，保障作业安全。

GB5144塔机安全规程相关要求结构安全规范主要构件出现塑性变形、裂纹或腐蚀深度达原厚度10%时强制报废；梯子踏步间距≤300mm，护圈直径≥650mm；起重臂走道宽度≥500mm，护栏高度≥1m。

安全装置配置起重力矩≥250kN·m须配力矩限制器，超载110%切断电源；行走式塔机终端止挡间距≥0.5m；臂架根部铰点高度大于50m的起重机应安装风速仪。

钢丝绳强制报废标准一个节距内断丝数达总股数10%或单股断丝17根；直径磨损＞10%或腐蚀深度＞40%钢丝直径；出现笼状畸变、绳芯挤出等结构性损坏时必须报废。

操作维保重点顶升横梁防脱功能定期校验；电气系统设欠压、过流保护；台风预警＞11级时，应降塔至建筑物顶部并加固臂架；定期开展力矩限制器灵敏度等专项检查。

钢丝绳固定与报废标准01常用固定方法及要求钢丝绳夹固接应符合GB5976规定，固接强度不小于破断拉力85%；编结固接长度不小于钢丝绳直径20倍且不小于300mm，强度不小于破断拉力75%；楔形套浇铸法固接强度应达到破断拉力；铝合金压制法固接强度应达到破断拉力90%。

02绳卡使用规范绳卡数量根据直径确定，直径≤19mm时不少于3个，19-32mm时不少于4个，32-38mm时不少于7个；间距应为钢丝绳直径6-7倍；U形环应卡在绳头一侧，压板置于主绳一侧，受力后需再次拧紧螺栓。

03报废标准：断丝与磨损在一个节距内断丝总数超过规定限度应报废；表面锈蚀或磨损导致直径显著减小时，断丝报废标准需相应调整；直径磨损量超过10%或腐蚀深度达40%钢丝直径时应报废。

04报废标准：结构性损坏出现笼状畸变、绳芯挤出、严重扭结、弯折、塑性变形或裂纹等结构性损坏时，钢丝绳必须立即报废，严禁继续使用。08