论析塔式起重机力矩限制器最适安装位置

论析塔式起重机力矩限制器最适安装位置
1 概述
塔式起重机的工作幅度以及升高高度正在随着建筑行业的发展而不断增加，随之产生的安全作业问题也越来越得到广泛的关注。

安全装置是保证塔机安全可靠工作的必要手段，其安装位置的准确及精度关乎塔机整体的安全运行。

本文通过对塔机起重臂进行受力分析，指出了力矩限制器的最佳安装位置，并对安装精度进行了试验分析，对塔机力矩限制器的安装及施工安全做出了指导与建议。

2 力矩限制器安装位置分析
2.1 塔式起重机起重臂受力分析
建立如图1所示塔机起重臂受力及力矩坐标系，其中θ1与θ2为拉杆1和拉杆2与起重臂的夹角，用N1和N2分别表示拉杆1和拉杆2所受拉力。

Δl1与Δl2分别为拉杆1和拉杆2在作用力N1和N2作用下的伸长量。

O1为平衡臂的旋转支点，O2为塔机起重臂的旋转支点，O5为拉杆1的下端点，其与O2的距离为L1，O3为拉杆2下端点，其与O2的距离为L2，l为起重臂重心与O2的距离。

h为塔帽高度，R为起重臂顶端与O2的距离，r为起吊重物与O2的距离，G为吊臂自重，Q为吊重与小车自重。

2.2 有限元分析
利用分析软件建立塔机有限元分析模型，当改变起重量时，起重力矩相应的随之变化。

塔帽前方主肢与后方主肢安装力矩限制器区段的力矩根据起重力矩的变化而变化，成正比关系。

对于同一起重力矩增量，前方主肢安装部位的力矩增量小于塔帽后方主肢安装力矩限制器部位的力矩增量，将力矩限制器安装于塔帽后方主肢中上部分更利于获得较高灵敏度，力矩增量会随着安装位置越靠近后方主肢的中上部分增大。

3 弓板式力矩限制器安装精度的研究
3.1 力矩限制器精度检测的方法设计
弓板式力矩限制器是目前应用较为广泛的力矩限制器，其工作原理是在塔顶前方主弦杆上限制吊重产生的力矩。

主弦杆在受吊重拉力变形后引起弹性钢板变形，弓板式力矩限制器的调节螺钉和限位开关之间的距离会随之发生变化。

当吊
重产生的力矩达到其工作允许幅度的90%时，限位开关触头与螺钉距离为零，力矩显示器预警指示灯亮，当吊重力矩超过100%时，限位开关发生作用，停止起重工作。

设计搭建安装有弓板式限制器塔机试验台，以30m臂塔机为试验对象，利用拉压式传感器、静态应变仪、激光测距仪、记录仪及屏蔽线等仪器检测力矩限制器安装位置的应变、起重量、工作力矩等值，分析力矩限制器安装的精度。

塔机主肢受外力作用引起弓板式力矩限制器弹性钢板扭曲变形，其变形量仅取决于主肢所受外力。

塔机起重力矩决定主肢所受外力，因此可通过力矩限制器弹性钢板的变形量反映吊重产生的力矩。

对塔机进行应变测试确定力矩限制器的最佳安装位置，其安装位置有三种：一种是安装于塔帽平衡臂与一侧主肢处，一种是安装于塔帽起重臂一侧的主肢处，最后一种是安装于转台下面的塔身处。

塔机同时安装激光测距仪，将高精度拉式传感器置于吊钩附近，分别测量距离与起重钢丝绳的张力。

起重量由起重传感器直接测得数据，在测试位置安放温度补偿片与应变片，利用激光测距仪调整塔机工作幅度分别为11.5m、15m、25m、30m。

再改变起吊重量，测量三个安装位置在不同起重力矩作用时的应变值。

3.2 检测结果分析
精度计算值为实际起重力矩与K倍的额定起重力矩的差量和K倍的额定起重力矩之比，其中K为大于1且小于1.05的常数。

应变试验的结果显示在塔帽后方主肢安装力矩限制器能使其获得相对较高的灵敏度，将弓板式力矩限制器安装于塔帽后方主肢对其位置进行精度测试，以起重臂端1.03的额定起重力矩调试力矩限制器。

力矩限制器的综合精度可对限制器进行安装调试，在实际作业中更好地发挥其安全装置的作用。

3.3 提高检测精度的措施
在进行塔机力矩限制器安装精度测试时要尽量排除外界因素的干扰，这样得到的数据才会更精确。

为避免其他信号的干扰，提高测试系统的抗干扰能力和测控精度可在应变测试时采取温度补偿措施，排除试验环境的温度对测试数据的影响。

应变片可用屏蔽线连接以屏蔽干扰信号。

对于重量传感器的选用要遵循精度高、性能稳定及线性好的原则进行选择，为减少非线性环节的影响可在信号记录仪器与传感器之间安装信号放大器。

激光测距仪也要选取高精度仪器，可采用DISTOpro4激光测距仪装于塔身。

总之要提高检测精度就要尽量排除非相关因素的影响，使试验在一个更相对理想的环境中进行。

试验台有七大功能模块，包括检测塔基结构振动特性模块、检测塔机各机构基本参数模块等，在安装每个模块时要注意安装精度，避免测试装置对试验结果造成误差影响。

4 结语
力矩限制器在塔机安装位置的准确性与精度的研究是建筑施工中塔机安全作业研究领域的重要课题。

弓形力矩限制器是保证塔机安全的最重要的装置，当安装于塔机主肢的力矩限制器钢板因受到外力作用变形到一定限度触动报警开关时，说明起重力矩已经达到塔机的最大工作范围，塔机应立即停止工作，避免发生安全事故。

但是力矩限制器安装位置的精确度不高会导致不能及时报警从而发生吊重超载的情况，这是塔机作业中严重的安全隐患问题。

因此塔式起重机力矩安装位置的研究具有重要的意义，提高其安装精度对塔机安全可靠工作至关重要。

参考文献
[1] 邵宪琴.塔机弹性钢板式力矩限制器的设计与计算[J].水利水电施工机械，1997，（2）：25-28.
[2] 邵宪琴，楼东.塔式起重机的钢板式力矩限制器[J].起重运输机械，1995，（9）：15-18.
[3] 张广明，茅承钧.塔式起重机运行状态实时监测系统的研制[J].建筑机构，1998，（3）.。