塔式起重机的倾覆原因及预防措施

图2 小车布置示意图

1.小车运行机构

2.起升机构

3.

小车架

图3 旋转装置示意图

1.挂梁

2.吊梁

3.滑轮组

4.旋转机构

吊梁、旋转梁及滑轮组支架用钢板焊接而成。由于吊梁要与回转支承装置联接,同时在上面还要固定回转驱动装置,所以吊梁必须宽大一些。旋转

梁的设计计算与吊梁相似,并根据用户的要求在旋转梁下设计4个挂电磁铁的挂钩。滑轮组支架按常规的设计即可。

旋转机构由回转支承装置和回转驱动装置组成。回转支承装置选用了尺寸紧凑、性能完善、可以同时承受垂直力、水平力和倾覆力矩的滚动轴承内齿式回转支承。其中,外座圈与吊梁、内座圈与

旋转梁用螺栓联接,由此将上部分的吊梁与下部分的旋转梁联接成一体。驱动装置是一台带制动电机的摆线针轮减速器三合一装置,并根据回转支承的内座圈齿轮模数和用户需要的旋转速度在减速器输出轴装配一个小齿轮。

4 改造效果

经过用户1年的使用,该台起重小车无任何故障。用户非常满意,既提高了工作效率,又降低了

成本。

作 者:娄方权

地 址:柳州市柳州起重机器有限公司邮 编:545005收稿日期:2005-09-12

使用#维修

塔式起重机的倾覆原因及预防措施

安徽省特种设备检测院 蔡光辉 张申生 苏 宁 禹言春

塔式起重机(以下简称塔机)大多用于工业与民用建筑工地。由于其工作环境复杂多变、臂架长且工作面大、标准节等结构件连接点多、整机高度较高、操作及现场管理人员更换频繁、专业素质不高等方面的特殊性,因此其事故发生率在起重机中占有很高的比例。而塔机倾覆事故由于其造成的人员及财产损失特别巨大,有必要对其产生的原因认真分析研究并提出相应的解决办法。

塔机抗倾覆稳定性应在最不利的载荷组合条件下进行,若包括起重机自重在内的各项载荷对倾覆边的力矩之和大于或等于零,则认为起重机是稳定

的,反之,将会发生起重机倾覆事故。对各种工况下塔机将要受到的载荷进行细致的分析及研究,是保证整机不倾覆的关键所在,同时塔机本身结构及连接状况也是必须考虑的因素。本文将从超载防护、基础、结构联接、整机偏斜、结构锈蚀及焊缝缺陷等方面分析塔机倾覆原因及相应对策。

1 超载且起重力矩限制器失效

某厂产的Q TZ40型塔机,大臂长47m,其端部最大起重量为0179t,在实际使用中,力矩限制器被拆除,长期严重超载作业(事故现场端部吊重

达119t),致使最大应力区(斜撑平面)高强联接螺栓上接触点a 处弦杆在拉应力和剪切应力作用下产生疲劳裂纹,裂纹扩展到一定程度后,当最后一次在塔机端部吊重119t 时,由于结构强度严重不足,致使a 处弦杆突然脆性断裂,整机失稳倾覆(如图1所示)。这起事故完全是由于违规操作及擅自拆除预警装置造成的。

2 塔机基础强度不够、安装防护不当

塔机基础分为多种型式,有轨道式基础、压重式基础、混凝土块式基础、桩基础4种形式。轨行式塔机倾翻事故占塔机事故的10%左右。2轨不平、轨道端部无止挡、轨道纵向坡度过大、无夹轨器、轨道基础强度不够等原因都能造成塔机倾覆。轨道基础的路基宜构筑在老土地基上,基础的排水沟必须与工地排水设施相通,防止基础被雨水浸泡而造成下沉;2条钢轨在同一截面处的高低差不得大于轨距的2j ;轨道纵向坡度应小于1j ;停机后,应将夹轨器锁紧,以防起风;轨道端部止挡强度应符合使用说明书要求,不得偷工减料;钢轨型号及其配套垫板、连接螺栓,轨距,基础布置及强度应符合使用说明书中的规定。某市2003年发生一起轨行式塔机倾覆事故,就是由于2轨基础未按使用说明书要求装设,基础在雨水的长期浸泡下,局部下沉,造成2轨高低不平,在最不利工况下作业时,

整机失稳而造成的。

图1 整机受力示意图

压重式基础及桩基础应严格按照使用说明书上的要求设计及安装,确保压重位置准确,压重不位移,连接可靠,基础平整;桩基础桩的深度、直径、垂直度、钢筋网的布置、土层强度、混凝土配比及强度都应达到要求。

混凝土块式基础在塔机基础中占的比重最大,危险性也最大,其主要包括X 型整体式钢筋混凝土基础、独立式大块式基础2种形式。在实际施工中,混凝土块的强度是有保障的,地耐力往往被忽视。有些基础长期被水浸泡,造成整个块状基础的下沉、倾斜;有些基础设在泥坑上或回填土上,地耐力严重不足,而又被施工单位所忽视。因此,基础周围应排水通畅;在做基础时,对土层的情况应有充分的了解;塔机垂直度也应定期测量并校验。某建筑工地2004年发生一起QTZ 40塔机基础和整机整体倒塌事故,其直接原因是塔机基础靠近建筑物方回填土未填,基础侧向支撑力为零;基础下方部分土松湿,支撑面减小,地耐力达不到设计要求。当塔机工作在最不利工况下达到倾覆极限时,整机失稳倒塌。

3 联接螺栓松动、剪断,整机失衡倾覆

高强度螺栓联接是塔机上重要的连接方式,标准节间的套柱螺栓连接,底架与基础螺栓联接皆为此类连接方式。高强度螺栓不是靠本身传力,而是靠很高的螺栓预紧力在连接间产生的摩擦力来传递力,一般情况下预紧应力D 的平均值为0175D s 。

螺栓的承载能力与结合面摩擦系数、结合面数、实际拉应力、螺栓连接的总应力面积成正比;因此,要保证高强螺栓结合面平整、无油污,绝对不能松动,应保证其预紧力矩。有经验公式表明:预紧力矩=012@预紧力@螺栓直径。因此,不同直径的高强螺栓,其要求达到的预紧力矩是不同的。同时也表明:如果高强螺栓松动,预紧力将为零,连接将失效,塔机在回转时晃动较大,极易造成高强螺栓被剪断,整机失稳倾覆。塔机基础连接螺栓由于其结合面摩擦系数在油污及水的浸泡下难以保证,螺栓歪斜从而连接总应力面积大大减小,未预紧等原因,在交变载荷的作用下,更易被剪断。2004年全年,在对塔机进行专项检查中,共发现10余次基础连接螺栓剪断现象;其中有1台QTZ 315塔机总共16个基础连接螺栓有6个已经断裂,如果没有及时发现隐患,后果将不堪设想。

塔机高强螺栓的特定使用环境,决定了施工工地应有专人负责对高强螺栓的检查和紧固。一般情况下,15天应将所有的螺栓按顺序紧固1次,确保其不松动。工地上应配备专用紧固螺栓工具,并用力矩扳手检查预紧力矩是否符合要求。标准节间的螺栓应先紧固对重侧,然后将塔机转半圈,紧固另一侧,依次向上。