浅谈现代塔式起重机起升机构的改进

浅谈现代塔式起重机起升机构的改进

发表时间：2010-08-04T11:29:48.983Z 来源：《魅力中国》2010年5月第1期作者：高琳王岩刘卫玲[导读] 近年来，随着建设工程规模不断扩大，以及高层建筑的安装工作的逐年增多，对塔式起重机（以下简称“塔机”）的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。

（1 沈阳三洋建筑机械有限公司，辽宁沈阳 110000，2 抚顺隆基磁电科技有限公司，辽宁抚顺 113000）

摘要：本文着重从调速方式、结构形式和起升卷筒这三方面阐述了现代塔式起重机起升机构的改进。关键字：变频调速L型传动双折线绳槽

中图分类号：TD422.4+7 文献标识码：A 文章编号：1673-0992（2010）05A-0017-01 近年来，随着建设工程规模不断扩大，以及高层建筑的安装工作的逐年增多，对塔式起重机（以下简称“塔机”）的制造质量和整机技术水平的要求也越来越高。起升机构是塔机最重要的，也是最具有技术代表性的传动机构。改进起升机构直接影响整个塔式起重机性能。随着科学技术的发展塔机起升机构在调速方式、传动形式和起升卷筒上都有较大的改进。

塔机起升机构通常由电动机、联轴（制动）器、起升卷筒、钢丝绳、减速器、底架及限位器等零部件组成。（如图1）一、调速方式

传统的塔机起升机构调速方式一般采用：（1）多速电机变极调速；（2）电磁离合器换挡的减速器加带涡流制动的单速绕线转子电机；（3）普通减速器加带涡流制动的多速绕线转子电机；（4）差动行星减速器加双电机。以上4种传统起升机构调速方式有其共同缺点：调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速；且低速就位性能差；起动电流大，对电网冲击大。

目前，变频调速技术替代了传统的调速方法，在我国塔机起升机构中已经成为主流的调速方式，是当今较先进的交流调速方式。它的传动控制技术采用“变频调速电动机+变频装置”来实现变频调速的。

变频调速的原理是通过改变电动机定子供电频率来改变同步转述而实现调速。其特点：无级调速，调速范围宽，运行平稳无冲击，可实现安装就位准确，能满足不同工况的需要；软启动、软停止的功能降低了机械传动冲击，明显改善钢结构的承载性能，延长了塔机和传动件使用寿命；易维护；具有完善的自我保护功能，可对电动机实行过流和过热保护；能够实现“轻载快速，重载慢速”的作业要求；具有自动节能操作模式，能较大提高整机工作效率，节能效果显著。能够满足塔机起升速度可调，启动制动平稳冲击小，以及能慢就位且慢就位准确的要求。

变频调速技术发展至今，已经完全克服了传统起升机构调速方式缺点。过去，变频调速技术在起升机构上使用面很窄，一是：进口变频器成本高，国产质量不过关；二是：变频器难以维修。随着现代技术的发展，国产变频器的崛起，这些问题已经得到根本的解决。

二、结构形式

目前，我国在塔机上的起升机构的结构形式采用最多的主要有两种：N型结构形式和L型结构形式。（如图2）N型结构形式连接结构简单、尺寸紧凑。但安装调整比较困难。其卷筒直径受到电机的限制，故不适合用于大容绳量的塔机。L型结构形式目前，其减速器多采用的是圆锥—圆柱齿轮减速器，替代了传统的涡轮减速器（效率低、寿命较短）和行星齿轮减速器（价格较贵，不利降低起升机构成本）。圆锥—圆柱齿轮减速器的特点是：效率高、功率范围大、使用寿命长、维护简便，应用广泛。L型结构形式除了纵向整体尺寸较长之外都优于N型结构形式。其卷筒直径不受电机限制，可用于大容绳量的塔机。如果塔机平衡臂的起升机构放置空间允许，没有其它限制的情况下，优先选用L型结构形式。

三、起升卷筒

由于塔机起升高度大布置空间有限，从而要求多层缠绕的卷筒尺寸小容绳量大，通常光面卷筒或螺旋绳槽只能单层缠绕，多层时容易乱绳。目前，塔机上的起升机构多已采用双折线绳槽卷筒。

螺旋绳槽卷筒钢丝绳都是360连续呈螺旋形，多层缠绕时层间呈交错缠绕，螺旋绳槽因为其与法兰有一个角度，只卷绕一层钢丝绳问题不大，如果第二层有这样大的一个偏角，那么钢丝绳将会因折弯过大而留下间隙，这会损坏钢丝绳。而且还不能引导第二层钢丝绳沿着卷筒整齐地绕回，导致上层钢丝绳与下层钢丝绳交叉过渡的位置也很难固定。因此，常出现钢丝绳排列疏密不一致，排列混乱，相互挤压，严重影响钢丝绳寿命。而双折线绳槽改善了这种现象。

所谓双折线绳槽（又名“Lebus卷筒”）就是在卷筒一周范围内分两段折线绳槽和两段斜线绳槽，且直线绳槽和斜线绳槽相间布置，两条直线段平行于端部的法兰。（如图3）折线绳槽一般占周长的20%～30%，而直线绳槽占70%～80%；每段折线绳槽沿卷筒轴线方向移动半个绳槽节距，两段折线绳槽共移动一个绳槽节距；双折线卷筒的折线段长度较短，每段折线绳槽（过渡段）所对应的圆心角度数θ多采用45°～55°。在钢丝绳缠绕时，折线绳槽处是外层钢丝绳与内层钢丝绳交叉。直线绳槽处是外层钢丝绳落在内层钢丝绳两绳之间形成的凹槽处，钢丝绳之间为线接触，这样大大地改善了钢丝绳的受力状态。而且为了保持较为理想的排绳效果，在排列的每层钢丝绳贴近两端法兰处有起填充和引导作用的挡环，使钢丝绳顺利地由下层过渡到上层，并能均匀地整齐排列。这样，钢丝绳可以进行多层缠绕并具有排绳整齐、多层缠绕钢丝绳不跳槽的特征。折线绳槽使各层之间的负荷均匀分布，实践证明大大延长了钢丝绳的寿命。双折线绳槽卷筒的制造主要采用铸造方法或整体加工来获得折线形螺旋槽。其缺点在于加工比较复杂，价格比螺旋绳槽卷筒的贵一点。然而，这额外的费用因节省钢丝绳而很快地得到补偿。因此，其应用广泛。

四、总结

塔机起升机构的工作性能的优劣是衡量塔式起重机技术先进程度的重要标志。本文在塔机起升机构三方面阐述的改进方法（变频调速、L型传动形式、双折线卷筒），对起升机构的工作性能、整个塔机工作效率、节能效果，都有较大幅度的提高，目前已经成为主流方向，被各大、小塔机生产厂家广泛采用。本公司现在所出售的塔机，载重量从最小的4吨到最大的64吨，都已采用改进后的起升机构。从客户反馈的信息来看，广受好评，均达到了他们的要求！⑤①

参考文献：

[1]张青，张瑞军《工程起重机结构与设计》[M],北京：化学工业出版社.2008