塔式起重机力矩限制器调试不准原因探讨

黎秉恩，阎书军

（1.南宁市腾安建机租赁有限责任公司，广西 南宁 530001；2.广西建工集团建筑机械制造有限责任公司，广西 南宁 530001）

力矩限制器系塔式起重机（下简称为塔机）中最重要的安全装置之一，其安装、调试的准确性，关系到整台塔机的安全运行。如果在调试中不准确，势必影响到整机的安全性。调试安全系数太大，又不能充分发挥塔机的使用效率；但调试安全余度过小，又不安全。所以作为工程技术人员，认真研究分析塔机的力矩限制器，对于工程实际来说非常重要。然而我们在调试双拉杆式塔机力矩限制器时发现：单拉杆式、平头式（无拉杆式）塔机力矩限制器调试时是比较准确的，而调试双拉杆式塔机力矩限制器往往很难。仔细比较会发现，随着塔机的双拉杆在臂架上的距离越远，调试准确的难度越大。下面从力学分析的原因出发，分析双拉杆式塔机力矩限制器调试不准的原因。

1 塔机与力矩限制器调试有关部件的力学模型

由分析可知，塔机所承受的力矩，跟塔机臂架、平衡臂、配重、起重量、吊钩、变幅小车、钢丝绳等等有关，同时也会随着工作幅度的变化而变化。然而臂架、平衡臂、配重、吊钩、变幅小车、钢丝绳等系塔机固有部件，即对塔机所形成的力矩可以看成一个常数，不会随起重量、幅度等变化而变化，为简化起见，所以在下面的分析中不予考虑。

双拉杆式、单拉杆式塔机塔顶节架一般都采用空间桁架结构，主肢与腹杆之间假设以铰链的形式连接，塔顶节架和臂架的受力模型简化如图1、图2、图3。

图1 单拉杆塔机受力模型

图2 双拉杆塔机受力模型

图3 平头塔机臂架受力模型图

3种形式塔机力矩限制器安装处的受力分析分述如下。

2 单拉杆塔机

对单拉杆塔机而言（如图4），由

图4 单拉杆塔机受力分析图

式中，

Q幅度为X时塔机的额定起重总质量；

q吊具等总质量；

x工作幅度；

r臂架铰点到回转中心距离；

TA臂架拉杆的内力；

dA为B点到臂架拉杆的垂直距离；

N力矩限制器所在塔顶节架主肢的内力；

SA为O点到臂架拉杆的垂直距离；

d1为O点到力矩限制器所在塔顶节架主肢的垂直距离

又，对某塔机而言，

r、q、d1、dA、SA均为常量，由此假设

而（Q+q）（x-r）即为塔机相应幅度额定起重总质量加吊具系统总质量之和对臂架铰点的力矩，由参考文献[1]可知，（Q+q）（x-r）为塔机起重特性表的绘制时的恒力矩，也就是说N的大小与（Q+q）（x-r）成正比，即：力矩限制器所在塔顶节架主肢受力后变形与（Q+q）（x-r）成正比，

所以单拉杆式塔机力矩限制器调整时，是比较准确的。

3 双拉杆式塔机

对双拉杆式塔机而言（如图5），由

图5 双拉杆塔机受力分析图

∑MB=0可知，

又由

式中，

SA为O点到臂架内拉杆的垂直距离；

SB为O点到臂架外拉杆的垂直距离；

dA为B点到臂架内拉杆的垂直距离；

dB为B点到臂架外拉杆的垂直距离；

TA、TB分别为塔机内外拉杆的内力；

其他d1、x、r等与上同。

由式（5）得

N取决于TA、TB，而TA、TB随幅度和起重总质量变化而变化，但是对某塔机而言r、q、d1、dA、SA、SB均为常量。

当幅度在内拉杆以内时，由分析可知：TB≈0，由式（4）得

幅度在外拉杆以外时，由分析可知TA≈0，由式（4）可知

由式（7）、式（9）可知

即双拉杆式塔机，按照塔机特性表在外拉杆以外幅度调整力矩限制器时，与在内拉杆以内调整，会形成N1≠N2，也就是在最大幅度调试力矩限制器，不能满足最大起重总质量处的力矩限制器的调整。同时由

N1/N2=dB/dA≠1可知，如果N1=N2，必需dB=dA，即内外拉杆重合，由上式分析不难得知，内外拉杆距离较近时，N1、N2较近；内外拉杆距离较远时，N1、N2较远。

4 平头塔机

对平头塔机而言（如图6），由

图6 平头塔机受力分析图

∑Mo=0可得

即平头塔机安装力矩限制器的主肢受力，跟塔机的力矩成正比，由此可以断定，平头式塔机力矩限制器安装处臂架上弦杆的变形

所以平头式塔机力矩调整时也是非常准确的。

5 结束语

通过以上分析，可以得出以下结论：单拉杆、平头式塔机力矩限制器，按照起重特性表调整时，是比较容易的，而双拉杆式塔机调整起来就比较困难。而且双拉杆式塔机内外拉杆距离越远，调整力矩限制器越难，越近，则越容易。

[1]GB/T 5031-2008，塔式起重机[S].

[2]GB/T13752-92，塔式起重机设计规范[S].

[3]顾迪民.工程起重机[M].北京：中国建筑工业出版社，1985.