塔机液压顶升系统短立柱尺寸都会直接影响整个顶升,加节过程的顺利完成.其中影响的关键尺寸是
图1 顶升系统的相关位置,尺寸关系图
标准节两顶升块间的中心距离,下顶升块与标准节立柱下端面的距离,顶升梁的油缸轴与顶升轴间的距离,顶升支承梁及油缸座板和制动器座板中心在爬升套上的位置尺寸,在已确定顶升梁的油缸
轴与顶升轴间的距离时,可暂确定顶升梁轴中心与标准节顶升块中心的距离取为30～60mm,止动器轴心与标准节顶升块中心的距离取为10～30mm,又给出油缸的安装尺寸,从而即可确定爬升套上顶升支承梁及油缸座板和制动器座板中心尺寸了,同时考虑止动器的安全刚度问题,即止动器不宜太长,过长则减弱其强度,使之易弯曲变形,折断引发塔机顶升过程的安全事故.
另外,顶升梁轴中心与标准节顶升块中心的距离,止动器轴心与标准节顶升块中心的距离的取值过大或过小都会影响顶升的有效行程,顶升和换肩的次数,从而使效率降低.
顶升系统的相关位置,尺寸的关系如图1.
顶升(侧顶)时的水平分力与垂直分力
在塔机顶升过程中,油缸与塔身(标准节)之间成在一定的夹角θ,由于夹角θ的成在使得在顶升时必然产生两个方向的受力,即水平分力和垂直分力,如图2所示.
图2 水平分力,垂直分力与夹角θ等的关系图
水平分力F1
在它的作用下,套架有远离塔身中心的趋向,使塔身产生一个倾翻力,削弱了塔机的稳定性.水平分力F1是一个有害于塔机安全的负面力,应将其减小或削弱.
垂直分力F2
在它的作用下,套架有沿塔身轴心线方向运动的趋势,这个力正是顶升所需要的向上的顶升推力,它的大小决定着塔机能否向上顶升,进节的关键动力.垂直分力F2是一个有有利于塔机安全顶升的正面力,应将其加强.
水平分力和垂直分力与油缸与塔身(标准节)之间成在一定的夹角θ的关系
由图2可以得出:水平分力F1=FSinθ,垂直分力F2=FCosθ,而油缸与塔身(标准节)之间成在一定的夹角θ(总在0～90°之间变化)的变化从而引起水平分力F1和垂直分力F2的变化.从前面的分析知道水平分力F1是有害的负面力,垂直分力F2是有利的正面力.在油缸的承载能力范围内,为了使顶升安全可靠,在设计时应尽量减小F1,增大F2,即F1越小(但不可能为零)塔机顶升越安全平稳,F2越大塔机的顶升力量越好.
减少或削弱水平分力F1,增大垂直分力F2的方法可归纳如下:
A 减小油缸与塔身(标准节)之间成在一定的夹角θ,可减弱水平分力F1,增大垂直分力F2;
B 在油缸及顶升梁不与标准节的的任何部位发生干涉的前提下,减小顶升块中心到标准节立柱中心的距离d,也可减少或削弱水平分力F1,增大垂直分力F2;
C 所用顶升油缸的安装尺寸对水平分力F1和垂直分力F2也有一定的影响.安装尺寸L减小,油缸与塔身(标准节)之间的夹角θ也随之减小,从而使水平分力F1减弱,垂直分力F2增大.
三. 塔机顶升过程中上下行程区内的干涉
塔机顶升过程中上下行程区内所产生的干涉,对塔机顶升,进节的安全稳定性同样不可忽视,必须防止和避免其产生.塔机顶升过程中上下行程区内的干涉主要表现在以下几点:
1. 油缸连接轴与顶升平台的干涉
因为油缸安装在顶升梁上的油缸连接耳板座上,油缸连接耳板座由两块耳板组合而成,其厚度即是两耳板的厚度,两耳板间的距离(油缸头的安装尺寸).油缸连接轴与顶升平台的是否发生干涉,则起决于油缸连接轴的长度,标准节上顶升块宽度尺寸以及顶升梁的总体厚度尺寸,在设计顶升平台的安装位置时,应考虑顶升平台的内边缘与标准节立柱中心之间的距离要大于[油缸连接轴的长度的一半 + 标准节上顶升块宽度尺 + 顶升梁的总体厚度],也及是顶升平台的内边缘不得与顶升过程中的顶升油缸连接轴发生相擦,相碰的干涉现象,否则顶升过程就存在安全隐患,故应防微杜渐,消除安全隐患.
顶升梁两轴端距尺寸的确定
顶升梁两轴端距尺寸应满足:
A 应满足标准节上水平方向两顶升块之间的位置要求,即应大于标准节上水平方向两顶升块之间的距离尺寸(包括两顶升块的厚度);
B 防止顶升梁两轴端与爬升滚轮座耳板侧面的干涉;
C 注意顶升梁两轴端与两顶升块外边应有一定的尺寸富余量,即顶升梁两轴端之间的距离等于[两顶升块外边尺寸 + 5～10mm].顶升梁两轴端之间的距离过长则易与爬升滚轮发生干涉,引发危险;顶升梁两轴端之间的距离过短,当顶升过程中顶升梁不平稳运动即偏向顶升时,顶升轴则易从顶升块弧槽中偏滑脱出,导致顶升单边受力,使整个塔机倾翻倒塔,造成机毁人亡的严重事故,这是塔机必须避免的.这样的事故最近就曾发生过,因此要引起特别的重视.
3. 爬升滚轮与顶升块焊缝的干涉
爬升滚轮的轮面(接触面)宽度与顶升的安全稳定性有关.在不影响顶升稳定性的同时,必须考虑爬升滚轮轮面宽度应满足不与顶升块焊缝发生干涉为宜.例如我司的塔机就有前后爬升滚轮之分,靠顶升块一方的滚轮轮面较背离顶升块一面的滚轮轮面窄,其前提是不影响爬升稳定性.爬升滚轮一旦与顶升块焊缝产生干涉,则会导致滚轮滚道高低不平使滚轮跳动大,同时产生一个对横断面的冲击力,使塔机顶升不能平稳过渡运行,塔身整体波动,塔机的安全性就受到严重的影响,应该防止和避免.
4. 其他事项
A 在塔机顶升过程中必须派专人监控顶升梁轴的正确落位.顶升时派人扶持顶升梁,使其较为平稳,正确地落入顶升块弧槽内.
B 增加爬升套导向长度,也可增加塔机爬升稳定性,提高爬升套立柱的刚度,其导向距离可取大于2400mm.
换肩止动器的安全应力与止动器的形式,尺寸
常见的换肩止动器一般有两种形式:直条式(见图3a)和弯折式(见图3b).
直条式
主要承载压力,受力好,制作简单易于加工,但顶升换肩是稳定性差易来回摆动;止动器中心长度L不宜太长,否则会减弱止动器的刚度,使之产生弯曲变形,导致塔机顶升换不了肩,顶升不能顺利完成,同样是塔机的安全隐患.
弯折式
主要承载弯矩作用,刚度不太好,制作工加工艺繁,但顶升换肩是稳定性较好,不产生摆动.止动器中心长度L不宜太长,否则产生的弯矩大,减弱其刚度.
止动器所选用的材料为Q235-C,其许用应力[δs]=170Mpa ,在设计止动器时,其所受的最大应力δ>[δs]=170Mpa ,这样才能保证安全.