塔式起重机及其平衡臂拉杆结构及该结构的安装方法
技术领域
本发明涉及起重机械领域,更具体地,涉及一种塔式起重机及其平衡臂拉杆结构及该结构的安装方法。
背景技术
目前,在超大型塔式起重机中,平衡臂拉杆可以分为平行式双拉杆与三角形式双拉杆两类。平行式双拉杆,就是平衡臂和塔顶(即撑架)通过两根平行的圆钢拉杆连接起来,结构看似简单,但结构不好,因为两根杆受力不同时,拉杆整体稳定性不好,容易断裂。
三角形式双拉杆相对前者,拉杆整体稳定性好多了。如图1所示,这种结构由两个相交成一定角度的拉杆6构成三角形的两长边,两个拉杆6的一端通过转接件5与平衡臂连接,两个拉杆6的另一端相互靠近,每个拉杆6通过一个连接件40与塔顶(即撑架)连接。
由于三角形式双拉杆的两个拉杆6各自通过连接件40连接到塔顶,两个拉杆6之间形成的合力比较生硬,缺乏协调,经常出现两个拉杆6的受力大小不同,方向关于两个拉杆6的角分线不对称,致使连接到塔顶后,拉杆整体稳定性仍然不好,容易断裂。
其次,两个拉杆6与转接件5是分别通过转轴Q、R连接的。转轴Q、R的连线形成三角形的短边。此外,两个拉杆6之间还通过横梁28连接,横梁28上通常设置滑轮组27,滑轮组27上绕钢丝绳,承担负重,因而横梁28需要承重。而且横梁28一般与三角形的短边(即转轴Q、R的连线)的距离为d,工作时拉杆的受力可以分解为沿横梁28的长度方向的压力F和垂直横梁28的与重力方向相同的压力N,压力F对横梁28的力矩为Fd,给横梁28带来弯矩,影响拉杆结构的整体稳定性。
此外,三角形式双拉杆没有过渡性连接和换向连接,不便拆卸,致使不好安装和运输。
发明内容
本发明旨在提供一种塔式起重机的平衡臂拉杆,以解决现有拉杆的结构受力差和安装运输不便等问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种塔式起重机的平衡臂拉杆结构,尤其是一种超大型塔式起重机的平衡臂拉杆结构,该平衡臂拉杆结构包括:两个相交成一定角度的拉杆,拉杆具有与起重机的平衡臂连接的第一端以及与起重机的塔顶连接的第二端,两个拉杆在第一端的距离大于在第二端的距离;转接件,设置在拉杆的第二端,每个拉杆的第二端均连接到该转接件上;两个分隔设置的第一连接件,每个第一连接件分别具有与转接件连接的第一端以及通过第一销轴与起重机的塔顶连接的第二端。
进一步地,转接件包括:C拉板架,与每个第一连接件通过第二销轴铰接;B连接板,与C拉板架通过第三销轴铰接;每个拉杆上设有第一换向板,每个第一换向板各通过一个第四销轴连接到B连接板上;其中,每个拉杆的第二端各通过一个第五销轴连接到一个第一换向板上。
进一步地,平衡臂拉杆结构还包括:两个第二拉板架,设置在在两个拉杆第一端,每个拉杆通过一个第二换向板与一个第二拉板架连接,一个第二换向板通过第一转轴Q与另一个第二拉板架连接,另一个第二换向板通过第二转轴R与另一个第二拉板架连接;第二连接件,一端通过第二连接板连接两个第二拉板架,另一端具有与起重机的平衡臂连接的结构;箱型的支撑横梁,连接在两个第二拉板架之间,箱型的支撑横梁包括:底面、与底面平行的顶面、与底面垂直的第一端面和第二端面,第一端面和第二端面平行,其中,两个拉杆所形成的平面位于底面和顶面之间的中间位置,并且第一端面位于第一转轴Q和第二转轴R所形成的平面内,第二端面距离转接件的距离大于第一端面距离转接件的距离;第一滑轮组,设置在支撑横梁上。
进一步地,每个拉杆包括通过第六销轴连接的第一拉杆与第二拉杆;每个第一拉杆通过转接件连接到第一连接件上;第二拉杆通过第二换向板与第二拉板架连接。
进一步地,平衡臂拉杆结构可分为依次连接的第一段、第二段和第三段;第一拉杆、转接件与第一连接件形成平衡臂拉杆结构的第一段;第二拉杆、第二换向板、第二拉板架、第二连接板、支撑横梁以及第一滑轮组形成平衡臂拉杆结构的第二段,其中,第二换向板通过一个第七销轴连接到第二拉杆上,第二拉板架与第二换向板通过第一转轴Q或第二转轴R连接;第三段与第二连接板铰接并且第三段具有与起重机的平衡臂铰接的结构。
进一步地,第一连接件包括:两个并行设置的D拉板架,每个D拉板架上分别设有与D拉板架铰接并平行的A连接板;其中,A连接板与C拉板架连接;每个D拉板架架具有与塔式起重机的塔顶通过第一销轴铰接的结构。
进一步地,第二连接件为第三段,第三段包括:两个第三连接板,分别通过第八销轴与第二拉板架铰接;第三拉板架,一端与两个第三连接板通过第九销轴铰接,另一端具有与起重机的平衡臂铰接的结构;第二滑轮组,设置在第三拉板架上并通过钢丝绳与第一滑轮组连接。
进一步地,连接B连接板与C拉板架的第三销轴、连接B连接板与第一换向板的第四销轴、第一转轴Q和第二转轴R相互平行;除第三销轴、第四销轴和第一转轴Q和第二转轴R之外的第一销轴至第九销轴中的其他销轴相互平行,并且,第三销轴、第四销轴和第一转轴Q和第二转轴R与第一销轴至第九销轴中的其他销轴相互垂直。
进一步地,第三拉板架上设有对第三连接板限位的限位件。
进一步地,第一换向板包括:相互垂直连接的竖直连接板和水平连接板,竖直连接板垂直于两个拉杆所形成的平面,水平连接板位于两个拉杆所形成的平面内;其中,第四销轴连接水平连接板与B连接板,第五销轴连接拉杆与竖直连接板。
本发明还提供了一种塔式起重机,包括前面所述的平衡臂拉杆结构。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种塔式起重机平衡臂拉杆结构的安装方法,平衡臂拉杆结构为前面所述的平衡臂拉杆结构,安装方法包括:将第一段预先安装在塔顶上,将第三段预先安装在平衡臂上,将第二段设置在平衡臂托架和移动小车上,连接第二段和第三段。
进一步地,安装方法还包括:连接起重臂和上支座,将整个起重臂拉杆连接成一体。
由于采用同时与每个拉杆的靠近起重机的塔顶一端连接的转接件,所以两个拉杆的受力在该转接件上实现了合成并形成了一个合力,该合力又经过两个分隔设置的第一连接件与塔顶连接,此时,两个第一连接件以及两个拉杆在同一转接件的作用下达到了受力均衡,克服了拉杆连接到塔顶后,拉杆整体稳定性不好,容易断裂的问题。
其次,支撑横梁设置在使弯矩的力臂为零的垂直平面上,因而,消除了平衡臂拉杆结构的弯矩。
进而,平衡臂拉杆结构采用了分段设置,达到了便于拆卸、运输和安装的效果。进而,平衡臂拉杆结构还采用了各种换向板与不同方向连接的销轴,使得拉杆可以在水平方向和竖直方向都可以转动,增加了平衡臂拉杆结构运动的灵活性。
采用本发明的塔式起重机平衡臂拉杆的安装方法,该方法采用前面的平衡臂拉杆结构,所以安装便捷、高效、安全。
附图说明
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例,并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中:
图1示出了现有的一种平衡臂拉杆结构;
图2a示出了根据本发明第一实施例的一种平衡臂拉杆结构的俯视结构;
图2b示出了根据本发明第二实施例的一种平衡臂拉杆结构的俯视结构;
图3示出了图2b的主视结构;
图4示出了图2b中的第一段的结构;
图5示出了图2b中的第二段的结构;
图6示出了图2b中的第三段的俯视结构;
图7示出了图6中的第三段的主视结构;
图8示出了安装过程中,塔顶向起重臂方向倾斜α角时,平衡臂拉杆结构的状态;
图9是安装起重臂和起重臂拉杆的状态示意图;以及
图10示出了安装平衡臂拉杆结构的第二段和第三段的状态。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图2a所示,根据本发明第一实施例的塔式起重机的平衡臂拉杆结构,包括:两个相交成一定角度的拉杆6、转接件17和第一连接件10。
两个拉杆6形成三角形的两个长边,两个拉杆6通常长度相同,结构相同,以达到受力大小相同,形成的合力在两个拉杆6形成的夹角的角分线上,两个拉杆6靠近起重机的平衡臂一端,即拉杆6的第一端(图2a中的左端)具有与起重机的平衡臂连接的结构,例如,通过各种连接件连接在起重机的平衡臂上,在两个拉杆6的靠近起重机的塔顶一端,即拉杆6的第二端(图2a中的右端),两个拉杆6的相互靠近,即两个拉杆6在第一端的距离大于在第二端的距离。
转接件17,例如为一块连接板或一个连接架或由连接板等形成的组件,同时与每个拉杆6的靠近起重机的塔顶一端,即拉杆6的第二端连接;两个分隔设置的第一连接件10,分别与转接件17连接,每个第一连接件10例如为一块连接板或一个连接架或由连接板等形成的组件,并且每个第一连接件10具有与塔式起重机的塔顶(即撑架)通过第一销轴51铰接的结构。
由于采用同时与每个拉杆的靠近起重机的塔顶一端连接的转接件,所以两个拉杆6的受力在该转接件上实现了合成并形成了一个合力,该合力又经过两个分隔设置的第一连接件与塔顶连接,此时,两个第一连接件以及两个拉杆在同一转接件的作用下达到了受力均衡,且在两个力大小不同时,能够自动调节,因而克服了拉杆连接到塔顶后,两个拉杆受力不均、拉杆整体稳定性不好、容易断裂的问题。
如图2a、2b、图3和图4所示,转接件17可以为一块连接板或一个连接架。进一步地,转接件17包括:一个板状的C板架13,与每个第一连接件10通过第二销轴52铰接;一个B连接板14,与C板架13通过第三销轴53铰接。每个拉杆6上设有一个第一换向板15,各通过一个第四销轴54连接到B连接板14上;其中,每个拉杆6的靠近起重机的塔顶一端各通过一个第五销轴55连接到一个第一换向板15上。
如图3和图4所示,第一换向板15例如包括:两块相互垂直连接的竖直连接板151和水平连接板153,二者可以焊接在一起。竖直连接板151垂直于两个拉杆6所形成的平面,水平连接板153位于两个拉杆6所形成的平面内。第四销轴54连接水平连接板153与B连接板14,第五销轴55连接拉杆6与竖直连接板151。通过第一换向板15以及上述销轴的连接,使得拉杆6可以实现换向,拉杆6既可以在水平方向平移转动,也可以在垂直方向转动,增加了起重的灵活性。转接件17由上述组件构成,这样的设置使得每个拉杆6可以通过灵活的连接方式连接到塔顶,便于调整,便于拆装,还便于换向。
进一步地,如图2b和图5所示,在两个拉杆6的靠近起重机的平衡臂端,即拉杆6的第一端,一个拉杆6通过转轴Q与一个板状的第二拉板架23连接,另一个拉杆6通过转轴R与另一个第二拉板架23连接;第二连接件,例如为一块连接板或一个连接架或由多个连接板等形成的组件,第二连接件的一端连接两个第二拉板架23,另一端具有与起重机的平衡臂连接的结构;箱型的支撑横梁28,连接在两个第二拉板架23之间,箱型的支撑横梁28包括:底面、与底面平行的顶面、与底面垂直的第一端面和第二端面,第一端面和第二端面平行。
其中,底面、顶面、第一端面和第二端面形成支撑横梁28的箱型结构,各面可由钢板制成,两个拉杆6所形成的平面位于底面和顶面之间的中间位置,也就是说底面和顶面距离两个拉杆6所形成的平面相等,这样可以合理分担受力。第一端面位于第一转轴Q和第二转轴R所形成的平面内,第二端面距离转接件17的距离大于第一端面距离转接件17的距离,即第二端面位于图2b中靠近第三段3的位置。当然,支撑横梁28也可以采用其他形式,例如采用板状形式,但不如箱型的支撑横梁28结构牢固。
第一滑轮组27,设置在支撑横梁28上,如图2b所示,安装时,第一滑轮组27用于连接拉杆6与第三段3。
如图1和图2b所示,滑轮组27施加在横梁28上的力可以分解为沿横梁28的长度方向的压力F和垂直横梁28的与重力方向相同的压力N,压力F对横梁28的力臂为横梁28与第一转轴Q和第二转轴R所形成的QR连线的距离d。由于横梁28的第一端面位于第一转轴Q和第二转轴R所形成的平面内,横梁28的整体基本处在QR连线的垂直于两个拉杆6形成的三角形平面上,所以,压力F和压力N对横梁28的力臂为零,压力F对横梁28或第二拉板架23的弯矩为零。即使实际安装中存有一定的安装偏差,压力F和压力N对横梁28的力臂也会大大减少,接近零,从而弯矩也会大大减少,增加了横梁28、第二拉板架23以及整个平衡臂拉杆结构的稳定性,使平衡臂拉杆结构的力学结构更加合理。
进一步地,如图2b至图5所示,每个拉杆6包括通过第六销轴56连接的第一拉杆16与第二拉杆26;每个第一拉杆16通过转接件连接到第一连接件10上;第二拉杆26与第二拉板架23连接。将拉杆6分为两段,便于运输和安装。
进一步地,如图2b和图3所示,平衡臂拉杆结构分为:依次连接的第一段1、第二段2和第三段3。例如,第一段1可以预先安装在塔顶上并随塔顶运输,第三段3例如安装在平衡臂上,且随此节平衡臂一起运输,最后的安装中,只需将第二段2分别与第一段1和第三段3连接即可实现平衡臂拉杆结构的内部连接以及平衡臂拉杆结构与塔顶和平衡臂的连接,这样,便于拆卸、运输和安装,节省时间,减少安装过程,降低工作强度。
如图4所示,第一段1包括:两个并行设置的与塔顶连接的第一连接件10;两个相交成一定角度的第一拉杆16,通过转接件连接到第一连接件10上。例如,第一拉杆16安装在撑架(塔顶)上且随撑架(塔顶)一起运输,这样,在现场安装中,节省了安装时间。进一步地,第一连接件10包括:两个并行设置的板状的D拉板架11,每个D拉板架11上分别设有与D拉板架11铰接并平行的A连接板12;其中,A连接板12与C板架13连接;每个D拉板架11具有与塔式起重机的塔顶通过第一销轴51铰接的结构。这样的设置使得每个拉杆6可以通过灵活的连接方式连接到塔顶,便于调整,便于拆装,还便于换向。
如图5所示,第二段2包括:分别通过第六销轴56与第一拉杆16连接第二拉杆26,第一拉杆16通过第二连接板22与第二拉杆26连接形成拉杆6,第一拉杆16与第二连接板22可以铰接,第六销轴56轴向连接第二连接板22与第一拉杆16,从而使第一拉杆16连接第二拉杆26,第二拉杆26在安装中可以放置在平衡臂的托架平台和移动小车上;两个第二换向板25,各通过一个第七销轴57连接到第二拉杆26上,第二换向板25与第一换向板15的结构基本相同,也包括两块相互垂直的连接板,其中一块连接板与第二拉杆26通过第七销轴57铰接,另一块连接板与第二拉板架23通过转轴Q或转轴R铰接,第七销轴57与转轴Q或转轴的安装方向垂直。这样,在销轴的配合下,能够很好地满足第二拉杆26水平方向和垂直方向的转动;两个第二拉板架23,分别与一个第二换向板25通过转轴Q或转轴R连接;支撑横梁28,连接在两个第二拉板架23之间;第一滑轮组27,设置在支撑横梁28上;两个平行设置的第二连接板24,分别设置在两个第二拉板架23上,用于连接第三段3。
如图2b和图3所示,第二连接件为第三段3,第三段3与第二拉板架23铰接并且第三段具有与起重机的平衡臂铰接的结构。第三段3例如安装在平衡臂上,且随此节平衡臂一起运输,这样,在现场安装中,节省了安装时间。
进一步地,如图6和图7所示,第三段3包括:两个并行设置的第三连接板32,分别通过第八销轴58与第二拉板架连接,例如每个第三连接板32与第二连接板24通过第八销轴58铰接;一个第三拉板架33,一端与两个第三连接板32通过第九销轴59铰接,另一端(即图6的左端)具有与起重机的平衡臂铰接的结构;第二滑轮组37,设置在第三拉板架33上并通过钢丝绳与第一滑轮组27连接。第一滑轮组27和第二滑轮组37上可以设有四个滑轮。钢丝绳连接第一滑轮组27和第二滑轮组37后形成钢丝绳的绕绳线路,可以连接第三段3和第二段2,便于在安装中将原本形成一定夹角的第三段3和第二段2拉直,连为直线。
进一步地,如图7所示,第三拉板架33上设有对第三连接板32定位的限位件35。例如,限位件35为限位块,第三连接板32为椭圆形板或长条形板,限位件35设置在椭圆形板的外侧的预定位置,该预定位置可以限制椭圆形板或长条形板的转动范围,使第三连接板32能够绕销轴在有限的范围内转动,方便安装。
进一步地,如图2b所示,连接B连接板14与C板架13的第三销轴53、连接B连接板14与第一换向板15的第四销轴54、以及转轴Q和转轴R相互平行,例如上述销轴和转轴设置在竖直方向。除第三销轴、第四销轴和转轴Q和转轴R之外的第一销轴至第九销轴中的其他销轴相互平行,例如,设置在水平方向,并且,第三销轴、第四销轴和转轴Q和转轴R与第一销轴至第九销轴中的其他销轴相互垂直。上述各销轴、转轴以及连接板、换向板的设置以及连接关系不但能够很好地满足拉杆既可水平方向转动,又可垂直方向转动,而且使拉杆第一段和第二段通过销轴连接换向成水平方向。另外,除了换向需要采用销轴和转轴垂直设置之外,上述大部分销轴采用了水平方向的设置,这样方便打销轴,尤其对于连接拉杆的第一段和第二段的销轴56采用了水平设置,这样对于连接过程中的重要步骤采用水平打销,节省了安装时间,降低了安装的难度。当然,在满足第一拉杆16水平方向和垂直方向的转动的条件下,还可以增加或减少销轴和连接件的设置,各销轴的设置方向也并不局限于上述方式。
根据本发明的另一个方面,还提供了一种塔式起重机平衡臂拉杆的安装方法,平衡臂拉杆结构为前面所述的包括具有第一段、第二段和第三段的平衡臂拉杆结构,如图8至图10所示,安装方法包括:将第一段1预先安装在塔顶70上,将第三段3预先安装在平衡臂60上,将第二段2设置在平衡臂托架和移动小车上,连接第二段2和第三段3。例如,第一段1与塔顶70一起安装运输,第三段3与平衡臂60一起安装运输,这样,便于节省第一段1和第三段3的安装时间,便于第一段1和第三段3的运输。
进一步地,安装方法还包括:连接起重臂72和上支座80,将整个起重臂拉杆连接成一体。
根据本发明的安装方法的过程例如为:如图8所示,安装好平衡臂60,将第一段1与平衡臂60一起安装运输,将第三段3与塔顶70一起安装运输,将塔顶70通过起重设备(图中未单独示出)吊到能与平衡臂60安装的位置,用销轴91将塔顶70与平衡臂60连接,此时撑架(塔顶)70向平衡臂60方向倾斜α角。
将位于塔顶70上的第一段的第一拉杆16和位于平衡臂托架(位于平衡臂60上)和移动小车(位于平衡臂60上)上的第二段的第二拉杆26通过第二连接板22用第六销轴56连接,通过辅助钢丝绳90连接第三段的第二滑轮组37和第二段上的第一滑轮组27,然后将辅助钢丝绳90固定在第三段3上。
如图9所示,将起重臂72吊到能与上支座80连接安装的位置,用销轴93把起重臂72和上支座80连接好,调节起重臂72的角度,如图10所示,把位于塔顶70上的起重臂拉杆和躺在起重臂上的起重臂拉杆用销轴94连接起来,使整个起重臂拉杆75连接一体;通过辅助钢丝绳把平衡臂拉杆的第二段2与第三段3拉近到一起,用第九销轴59把第三连接板32与A连接板12和第二拉板架23连接好,撤走起重设备。整个平衡臂拉杆分为三段,且每段又分为好几节,较好满足了大型塔机的安装和运输的要求,而且,第一段1与平衡臂60一起安装运输,第三段3与塔顶70一起安装运输,整个过程使得平衡臂拉杆的安装便捷、高效、安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。