CN104787690B - 一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆 - Google Patents
一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，该抱杆包括由下而上依次设置的抱杆基础、顶升套架、塔身、回转总成和抱杆头，回转总成分别设置吊臂和平衡臂，其改进之处在于，回转总成和平衡臂设有流动水配重系统，流动水配重系统包括液压顶推机、小水箱和配重水箱，液压顶推机和小水箱设置在回转总成上，配重水箱设置在平衡臂的尾部，小水箱与配重水箱之间通过水管连接。和现有技术比，本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，能够改善单动臂落地抱杆的受力状况，提高抱杆的起重能力或在同等起重能力下减小杆身截面尺寸和重量，更好的适应特高压输电线路铁塔组立需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种单动臂落地抱杆，具体讲涉及一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆。
背景技术
抱杆是输电线路工程组塔施工中重要的专用起重装备。随着输电线路电压等级的提高，输电铁塔的塔材重量及塔高不断增加，组塔施工难度随之增大，采用常规的起重设备施工难度大、工作效率低。因此，大型落地抱杆的设计与优化是施工设计的重要研究内容。
单动臂落地抱杆SXD50是在建筑塔式起重机基础上，针对特高压输电线路铁塔组立施工的特点和要求，借鉴双平臂(双摇臂)落地抱杆的优点，充分发挥塔式起重机的吊装特点和优势设计研发而成。单动臂落地抱杆立于铁塔中心，与铁塔进行软附着，通过单吊臂俯仰及回转实现塔材就位。其最大工作高度150m，最大工作幅度20m，尖端吊重2.5t，最大起重量4t。在铁塔建设完成后，能实现抱杆收缩在3.4m见方的范围内从铁塔顶部窗口自动拆卸，是一种非常适用于铁塔组立的专用设备。
单动臂落地抱杆采用了固定式配重，配重安装在平衡臂尾端。在配重确定后，无论落地抱杆的工作幅度及起吊重量如何变化，配重对抱杆身的后倾弯矩始终保持一定值。因此杆身必须能够承受满载最大幅度时的最大前倾力矩和空载最小幅度时的最大后倾力矩。显然，此种情况下杆身的设计是不够经济的，造成杆身截面尺寸较大，增加了整机重量。对于常在崇山峻岭等恶劣地形下施工的特高压工程来说，整机重量的增加即意味着物料运输、装卸工作量的增加。因此抱杆的轻型化、智能化设计具有非常现实的重要意义。
针对动臂塔式起重机及抱杆，能够显著改善塔身受力状况，减小塔身截面尺寸和重量方法就是采用移动配重技术，即吊臂工作产生前倾力矩时，配重移动产生相等的后倾弯矩，使塔身所受弯矩最小。
目前，动臂塔机采取的移动配重方法有以下4种：
1、采用曲柄滑块机构实现配重自适应调节；
2、利用4连杆机构，使悬挂的配重前后摆动；
3、通过钢丝绳对拉往复循环的方法使配重移动；
4、配重在独立牵引系统的牵引下沿平衡臂移动，随时调整配重的位置。
但是，上述四种方案具有如下不足：设计的配重移动仅与吊臂的变幅是同步的，即当吊臂工作幅度不变而增加吊重时，所产生的前倾力矩不能被配重产生的后倾力矩所平衡。因此塔身仍需承受较大的弯矩，不能达到减小塔身截面尺寸的目的。
另外，由于连杆机构或联动装置等辅助结构的存在，吊臂与平衡臂不能满足塔机在施工完毕后收拢于抱杆头并从铁塔中心拆除的要求。
因此，针对输电线路组塔施工中抱杆作业特点，设计一种更加简洁适用的可移动配重方案，使其不仅能达到预期的起重能力，而且又能大幅降低整机重量，是特高压工程建设中亟需研究的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，能够改善单动臂落地抱杆的受力状况，提高抱杆的起重能力或在同等起重能力下减小杆身截面尺寸和重量，更好的适应特高压输电线路铁塔组立需要。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供的一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，所述抱杆包括由下而上依次设置的抱杆基础1、顶升套架2、塔身3、回转总成5和抱杆头7，所述回转总成5两侧分别设置吊臂6和平衡臂10，其改进之处在于，所述回转总成5和平衡臂10设有流动水配重系统9，所述流动水配重系统9包括液压顶推机91、小水箱92和配重水箱95，所述液压顶推机91和小水箱92设置在回转总成5上，所述配重水箱95设置在平衡臂10的尾部，所述小水箱92与配重水箱95之间通过水管93连接。
本发明提供的第一优选技术方案为，所述回转总成5包括由下而上依次设置的下支座55、回转支承54、上支座53、回转塔身52和回转平台51；所述回转平台51中部设置抱杆头7，两侧分别设置吊臂6和平衡臂10，所述回转平台51通过销轴分别与所述吊臂6、抱杆头7和平衡臂10连接。
本发明提供的第二优选技术方案为，所述小水箱92分别对称设置在回转塔身52的两侧。
本发明提供的第三优选技术方案为，所述小水箱92内部竖直设置小水箱密封盖97，所述小水箱密封盖97与液压顶推机91的推杆垂直连接。
本发明提供的第四优选技术方案为，所述液压顶推机91分别反向设置在回转塔身52的中间，并且通过控制系统同步控制所述推杆做水平往复运动。
本发明提供的第五优选技术方案为，所述配重水箱95内部水平设置配重水箱密封盖96，所述配重水箱密封盖96顶部设置水箱压重94。
本发明提供的第六优选技术方案为，所述液压顶推机91的推进量由配重控制系统控制，所述配重控制系统包括在吊臂6分别设置的幅度传感器和重量传感器，通过所述幅度传感器测出的幅度信号值与重量传感器测出的重量信号值的乘积得到抱杆的实时前倾力矩值，根据所述实时前倾力矩值控制液压顶推机91将所述小水箱92中的水推至配重水箱95，所述配重水箱95中的水产生与所述实时前倾力矩值相等的后倾力矩值，即可实现所述抱杆的力矩平衡。
本发明提供的第七优选技术方案为，所述小水箱92通过耳板与回转塔身52连接；所述配重水箱95与平衡臂10通过销轴连接，所述平衡臂10与配重水箱95的连接处设有用于所述配重水箱95通过的开口。
本发明提供的第八优选技术方案为，所述抱杆还包括起升机构11和吊臂变幅机构8，所述起升机构11设置在抱杆底部并且通过钢丝绳与吊臂6的吊钩连接；所述吊臂变幅机构8设置在回转平台51上并且通过钢丝绳分别与吊臂6和平衡臂10连接。
本发明提供的第九优选技术方案为，所述回转总成5、抱杆头7和平衡臂10为格构式结构，所述抱杆头7设置限位推杆。
与最接近的现有技术比，本发明达到如下有益效果：
1、本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，水配重取材方便，可重复利用，对环境影响小。
2、本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，配重变化控制灵活，机构体积小。
3、本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，落地抱杆减小了抱杆头、平衡臂、回转上支座的单件重量及结构尺寸，增大了吊臂工作范围，实现了抱杆的全面优化，可满足大型特高压铁塔的组立需要。
4、本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，便于安装、拆卸与运输，提高山地等复杂地形下的施工效率。
5、本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，抱杆头安装限位推杆，保证吊臂与平衡臂在收拢时不会与抱杆头发生碰撞。
附图说明
图1：本发明提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆的结构示意图；
图2：本发明提供的回转总成的结构示意图；
图3：本发明提供的流动水配重系统的结构示意图；
图4：本发明提供的平衡臂的结构示意图；
图5：本发明提供的抱杆头的正视结构示意图；
图6：本发明提供的抱杆头的侧视结构示意图；
其中：1、抱杆基础；2、顶升套架；3、塔身；4、附着框；5、回转总成；6、吊臂；7、抱杆头；8、吊臂变幅机构；9、流动水配重系统；10、平衡臂；11、起升机构；51、回转平台；52、回转塔身；53、上支座；54、回转支承；55、下支座；91、液压顶推机；92、小水箱；93、水管；94、水箱压重；95、配重水箱；96、配重水箱密封盖；97、小水箱密封盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明实施例提供的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，如图1所示，包括：抱杆基础1、顶升套架2、塔身3、附着框4、回转总成5、吊臂6、抱杆头7、吊臂变幅机构8、流动水配重系统9、平衡臂10、起升机构11。抱杆基础1、顶升套架2、塔身3、回转总成5和抱杆头7由下而上依次设置，回转总成5两侧分别设置吊臂6和平衡臂10，回转总成5和平衡臂10设有流动水配重系统9。起升机构11设置在抱杆底部的地面上，起升机构11通过起升钢丝绳与吊臂6的吊钩连接，可实现吊钩的升降运动控制。吊臂变幅机构8设置在回转总成5上，吊臂变幅机构8通过钢丝绳分别与吊臂6和平衡臂10连接。回转总成5、抱杆头7和平衡臂10均为格构式结构。
抱杆基础1为装配式基础，基础块之间使用楔块连接，保证了基础块连接的紧密和受力的均匀传递，以承受抱杆及被吊塔件的重量及塔身的不平衡力矩。
顶升套架2为空间桁架结构，与抱杆基础1使用螺栓固定连接。塔身3位于顶升套架2内部。顶升套架2上安装有由顶升液压油缸、液压泵站及顶升控制柜组成的顶升机构。在单动臂落地抱杆吊装作业时，顶升套架2与塔身3无连接；当需要加高或降低塔身3时，顶升套架2的顶升液压油缸与塔身3连接，从而可将塔身3顶起。
塔身3由多个标准节叠放组装而成，标准节为空间桁架结构，由型钢焊接而成，截面为方形，相邻标准节之间使用螺栓固定连接。吊装作业时，塔身3底部与抱杆基础1使用销轴连接成整体，从而保证单动臂落地抱杆受力可通过塔身3传递至抱杆基础1；加高或降低塔身3时，可通过顶升机构将塔身3顶起，从塔身3下部加入新的标准节以加高塔身3。
附着框4套装在塔身3外侧，附着框4为方形，其内侧安装有滚轮，滚轮与标准节主弦杆接触滚动，附着框4四角外侧焊接有连接板，通过附着钢丝绳与铁塔实现连接，保证加高或降低塔身3时塔机的稳定。
吊臂6为空间桁架结构，由2～3节吊臂节通过销轴连接组装而成。吊臂6包括首节、中间节和尾节等吊臂节，吊臂节之间使用销轴固定连接成为一个承载整体。首节的端部带有销轴孔，可使用销轴与回转总成6铰接连接，使吊臂6可在吊臂变幅机构8的变幅钢丝绳的牵拉下绕铰接点在竖直平面内做俯仰运动。吊臂6的截面为三角型，主要包括上弦杆、下弦杆、侧面腹杆和底面腹杆。
吊臂变幅机构8的钢丝绳通过抱杆头7顶部与吊臂6端部连接，通过吊臂变幅机构8的卷扬机收放钢丝绳实现吊臂6的俯仰变幅。通过吊臂6的变幅作业，可实现被吊塔件的水平位置调整。
其中，如图2所示，回转总成5包括由下而上依次设置的下支座55、回转支承54、上支座53、回转塔身52和回转平台51；回转平台51通过销轴分别与吊臂6、抱杆头7和平衡臂10连接。下支座55与塔身3使用螺栓固定连接。回转平台51中部设置抱杆头7，两侧分别设置吊臂6和平衡臂10，回转平台51通过销轴分别与吊臂6、抱杆头7和平衡臂10连接，通过回转总成5即可保证在塔身3不动的前提下实现吊臂6、抱杆头7、平衡臂10等上部结构的转动，从而实现被吊塔件能够在以塔身3为中心的圆周范围内的吊装就位。
其中，如图3所示，流动水配重系统9包括液压顶推机91、小水箱92和配重水箱95，小水箱92分别对称设置在回转塔身52的两侧，配重水箱95设置在平衡臂10的尾部。小水箱92内部竖直设置小水箱密封盖97，小水箱密封盖97与液压顶推机91的推杆垂直连接。液压顶推机91分别反向设置在回转塔身52的中间，并且通过控制系统同步控制推杆做水平往复运动。配重水箱95内部水平设置配重水箱密封盖96，在配重水箱密封盖96顶部设置水箱压重94。小水箱92与配重水箱94之间通过水管93连接。小水箱92通过耳板与回转塔身52连接。
小水箱92的容量为2m3，宽度为1m，高度为2m。配重水箱95的容量为4m3，长度为1.5m，宽度为1.8m，高度为1.5m。水管93的截面直径为0.2m。水的最大流速为0.0583m3/s，可满足35t.m/min的力矩变化。
液压顶推机91的推进量由配重控制系统控制，配重控制系统包括在吊臂6上分别设置的幅度传感器和重量传感器，通过幅度传感器测出的幅度信号值与重量传感器测出的重量信号值的乘积得到抱杆的实时前倾力矩值，输入PLC处理，然后由PLC根据实时前倾力矩值输出指令，控制液压顶推机91将小水箱92中的水推至配重水箱95，配重水箱95中的水产生与实时前倾力矩值相等的后倾力矩值，即可实现抱杆的力矩平衡。
其中，如图4所示，平衡臂10与配重水箱95通过销轴连接，平衡臂10与配重水箱95的连接处设有用于配重水箱95通过的开口，使得配重水箱95可从平衡臂10上降下。
其中，如图5至6所示，抱杆头7设置限位推杆，确保吊臂6与平衡臂10在收拢时不会与抱杆头7发生碰撞。
本实施例还提供了在组塔施工完毕后，拆除抱杆的方法，包括下述步骤：
1、打开水管93，将配重水箱95中的水全部排出或者回收到两个小水箱92中，然后封住配重水箱95口；
2、将吊臂6仰起到最大角度，同时将位于吊臂6侧的小水箱92的外耳板与吊钩连接，拆除小水箱92与回转塔身52之间的销轴，将小水箱92降至地面；
3、在平衡臂10上设置人字小抱杆，利用吊臂变幅机构8将配重水箱95吊起，拆除配重水箱95与平衡臂10之间的连接销轴，通过平衡臂10的开口将配重水箱95降至地面；
4、用人字抱杆将位于平衡臂10侧的小水箱2拆除；
5、将钢丝绳穿过平衡臂10尾部的滑轮，利用吊臂变幅机构8将平衡臂10拉起至90°，并且与抱杆头7固定；
6、将吊臂6仰起至88.3°，并与抱杆头7固定；
7、拆除标准节，完成抱杆拆除。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (4)
1.一种具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，所述抱杆包括由下而上依次设置的抱杆基础(1)、顶升套架(2)、塔身(3)、回转总成(5)和抱杆头(7)，所述回转总成(5)两侧分别设置吊臂(6)和平衡臂(10)，其特征在于：
所述回转总成(5)和平衡臂(10)设有流动水配重系统(9)，所述流动水配重系统(9)包括液压顶推机(91)、小水箱(92)和配重水箱(95)，所述液压顶推机(91)和小水箱(92)设置在回转总成(5)上，所述配重水箱(95)设置在平衡臂(10)的尾部，所述小水箱(92)与配重水箱(95)之间通过水管(93)连接；
所述液压顶推机(91)的推进量由配重控制系统控制，所述配重控制系统包括在吊臂(6)分别设置的幅度传感器和重量传感器，通过所述幅度传感器测出的幅度信号值与重量传感器测出的重量信号值的乘积得到抱杆的实时前倾力矩值，根据所述实时前倾力矩值控制液压顶推机(91)将所述小水箱(92)中的水推至配重水箱(95)，所述配重水箱(95)中的水产生与所述实时前倾力矩值相等的后倾力矩值，即可实现所述抱杆的力矩平衡；
所述回转总成(5)包括由下而上依次设置的下支座(55)、回转支承(54)、上支座(53)、回转塔身(52)和回转平台(51)；所述回转平台(51)中部设置抱杆头(7)，两侧分别设置吊臂(6)和平衡臂(10)，所述回转平台(51)通过销轴分别与所述吊臂(6)、抱杆头(7)和平衡臂(10)连接；
所述小水箱(92)分别对称设置在回转塔身(52)的两侧；
所述小水箱(92)内部竖直设置小水箱密封盖(97)，所述小水箱密封盖(97)与液压顶推机(91)的推杆垂直连接；
所述液压顶推机(91)分别反向设置在回转塔身(52)的中间，并且通过控制系统同步控制所述推杆做水平往复运动；
所述配重水箱(95)内部水平设置配重水箱密封盖(96)，所述配重水箱密封盖(96)顶部设置水箱压重(94)。
2.如权利要求1所述的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述小水箱(92)通过耳板与回转塔身(52)连接；所述配重水箱(95)与平衡臂(10)通过销轴连接，所述平衡臂(10)与配重水箱(95)的连接处设有用于所述配重水箱(95)通过的开口。
3.如权利要求1所述的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述抱杆还包括起升机构(11)和吊臂变幅机构(8)，所述起升机构(11)设置在抱杆底部并且通过钢丝绳与吊臂(6)的吊钩连接；所述吊臂变幅机构(8)设置在回转平台(51)上并且通过钢丝绳分别与吊臂(6)和平衡臂(10)连接。
4.如权利要求1～3中任一权利要求所述的具有流动水配重系统的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述回转总成(5)、抱杆头(7)和平衡臂(10)为格构式结构，所述抱杆头(7)设置限位推杆。
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