CN104803303A - 一种具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，该抱杆包括由下而上依次设置的基础底座、顶升套架、塔身、回转总成和抱杆头，回转总成两侧分别设置吊臂和平衡臂，其改进之处在于，平衡臂包括平衡臂平台、上平衡臂、下平衡臂和平衡臂连杆，所述上平衡臂与下平衡臂平行设置，上平衡臂与下平衡臂的一端分别与平衡臂平台连接，另一端分别与回转总成连接，上平衡臂与下平衡臂之间平行设置平衡臂连杆。和现有技术比，本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，能够改善单动臂落地抱杆杆身受力状况，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

一种具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆

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摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆。

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摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，能够改善单动臂落地抱杆杆身受力状况，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摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，所述抱杆包括由下而上依次设置的基础底座1、顶升套架2、塔身3、回转总成5和抱杆头8，所述回转总成5两侧分别设置吊臂6和平衡臂，其改进之处在于，所述平衡臂包括平衡臂平台10、上平衡臂12、下平衡臂13和平衡臂连杆14，所述上平衡臂12与下平衡臂13平行设置，所述上平衡臂12与下平衡臂13的一端分别与平衡臂平台10连接，另一端分别与回转总成5连接，所述上平衡臂12与下平衡臂13之间分别平行间隔设置平衡臂连杆14。

本发明提供的第一优选技术方案为，所述平衡臂平台10为箱式结构，所述平衡臂平台10上下分别设置平衡臂变幅机构9和配重11，所述平衡臂变幅机构9与抱杆头8之间设置平衡臂变幅钢丝绳16。

本发明提供的第二优选技术方案为，所述平衡臂与水平面之间的夹角介于7°～87.5°之间。

本发明提供的第三优选技术方案为，所述回转总成5包括由下而上依次设置的下回转支座、回转机构和上回转支座；所述下回转支座通过螺栓与塔身3连接；所述上回转支座的一侧通过销轴与所述吊臂6连接，另一侧通过销轴分别与上平衡臂12和下平衡臂13连接，所述上回转支座中部通过螺栓与抱杆头8连接。

本发明提供的第四优选技术方案为，所述上回转支座设置吊臂变幅机构15，所述吊臂变幅机构15包括卷扬机和吊臂变幅钢丝绳，所述吊臂变幅钢丝绳通过抱杆头8顶部与吊臂6端部连接。

本发明提供的第五优选技术方案为，所述吊臂6与平衡臂的变幅通过配重控制系统控制，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平衡臂变幅动作，并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。

本发明提供的第六优选技术方案为，所述上平衡臂12和下平衡臂13均为片状钢桁架式结构，所述上平衡臂12的框架内设置与抱杆头8相匹配的人字形开口。

本发明提供的第七优选技术方案为，所述下平衡臂13中部交错设置横腹杆和斜腹杆，两端分别设置与所述平衡臂变幅机构9和配重11的高度相匹配的窗口。

本发明提供的第八优选技术方案为，所述抱杆还包括设置在地面的起升机构17，所述起升机构17通过钢丝绳与位于所述吊臂6端部的吊钩7连接。

本发明提供的第九优选技术方案为，所述抱杆头8为格构式结构，并且设置限位推杆。

与最接近的现有技术比，本发明达到如下有益效果：

1、本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，通过抱杆平衡臂的摇动变幅，实时提供与吊臂工作时产生的前倾力矩相平衡的后倾力矩，改善抱杆杆身的受力状况。

2、本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，平衡臂采用平行四边形结构，可保证平衡臂平台始终保持水平，使得平衡臂变幅机构稳定运转。

3、本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，平衡臂变幅机构设置在摇动式平行四边形平衡臂的平台上，节省了抱杆顶部的安装空间，且平衡臂变幅机构自身也可作为配重使用。

4、本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，减小了抱杆头、平衡臂、回转上支座的单件重量及结构尺寸，可减小杆身标准节的尺寸及重量，实现抱杆的全面优化，可满足大型特高压铁塔的组立需要，方便落地抱杆的安装、拆卸与运输，提高山地等复杂地形下的施工效率。

5、本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，在拆除时抱杆头可携带平衡臂、配重及平衡臂变幅机构共同降下，无需单独拆除，减少了施工人员高空作业量。

6、本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，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：本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆的结构示意图；

图2：本发明提供的摇动式平衡臂的结构示意图；

图3：本发明提供的下平衡臂的结构示意图；

图4：本发明提供的伤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；

图7：本发明提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆在拆除时的示意图；

其中：1、基础底座；2、顶升套架；3、塔身；4、附着框；5、回转总成；6、吊臂；7、吊钩；8、抱杆头；9、平衡臂变幅机构；10、平衡臂平台；11、配重；12、上平衡臂；13、下平衡臂；14、平衡臂连杆；15、吊臂变幅机构；16、平衡臂变幅钢丝绳；17、起升机构。

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摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，如图1至7所示，包括：由下而上依次设置的基础底座1、顶升套架2、塔身3、回转总成5和抱杆头8，回转总成5两侧分别设置吊臂6和平衡臂。为平行四边形结构的平衡臂包括平衡臂平台10、上平衡臂12、下平衡臂13和平衡臂连杆14，上平衡臂12与下平衡臂13平行设置，上平衡臂12与下平衡臂13的一端分别与平衡臂平台10连接，另一端分别与回转总成5连接，上平衡臂12与下平衡臂13之间平行设置平衡臂连杆14。平衡臂平台10为箱式结构，平衡臂平台10上下分别设置平衡臂变幅机构9和配重11，平衡臂变幅机构9与抱杆头8之间设置平衡臂变幅钢丝绳16。平衡臂与水平面之间的夹角介于7°～87.5°之间。

基础底座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，与基础底座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底部与基础底座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传递至基础底座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。

回转总成5包括由下而上依次设置的下回转支座、回转机构和上回转支座，回转机构实现下回转支座和上回转支座的相对旋转运动；下回转支座通过螺栓与塔身3连接；上回转支座的一侧通过销轴与吊臂6连接，另一侧通过销轴分别与上平衡臂12和下平衡臂13连接，上回转支座中部通过螺栓与抱杆头8连接。上回转支座设置吊臂变幅机构15，吊臂变幅机构15包括卷扬机和吊臂变幅钢丝绳，吊臂变幅钢丝绳通过抱杆头8顶部与吊臂6端部连接。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8、摇动式平衡臂等上部结构的转动，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。

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5的上回转支座铰接连接，使吊臂6可在吊臂变幅机构15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6与平衡臂的变幅通过配重控制系统控制，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平衡臂变幅动作，并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。配重控制系统通过实时监测吊臂6及吊重所产生的前倾力矩，随时调整平衡臂及配重11的摇动位置，从而可以大大降低塔身弯矩，从而降低塔身截面尺寸和重量，方便运输、装拆和搬运。

摇动式平衡臂的上平衡臂12和下平衡臂13均为片状钢桁架式结构，上平衡臂12、下平衡臂13、四个平衡臂连杆14及平衡臂平台10之间由销轴连接。平衡臂设计为平行四边形结构，可保证平衡臂平台10始终保持水平，使平衡臂变幅机构9稳定运转。上平衡臂12的框架内设置与抱杆头8相匹配的人字形开口设计，可保证上平衡臂12在任意变幅角度时均与抱杆头8不发生接触；下平衡臂13中部交错设置横腹杆和斜腹杆，两端分别设置与所衡臂变幅机构9和配重11的高度相匹配的窗口，保证下平衡臂13在变幅时与配重11、吊臂变幅机构15不发生碰撞。

抱杆头8为格构式结构，并且设置限位推杆，保证吊臂6与平衡臂在收拢时不会与抱杆头8发生碰撞。

起升机构17设置在地面，通过钢丝绳与位于吊臂6端部的吊钩7连接，，可实现吊钩7的升降运动。

输电线路铁塔组立施工完毕后，本实施例提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆通过变幅机构将平衡臂仰起到87.5°，用销轴将抱杆头8与平衡臂平台10固定。再将吊臂6仰起到最大工作幅度，通过安全绳临时固定，再将吊臂变幅钢丝绳穿过吊臂根节滑轮并固定，启动吊臂变幅机构15将吊臂拉至90°，并用销轴固定于抱杆头8。固定后塔顶部最大截面尺寸为3136mm×2066mm，拆卸杆身标准节即可通过3.4m见方的铁塔顶部窗口降下，完成抱杆拆除。

拆除抱杆时，抱杆顶部可携带平衡臂、配重11及平衡臂变幅机构9共同降下，无需单独拆除，减少了施工人员高空作业量。

本实施例提供的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，采用摇动式平衡臂大大降低了工作及非工作状态下塔身所受弯矩，减小的塔身截面尺寸和重量，方便了运输、装拆和使用，降低了制造和使用成本，同时具有起升机构、吊臂变幅机构、回转机构、顶升机构，功能齐全，吊装方式灵活，施工人员少，可满足大起重力矩下的特高压输电线路铁塔的组立。

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 (10)

1.一种具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，所述抱杆包括由下而上依次设置的基础底座(1)、顶升套架(2)、塔身(3)、回转总成(5)和抱杆头(8)，所述回转总成(5)两侧分别设置吊臂(6)和平衡臂，其特征在于：

所述平衡臂包括平衡臂平台(10)、上平衡臂(12)、下平衡臂(13)和平衡臂连杆(14)，所述上平衡臂(12)与下平衡臂(13)平行设置，所述上平衡臂(12)与下平衡臂(13)的一端分别与平衡臂平台(10)连接，另一端分别与回转总成(5)连接，所述上平衡臂(12)与下平衡臂(13)之间平行设置平衡臂连杆(14)。

2.如权利要求1所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述平衡臂平台(10)为箱式结构，所述平衡臂平台(10)上下分别设置平衡臂变幅机构(9)和配重(11)，所述平衡臂变幅机构(9)与抱杆头(8)之间设置平衡臂变幅钢丝绳(16)。

3.如权利要求2所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述平衡臂与水平面之间的夹角介于7°～87.5°之间。

4.如权利要求2所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述回转总成(5)包括由下而上依次设置的下回转支座、回转机构和上回转支座；所述下回转支座通过螺栓与塔身(3)连接；所述上回转支座的一侧通过销轴与所述吊臂(6)连接，另一侧通过销轴分别与上平衡臂(12)和下平衡臂(13)连接，所述上回转支座中部通过螺栓与抱杆头(8)连接。

5.如权利要求4所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述上回转支座设置吊臂变幅机构(15)，所述吊臂变幅机构(15)包括卷扬机和吊臂变幅钢丝绳，所述吊臂变幅钢丝绳通过抱杆头(8)顶部与吊臂(6)端部连接。

6.如权利要求5所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述吊臂(6)与平衡臂的变幅通过配重控制系统控制，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平衡臂变幅动作，并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。

7.如权利要求1所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述上平衡臂(12)和下平衡臂(13)均为片状钢桁架式结构，所述上平衡臂(12)的框架内设置与抱杆头(8)相匹配的人字形开口。

8.如权利要求7所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述下平衡臂(13)中部交错设置横腹杆和斜腹杆，两端分别设置与所述平衡臂变幅机构(9)和配重(11)的高度相匹配的窗口。

9.如权利要求1所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述抱杆还包括设置在地面的起升机构(17)，所述起升机构(17)通过钢丝绳与位于所述吊臂(6)端部的吊钩(7)连接。

10.如权利要求1所述的具有摇动式平衡臂的单动臂落地抱杆，其特征在于，所述抱杆头(8)为格构式结构，并且设置限位推杆。