CN108910729B - 一种改善预应力起重臂塔机受力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善预应力起重臂塔机受力的装置及方法，包括回转塔身、配重、平衡臂、起重臂、支撑杆、平衡臂拉杆、起重臂短拉杆、起重臂长拉杆和拉杆，平衡臂和起重臂设置于回转塔身的顶部，平衡臂包括平衡臂根部节和平衡臂端部节，端部节与根部节的下端铰接，配重固定连接于平衡臂端部节，支撑杆的一端与回转塔身的上端连接，另一端分别与平衡臂拉杆、起重臂短拉杆、起重臂长拉杆连接，平衡臂拉杆的另一端连接在平衡臂端部节上，起重臂短拉杆和起重臂长拉杆的另一端分别与起重臂的中部和端部连接，拉杆的一端与平衡臂端部节一端连接，另一端与平衡臂根部节上侧连接。本发明改善了预应力起重臂塔机的受力。

Description

一种改善预应力起重臂塔机受力的装置及方法

技术领域

本发明涉及起重机技术领域，特别是涉及一种改善预应力起重臂塔机受力的装置及方法。

背景技术

随着国家加大在交通运输、水利水电工程、高铁、电力等工程的投入以及装配式建筑的快速发展，对塔机需求量越来越大的同时，对塔机的要求也越来越高。要求塔机的工作幅度和大幅度处起吊的重量越来越大的同时，还要保证安装和拆卸方便。平头塔机的起重臂是静定悬臂结构，可以实现臂架空中拆装，能降低群塔作业高度，臂架空中拆装与臂架整体吊装相比，对起重设备的要求大大降低，可节省拆装费用，所以平头塔机的应用越来越广泛。但平头塔机较同性能的塔机起重臂用钢量较大，导致起重臂向下的弯矩较大，削弱了平头塔机的起重能力。所以出现了一种既具有平头塔机的优点又能改善平头塔机起重臂力学性能的预应力起重臂塔机。这种预应力起重臂塔机是给平头塔机起重臂施加一个预应力，减小或者消除由于起重臂自重所带来的弯矩，可以使同等型号的平头塔机的额定起重量更大，也就是说，同等额定起重量的预应力起重臂塔机比平头塔机起重臂用钢量少很多，达到塔机优化设计的效果。但是设计过程中是不考虑突然卸载等工况的，如果预应力起重臂塔机在运行过程中发生突然卸载或者钢丝绳断裂等特殊工况，由于向上的预应力和突然卸载带来的向上的冲击力很大，由于相对于同等额定起重量的平头塔机，预应力起重臂塔机结构尺寸和用钢量变小单肢强度变低，所以起重臂容易发生较大形变，且撑杆与配重都是铰支的，一旦起重臂发生形变，撑杆和配重也会发生偏转或位移，会使得整体结构变形，导致塔机破坏、倾翻。如果考虑突然卸载等工况时，在不改变结构或者装置的前提下，就要减小预应力对起重臂的影响，对起重臂的优化效果就不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善预应力起重臂塔机受力的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，保证设计时不考虑突然卸载工况的预应力起重臂塔机在突然卸载等特殊工况下预应力起重臂塔机能够正常工作。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种改善预应力起重臂塔机受力的装置，包括回转塔身、配重、平衡臂、起重臂、支撑杆、平衡臂拉杆、起重臂短拉杆、起重臂长拉杆和拉杆，所述平衡臂和所述起重臂相互连接，所述回转塔身的顶部与所述平衡臂和所述起重臂的连接处连接，所述平衡臂包括平衡臂端部节和平衡臂根部节，所述配重与所述平衡臂端部节的一端固定连接，所述支撑杆的一端与所述回转塔身或所述平衡臂或所述起重臂的上端连接，所述平衡臂拉杆的一端与所述平衡臂端部节的一端连接，所述起重臂短拉杆的一端和所述起重臂长拉杆的一端分别与所述起重臂的中部和端部连接，所述平衡臂拉杆的另一端、所述起重臂短拉杆的另一端和所述起重臂长拉杆的另一端均与所述支撑杆的另一端连接，所述拉杆的一端与所述平衡臂端部节的一端连接，所述平衡臂端部节的另一端和所述拉杆的另一端分别与所述平衡臂根部节的下侧和上侧连接。

优选地，所述拉杆包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆的一端与所述第二拉杆的一端铰接，所述第一拉杆的另一端与所述平衡臂端部节的一端铰接，所述第二拉杆的另一端与所述平衡臂根部节的上侧铰接。

优选地，工作状态下，所述第一拉杆和所述第二拉杆处于松弛状态，非工作状态下或突然卸载的情况下，所述第一拉杆和所述第二拉杆处于张紧状态。

优选地，所述配重连接架的一端自左向右依次设有第一耳板和第二耳板，所述第一耳板与所述平衡臂拉杆的一端铰接，所述第二耳板与所述第一拉杆的另一端铰接。

优选地，所述平衡臂根部节的上侧设有第三耳板，所述第三耳板与所述第二拉杆的另一端铰接。

优选地，所述平衡臂根部节的下侧设有第四耳板，所述第四耳板与所述平衡臂端部节的另一端铰接。

优选地，所述起重臂的中部设有第五耳板，所述第五耳板与所述起重臂短拉杆的一端铰接。

优选地，所述起重臂的端部设有第六耳板，所述第六耳板与所述起重臂长拉杆的一端铰接。

本发明还提供了一种改善预应力起重臂塔机受力的装置的改善预应力起重臂塔机受力的方法，在预应力起重臂塔机的平衡臂端部节和平衡臂根部节之间增设拉杆，当预应力起重臂塔机在不吊载即处于非工作状态时，配重在起重臂上施加的预应力对起重臂的拉力远大于起重臂的自重载荷，此时拉杆处于张紧状态，从而减小非工作状态下施加在起重臂上的预应力，进而减小起重臂臂根处的最大应力；当预应力起重臂塔机处于工作状态时，随着吊载的逐渐增加，拉杆的受力逐渐减小，配重施加在起重臂上的预应力逐渐增大，直至所有的预应力全部施加在起重臂上，拉杆退出工作状态，此时拉杆处于松弛状态；一旦有突然卸载的工况发生，支撑杆和配重存在发生偏转或位移的趋势，此时拉杆瞬间开始受力并处于张紧状态，通过拉杆的拉紧阻止支撑杆和配重发生偏转或位移，以减小施加在起重臂上的预应力和向上的冲击力对起重臂臂根处应力的影响。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、通过在平衡臂的配重和平衡臂根部节之间增设拉杆，在工作状态时，随着吊载的逐渐增加，拉杆的受力逐渐减小，直到拉杆不受力，而发生突然卸载时，由于向上的预应力和突然卸载的冲击力，使得起重臂由向上的形变，在起重臂没有形变时拉杆不受力，起重臂稍有形变拉杆便会提供一个较大的拉力，从而限制支撑杆和配重的位移，使得施加在起重臂上的预应力减小或者消除，由于减小或者失去了预应力的作用，起重臂会在自重等向下的力作用下，使起重臂回到原来的位置，达到应对突然卸载等工况的目的。

2、改善了突然卸载、钢丝绳断裂等工况下预应力起重臂塔机的受力情况，既能保证起重臂的完全优化，又不影响预应力起重臂塔机的正常运行，而且能在突然卸载等工况下减小或者消除预应力带来的负面影响，保证设计时不考虑突然卸载工况的预应力起重臂塔机在突然卸载等特殊工况下预应力起重臂塔机能够正常工作。

3、优化了预应力起重臂塔机在空载状态下，起重臂臂根处应力过大的问题，使得预应力起重臂塔机可以应用在更多场合，面对各种工况，扩大了整个装置的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明改善预应力起重臂塔机受力的装置在工作状态下的结构示意图；

图2为图1中I的局部放大图；

图3为本发明改善预应力起重臂塔机受力的装置在非工作状态下或突然卸载或钢丝绳断裂的情况下的结构示意图；

图4为图3中II的局部放大图；

其中：1-第一耳板，2-拉杆，3-平衡臂拉杆，4-支撑杆，5-起重臂短拉杆，6-起重臂长拉杆，7-第六耳板，8-起重臂，9-第五耳板，10-回转塔身，11-平衡臂根部节，12-配重，13-第二耳板，14-第三耳板，15-第四耳板，16-平衡臂端部节，17-第一拉杆，18-第二拉杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”和“右”指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的是提供一种改善预应力起重臂塔机受力的装置及方法，以解决现有技术存在的问题，在优化了空载状态下起重臂臂根受力同时，也能保证设计时不考虑突然卸载工况的预应力起重臂塔机在突然卸载等特殊工况下预应力起重臂塔机能够正常工作。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图4所示：本实施例提供了一种改善预应力起重臂塔机受力的装置，回转塔身10、配重12、平衡臂、起重臂8、支撑杆4、平衡臂拉杆3、起重臂短拉杆5、起重臂长拉杆6和拉杆2，平衡臂和起重臂8相互连接，回转塔身10的顶部与平衡臂和起重臂8的连接处连接，平衡臂包括平衡臂端部节16和平衡臂根部节11，配重12与平衡臂端部节16的一端固定连接，平衡臂端部节16的另一端与平衡臂根部节11的下侧铰接。支撑杆4的一端与回转塔身10或平衡臂或起重臂8的上端连接，平衡臂拉杆3的一端与平衡臂端部节16的一端连接，起重臂短拉杆5的一端和起重臂长拉杆6的一端分别与起重臂8的中部和端部连接，平衡臂拉杆3的另一端、起重臂短拉杆5的另一端和起重臂长拉杆6的另一端均与支撑杆4的另一端连接。拉杆2的一端与平衡臂端部节16的一端连接，拉杆2的另一端与平衡臂根部节11的上侧连接。改善预应力起重臂塔机受力的装置通过在配重12和平衡臂根部节11之间增设拉杆2，以保证设计时不考虑突然卸载工况的预应力起重臂塔机在突然卸载或钢丝绳断裂等特殊工况下预应力起重臂塔机能够正常工作。

具体地，拉杆2包括第一拉杆17和第二拉杆18，第一拉杆17的一端与第二拉杆18的一端铰接，第一拉杆17的另一端与平衡臂端部节16的一端铰接，第二拉杆18的另一端与平衡臂根部节11的上侧铰接。如图1-图2所示，预应力起重臂塔机在工作状态下，第一拉杆17和第二拉杆18处于松弛状态；如图3-图4所示，预应力起重臂塔机在非工作状态下或突然卸载的情况下，第一拉杆17和第二拉杆18处于张紧状态。应当注意的是，在具体实施时，拉杆不仅限于上述设置，拉杆不仅可以设置成两根，还可以设置成一根柔性杆或用钢丝绳代替均可，同时拉杆的根数还可以为两根以上，相邻的两根拉杆之间为柔性连接，具体情况视施工条件等各种材料而定。

平衡臂端部节16的一端自左向右依次设有第一耳板1和第二耳板13，第一耳板1与平衡臂拉杆3的一端铰接，第二耳板13与第一拉杆17的另一端铰接。应当注意的是，第一耳板1和第二耳板13也可以为同一耳板，使得平衡臂拉杆3的一端和第一拉杆17的另一端均与同一耳板铰接，具体情况根据第一耳板和第二耳板的具体位置以及受力情况而定。平衡臂根部节的上侧设有第三耳板14，第三耳板14与第二拉杆18的另一端铰接。平衡臂根部节的下侧设有第四耳板15，第四耳板15与平衡臂端部节16的另一端铰接。起重臂8的中部设有第五耳板9，第五耳板9与起重臂短拉杆5的一端铰接。起重臂8的端部设有第六耳板7，第六耳板7与起重臂长拉杆6的一端铰接。

本实施例还提供了一种基于上述改善预应力起重臂塔机受力的装置的改善预应力起重臂塔机受力的方法，在预应力起重臂塔机的配重12和平衡臂根部节11之间增设拉杆2，当预应力起重臂塔机在不吊载即处于非工作状态时，配重12施加在起重臂8上的预应力对起重臂8的拉力远大于起重臂8的自重载荷，此时拉杆2处于张紧状态，从而减小非工作状态下施加在起重臂8上的预应力，进而减小起重臂8臂根处的最大应力；当预应力起重臂塔机处于工作状态时，随着吊载的逐渐增加，拉杆2的受力逐渐减小，配重12施加在起重臂8上的预应力逐渐增大，直至所有的预应力全部施加在起重臂8上，拉杆2退出工作状态，此时拉杆2处于松弛状态；一旦有突然卸载的工况发生，支撑杆4和配重12存在发生偏转或位移的趋势，此时拉杆2瞬间开始受力并处于张紧状态，通过将拉杆2的拉紧阻止支撑杆4和配重12发生偏转或位移，以减小起重臂8上施加的预应力和向上的冲击力对起重臂8臂根处的应力。

本实施例中的改善预应力起重臂塔机受力的装置通过在配重12和平衡臂根部节11之间增设拉杆2，在额定载荷工作状态下，起重臂8没有突然卸载时没有形变，拉杆2不受力，在突然卸载发生过程中，起重臂8稍有形变拉杆2便会提供一个较大的拉力，从而限制支撑杆4和配重12的位移，此时，即使起重臂8有向上的形变，支撑杆4和配重12也没有位移，使得起重臂8上的预应力减小或者消除，起重臂8会在自重等向下的力作用下，使起重臂8回到原来的位置，达到应对突然卸载等工况的目的；改善预应力起重臂塔机受力的装置和方法改善了突然卸载或钢丝绳断裂等工况下预应力起重臂塔机的受力情况，既能保证起重臂8的完全优化，又不影响预应力起重臂塔机的正常运行，而且能在突然卸载等工况下减小或者消除预应力带来的负面影响，保证了设计时不考虑突然卸载工况的预应力起重臂塔机在突然卸载等特殊工况下预应力起重臂塔机能够正常工作；优化了空载状态下预应力对起重臂臂根处的最大应力；预应力起重臂塔机可以应用在更多场合，面对各种工况，扩大了整个装置的应用范围。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：包括回转塔身、配重、平衡臂、起重臂、支撑杆、平衡臂拉杆、起重臂短拉杆、起重臂长拉杆和拉杆，所述平衡臂和所述起重臂相互连接，所述回转塔身的顶部与所述平衡臂和所述起重臂的连接处连接，所述平衡臂包括平衡臂端部节和平衡臂根部节，所述配重与所述平衡臂端部节的一端固定连接，所述支撑杆的一端与所述回转塔身或所述平衡臂或所述起重臂的上端连接，所述平衡臂拉杆的一端与所述平衡臂端部节的一端连接，所述起重臂短拉杆的一端和所述起重臂长拉杆的一端分别与所述起重臂的中部和端部连接，所述平衡臂拉杆的另一端、所述起重臂短拉杆的另一端和所述起重臂长拉杆的另一端均与所述支撑杆的另一端连接，所述拉杆的一端与所述平衡臂端部节的一端连接，所述平衡臂端部节的另一端和所述拉杆的另一端分别与所述平衡臂根部节的下侧和上侧连接，工作状态下，所述拉杆处于松弛状态，非工作状态下，所述拉杆处于张紧状态。

2.根据权利要求1所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：所述拉杆包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆的一端与所述第二拉杆的一端铰接，所述第一拉杆的另一端与所述平衡臂端部节的一端铰接，所述第二拉杆的另一端与所述平衡臂根部节的上侧铰接。

3.根据权利要求2所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：工作状态下，所述第一拉杆和所述第二拉杆处于松弛状态，非工作状态下或突然卸载的情况下，所述第一拉杆和所述第二拉杆处于张紧状态。

4.根据权利要求2所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：所述平衡臂端部节的一端自左向右依次设有第一耳板和第二耳板，所述第一耳板与所述平衡臂拉杆的一端铰接，所述第二耳板与所述第一拉杆的另一端铰接。

5.根据权利要求2所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：所述平衡臂根部节的上侧设有第三耳板，所述第三耳板与所述第二拉杆的另一端铰接。

6.根据权利要求1所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：所述平衡臂根部节的下侧设有第四耳板，所述第四耳板与所述平衡臂端部节的另一端铰接。

7.根据权利要求1所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：所述起重臂的中部设有第五耳板，所述第五耳板与所述起重臂短拉杆的一端铰接。

8.根据权利要求1所述的改善预应力起重臂塔机受力的装置，其特征在于：所述起重臂的端部设有第六耳板，所述第六耳板与所述起重臂长拉杆的一端铰接。

9.一种基于权利要求1-8中任一项所述改善预应力起重臂塔机受力的装置的改善预应力起重臂塔机受力的方法，其特征在于：在预应力起重臂塔机的平衡臂端部节和平衡臂根部节之间增设拉杆，当预应力起重臂塔机在不吊载即处于非工作状态时，配重在起重臂上施加的预应力对起重臂的拉力远大于起重臂的自重载荷，此时拉杆处于张紧状态，从而减小非工作状态下施加在起重臂上的预应力，进而减小起重臂臂根处的最大应力；当预应力起重臂塔机处于工作状态时，随着吊载的逐渐增加，拉杆的受力逐渐减小，配重施加在起重臂上的预应力逐渐增大，直至所有的预应力全部施加在起重臂上，拉杆退出工作状态，此时拉杆处于松弛状态；一旦有突然卸载的工况发生，支撑杆和配重存在发生偏转或位移的趋势，此时拉杆瞬间开始受力并处于张紧状态，通过拉杆的拉紧阻止支撑杆和配重发生偏转或位移，以减小施加在起重臂上的预应力和向上的冲击力对起重臂臂根处应力的影响。