CN112573388A - 一种塔吊臂架及其工作方法 - Google Patents

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CN112573388A CN202110134100.3A CN202110134100A CN112573388A CN 112573388 A CN112573388 A CN 112573388A CN 202110134100 A CN202110134100 A CN 202110134100A CN 112573388 A CN112573388 A CN 112573388A
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刘冰洁
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张诗文
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Zhengzhou Embedded Iron Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种塔吊臂架，包括回转盘平台、可拆卸式固定连接于回转盘上端的塔头和可拆卸式固定连接于回转盘平台两侧的配重臂和起重臂，起重臂下端吊挂有主变幅小车，配重臂为由数量若干上弦杆、侧杆、下腹杆和下弦杆组成的桁架结构，配重臂通过上弦杆和若干拉杆或拉索与塔头上端拉结连接，桁架结构内设有配重列车轨道，配重列车轨道上设有多个首尾相连配重小车组成的配重列车，桁架结构下端吊挂有次变幅小车；本发明还公开了一种塔吊臂架的工作方法，配重臂和起重臂的力矩差值可通过配重列车前后移动控制在预设数值范围±a内；本发明具有成本低、施工方便、塔身承受弯矩小、有利于塔吊结构和塔吊基础的受力、使用方便、工作效率高的优点。

Description

一种塔吊臂架及其工作方法
技术领域
本发明属于塔吊技术领域，具体涉及一种塔吊臂架及其工作方法。
背景技术
如图7所示，现有的平臂式塔吊臂架由配重臂3、起重臂4、塔头1、拉杆或拉索5、回转盘平台2、配重块20和起重车19（即变幅小车）组成，回转盘平台2的一侧是配重臂3，配重臂3的远端部位固定悬挂有配重块20，回转盘平台2的另一侧是起重臂4，起重臂4的下端吊挂有起重车19，起重车19可沿起重臂4前后移动，回转盘平台2上固定连接有塔头1，配重臂3和起重臂4通过若干拉杆或拉索5与塔头1的上端拉结连接。
现有的塔吊无论是平臂式塔吊还是动臂式塔吊，一般来说起重臂的长度要远远大于配重臂的长度，在起重车空载时，配重臂一侧对回转盘平台形成的力矩较大，而当起重车重负载时，起重臂一侧对回转盘平台形成向反方向的力矩较大，这种结构受力特点会对塔吊结构及塔吊基础的受力不利；为解决上述问题，开发一种新型的塔吊臂架及其工作方法很有必要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种成本低、施工方便、塔身承受弯矩小、有利于塔吊结构和塔吊基础的受力、使用方便、工作效率高的塔吊臂架及其工作方法。
本发明的目的是这样实现的：第一方面，提供了一种塔吊臂架，包括回转盘平台、可拆卸式固定连接于所述回转盘平台上端的塔头和可拆卸式固定连接于所述回转盘平台两侧的配重臂和起重臂，所述起重臂的下端吊挂有主变幅小车，所述配重臂为由数量若干的上弦杆、侧杆、下腹杆和下弦杆组成的桁架结构，所述配重臂通过所述上弦杆和若干拉杆或拉索与所述塔头的上端拉结连接，所述桁架结构内位于所述下腹杆的上端设有配重列车轨道，所述配重列车轨道上设有可沿所述配重列车轨道前后移动的配重列车，所述配重列车由多个首尾相连的配重小车组成，所述桁架结构的下端吊挂有次变幅小车。
优选的，所述配重臂为由数量若干的所述上弦杆、所述侧杆、所述下腹杆和所述下弦杆组成的三角形的桁架结构。
优选的，所述配重臂为由数量若干的所述上弦杆、所述侧杆、所述下腹杆、所述下弦杆和上腹杆组成的矩形或等腰梯形的桁架结构。
优选的，所述配重小车包括配重车厢和多个匹配所述配重列车轨道设置的车轮，多个所述车轮均匀对称设置于所述配重车厢的下端，所述配重车厢通过多个所述车轮安装于所述配重列车轨道上且可通过多个所述车轮沿所述配重列车轨道进行前后移动。
优选的，所述配重小车的前后端下部两侧设有两个对称的销耳，相邻两个所述配重小车通过相邻一侧的所述销耳和销耳轴相互连接在一起。
优选的，所述下弦杆的下端设有匹配所述次变幅小车设置的次变幅小车轨道，所述次变幅小车通过所述次变幅小车轨道吊挂于所述桁架结构上且所述次变幅小车可沿所述次变幅小车轨道前后移动。
优选的，所述起重臂可以是平臂，也可以是动臂。
第二方面，提供了一种塔吊臂架的工作方法，包括控制器、检测装置和上述任一项所述的塔吊臂架，其中回转盘平台受到设置于其两侧的配重臂和起重臂的力矩差值最终传递为塔身所承受的弯矩，所述力矩差值可在检测装置对配重臂和起重臂力矩差值的实时检测下，通过控制器对检测装置实时检测反馈信号的分析和处理，然后指令配重列车前后移动控制在预设数值范围±a内。
优选的，在起重臂吊起重物、放下重物或变幅时，回转盘平台两侧的力矩差值会逐渐增大；通过控制器、检测装置和配重列车将回转盘平台中心的力矩差值控制在预设数值范围±a内，其中“+”表示起重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩大于配重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩，此时起重臂侧和配重臂侧的力矩差值定义为+a，其中“-”表示起重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩小于配重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩，此时起重臂侧和配重臂侧的力矩差值定义为-a；具体工作方法为：（1）在起重臂吊起重物或幅度增大时，起重臂侧相对于回转盘平台的力矩逐渐增大，两侧的力矩差值会逐渐增大至+a，当控制器在检测装置的实时检测反馈下检测到力矩差值增大到预设数值+a时，控制器输出指令，先指令起重臂动作停止，使力矩差值不再增加，同时指令配重列车向远离回转盘平台中心的方向移动，使两侧力矩差值开始逐渐减少，在力矩差值减少到0时控制器指令配重列车继续移动，直至力矩差值从+a变为-a时，控制器指令配重列车停止移动，同时指令起重臂继续工作，此时力矩差值开始从-a向+a转变，当-a转变为+a时，重复上述步骤，直至所吊重物到达预定位置；（2）在起重臂放下所吊重物或幅度减小时，起重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩会逐渐减小，两侧的力矩差值会逐渐增大至-a，当控制器在检测装置的实时检测反馈下检测到力矩差值增大到预设数值-a时，控制器输出指令，先指令起重臂动作停止，使力矩差值不再增加，然后指令配重列车向靠近回转盘平台中心的方向移动，使力矩差值开始逐渐减少，在力矩差值减少到0时控制器指令配重列车继续移动，直至力矩差值从-a变成+a时，控制器指令配重列车停止移动，同时指令配重臂继续工作，此时力矩差值从+a向-a转变，当+a转变为-a时，重复上述步骤，直至所吊重物到达预定位置；通过选择使用方法（1）和/或方法（2），在吊起重物、放下重物、增加幅度、减小幅度的过程中，将力矩差值控制在预设数值范围±a内。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
（1）本发明采用配重列车取代现有的配重块，长条状的首尾相连式配重列车可将原来一个大的集中荷载分解为多个小的集中荷载，使得多个小的集中荷载重量加起来与一个大的集中荷载的重量相等的情况下，多个小的集中荷载对臂架形成的最大弯矩小于一个大的集中荷载对臂架形成的最大弯矩，有利于配重臂结构尺寸和结构重量的减少，有利于降低塔吊制造成本的同时方便塔吊施工；
（2）本发明的配重列车可沿配重臂前后移动，相比于现有的固定式配重块，在起重臂吊起重物、放下重物和变幅发生力矩变化时，配重臂可通过前后移动配重列车来适应起重臂的这种力矩变化，以充分减少两者的力矩差值，从而减少回转盘平台和塔身所承受的弯矩，使塔吊结构和塔吊基础的受力平衡；
（3）本发明同时设置有主变幅小车和次变幅小车吊装物体，方便塔吊不同使用场景的使用；
（4）本发明的工作方法在控制力矩差值为预设数值范围±a内时，每次调节都在+a至-a或-a至+a的较大范围内进行调节，相比于现有技术通用的+a至0和/或-a至0方式调节，可有效保证力矩差值符合设计要求的同时节省调节时间，使得塔吊整体工作效率得以提高；
总的，本发明具有成本低、施工方便、塔身承受弯矩小、有利于塔吊结构和塔吊基础的受力、使用方便、工作效率高的优点。
附图说明
图1是本发明的平臂式塔吊臂架的主视结构示意图。
图2是本发明的配重臂的第一种实现方式的侧视结构示意图。
图3是本发明的配重列车的局部主视结构示意图。
图4是本发明的配重臂的第二种实现方式的侧视结构示意图。
图5是本发明的配重臂的第三种实现方式的侧视结构示意图，
图6是本发明的动臂式塔吊臂架的主视结构示意图。
图7是现有技术平臂式塔吊臂架的主视结构示意图。
图中：1、塔头 2、回转盘平台 3、配重臂 4、起重臂 5、拉杆或拉索 6、配重列车 61、配重小车 611、配重车厢 612、车轮 613、销耳 614、销耳轴 7、次变幅小车8、主变幅小车 9、主变幅小车轨道 10、次变幅小车轨道 11、塔身 12、顶升套架 13、桁架结构 131、上弦杆 132、侧杆 133、下腹杆 134、下弦杆 135、上腹杆 14、配重列车轨道 起重车 15、变幅绳 16、吊重绳 17、动臂式起重臂 18、动臂式起重车 19、起重车 20、配重块。
具体实施方式
应理解，如果塔身受到的弯矩较小，那么在塔吊吊起同样重量的重物时塔身架结构竖杆所受的最大压力就会减小，也就是说塔吊在吊起同样重量重物的情况下塔吊塔身所要求的桁架结构的竖杆截面面积要小。
那么怎样才能够使塔吊的塔身的桁架受到的弯矩较小呢，配重臂和起重臂都通过塔头与回转盘平台拉结连接，回转盘平台与塔身转动连接，在不考虑风荷载的情况下，是回转盘平台把弯矩传递给塔身桁架，而回转盘平台的弯矩来自于起重臂侧和配重臂侧的力矩差，因此要减小塔身桁架结构所受的弯矩，只有通过控制起重臂侧与配重臂侧对回转平台形成的力矩差值来实现。
那么怎样才能让起重臂侧对回转盘平台产生的力矩与配重臂侧对回转盘平台产生的力矩的差值不超出某个特定的数值呢，起重臂侧对回转盘平台产生的力矩是在不断变化着的，只有配重臂侧对回转盘平台产生的力矩的大小也在相应变化，才能够使得与起重臂侧对塔身产生的力矩的大小的差值控制在一个特定的范围内。在配重的重量固定不变的情况下，只有适时改变配重距回转盘平台的距离的大小才可以使配重臂侧对塔身产生的力矩相应变化。
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
第一方面，如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种塔吊臂架，包括回转盘平台2、可拆卸式固定连接于回转盘平台2上端的塔头1和可拆卸式固定连接于回转盘平台2两侧的配重臂3和起重臂4，起重臂4的下端吊挂有主变幅小车8，该部分结构与现有技术的塔吊臂架相同，采用现有技术实现即可。其中，主变幅小车8吊挂在起重臂4下端的主变幅小车轨道9上且可沿主变幅小车轨道9前后移动，主要用于吊装较重的物体。
配重臂3为由数量若干的上弦杆131、侧杆132、下腹杆133和下弦杆134组成的桁架结构13，桁架结构13内位于下腹杆133的上端设有配重列车轨道14，配重列车轨道14上设有可沿配重列车轨道14前后移动的配重列车6，配重列车6由多个首尾相连的配重小车61组成，桁架结构13的下端吊挂有次变幅小车7。其中，次变幅小车7主要用于吊装塔吊自身的塔身标准段和较轻的物体。
其中，配重臂3的设计理念是这样的：在配重臂3一侧对回转盘平台2形成的最大力矩的大小一定的情况下，配重臂3的长度越长，配重列车6的重心距回转盘平台2的距离可以越大，则需要的配重列车6的重量越轻，而较轻的配重列车6对配重臂3产生的最大弯矩较小，而较小的配重臂3弯矩对桁架结构13的结构尺寸及重量要求的越小，因此配重臂3的长度比现有的配重臂3的长度要长，那么针对长度较长的配重臂3的运输和安装不便，可以根据需要将配重臂3分解为若干段（现有技术的长度较长的起重臂3也是这么处理，以使其方便运输和安装的），相邻段采用螺栓或销轴可拆卸式固定连接，相应地配重列车轨道12也在分段处断开，但相邻段可拆卸式固定连接后相邻段的配重列车轨道12随之也无缝对接变成了一条轨道，以方便配重列车6在整个配重臂3上前后移动。
其中，配重列车6的设计理念是这样的：现有的配重块20近乎于一个大的集中荷载，不利于配重臂3的桁架结构13的受力状况，为了改善配重臂3的桁架结构13的受力状况，将配重块20的重量沿配重臂3的长度方向分散开来，使配重荷载由近乎于一个大的集中荷载变成多个小的集中荷载；因为在多个小的集中荷载重量加起来与一个大的集中荷载的重量相等的情况下，多个小的集中荷载对臂架形成的最大弯矩小于一个大的集中荷载对臂架形成的最大弯矩，因此可以通过沿配重臂3的长度方向上分散配重荷载来减少配重臂3所受的最大弯矩，相应地配重臂3的结构尺寸和结构重量也可相应减少，因此把配重块20分解为了可在配重列车轨道14上前后移动的长条状的首尾相连式配重列车6。
优选的，如图2所示，第一种实现方式的配重臂3为由数量若干的上弦杆131、侧杆132、下腹杆133和下弦杆134组成的三角形的桁架结构13。
优选的，如图4所示，第二种实现方式的配重臂3为由数量若干的上弦杆131、侧杆132、下腹杆133、下弦杆134和上腹杆135组成的矩形的桁架结构13。
优选的，如图5所示，第三种实现方式的配重臂3为由数量若干的上弦杆131、侧杆132、下腹杆133、下弦杆134和上腹杆135组成的等腰梯形的桁架结构13。
优选的，配重小车61包括配重车厢611和多个匹配配重列车轨道14设置的车轮612，多个车轮612均匀对称设置于配重车厢611的下端，配重车厢611通过多个车轮612安装于配重列车轨道14上且可通过多个车轮612沿配重列车轨道14进行前后移动。
优选的，配重小车61的前后端下部两侧设有两个对称的销耳613，相邻两个配重小车61通过相邻一侧的销耳613和销耳轴614相互连接在一起。
优选的，下弦杆134的下端设有匹配次变幅小车7设置的次变幅小车轨道10，次变幅小车7通过次变幅小车轨道10吊挂于桁架结构13上且次变幅小车7可沿次变幅小车轨道10前后移动。
优选的，如图1所示，起重臂4可以是平臂，适用于平臂式塔吊；如图6所示，起重臂4也可以是动臂17，适用于动臂式塔吊，此时动臂17一侧的结构可采用现有技术实现。
第二方面，本发明提供了一种塔吊臂架的工作方法，包括控制器（图中未画出）、检测装置（图中未画出）和上述的塔吊臂架，其中回转盘平台2受到设置于其两侧的配重臂3和起重臂4的力矩差值最终传递为塔身11所承受的弯矩，力矩差值可在检测装置对配重臂3和起重臂4力矩差值的实时检测下，通过控制器对检测装置实时检测反馈信号的分析和处理，然后指令配重列车6前后移动控制在预设数值范围±a内。
其中，控制器用于整体控制塔吊的各项工作，并对检测装置的实时检测反馈信号进行分析和处理，并将处理结果通过指令发出配重列车6。其中，检测装置可以采用称重传感器和位置传感器实现，称重传感器用于检测吊装物体重量，位置传感器用于检测吊装物体相对于回转盘平台2距离，所检测到的重量与距离的乘积就是吊装物体对回转盘平台2产生的力矩，而此时的配重列车6对回转盘平台2的力矩是预先设计好并存储于控制器中的，两者相比控制器就会给配重列车6发出相应的指令。
优选的，在起重臂4吊起重物、放下重物或变幅时，回转盘平台2两侧的力矩差值会逐渐增大；通过控制器、检测装置和配重列车6将回转盘平台2中心的力矩差值控制在预设数值范围±a内，其中“+”表示起重臂4侧相对于回转盘平台2中心的力矩大于配重臂3侧相对于回转盘平台2中心的力矩，此时起重臂4侧和配重臂3侧的力矩差值定义为+a，其中“-”表示起重臂4侧相对于回转盘平台2中心的力矩小于配重臂3侧相对于回转盘平台2中心的力矩，此时起重臂4侧和配重臂3侧的力矩差值定义为-a；具体工作方法为：（1）在起重臂4吊起重物或幅度增大时，起重臂4侧相对于回转盘平台2的力矩逐渐增大，两侧的力矩差值会逐渐增大至+a，当控制器在检测装置的实时检测反馈下检测到力矩差值增大到预设数值+a时，控制器输出指令，先指令起重臂4动作停止，使力矩差值不再增加，同时指令配重列车6向远离回转盘平台2中心的方向移动，使两侧力矩差值开始逐渐减少，在力矩差值减少到0时控制器指令配重列车6继续移动，直至力矩差值从+a变为-a时，控制器指令配重列车6停止移动，同时指令起重臂4继续工作，此时力矩差值开始从-a向+a转变，当-a转变为+a时，重复上述步骤，直至所吊重物到达预定位置；（2）在起重臂4放下所吊重物或幅度减小时，起重臂4侧相对于回转盘平台2中心的力矩会逐渐减小，两侧的力矩差值会逐渐增大至-a，当控制器在检测装置的实时检测反馈下检测到力矩差值增大到预设数值-a时，控制器输出指令，先指令起重臂4动作停止，使力矩差值不再增加，然后指令配重列车6向靠近回转盘平台中心的方向移动，使力矩差值开始逐渐减少，在力矩差值减少到0时控制器指令配重列车6继续移动，直至力矩差值从-a变成+a时，控制器指令配重列车6停止移动，同时指令配重臂4继续工作，此时力矩差值从+a向-a转变，当+a转变为-a时，重复上述步骤，直至所吊重物到达预定位置；通过选择使用方法（1）和/或方法（2），在吊起重物、放下重物、增加幅度、减小幅度的过程中，将力矩差值控制在预设数值范围±a内。
其中，力矩差值的预设数值范围±a是根据塔吊的整体设计结构计算出来的额，是塔吊能长期稳定工作的耐受值。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而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范围当中。

Claims (9)

1.一种塔吊臂架，包括回转盘平台、可拆卸式固定连接于所述回转盘平台上端的塔头和可拆卸式固定连接于所述回转盘平台两侧的配重臂和起重臂，所述起重臂的下端吊挂有主变幅小车，其特征在于：所述配重臂为由数量若干的上弦杆、侧杆、下腹杆和下弦杆组成的桁架结构，所述配重臂通过所述上弦杆和若干拉杆或拉索与所述塔头的上端拉结连接，所述桁架结构内位于所述下腹杆的上端设有配重列车轨道，所述配重列车轨道上设有可沿所述配重列车轨道前后移动的配重列车，所述配重列车由多个首尾相连的配重小车组成，所述桁架结构的下端吊挂有次变幅小车。
2.根据权利要求1所述的塔吊臂架，其特征在于：所述配重臂为由数量若干的所述上弦杆、所述侧杆、所述下腹杆和所述下弦杆组成的三角形的桁架结构。
3.根据权利要求1所述的塔吊臂架，其特征在于：所述配重臂为由数量若干的所述上弦杆、所述侧杆、所述下腹杆、所述下弦杆和上腹杆组成的矩形或等腰梯形的桁架结构。
4.根据权利要求1所述的塔吊臂架，其特征在于：所述配重小车包括配重车厢和多个匹配所述配重列车轨道设置的车轮，多个所述车轮均匀对称设置于所述配重车厢的下端，所述配重车厢通过多个所述车轮安装于所述配重列车轨道上且可通过多个所述车轮沿所述配重列车轨道进行前后移动。
5.根据权利要求1所述的塔吊臂架，其特征在于：所述配重小车的前后端下部两侧设有两个对称的销耳，相邻两个所述配重小车通过相邻一侧的所述销耳和销耳轴相互连接在一起。
6.根据权利要求1所述的塔吊臂架，其特征在于：所述下弦杆的下端设有匹配所述次变幅小车设置的次变幅小车轨道，所述次变幅小车通过所述次变幅小车轨道吊挂于所述桁架结构上且所述次变幅小车可沿所述次变幅小车轨道前后移动。
7.根据权利要求1所述的塔吊臂架，其特征在于：所述起重臂可以是平臂，也可以是动臂。
8.一种塔吊臂架的工作方法，其特征在于：包括控制器、检测装置和权利要求1～7任一项所述的塔吊臂架，其中回转盘平台受到设置于其两侧的配重臂和起重臂的力矩差值最终传递为塔身所承受的弯矩，所述力矩差值可在检测装置对配重臂和起重臂力矩差值的实时检测下，通过控制器对检测装置实时检测反馈信号的分析和处理，然后指令配重列车前后移动控制在预设数值范围±a内。
9.根据权利要求8所述的塔吊臂架的工作方法，其特征在于，在起重臂吊起重物、放下重物或变幅时，回转盘平台两侧的力矩差值会逐渐增大；通过控制器、检测装置和配重列车将回转盘平台中心的力矩差值控制在预设数值范围±a内，其中“+”表示起重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩大于配重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩，此时起重臂侧和配重臂侧的力矩差值定义为+a，其中“-”表示起重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩小于配重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩，此时起重臂侧和配重臂侧的力矩差值定义为-a；具体工作方法为：（1）在起重臂吊起重物或幅度增大时，起重臂侧相对于回转盘平台的力矩逐渐增大，两侧的力矩差值会逐渐增大至+a，当控制器在检测装置的实时检测反馈下检测到力矩差值增大到预设数值+a时，控制器输出指令，先指令起重臂动作停止，使力矩差值不再增加，同时指令配重列车向远离回转盘平台中心的方向移动，使两侧力矩差值开始逐渐减少，在力矩差值减少到0时控制器指令配重列车继续移动，直至力矩差值从+a变为-a时，控制器指令配重列车停止移动，同时指令起重臂继续工作，此时力矩差值开始从-a向+a转变，当-a转变为+a时，重复上述步骤，直至所吊重物到达预定位置；（2）在起重臂放下所吊重物或幅度减小时，起重臂侧相对于回转盘平台中心的力矩会逐渐减小，两侧的力矩差值会逐渐增大至-a，当控制器在检测装置的实时检测反馈下检测到力矩差值增大到预设数值-a时，控制器输出指令，先指令起重臂动作停止，使力矩差值不再增加，然后指令配重列车向靠近回转盘平台中心的方向移动，使力矩差值开始逐渐减少，在力矩差值减少到0时控制器指令配重列车继续移动，直至力矩差值从-a变成+a时，控制器指令配重列车停止移动，同时指令配重臂继续工作，此时力矩差值从+a向-a转变，当+a转变为-a时，重复上述步骤，直至所吊重物到达预定位置；通过选择使用方法（1）和/或方法（2），在吊起重物、放下重物、增加幅度、减小幅度的过程中，将力矩差值控制在预设数值范围±a内。
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