CN112607620A - 塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置 - Google Patents

塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置 Download PDF

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Abstract

本发明就是要提供一种塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置,包括基础塔身、加强塔身和标准塔身,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加通过主肢连接锁紧装置组合连接成起重机塔身,控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,在节与节的连接上采用销轴连接,并配置互锁安全销,能够根据满足同一型号塔机,不同安装独立高度的需求;通过对起重机塔身组合方法组合,能够实现起重机塔身增大悬高的目的;提升标准节的互换性和使用率,最大程度地提升标准节的使用频率,减少浪费和库存,实现节能减排的社会需求。提高产品的市场竞争力。

Description

塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置
技术领域:
本发明涉及塔式起重机械领域,主要涉及塔式起重机械的塔身组合方法及组合连接塔身装置加工领域,特别是一种塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置。
背景技术:
当前,在现在普遍使用的塔式起重机中,为了保证塔机的安全性,根据塔身标准节的强度来确定塔机的独立高度,即是指未安装附着前,塔机能达到的最大安装高度,称之为独立高度;随着塔机的升高,需要安装附着,而附着之上的悬高也是通过塔身标准节的强度来决定的。随着经济社会的不断发展,高层建筑及超高层建筑越来越多,而且施工更加密集,同一施工区域的群塔作业的情况也越来越频繁。为了更有利于群塔作业及保证各塔式起重机的安全作业生产,施工现场对塔机的独立高度和悬高的要求也就越来越高。为了解决此类问题,因此如何来针对塔机的标准节的不同结构特征进行改进,并对不同标准节在组合形式上在保证安全生产的情况下进行相应的组合,从而最大限度的提高起重机塔身的综合利用率,使其达到最佳组合状态,提高不同标准节的互换使用率,最大限度的提升使用频率,避免库存减少浪费,从而实现对社会资源的节能减排的要求。
在传统塔机塔身组合形式中,是从下往上依次为基础节、加强节、标准节,而且这三种节的的外形尺寸、截面尺寸和连接尺寸是一致的,但是不同类型的塔身由于结构特点不能进行互换或者混用。这种组合方式就将相应型号的塔机的独立高度和悬高进行了固定,无法从理论计算上和实际使用中进行加高独立高度和悬高。所以如何在保证塔身情况的情况,根据塔身受力特点,对多种塔身均是一样的连接尺寸,在能够正常安全如何的通过变化主肢截面来调整塔身截面的抗弯性能。并通过改变截面主肢的方式来满足国家标准要求,从而达到节能环保的要求。保证截面不同的标准节也能按照顺序组装在一起。
如中国专利公告号为CN102358579A,公开的《塔式起重机的基座与塔身组合机构》即是对现有的塔式起重机塔身的组合方式进行改进,它涉及 一种塔式起重机。针对目前塔机的架设和拆除非 常麻烦,延缓了建筑工程的施工周期的问题。套架 通过旋转轴与支撑架转动连接,套架套在标准节的外部二者滑动连接,吊板装在标准节内的底部, 快吊架设电机的输出端与第一钢丝绳的一端连 接,第一钢丝绳的另一端依次绕经过第十滑轮、第十一滑轮和第六滑轮后,向上绕经第一滑轮后向 下进入吊板,绕经第四滑轮后向上返回,绕经第二 滑轮后换向向下,经过第五滑轮后向上返回,绕经 第三滑轮后换向向下,经过第九滑轮后与固定耳 板连接,第一连接耳板与第二钢丝绳的一端连接。从其上述所公开的技术方案可以看出,其并没有实现通过对不同标准节的调整安装,对不同高度处,进行配置不同截面特性的标准节,使其符合塔身受力模型,达到不同标准节进行组合的最佳状态;并实现对塔机的独立高度的提升。还有如中国专利申请号 201610202294.5,发明名称 《一种塔式起重机塔身损伤的判断方法 》通过 建立塔机塔身顶端端点轨迹的数学模型,利用塔 身回转一周后的塔身顶端端点轨迹坐标值 (x,y) 对模型参数进行求解,根据主频函数中各参数的 取值进行损伤的判断 :频率的取值范围确定塔身 是否存在损伤,振幅的取值范围确定塔身的损伤 类型,并根据塔身顶端轨迹外接矩形的面积值进 行损伤程度的判断。本发明所述的方法简单易行, 能够快速有效进行塔身损伤类型及损伤程度的判断。 其仅能对起重机塔身的损伤进行判断,而不能实现对塔身的独立高度的提升。
因此,如何来提供一种塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置。通过对塔式起重机的塔身在对不同高度处配置不同截面特性的标准节,使更符合塔身受力模型,达到最佳状态;从而能够根据满足同一型号塔机,不同安装独立高度的需求;通过对起重机塔身组合方法组合,能够实现起重机塔身增大悬高的目的;提升标准节的互换性和使用率,最大程度地提升标准节的使用频率,减少浪费和库存,实现节能减排的社会需求。并在节与节的连接上采用销轴连接,配置互锁安全销,从而可大大的避免因为人为失误或检查不到位导致的螺栓松动的风险,彻底解决标准节连接的安全隐患。同时易实现智能制造,且组装简单。
发明内容:
本发明的目的就是要提供一种塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置,包括基础塔身、加强塔身和标准塔身,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加通过主肢连接锁紧装置组合连接成起重机塔身, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,在节与节的连接上采用销轴连接,并配置互锁安全销,能够根据满足同一型号塔机,不同安装独立高度的需求;通过对起重机塔身组合方法组合,能够实现起重机塔身增大悬高的目的;提升标准节的互换性和使用率,最大程度地提升标准节的使用频率,减少浪费和库存,实现节能减排的社会需求。提高产品的市场竞争力。
本发明公开的一种塔式起重机塔身组合方法,所述起重机塔身包括基础塔身、加强塔身和标准塔身,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加通过主肢连接锁紧装置组合连接成起重机塔身, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,所述起重机塔身组合方法:
(1)通过变化起重机塔身主肢截面来调整塔身截面抗弯性能,进而确定起重机塔身组合;所述塔身截面抗弯性能根据起重机塔身受力状况及塔身等效力学模型,按如下公式确定:
弯矩:Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2),
塔身根部截面所承受的水平力:F=H+q×L;
其中, X,为塔身主肢截面离地面的距离,
M0:为塔身根部截面所承受的弯矩;
M:为塔身截面所承受的弯矩,
Mx:为塔身距离地面为X时的主肢截面所承受的弯矩,
L:独立高度,
H:水平力,是指塔身最上面的水平力,是由塔机型号确定的,
F :为塔身根部截面所承受的水平力;
P :塔身上部截面所承受的垂直力或轴向力;
q :塔身承受的风载荷;
(2)设定塔身任意横截面所承受的应力值为σ,国家标准规定的许用应力值[σ],则控制σ= Mx / Wx≤[σ];
其中Wx、塔身任意截面的抗弯模量值。
所述的一种塔式起重机塔身组合组装方法,其是根据塔身不同高度的弯矩值Mx,X=0-L,式中L为塔身高度,来确定基础塔身基础节、加强塔身加强节和标准塔身标准节的高度。
优选的,所述的一种塔式起重机塔身组合组装方法,所述基础节的主肢、加强节的主肢和标准节的主肢均为角钢结构,分别为基础节主肢角钢、加强节主肢角钢、标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢尺寸为180-200×180-200×18-20,加强节主肢角钢尺寸为160-180×160-180×16-18,标准节主肢角钢尺寸为140-160×140-160×14-16。
本发明的另一目的,公开的根据所述的一种塔式起重机塔身组合方法组合的塔身装置或叫起重机塔身装置,包括基础塔身、加强塔身和标准塔身,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准节塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加组合连接成起重机塔身,起重机塔身主肢均为角钢结构, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,其所述基础节、加强节和标准节分别包括基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢尺寸大小大于加强节主肢角钢,而加强节主肢角钢尺寸大于或等于标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢的任意一端设有主肢角钢连接锁紧装置,另一端则设有与主肢连接锁紧装置相匹配的互锁卡紧装置,通过主肢连接锁紧装置和互锁卡紧装置将任意相邻的两基础节和/或加强节或加强节和/或标准节相互锁紧固定连接,组成塔式起重机塔身。
所述的塔式起重机塔身装置,其所述主肢角钢连接锁紧装置包括销轴锁紧单元和保险互锁单元;所述销轴锁紧单元包括角铁支柱、第一销轴板、第二销轴板、第一销轴、连接锁紧器、第二销轴,于第一销轴板和第二销轴板的一端上分别设有第一销轴板孔和第二销轴板孔,另一端固定的连接于角铁支柱的角钢结构的外侧壁面上,所述连接锁紧器相对应的设于角铁支柱的角钢结构的内侧壁面上;所述的连接锁紧器包括相互连接并垂直设置的第一板体和第二板体,于第一板体上设第一销轴孔,第二板体上设第二锁轴孔,第一板体和第二板体分别和第一销轴板、第二销轴板相对应设置;
所述第一销轴、第二销轴的一端分别相应的设有第一销轴孔、第二销轴孔,所述第一销轴、第二销轴通过第一销轴板孔和第二销轴板孔分别相对应的卡接于连接锁紧器和第一销轴板与第二销轴板上。
所述的塔式起重机塔身装置,其所述互锁卡紧装置,包括销轴板,所述销轴板固定设于远离主肢连接锁紧装置端的角钢支柱的角钢结构外侧壁面的相应位置,于销轴板上开设有销轴通孔,主肢连接锁紧装置的相应部件经相应的销轴可匹配的卡于销轴通孔内,实现对上下相邻两基础节主肢角钢和基础节主肢角钢或基础节主肢角钢和加强节主肢角钢,或加强节主肢角钢和加强节主肢角钢,或加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,或标准节主肢角钢和标准节主肢角钢之间,通过相应的主肢角钢连接锁紧装置和互锁卡紧装置相互锁紧连接。
所述的塔式起重机塔身装置,其所述保险互锁单元包括第一销轴、第二销轴、保险销、开口销;所述第一销轴相对应匹配的穿于第一销轴板上的第一销轴板孔和、第一板体的第一销轴孔内,第二销轴相对应匹配的穿于第二销轴板上的第二销轴板孔及内第二板体的第二锁轴孔内,所述保险销分别的卡于第一销轴保险孔、第二销轴保险孔内,开口销卡设于保险销孔内。
本发明公开的一种塔式起重机塔身组合方法及其组合塔身装置,通过对塔式起重机的塔身在对不同高度处配置不同截面特性的标准节,使更符合塔身受力模型,达到最佳状态;从而能够根据满足同一型号塔机,不同安装独立高度的需求;通过对起重机塔身的基础节、加强节和标准节组合方法组合,能够实现起重机塔身增大悬高的目的;提升各种型号标准节的互换性和使用率,最大程度地提升标准节的使用频率,减少浪费和库存,实现节能减排的社会需求。并在节与节的连接上采用销轴连接,配置互锁安全销,从而可大大的避免因为人为失误或检查不到位导致的螺栓松动的风险,彻底解决标准节连接的安全隐患。同时易实现智能制造,且组装简单。
本发明同时采用上述的塔身组合方法,对现有的塔式起重机的塔身的组合方式就将相应型号的塔机的独立高度和悬高进行了固定,无法从理论计算上和实际使用中进行加高独立高度和悬高的问题。本发明在保证塔身安全的情况下,根据塔身受力特点,设定多种塔身均是一样的连接尺寸,通过变化主肢截面来调整塔身截面的抗弯性能,及通过计算弯矩后,根据起重机塔身受力状况及塔身等效力学模型,对不同高度处配置不同截面特性的标准节,使其更符合塔身受力模型,达到最佳塔身的组合状态;从而能够根据满足同一型号塔机,对不同安装独立高度的需求;进而能够实现增大悬高的目的;
同时由于在标准节与标准节的连接上采用销轴连接锁紧装置即销轴连接形式,并配置了互锁安全销,避免了因为人为失误或检查不到位导致的螺栓松动的风险,彻底解决标准节连接的安全隐患。而且这种销轴式固定节在生产过程中,很容易实现智能制造,并能保证单节的互换性。节约了大量的人力成本,提高现场施工效率;避免了螺栓松动的情况出现,更加安全、可靠。
附图说明:
图1所示,为本发明的方法组合的塔身装置的结构示意图,
图2所示,为本起重机塔身受力变形前、变形后与塔身等效力学模型示意图,
图3所示,为本发明图1中I部主肢角钢连接锁紧装置和互锁卡紧装置连接后的放大示意图,
图4所示,为本发明的主肢角钢连接锁紧装置结构示意图,
图5所示,为本发明的设于角铁支柱1一端上的与主肢角钢连接锁紧装置相匹配的互锁卡紧装置结构示意图,
图6所示,为塔身装置塔身根部截面所承受的弯矩示意图,
图7为塔身装置塔身X截面应力示意图,即是指塔身装置塔身位于安装基础面Xm距离时的X-X截面应力的示意图,
图8所示,为本发明的实施方式的保险互锁单元结构示意图。
图中:1、主肢角钢,100、起重机塔身, 2、基础塔身,3、加强塔身,4、标准塔身,5、开口销,6、左上连接板,7、横梁杆,8、右上连接板,9、第一销轴板,901第一销轴板孔,10、第二销轴板,1001、第二销轴板孔,11、第一销轴,1101、第一销轴保险孔,12、连接锁紧器,1201、第一板体,1202、第二板体,1203、第一板销轴孔,1204、第二板销轴孔,13、第二销轴,第二销轴保险孔1301 ,14、保险销,1401、保险销孔,15、左下销轴板,1501、左下销轴孔,16、左下连接板,17、右下销轴板,1701、右下销轴孔,18、第一卡槽,19第二卡槽;所述销轴板包括左下销轴板15、右下销轴板17,其设的销轴通孔即为相应的左下销轴孔1501和右下销轴孔1701。
具体实施方式:
下面根据具体的一实施例及附图对发明作进一步的详细说明。
对于同一规格型号的塔式起重机而言,塔身以上部分的载荷是不变的,而塔身所承受的载荷是随着高度的变化而变化。其中,M、P、H、q在同一型号塔机是为定值,塔身不同高度的弯矩值M或M0与塔身高度L有直接关系,越是靠近基础处,塔身所承受的弯矩M0就越大;而塔身横截面的抗弯模量W值是由主肢材料确定的。
如图1所示,本发明公开的一种塔式起重机塔身组合方法,由本发明方法构成所述起重机塔身100包括基础塔身2、加强塔身3和标准塔身4,所述基础塔身2由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加通过主肢连接锁紧装置组合连接成起重机塔身, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,其所述起重机塔身组合方法:
(1)通过变化起重机塔身主肢截面来调整塔身截面抗弯性能,进而确定起重机塔身组合;所述塔身截面抗弯性能根据起重机塔身受力状况及塔身等效力学模型,按如下公式确定:
弯矩:Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2),
侧向力:F=H+q×L;或叫塔身根部截面所承受的水平力,如图6所示,
其中, X,为塔身主肢截面离地面的距离,X=0-L当X 为0时即是为塔身根部,
M0:为塔身根部截面所承受的弯矩;
M:为塔身截面所承受的弯矩,
Mx:为塔身距离地面为X时的主肢截面所承受的弯矩,
L:独立高度,
H:水平力,是指塔身最上面的水平力,是由塔式起重机型号确定的,
F :为塔身根部截面所承受的水平力;
P :塔身上部截面所承受的垂直力或轴向力;
q :塔身承受的风载荷;
(2)设定塔身任意横截面所承受的应力值为σ,国家标准规定的许用应力值为[σ],则控制σ= Mx / Wx≤[σ];
其中Wx、即是指X可以为任意高度时的塔身任意截面的抗弯模量值,是指在塔身的独立高度L值的范围内值;L是塔身高度或者叫塔身独立高度;
根据塔身不同高度的弯矩值Mx,X=0-L,式中L为塔身高度,来确定基础塔身基础节、加强塔身加强节和标准塔身标准节的高度。
控制所述基础节主肢、加强节主肢和标准节主肢均为角钢结构,即当主肢角钢1位于基础节主肢位置时即为基础节主肢角钢,而当主肢角钢1位于加强节主肢位置时即为加强节主肢角钢,而当主肢角钢1位于标准节主肢位置时即为标准节主肢角钢;控制基础节主肢角钢尺寸即规格型号(下同)为180-200×180-200×18-20,加强节主肢角钢尺寸为160-180×160-180×16-18,标准节主肢角钢尺寸为140-160×140-160×14-16。上述不同的规格尺寸的主肢角钢1构成的塔身其外形尺寸是相同的,且均是可与主肢角钢连接锁紧装置及与主肢连接锁紧装置相匹配的互锁卡紧装置相对应安装。
本发明的另一目的是利用本发明所述的一种塔式起重机塔身组合方法组合的塔身装置,如图1所示包括基础塔身2、加强塔身3和标准塔身4,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加组合连接成起重机塔身,起重机塔身主肢均为角钢结构, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,其所述基础节、加强节和标准节分别包括基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢尺寸大小大于加强节主肢角钢,而加强节主肢角钢尺寸大于或等于标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢的任意一端设有主肢角钢连接锁紧装置,另一端则设有与主肢连接锁紧装置相匹配的互锁卡紧装置,通过主肢连接锁紧装置和互锁卡紧装置将任意相邻的两基础节和/或加强节或加强节和/或标准节相互锁紧固定连接,组成塔式起重机塔身。
进一步的,如图4、8所示,所述主肢角钢连接锁紧装置包括销轴锁紧单元和保险互锁单元;所述销轴锁紧单元包括第一销轴板9、第二销轴板10、第一销轴11、连接锁紧器12、第二销轴13,于第一销轴板9和第二销轴板10的一端上分别设有第一锁轴板孔901和第二销轴板孔1001,另一端固定的连接于角铁支柱1的角钢结构的外侧壁面上,所述连接锁紧器12相对应的设于主肢角钢1的角钢结构的内侧壁面上;所述的连接锁紧器12和第一销轴板9、第二销轴板10相对应设置;即是所述的连接锁紧器12包括相互连接并垂直设置的第一板体1201和第二板体1202,于第一板体1201上设第一销轴孔1203,第二板体1202上设第二锁轴孔1204,第一板体1201和第二板体1202和第一销轴板9、第二销轴板10分别相对应设置;第一板体1201上的第一销轴孔1203和第二板体1202上第二销轴孔1204,分别与第一销轴板9上第一销轴板孔901与第二销轴板10上的第二销轴板孔1001分别相对应;
所述第一销轴11、第二销轴13的一端分别相应的设有第一销轴孔1101、第二销轴孔1301,所述第一销轴11、第二销轴13通过第一销轴板孔901和第二销轴板孔1001分别相对应的卡接于连接锁紧器12和第一销轴板9与第二销轴板10上。
是所述互锁卡紧装置,包括销轴板,所述销轴板固定设于主肢连接锁紧装置端的主肢角钢1的角钢结构外侧壁面的相应位置,于销轴板上开设有销轴通孔,主肢连接锁紧装置的相应部件经相应的销轴可匹配的卡于销轴通孔内,实现对上下相邻两基础节主肢角钢和基础节主肢角钢或基础节主肢角钢和加强节主肢角钢,或加强节主肢角钢和加强节主肢角钢,或加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,或标准节主肢角钢和标准节主肢角钢之间,通过相应的主肢角钢连接锁紧装置和互锁卡紧装置相互锁紧连接。
所述保险互锁单元包括第一销轴11、第二销轴13、保险销14、开口销5;所述第一销轴11相对应匹配的穿于第一销轴板9上的第一销轴板孔901和、第一板体1201的第一锁轴孔1203内,第二销轴13相对应匹配的穿于第二销轴板10上的第二销轴板孔1001及内第二板体1202的第二锁轴孔1204内,所述保险销14分别的卡于第一销轴保险孔1101、第二销轴保险孔1301内,开口销5卡设于保险销孔1401内。
如图3-5、所示,于任意一主肢角钢1上的一端其角钢结构的内侧壁面上连接有左上连接板6,中部连接中间连接板,其下端相同的一侧边内侧壁面上则连接左下连接板16,与之相对应的另一主肢角钢1侧设定为右侧,其主肢角钢1上端连接的上连接板侧称连接有右上连接板8,其下端为连接有右下连接板,任意相邻之间的中间连接板通过横梁杆7包括第一横梁杆和第二横梁杆,相互连接共四根第一横梁和四根第二横梁即一个标准节四根主肢角钢1的任意两根主肢角钢1之间均与第一横梁和第二横梁的两端相连接;如图5所示的加强连杆一端连接于一主肢角钢1上的中间连接板上,另一端则连接于该主肢角钢1上的左连接板6上,而第一加强连杆一端同样连接于同一主肢角钢1上的中间连接板上,其另一端则连接于该主主肢角钢1上的左下连接板16上,同样另外的二根主肢角钢1通过上述的方式连接,后构成整体式的基础节、加强节和标准节由上述的各节相应的连接成基础塔身、加强塔身和标准塔身。本实施例是于每一连接有左上连接板6及右上连接板8的主肢角钢1的一端均设有主肢角钢连接锁紧装置,另一端则设有与主肢连接锁紧装置相匹配的互锁卡紧装置;如图3、4所示,第一销轴固定板9的一端固定的焊接于主肢角钢1角钢的外侧壁面,第二销轴固定板10固定的焊接于主肢角钢1角钢的另一外侧壁面上;构成连接锁紧器12的第一板体1201固定的焊接于主肢角钢1上,其第二板体1202固定的焊接于主肢角钢1的另一侧壁面上,第一销轴板孔901和第二销轴孔1204相对应,同时第一销轴11匹配的卡穿于第一销轴板孔901和第二板销轴孔1204中;而第二板锁轴孔1204和第二销轴板孔1001相匹配对应,第二销轴13匹配的卡穿于第二板锁轴孔1204和第二销轴孔1001内,于第一销轴11和第二销轴13的相对应的一端分别设有第一销轴保险孔1101和第二销轴保险孔1301,所述保险销14分别的卡于第一销轴保险孔1101、第二销轴保险孔1301内,开口销5卡设于保险销孔1401内。由第一销轴板9和连接锁紧器12的第一板体1201之间相对应的一侧面构成第一卡槽18,而第二销轴板10与连接锁紧器12的第二板体1202的相对应一侧之间构成第二卡槽19,均是用于匹配的卡接主肢角钢连接锁紧装置和互锁卡紧装置从而实现相互锁紧连接。
如图1所示的本发明的一种塔式起重机塔身,其相邻的两标准节之间即基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,通过主肢连接锁紧装置和互锁卡紧装置将任意相邻的两基础节和/或加强节或加强节和/或标准节相互锁紧固定连接,组成塔式起重机塔身,即基础节和基础节或基础节和加强节,或加强节和加强节,或加强节和标准节,或标准节和标准节之间均通过主肢角钢连接锁紧装置和互锁卡紧装置相互锁紧固定连接。
下面实施例所述制备的起重机塔身,均是按上述装置结构连接而成,如图2所示中的(a)的塔身变身前的结构。
实施例1
如图6、7所示,对于同一型号塔机而言,其塔身以上部分的载荷是不变的,而塔身所承受的载荷是会随着高度的变化而变化。其中,M、P、H、q在同一型号塔机是为定值,塔身不同高度的弯矩值M0与塔身高度L有直接关系,越是靠近基础处,M0是代表塔身根部处的弯矩值,如图2所示,塔机塔身根部即基础塔身受力,塔身所承受的弯矩M0就越大;而塔身横截面的抗弯模量W或Wx值是由主肢材料确定的即主肢角钢大小而定,而且塔身任意横截面所承受的应力值σ必须要小于国家标准规定的许用应力值[σ],即:σ= Mx / Wx≤[σ];根据力学特征,为了更好的适应塔身受力变化。本发明实施例设计的组合是塔身就是在塔身根基处采用主肢截面或叫主肢角钢截面(下同)更大的标准节,越往上的标准节就采用主肢截面更小的标准节,而且为了能够正常安装使用,本发明将标准节的外廓尺寸和连接尺寸进行了统一,这样更加符合互换要求。如图7所示即当塔身高度位于X 截面时的应力计算,即弯矩值等;
X-X截面应力计算:
弯矩,Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2),
σ= Mx / Wx≤[σ];
当x越小为0时,图7左边图所示,即塔机塔身根部(基础节根部)受力为:
弯矩,M0=(M+H×L+q×L2/2),侧向力,F=H+q×L,轴向力为P;
当x越小,即越靠近基础的截面,弯矩Mx就越大,如果截面不变的话,那么截面应力σ就越大,就会有可能超过许用应力[σ],这样是不被允许的。所以为了满足正常使用,或者要增加独立高度L值,在塔身组合上,根据不同高度的受力大小,设置为不同的截面主肢,即改变截面的抗弯模量W值,以满足应力值σ不超过许用应力[σ],这样既能满足安全使用,又能达到节约材料的目的,实现环保节能。
本发明下述实施例均是以规格型号设计为一款125tm型号的塔机,其独立高度L=45m,水平力H=30kN,风载荷q=0.84kN/m,塔身上部的弯矩M=2220kN/m;
当截面X-X位于离基础12米处即离基础地面在12米处的塔身,即X=12米时,主肢或叫主肢角钢采用160x160x16的角钢,截面抗弯模量Wx =14034cm3,材质为Q355B,许用应力[σ]=355/1.34=264.9MPa;即,
Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2)=2220+30x(45-12)+0.84x(45-12)2/2=3667.38kNm
σ= Mx / Wx=(3667.38x1000)(Nm)/14034 (cm3)=261.32MPa<264.9=[σ];
即是当X=12米时,其塔身的标准节使用的主肢角钢可以使用规格型号为160x160x16的角钢,是为加强节,构成加强塔身,而使用基础塔身的基础节的规格型号尺寸的主肢角钢就会造成浪费,而使用更小的如150x150x15型号的角钢又达不到其所承载的载荷,存在安全隐患或出现安全事故。根据弯矩的受力的情况,可增加加强节,或减少标准节。下面实施例未说明之处均与实施例1及具体实施方式的说明相同。
实施例2
同样是以规格型号设计为一款125tm型号的塔机,为例进行说明;
当截面X-X位于离基础9米处,主肢采用160x160x16的角钢,截面抗弯模量Wx =14034cm3,材质为Q355B,许用应力[σ]=355/1.34=264.9MPa;即
Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2)=2220+30x(45-9)+0.84x(45-9)2/2=3844.32kNm
σ= Mx / Wx=(3844.32x1000)(Nm)/14034 (cm3)=273.93MPa>264.9;
从上述的计算结果可以看出当X=9米时,即当起重机塔越靠近基础的截面时,通续的说是距离地面更近时,其塔身所承受的弯矩M就越大,则需要更大的主肢角钢结构才能达到弯矩和载荷要求,主肢角钢使用160x160x16的角钢达不到其使用要求,需要使用更大规格型号的主肢角钢1材料。
实施例3
同样是以规格型号设计为一款125tm型号的塔机,为例进行说明;
当截面X-X位于离基础9米处,主肢采用180x180x18的角钢,截面抗弯模量Wx =17458.25cm3,材质为Q355B,许用应力[σ]=355/1.34=264.9MPa;即
Mx=(M+H*(L-x)+q*(L-x)2/2)=2220+30x(45-9)+0.84x(45-9)2/2=3844.32kNm
σ= Mx / Wx=(3844.32x1000)(Nm)/ 17458.25 (cm3)=220.2MPa<264.9=[σ];
从上述的计算结果可以看出当X=9米时,即当起重机塔越靠近基础的截面时,通续的说是距离地面更近时,其塔身所承受的弯矩M就越大,则需要更大的主肢角钢结构才能达到弯矩和载荷要求,主肢角钢使用180x180x18的角钢即可达到其使用要求,即使用基础节主肢角钢规格型号的主肢角钢1材料即可。
实施例4
同样是以规格型号设计为一款125tm型号的塔机,为例进行说明;
当截面X-X位于离基础0米处,主肢采用180x180x18的角钢,截面抗弯模量Wx =17458.25cm3,材质为Q355B,许用应力[σ]=355/1.34=264.9MPa;即
Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2)=2220+30x(45-0)+0.84x(45-0)2/2=4420.5kNm
σ= Mx / Wx=(4420.5x1000)(Nm)/ 17458.25 (cm3)=253.2MPa<264.9=[σ];
同样从上述的计算结果可以看出当X=0米时,即当起重机塔越靠近基础的截面时,通续的说是距离地面更近时,其塔身所承受的弯矩M就越大,则需要更大的主肢角钢结构才能达到弯矩和载荷要求,主肢角钢使用180x180x18的角钢即可达到其使用要求,即使用基础节主肢角钢规格型号的主肢角钢1材料即可。
本发明公开的一种塔式起重机塔身组合方法,通过上述实施例的计算,可以看出在x截面离地面小于12m时,应采用更大截面的塔身来满足国家标准要求,主肢角钢应采用180x180x18的角钢。 而且由上述举例也可以看出,塔身截面可以通过改变截面主肢的方式,即主肢角钢结构来满足塔式起重机塔身组合不同高度的要求,即通过塔身安装的不同高度使用不同的基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,及相应的基础塔身、加强塔身和标准塔身,从而达到节能环保的要求。由于产品的特殊性,本发明为了能够正常安全使用,同时保证截面不同的标准节也能按照顺序组装在一起,所以在不同的塔身设计时,如基础塔身、加强塔身和标准塔身也需要保证连接尺寸一致。
另一方面,本发明综合了现有的塔式起重机,设计的销轴连接的、整体固定式的标准节,从根本上解决了塔式起重机标准节的结构安全和安装成本高的问题,并从设计上消除了人为因素对标准节连接的安全隐患。本发明的新型的标准节主肢采用大型角钢,连接处采用销轴板形式,主肢柱截面慢慢变化过渡,在受力时没有应力集中,而且销轴连接到位后,在使用过程中不用再进行检查,安全更有保障;在整体结构上采用焊接的方式,将四根主肢通过腹杆焊接成整体,从而免去了现场组装的工作;在节与节的连接上采用销轴连接,并配置了互锁安全销,避免了因为人为失误或检查不到位导致的螺栓松动的风险,彻底解决标准节连接的安全隐患。而且这种销轴式固定节在生产过程中,很容易实现智能制造,从单肢加工到整体焊接均可通过自动化的生产线进行生产,并能保证单节的互换性。
说明仅是本发明技术方案的概述,而可依照说明书的内容予以实施,仅为本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰,均属于本技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种塔式起重机塔身组合方法,所述起重机塔身包括基础塔身、加强塔身和标准塔身,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加通过主肢连接锁紧装置组合连接成起重机塔身, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,其特征是所述起重机塔身组合方法:
(1)通过变化起重机塔身主肢截面来调整塔身截面抗弯性能,进而确定起重机塔身组合;所述塔身截面抗弯性能根据起重机塔身受力状况及塔身等效力学模型,按如下公式确定:
弯矩:Mx=(M+H×(L-x)+q×(L-x)2/2),
塔身根部截面所承受的水平力:F=H+q×L;
其中, X,为塔身主肢截面离地面的距离,
M0:为塔身根部截面所承受的弯矩;
M:为塔身截面所承受的弯矩,
Mx:为塔身距离地面为X时的主肢截面所承受的弯矩,
L:独立高度,
H:水平力,是指塔身最上面的水平力,是由塔机型号确定的,
F :为塔身根部截面所承受的水平力;
P :塔身上部截面所承受的垂直力或轴向力;
q :塔身承受的风载荷;
(2)设定塔身任意横截面所承受的应力值为σ,国家标准规定的许用应力值[σ],则控制σ= Mx / Wx≤[σ];
其中Wx、塔身任意截面的抗弯模量值。
2.根据权利要求1所述的一种塔式起重机塔身组合组装方法,其特征是根据塔身不同高度的弯矩值Mx,X=0-L,式中L为塔身高度,来确定基础塔身基础节、加强塔身加强节和标准塔身标准节的高度。
3.根据权利要求1所述的一种塔式起重机塔身组合组装方法,其特征是所述基础节的主肢、加强节的主肢和标准节的主肢均为角钢结构,分别为基础节主肢角钢、加强节主肢角钢、标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢尺寸为180-200×180-200×18-20,加强节主肢角钢尺寸为160-180×160-180×16-18,标准节主肢角钢尺寸为140-160×140-160×14-16。
4.根据权利要求1所述的一种塔式起重机塔身组合方法组合的塔身装置,包括基础塔身、加强塔身和标准塔身,所述基础塔身由若干基础节连接构成、加强塔身由若干加强节连接构成、标准节塔身由若干标准节连接构成,再将基础塔身、加强塔身和标准塔身从底部由下而上依次叠加组合连接成起重机塔身,起重机塔身主肢均为角钢结构, 控制所述基础节、加强节和标准节的外形尺寸、截面尺寸相一致,其特征是,所述基础节、加强节和标准节分别包括基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢尺寸大小大于加强节主肢角钢,而加强节主肢角钢尺寸大于或等于标准节主肢角钢,控制基础节主肢角钢、加强节主肢角钢和标准节主肢角钢的任意一端设有主肢角钢连接锁紧装置,另一端则设有与主肢连接锁紧装置相匹配的互锁卡紧装置,通过主肢连接锁紧装置和互锁卡紧装置将任意相邻的两基础节和/或加强节或加强节和/或标准节相互锁紧固定连接,组成塔式起重机塔身。
5.根据权利要求4所述的塔式起重机塔身装置,其特征是所述主肢角钢连接锁紧装置包括销轴锁紧单元和保险互锁单元;所述销轴锁紧单元包括主肢角钢(1)、第一销轴板(9)、第二销轴板(10)、第一销轴(11)、连接锁紧器(12)、第二销轴(13),于第一销轴板(9)和第二销轴板(10)的一端上分别设有第一锁轴板孔(901)和第二销轴板孔(1001),另一端固定的连接于角铁支柱(1)的角钢结构的外侧壁面上,所述连接锁紧器(12)相对应的设于角铁支柱(1)的角钢结构的内侧壁面上;所述的连接锁紧器12包括相互连接并垂直设置的第一板体1201和第二板体1202,于第一板体1201上设第一销轴孔1203,第二板体1202上设第二销轴孔1204,第一板体1201和第二板体1202分别和第一销轴板9、第二销轴板10相对应设置;
所述第一销轴11、第二销轴13的一端分别相应的设有第一销轴孔1101、第二销轴孔1301,所述第一销轴11、第二销轴13通过第一销轴板孔901和第二销轴板孔1001分别相对应的卡接于连接锁紧器12和第一销轴板9与第二销轴板10上。
6.根据权利要求4所述的塔式起重机塔身装置,其特征是所述互锁卡紧装置,包括销轴板,所述销轴板固定设于远离主肢连接锁紧装置端的角钢支柱1的角钢结构外侧壁面的相应位置,于销轴板上开设有销轴通孔,主肢连接锁紧装置的相应部件经相应的销轴可匹配的卡于销轴通孔内,实现对上下相邻两基础节主肢角钢和基础节主肢角钢或基础节主肢角钢和加强节主肢角钢,或加强节主肢角钢和加强节主肢角钢,或加强节主肢角钢和标准节主肢角钢,或标准节主肢角钢和标准节主肢角钢之间,通过相应的主肢角钢连接锁紧装置和互锁卡紧装置相互锁紧连接。
7.根据权利要求4所述的塔式起重机塔身装置,其特征特是所述保险互锁单元包括第一销轴11、第二销轴13、保险销14、开口销5;所述第一销轴11相对应匹配的穿于第一销轴板9上的第一销轴板孔901和、第一板体1201的第一销轴孔1203内,第二销轴13相对应匹配的穿于第二销轴板10上的第二销轴板孔1001及内第二板体1202的第二锁轴孔1204内,所述保险销5分别的卡于第一销轴保险孔1101、第二销轴保险孔1301内,开口销5卡设于保险销孔501内。
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