CN116573558A - 用于防止塔机倒塔的安全保护装置及塔机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防止塔机倒塔的安全保护装置和包括安全保护装置的塔机。所述塔机至少包括中间臂和塔身顶部连接件。所述安全保护装置包括阻尼连接器和非完全封闭的耳板组件。阻尼连接器在两端处分别固定到中间臂和塔身顶部连接件。耳板组件至少具有上耳板、一对下耳板和铰接销轴。上耳板固定到中间臂，下耳板固定到塔身顶部连接件，下耳板位于上耳板的相对侧上，铰接销轴延伸穿过上耳板和下耳板并且能够在下耳板内枢转和上下移位一段距离。耳板组件与阻尼连接器协作，使得中间臂相对于塔身顶部连接件能够上翘并随后回复到正常工作状态。安全保护装置允许臂架适度翻转，还防止臂架过度翻转或脱出，以及减小销轴受到的剪切力，以防止塔机倒塔。

Description

用于防止塔机倒塔的安全保护装置及塔机

技术领域

本发明涉及塔机领域，特别地涉及用于防止塔机倒塔的安全保护装置以及涉及包括安全保护装置的塔机。

背景技术

在实践中，由于超大型塔机平衡重较重，塔机所承受的后倾弯矩大，并且吊载重量重，超大型塔机面对突然卸载工况时，起重臂将会受到卸载所带来的巨大反作用力，此时起重臂受到的反作用力和平衡臂受到的平衡重压力叠加，塔机在双重作用力下存在倒塔倾覆的风险。

具体地，参见图1，现有塔机主要包括平衡重20、平衡臂22、中间臂23、起重臂24、塔身26和塔身顶部连接件25等。平衡重20安装于平衡臂22的尾部，可采用脱落装置使平衡重可脱落，中间臂23分别与平衡臂22、起重臂24和塔身顶部连接件25连接，塔身顶部连接件25在下部与塔身26连接。中间臂23与塔身顶部连接件25通过四个完全封闭的耳板组件进行铰接，以便可以绕铰接销轴10枢转。在本说明书中，将沿着塔式起重机的臂组件的长度方向称为纵向方向，其中将朝向起重臂24的一侧称为纵向前侧，将朝向平衡臂22的一侧称为纵向后侧。将垂直于塔机的臂组件的长度方向称为横向方向。这样，上述四个完全封闭的耳板组件包括在前后方向(即，图1所示的左右方向)上安装的两个耳板组件和在横向方向上对应地安装的两个耳板组件。每个完全封闭的耳板组件均包括：具有中心孔的上耳板28；位于上耳板相对侧且具有中心孔的两个下耳板27；和插入穿过上耳板的中心孔和下耳板的中心孔30的铰接销轴10。上耳板28固定到中间臂23的下弦杆的底部，而且下耳板27固定到塔身顶部连接件25的上弦杆的上部。

当超大型塔机面对突然卸载工况或吊锚工况时，起重臂或平衡臂存在上翘趋势，当塔身承受的弯矩超出塔身所能承受的极限值时，塔机存在塔身断裂倒塔的风险。在这两种工况下，由于销轴处于下耳板27的完全封闭的中心孔30中，限制了销轴的4个方位自由度，在起重臂或平衡臂上翘时，相应的销轴10由于上述限位而受到极大的剪切力从而极易发生断裂，引发塔身断裂倒塔的风险。为了防止塔身断裂倒塔，可以增大销轴的直径。然而，由于采用双下耳板对单上耳板的结构，受局部空间限制，销轴的直径增大受限。而且，由于销轴受到的剪切力较大，结构安全系数低。因此，这种完全封闭的耳板组件所提供的铰接难以抵抗塔机倒塔的风险。

为此，需要一种用于防止塔机倒塔的安全保护装置，以尽可能降低塔身断裂倒塔的风险。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了下述构思：借助于阻尼连接器的协作，采用非完全封闭的耳板组件来减小对销轴的4个方位自由度的限制，来至少解决下述技术问题：1)如何允许臂架适度翻转；2)防止臂架过翻转或臂架脱出，和/或3)减小销轴受到的剪切力。

本发明提供了一种用于防止塔机倒塔的安全保护装置，所述塔机至少包括中间臂和塔身顶部连接件，所述安全保护装置包括：阻尼连接器，所述阻尼连接器在两端处分别固定到中间臂和塔身顶部连接件；和非完全封闭的耳板组件，所述耳板组件至少具有上耳板、一对下耳板和铰接销轴，上耳板固定到中间臂，下耳板固定到塔身顶部连接件，下耳板位于上耳板的相对侧上，铰接销轴延伸穿过上耳板和下耳板并且能够在下耳板内枢转和上下移位一段距离。所述耳板组件与所述阻尼连接器协作，使得中间臂相对于塔身顶部连接件能够上翘并随后回复到正常工作状态。由此，阻尼连接器与非完全封闭的耳板组件的协作允许臂架适度翻转。

在一个示例中，所述耳板组件还包括至少一个锁定销轴，耳板组件的上耳板具有上耳板中心孔和上耳板锁定孔，耳板组件的每个下耳板具有下耳板锁定孔，上耳板锁定孔和下耳板锁定孔的数量与锁定销轴的数量相等，所述锁定销轴分别延伸穿过相应的上耳板锁定孔和下耳板锁定孔。锁定销轴的设置尤其确保在塔机处于安拆或实验工况时臂架的稳定性和安全性。

在一个示例中，所述耳板组件为半铰槽式耳板组件，半铰槽式耳板组件的每个下耳板具有顶部开放的半铰槽式的凹槽，所述凹槽包括凹槽圆弧部和从圆弧部向上延伸的凹槽伸展部，铰接销轴延伸穿过上耳板中心孔，被保持在两个下耳板的凹槽圆弧部内，且能够在凹槽伸展部内上下移位。由此，半铰槽式耳板组件允许铰接销轴枢转并且允许铰接销轴在凹槽内位移，允许塔机臂架适度翻转。

在一个示例中，上耳板的中心孔的直径和下耳板的凹槽圆弧部的直径略大于铰接销轴的直径，和/或凹槽伸展部为向外弧形延伸的凹槽伸展部，向外弧形延伸的弧度适于在中间臂绕相应支点转动时铰接销轴在凹槽伸展部内移位。由此，允许铰接销轴自由枢转并且允许铰接销轴在凹槽内顺畅移位。

在一个示例中，所述耳板组件为弧槽式耳板组件，所述弧槽式耳板组件具有两个所述上耳板；每个下耳板具有长弧形孔，铰接销轴延伸穿过两个上耳板的中心孔和两个下耳板的长弧形孔，以允许铰接销轴枢转并且允许铰接销轴在长弧形孔内上下移位。半铰槽式耳板组件允许铰接销轴枢转并且允许铰接销轴在凹槽内有一定范围的位移，防止塔机臂架过翻转。

在一个示例中，所述弧槽式耳板组件还具有上半铰槽板和下半铰槽板，所述上半铰槽板设置在两个上耳板之间且固定到中间臂，所述下半铰槽板设置在两个下耳板之间且固定到塔身顶部连接件，在安装好时，下半铰槽板与上半铰槽板处于竖直对齐状态，且在下半铰槽板与上半铰槽板之间存在间隙。由此，下半铰槽板与上半铰槽板均仅对铰接销轴施加挤压力而不施加剪切力，从而提高铰接销轴的安全系数同时可降低铰接销轴的大小，防止铰接销轴过早断裂。

在一个示例中，下半铰槽板和上半铰槽板的半铰槽为弧度都小于180度的圆弧形半铰槽，而且两个圆弧形半铰槽的直径都与铰接销轴的直径相等，使得与铰接销轴形成孔轴间隙配合。由此，这种设置允许铰接销轴枢转并且减小对铰接销轴的剪切力。

在一个示例中，长弧形孔的弧度适于在中间臂绕相应支点转动时铰接销轴在长弧形孔内移位，和/或长弧形孔的长度限定了铰接销轴在长弧形孔内移位的最大行程范围。由此，确保塔机臂架具有一定的防过翻转能力。

在一个示例中，长弧形孔的弧度适于中间臂绕相应支点的转动所沿的臂架旋转轨迹线。由此，防止臂架侧向脱落。

在一个示例中，上耳板的中心孔的直径和下耳板的长弧形孔的直径均略大于铰接销轴的直径。由此，允许铰接销轴自由枢转并且允许铰接销轴在凹槽内顺畅移位。

在一个示例中，所述塔架还包括平衡臂、中间臂、起重臂和移动平衡重，所述移动平衡重安装于塔机的上部结构上，能够在平衡臂、中间臂和起重臂之间移动。由此，便于调节塔机臂架的平衡。

本发明还提供了一种塔机，所述塔机包括前述的安全保护装置，所述安全保护装置安装在塔机的中间臂和塔身顶部连接件之间。如此构造的塔机的中间臂以及因而臂架能够适度翻转。塔机进一步防止中间臂以及因而臂架过翻转或臂架脱出。塔机还可减小销轴受到的剪切力。

附图说明

下面结合附图通过参考以下详细描述来更好地理解本发明，将容易获得对本发明及其许多伴随优点的更完整的理解，附图中：

图1示意性地示出了现有技术的塔机的结构；

图2A示意性地示出了包括根据本发明的第一实施例的安全防护装置的塔机；图2B示意性地示出了图2A所示的安全防护装置的半铰槽式耳板组件的局部立体图；图2C示意性地示出了图2A所示的安全防护装置的半铰槽式耳板组件的上耳板和下耳板的布局。

图3A示意性地示出了根据本发明的第二实施例的安全防护装置的正视图；图3B示意性地示出了根据本发明的第二实施例的安全防护装置的侧视图；

图4A和图4B分别示意性地示出了图3A所示的安全防护装置的弧槽式耳板组件的上部部件的正视图和侧视图；

图5A和图5B分别示意性地示出了图3A所示的安全防护装置的弧槽式耳板组件的下部部件的正视图和侧视图；

图6A-6C分别示出了体现图3A所示的安全防护装置的弧槽式耳板组件的各部件的组装状态的两个立体图和一个剖视图；

图7图示出了图3A所示的安全防护装置的弧槽式耳板组件的上半铰槽板和下半铰槽板的布局；

图8A-8C分别示出了现有技术的耳板组件的下耳板、根据本发明的第一实施例的半铰槽式耳板组件的下耳板和根据本发明的第二实施例的弧槽式耳板组件的下耳板的结构示意图。

图9示出了当塔机突然失载时若出现阻尼连接器失效等特殊情况下的臂架运动示意图；

图10示出了当塔机吊锚工况时若出现阻尼连接器失效等特殊情况下的臂架运动示意图；和

图11示出了当臂架回落时若臂架回落力小于阻尼连接器的阻力情况下的臂架运动示意图。

具体实施方式

现在将参考附图描述根据本发明的发明构思以及具体实施例，其中，在各个附图中，相似的附图标记指代相应或相同的元件。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，已知的功能或结构可以不再详细说明。

当塔机正常工作时，搁置在铰接孔中的铰接销轴可承压；当塔式起重机突然失载或吊锚时，铰接销轴将从承压状态转变为受拉状态。在超大型塔机设计时，为满足在塔机突然失载工况和吊锚工况下防止塔机倾覆倒塔，通过允许铰接销轴有一定的上下位移量来释放受拉的铰接销轴，可以避免塔式起重机承受过大弯矩而发生危险。

为此，本发明提供了一种用于防止塔机倒塔的安全防护装置。该安全防护装置主要包括分别固定到塔机的中间臂和塔身顶部连接件的阻尼连接器和非完全封闭的耳板组件。如本文所使用的，术语“非完全封闭的耳板组件”是指允许铰接销轴既能够在下耳板中枢转又能够上下移位的耳板组件。阻尼连接器与非完全封闭的耳板组件相互配合，允许臂架适度翻转并随后回复到正常操作状态。

图2A示意性地示出了根据本发明的第一实施例的用于防止塔机倒塔的安全防护装置。根据本发明，塔机可以至少包括平衡重20、平衡臂22、中间臂23、起重臂24、移动平衡重21、塔身26和塔身顶部连接件25。塔身顶部连接件25是将要与中间臂23连接的部件，其可以是特殊节或上支座等。在图2A中，塔身顶部连接件25以特殊节为例进行展示。平衡重20可移除地(例如通过脱落装置)连接到平衡臂22的自由端部附近，并且在例如突然失载事件时能从平衡臂22上脱落。移动平衡重21可安装于塔机的上部结构上，可在平衡臂22、中间臂23、起重臂24之间往复移动，以便于调节塔机臂架的平衡。根据起重臂24上的吊载重量和与塔身26的竖直中心轴线的距离，移动平衡重21可以实时移动到适当位置，从而和平衡重20一起平衡塔身前后两侧的弯矩。

与现有技术的塔机类似地，非完全封闭的耳板组件也有四个，其中的两个在前后方向上分别安装在塔身顶部连接件25的顶部前端或顶部后端(可参照图3A)，而另外两个与前两个横向间隔开(可参照图3B)，也相应地安装在塔身顶部连接件25的顶部前端或顶部后端。同样，也存在四个相应地设置的阻尼连接器。

图2A所示的根据本发明的第一实施例的用于防止塔机倒塔的安全防护装置主要包括：在两端处分别连接到中间臂23(即，连接到中间臂23的下弦杆的底部)和塔身顶部连接件25(即，连接到塔身顶部连接件25的下弦杆的上部)的阻尼连接器12；和用于将中间臂23与塔身顶部连接件25进行铰接的非完全封闭的耳板组件。非完全封闭的耳板组件构造成允许中间臂23以及整个臂组件既可以围绕塔身顶部连接件25的顶部后端或顶部前端(参见图9-10，支点1和支点2)枢转，又可以相对于塔身顶部连接件25的顶部后端或顶部前端向上移动一段距离，从而允许起重臂24或平衡臂22适度上翘。

在初始位置(中间臂处于常规操作状态)，中间臂23在支点1和支点2(参见图9-10)处均抵靠在塔身顶部连接件25上。当中间臂23从初始位置远离塔身顶部连接件25运动时，阻尼连接器12向中间臂23提供拉力，使其缓缓地上翘；在中间臂23朝向塔身顶部连接件25运动时，阻尼连接器61向中间臂23提供阻力，使得将中间臂23缓缓地回复至初始位置。也就是说，无论中间臂23绕支点1还是支点2上翘，阻尼连接器12均能将中间臂23缓缓地复位到初始位置，从而将起重臂24或平衡臂22的适度上翘回复到初始位置。阻尼连接器12可以是摩擦式阻尼器或液压阻尼器。

图2A所示的非完全封闭的耳板组件为半铰槽式耳板组件，将以该图中的圆圈圈住的那个半铰槽式耳板组件为例来描述其具体结构。参照图2A-2C，每个半铰槽式耳板组件均包括：具有上耳板中心孔和两个上耳板锁定孔的上耳板17；位于上耳板的相对侧的半铰槽式的两个下耳板16；铰接销轴10；和锁定销轴11。半铰槽式的下耳板16包括顶部敞口的凹槽31和在凹槽下方的两个下耳板锁定孔。锁定销轴11的数量与上耳板锁定孔和下耳板锁定孔的数量相等，可以为至少一个。图2A示出了一个铰接销轴10和两个锁定销轴11。凹槽31可以是大致U形的凹槽。凹槽31可包括下部的圆弧部和从圆弧部向上延伸的伸展部。在一个示例中，圆弧部的弧度不大于180度，例如为130-180度，用于保持铰接销轴10并允许铰接销轴10在圆弧部中枢转。伸展部用来为铰接销轴10提供一定量的位移行程。伸展部可以为竖直的伸展部。优选地，伸展部为略微向外弧形倾斜的伸展部。沿弧形延伸的伸展部的弧度可以分别通过以图9或10所示的支点1或支点2为圆心，以支点1和支点2之间的距离为半径进行确定。铰接销轴10穿过上耳板17的中心孔并且被保持在下耳板16的凹槽31的圆弧部内。上耳板17的中心孔可以与下耳板16的凹槽31的圆弧部的直径可以相等，均可以略大于铰接销轴10的直径，以允许铰接销轴10枢转并且允许铰接销轴10在凹槽31内顺畅移位。由于铰接销轴10可枢转地保持在凹槽31的圆弧部内且可在凹槽31的伸展部内上下移位，一方面，可减小或消除下耳板16对铰接销轴10的剪切力以防止铰接销轴断裂，另一方面，与阻尼连接器协作(阻尼连接器提供拉力或阻力)以允许臂架适度翻转并随后回复到正常操作状态，从而降低倒塔可能性。

在塔机处于安拆或实验工况时，两个锁定销轴11可用来分别延伸穿过相应的上耳板锁定孔和下耳板锁定孔，以将上耳板和下耳板彼此连接锁定在一起，即上耳板和下耳板彼此不可枢转且不可分离地固定在一起。上耳板锁定孔和下耳板锁定孔的直径可以相等，均略大于锁定销轴11的直径，例如大1-2毫米。

上耳板17固定(例如，通过焊接或机械连接等方式)到中间臂23，例如，固定到中间臂23的下弦杆的底部，而且半铰槽式的下耳板16固定到塔身顶部连接件25，例如，固定到塔身顶部连接件25的上弦杆的上部。

由于半铰槽式耳板组件的两个下耳板16的凹槽31为顶部敞口的，允许铰接销轴10在凹槽31内向上位移，从而允许起重臂或平衡臂整体上翘。下面结合图9-10来描述根据本发明第一实施例的安全保护装置的工作原理。

当塔机处于突然失载工况时，起重臂承受冲击载荷，塔机前后出现不平衡载荷并超出阻尼连接器所提供的拉力，支点2处的铰接销轴10将在凹槽31内向上移位(可参照图9)，起重臂会以支点1为支点而从初始位置整体上翘，此时触发平衡重脱落装置，使平衡臂尾部的平衡重20脱落，从而减小塔机上部后倾弯矩。平衡重脱落完成后，塔机前倾弯矩大于后倾弯矩，起重臂24将在阻尼连接器12的阻力下缓缓下落到初始位置，从而确保塔机在突然失载的工况下不倒塔。

当塔机处于吊锚工况时，起重臂所承受的吊载力将不断增大，起重臂侧弯矩不断增大，当起重臂侧所承受的前倾弯矩大于平衡臂侧后倾弯矩和阻尼连接器所提供的弯矩时，支点1处的铰接销轴10将在凹槽31内向上位移(可参照图10)，平衡臂会以支点2为支点而从初始位置将整体上翘，此时塔机停止作业，将吊钩卸载后，平衡臂在阻尼连接器12的阻力下缓缓下落，有效提高塔机吊锚安全性，保证塔机在吊锚的工况下不倒塔。

因此，通过允许铰接销轴10在凹槽31内上下位移而允许起重臂或平衡臂上翘，从而实现了塔机的防倒塔。

然而，由于半铰槽式下耳板的凹槽31为顶部敞口的，因而缺少对起重臂或平衡臂的上翘量的限制及对臂架回落量的限制。在起重臂或平衡臂上翘的过程中，若出现阻尼连接器失效等特殊状况，在惯性力作用下，中间臂以及因而臂架存在过翻转的情况。在中间臂回落的过程中，若中间臂的回落力小于阻尼连接器的支撑力，可能会存在当以阻尼连接器连接点为支点时，一侧的铰接销轴尚未回落到初始点，而另一侧的铰接销轴可能从铰接位置脱出，从而发生中间臂以及因而臂架从横向侧整体脱出的风险。中间臂以及因而臂架过翻转或脱出均会引发上部的臂架整体掉落的风险。为此，本发明还提供了对第一实施例的安全防护装置的进一步改进，以便防止中间臂以及因而臂架过翻转或脱出。

如图3A所示，根据本发明的第二实施例的用于防止塔机倒塔的安全防护装置提供了对上述的特殊状况的进一步防护。第二实施例中与第一实施例相同的部件用相同的附图标记表示。第二实施例中与第一实施例相同的结构或布局将不再详细描述。

根据本发明的第二实施例的安全防护装置除了包括四个阻尼连接器12之外，还包括用于将中间臂23与塔身顶部连接件25进行铰接的呈弧槽式耳板组件的四个非完全封闭的耳板组件。

参照图4A-6C，每个弧槽式耳板组件均包括：具有中心孔和两个上耳板锁定孔的两个上耳板7；位于上耳板的相对侧的弧槽式的两个下耳板6；铰接销轴10；和两个锁定销轴11。弧槽式的下耳板6在上部包括长弧形孔32和在长弧形孔下方的两个下耳板锁定孔。参照图3A和图9-11，长弧形孔32的弧度通过以支点1或支点2为圆心，以支点1和支点2之间的距离为半径进行确定。长弧形孔32的长度限定了铰接销轴10在其中移位的最大行程，从而限定出塔机臂架防过翻转的程度。铰接销轴10穿过一对上耳板28的中心孔并且被保持在下耳板6的长弧形孔32内。铰接销轴10可以在下耳板6的长弧形孔32内上下移位。上耳板7的中心孔可以与下耳板6的长弧形孔32的直径相等，均略大于铰接销轴10的直径，例如大1-2毫米。

与第一实施例类似地，上耳板锁定孔和下耳板锁定孔的直径可以相等，均略大于锁定销轴11的直径，例如大1-2毫米。锁定销轴10延伸穿过相应的一对上耳板锁定孔和一对下耳板锁定孔，以将上耳板和下耳板彼此不可枢转且不可分离地固定在一起，以便于在塔机处于安拆或实验工况时采用。上耳板7固定(例如，通过焊接、机械连接等方式)到中间臂23，即固定到的中间臂23的下弦杆的底部，而且弧槽式的下耳板6固定(例如，通过焊接、机械连接等方式)到塔身顶部连接件25，即固定到塔身顶部连接件25的上弦杆的上部。

另外，参照图4B，在两个上耳板7之间还设置有固定到中间臂23(即，固定到的中间臂23的下弦杆的底部)的上半铰槽板9，而且，在两个下耳板6之间还设置有固定到塔身顶部连接件25(即，固定到塔身顶部连接件25的上弦杆的上部)的下半铰槽板8。下半铰槽板8和上半铰槽板9的半铰槽均呈弧度可以略小于180度的局部圆弧的形状。下半铰槽板8和上半铰槽板9的半铰槽的直径与铰接销轴10的直径大小相等。安装时，下半铰槽板8与上半铰槽板9处于竖直对齐状态，且在二者之间存在间隙L(参照图7)，这样，它们可以与铰接销轴10形成孔轴间隙配合，使得铰接销轴10能够在其中枢转。由于存在间隙L，下半铰槽板8和上半铰槽板9均对铰接销轴10仅施加挤压力而不施加剪切力，从而提高铰接销轴的安全系数同时可降低铰接销轴的大小。由此，下半铰槽板8与上半铰槽板9的这种设置可防止铰接销轴10过早断裂，从而防止塔机倒塔。

参照图6A-6C以不同视图描述了弧槽式耳板组件的组装状态。将一对上耳板7相应地插入一对下耳板6内，使下半铰槽板8与上半铰槽板9处于竖直对齐状态，然后将铰接销轴10延伸穿过两个下耳板的长弧形孔32和两个上耳板的中心孔。

图8A-8C分别示出了现有技术的耳板组件的下耳板的圆形孔30、根据本发明的第一实施例的半铰槽式耳板组件的下耳板的凹槽31和根据本发明的第二实施例的弧槽式耳板组件的下耳板的长弧形槽32之间的相互对照。完全封闭的耳板组件的下耳板的圆形孔30限制了铰接销轴的4个方位自由度，不仅阻碍了起重臂或平衡臂的上翘，而且因铰接销轴受到单上耳板28和双下耳板27所施加的剪切力而易于断裂。半铰槽式耳板组件的下耳板的凹槽31允许铰接销轴10在凹槽31内上下移位，允许允许起重臂或平衡臂适度上翘以及随后回复到正常操作状态，由此防止塔机倒塔。而且，凹槽31的顶部敞口使得双下耳板16仅对铰接销轴10施加挤压力而不施加剪切力，使得铰接销轴10不易过早断裂，由此也防止塔机倒塔。弧槽式耳板组件的下耳板的长弧形槽32允许铰接销轴10在长弧形槽32内进行设定行程的移位，允许起重臂或平衡臂的上翘量被控制在一定范围内，从而防止中间臂以及因而臂架过翻转和/或脱出。如前所示，弧槽式耳板组件所提供的对铰接销轴10的减小剪切通过其上半铰槽板和下半铰槽板来实现。

下面将参照图9-11来描述包括弧槽式耳板组件的安全保护装置如何防止中间臂以及因而臂架过翻转和/或脱出。

参照图9，当塔机突然失载时，若出现阻尼连接器失效等特殊情况，中间臂将绕支点1进行枢转，同时尾部平衡重脱落，臂架在惯性力的作用下将继续枢转，在支点2处的铰接销轴10将从弧槽式下耳板6被提起而沿弧形轨迹(即，虚线所示的臂架旋转轨迹线)移位，当铰接销轴10被提至弧槽式下耳板6的长弧形槽32的最大行程时，中间臂将被支点2处的上耳板7、弧槽式下耳板6和铰接销轴10锁住，从而防止中间臂以及因而臂架过翻转。

参照图10，当塔机吊锚工况时，若塔身承受的弯矩超出塔身所能承受的极限值而出现阻尼连接器失效等特殊情况，臂架将绕支点2进行枢转，在支点1处的铰接销轴10将从弧槽式下耳板6被提起而沿弧形轨迹(即，臂架旋转轨迹线)移位，当铰接销轴10被提至弧槽式下耳板6的长弧形槽32的最大行程时，中间臂将被支点1处的上耳板7、弧槽式下耳板6和铰接销轴10锁住，从而防止中间臂以及因而臂架过翻转。

参照图10，当臂架回落时，若中间臂回落力小于阻尼连接器12的阻力，中间臂将绕支点3转动，此时中间臂架旋转轨迹如图10中的小虚线圆表示。中间臂绕支点3转动时，因围绕支点3的旋转半径与弧槽式下耳板6的长弧形孔的半径不一致，即二者的行程轨迹仅在支点1处重合，这将实现角度自锁，也就是说，在支点1处，铰接销轴10将被弧槽式下耳板6的长弧形孔32卡住，从而防止铰接销轴10向上脱出。由于支点2处的铰接销轴尚未回落到初始点，而支点1处的铰接销轴10被提起而脱离弧槽式下耳板6对其的支撑，可能发生中间臂以及因而臂架整体侧向脱出的情况。由此，弧槽式下耳板6的长弧形孔的这种设置防止臂架侧向脱落。

为此，弧槽式耳板组件可以用于防止塔机臂架过翻转和脱出和/或铰接销轴过早断裂。

本发明还提供了一种包括如前所述的安全保护装置的塔机，该安全保护装置安装在塔机的中间臂和塔身顶部连接件之间。安全保护装置可以包括半铰槽式耳板组件或弧槽式耳板组件，使得如此构造的塔机允许臂架能够适度翻转。该塔机利用弧槽式耳板组件了进一步防止臂架过翻转或脱出。如此构造的塔机还可减小铰接销轴受到的剪切力。

如本领域技术人员需要理解的是，仅仅通过阐释和举例进行了前述详细描述，本发明不仅仅限于上述实施例，而是在由以下权利要求限定的发明构思的范围内可以有许多变型。在本发明构思的范围内，一个实施例的特征可以与另外的一个或多个实施例的特征结合使用。

Claims (12)

1.一种用于防止塔机倒塔的安全保护装置，所述塔机至少包括中间臂和塔身顶部连接件，所述安全保护装置包括：

阻尼连接器，所述阻尼连接器在两端处分别固定到中间臂和塔身顶部连接件；和

非完全封闭的耳板组件，所述耳板组件至少具有上耳板、一对下耳板和铰接销轴，上耳板固定到中间臂，下耳板固定到塔身顶部连接件，下耳板位于上耳板的相对侧上，铰接销轴延伸穿过上耳板和下耳板并且能够在下耳板内枢转和上下移位一段距离；

其中，所述耳板组件与所述阻尼连接器协作，使得中间臂相对于塔身顶部连接件能够上翘并随后回复到正常工作状态。

2.如权利要求1所述的安全保护装置，其中，所述耳板组件还包括至少一个锁定销轴，耳板组件的上耳板具有上耳板中心孔和上耳板锁定孔，耳板组件的每个下耳板具有下耳板锁定孔，上耳板锁定孔和下耳板锁定孔的数量与锁定销轴的数量相等，所述锁定销轴分别延伸穿过相应的上耳板锁定孔和下耳板锁定孔。

3.如权利要求1或2所述的安全保护装置，其中，所述耳板组件为半铰槽式耳板组件，半铰槽式耳板组件的每个下耳板具有顶部开放的半铰槽式的凹槽，所述凹槽包括凹槽圆弧部和从圆弧部向上延伸的凹槽伸展部，铰接销轴延伸穿过上耳板中心孔，被保持在两个下耳板的凹槽圆弧部内，且能够在凹槽伸展部内上下移位。

4.如权利要求3所述的安全保护装置，其中，上耳板的中心孔的直径和下耳板的凹槽圆弧部的直径略大于铰接销轴的直径，和/或凹槽伸展部为向外弧形延伸的凹槽伸展部，向外弧形延伸的弧度适于在中间臂绕相应支点转动时铰接销轴在凹槽伸展部内移位。

5.如权利要求2所述的安全保护装置，其中，所述耳板组件为弧槽式耳板组件，所述弧槽式耳板组件具有两个所述上耳板；每个下耳板具有长弧形孔，铰接销轴延伸穿过两个上耳板的中心孔和两个下耳板的长弧形孔，以允许铰接销轴枢转并且允许铰接销轴在长弧形孔内上下移位。

6.如权利要求5所述的安全保护装置，其中，所述弧槽式耳板组件还具有上半铰槽板和下半铰槽板，所述上半铰槽板设置在两个上耳板之间且固定到中间臂，所述下半铰槽板设置在两个下耳板之间且固定到塔身顶部连接件，在安装好时，下半铰槽板与上半铰槽板处于竖直对齐状态，且在下半铰槽板与上半铰槽板之间存在间隙。

7.如权利要求6所述的安全保护装置，其中，下半铰槽板和上半铰槽板的半铰槽为弧度都小于180度的圆弧形半铰槽，而且两个圆弧形半铰槽的直径都与铰接销轴的直径相等，使得与铰接销轴形成孔轴间隙配合。

8.如权利要求5-7中任一项所述的安全保护装置，其中，长弧形孔的弧度适于在中间臂绕相应支点转动时铰接销轴在长弧形孔内移位，和/或长弧形孔的长度限定了铰接销轴在长弧形孔内移位的最大行程范围。

9.如权利要求5-7中任一项所述的安全保护装置，其中，长弧形孔的弧度适于中间臂绕相应支点的转动所沿的臂架旋转轨迹线。

10.如权利要求5-7中任一项所述的安全保护装置，其中，上耳板的中心孔的直径和下耳板的长弧形孔的直径均略大于铰接销轴的直径。

11.如权利要求1所述的安全保护装置，其中，所述塔架还包括平衡臂、中间臂、起重臂和移动平衡重，所述移动平衡重安装于塔机的上部结构上，能够在平衡臂、中间臂和起重臂之间移动。

12.一种塔机，所述塔机包括根据权利要求1-11中任一项所述的安全保护装置，所述安全保护装置安装在塔机的中间臂和塔身顶部连接件之间。