超大型平頭塔機平衡臂拉桿安裝方式優化設計

郭紀斌+李青云+張樂+張捷

摘 要：本論文對超大型平頭塔式起重機的平衡臂拉桿安裝進行分析研究，主要研究工作為：建立平衡臂仿真模型，然后考慮大型塔機平衡臂安裝中的實際情況并對其進行分析，從而完成超大型平頭塔機平衡臂拉桿安裝方式的優化設計。

關鍵詞：超大型平頭塔機；拉桿；優化設計；安裝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.258

1 引言

根據建筑市場及工程機械發展趨勢，國內工程機械領軍企業重點著力于大型超大型平頭塔式起重機研制，進而提高產品競爭力。目前國內開發的大型超大型平頭塔式起重機雖然能夠滿足工作要求，但也存在自重大，穩定性差和安裝困難等缺點。

2 平衡臂拉桿仿真模型的建立

平衡臂拉桿端部通過銷軸與塔頭連接，尾部通過銷軸與平衡臂臂架連接，其主要作用是在塔機工作過程中，對塔頭和平衡臂臂架進行連接，從而平衡起吊重物時吊重的重量。

塔頭結構結構采用方鋼焊接主體結構，與平衡臂拉桿連接處設置銷軸耳板，從而通過銷軸與拉桿連接固定。在受力方向上主要是受水平拉力和豎直壓力。

平衡臂臂架主要采用工字鋼作為弦桿，利用圓鋼把弦桿焊接在一起，從而形成臂架結構。在平衡臂臂架尾部放置有平衡重來平衡掉起重臂及吊重的重量。由于平衡臂臂架端部是和塔頭通過銷軸進行鉸接連接，所以臂架必須要通過拉桿與塔頭進行連接，從而保持臂架的水平。

平衡臂拉桿采用圓鋼制造，在端部和尾部分別設計有銷軸耳板，從而完成和塔頭及平衡臂臂架的連接。

通過以上分析，利用Creo軟件建立平衡臂拉桿安裝系統仿真模型。

3 平衡臂拉桿安裝方式的分析

一般情況下，大型塔機平衡臂多為多臂節結構，臂節之間通常通過拉桿進行連接。大型塔機平衡臂結構一般如圖1 所示，包括平衡臂臂節以及平衡臂尾節，其中平衡臂臂節的下弦桿與平衡臂尾節相連接，平衡臂臂節的上弦桿與平衡臂尾節之間通過拉桿相連接，拉桿在與平衡臂臂節的上弦桿連接時，需要先借助外部設備（如汽車吊）通過吊耳將拉桿的端部抬高，然后緩慢放下使拉桿的銷軸孔與上弦桿的銷軸孔對正，才能安裝連接銷軸，使拉桿與平衡臂臂節的上弦桿連接。

安裝連接銷軸時，一般采用兩種方式對正銷軸孔，一是采用外部設備（如汽車吊）拉住拉桿，二是采用人工托舉方式舉起拉桿。采用第一種方法時，外部設備（如汽車吊）的使用費用較高，會增加成本，采用第二種方法時，人員容易疲勞，會導致安全事故。而且，以上兩種方法都不能保證拉桿安裝過程中的穩定，導致拉桿容易觸碰平衡臂其他結構造成損壞，同時對于大型的塔式起重機來說，拉桿重量更大，銷軸孔的對正也更加困難。

4 平衡臂拉桿安裝方式的優化設計

本研究旨在設計一種平衡臂拉桿安裝輔助機構（如圖1所示）方案，以解決現有技術中平衡臂拉桿行安裝時安裝難度大、成本高、銷軸安裝困難的問題。

本方案研究設計的平衡臂拉桿安裝輔助機構，安裝拆卸方便，在平衡臂拉桿安裝過程中，將平衡臂拉桿9至于U型槽3中，有效避免拉桿的擺動，防止與其他部件的碰撞損壞，便于安裝。

在拉桿銷軸1安裝過程中，通過液壓頂升裝置5的托舉作用，可以調節拉桿9端部銷軸孔2的高度，進而方便拉桿銷軸孔2和平衡臂上弦桿銷軸孔4的對正，方便拉桿固定銷軸1的安裝。

本方案不需使用外部設備（如汽車吊）提升拉桿9，減少了安裝費用；不需人工托舉拉桿9，避免了人員安全事故的發生。

由于拉桿安裝輔助機構的運用，避免了對塔機其他部件的損傷，延長了塔機的使用壽命。

5 結論

與現有安裝技術相比，優化設計后的安裝方案具有以下優點：

（1）安全可靠：本方案采用成熟的液壓缸技術，操作簡單安全，可靠性高。

（2）節省安裝費用，提升工作效率：該方案不需使用外部設備，有效降低安裝費用；同時極大的提升了銷軸孔的對正速度，大大提升了工作效率。

（3）檢修方便：本方案采用成熟的液壓技術，檢修方便。

參考文獻：

[1]起重機設計規范GB/T3811-2008[M].中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，2009.

[2]許覓婷，李納，謝天勝.塔式起重機起重臂的有限元分析及多目標優化[J].無線互聯科技，2016（09）：122-123.

作者簡介：郭紀斌（1984-），男，湖南長沙人，研究方向：特種加工技術及工程機械設計。