平頭塔機(jī)的特點(diǎn):
結(jié)構(gòu)特征:
沒(méi)有塔頭和拉桿是平頭塔機(jī)最顯著的結(jié)構(gòu)特征,這也是平頭塔得名的由來(lái)。由于這一特殊的結(jié)構(gòu)形式才使平頭塔與帶塔頭的塔機(jī)有了質(zhì)的區(qū)別,這也決定了平頭塔所特有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
與帶塔頭、拉桿的水平臂小車變幅式塔機(jī)相比,平頭塔吊臂的受力狀況、連接方式明顯不同。立塔后無(wú)論是工作和非工作狀態(tài),平頭塔吊臂和平衡臂上下主弦桿受力狀態(tài)不變,上弦桿主要受拉,下弦桿主要受壓,沒(méi)有交變應(yīng)力的影響,其力學(xué)模型單一、簡(jiǎn)明。正是基于這一點(diǎn),平頭塔吊臂的連接設(shè)計(jì)才更簡(jiǎn)便,非常便于臂節(jié)之間的快速拆裝,現(xiàn)代的平頭塔吊臂大多采用正三角形截面的空間桁架結(jié)構(gòu)主要也是考慮這一受力狀況。上弦桿靠一個(gè)銷軸連接承受拉力,下弦桿則靠結(jié)合處的端面承受壓力,這樣下弦桿的連結(jié)方式非常簡(jiǎn)便,僅靠?jī)蓚€(gè)定位鎖銷并配鎖止螺栓。安裝時(shí)先將上面的銷軸連好,然后下落臂節(jié),兩鎖銷自動(dòng)就位,穿上螺栓即可,臂節(jié)間主要靠上弦桿的一個(gè)大銷軸連接,既省力又省時(shí),這是平頭塔機(jī)的特色之一。
優(yōu)點(diǎn):
隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷加大人們逐漸發(fā)現(xiàn)了平頭塔的許多優(yōu)點(diǎn),這是其它類型塔機(jī)所無(wú)法替代的。近5年來(lái)世界最著名的幾大塔機(jī)制造商,如Potain\,Liebherr\,Terex、Kroll等公司紛紛涉足平頭塔領(lǐng)域,使平頭塔成為一種新潮。
1)大大降低拆裝塔機(jī)對(duì)所需起重設(shè)備起重能力的要求。平頭塔機(jī)由于取消了塔頭,其單元質(zhì)量小、安裝高度低,最大安裝高度可比同級(jí)的其它塔機(jī)降低10m以上。普通塔機(jī)安裝吊臂時(shí)必須在地面上先將臂架、拉桿等全部連接好再進(jìn)行整體吊裝,此時(shí)對(duì)起重設(shè)備的要求最高,要有很大的起重量和起升高度。因?yàn)楸鄹N軸連好后還要將大臂抬高許多才能將吊臂拉桿連好,安裝吊臂拉桿時(shí)容易出現(xiàn)安全事故,而平頭塔安裝則徹底被改善。平頭塔的吊臂節(jié)通常有4m、5m或10m節(jié)。以50m長(zhǎng)的吊臂為例,其最大單元質(zhì)量只相當(dāng)于吊臂總量的1/5左右,臂架在空中逐節(jié)拆裝和整體吊裝相比對(duì)起重設(shè)備的要求大大降低,不僅節(jié)省拆裝費(fèi)用,而且更加安全、快捷。
2)適合于群塔交叉作業(yè)。由于平頭塔取消了塔頭,當(dāng)群塔交叉作業(yè)時(shí)每?jī)膳_(tái)交叉的高度差通??山档?m,而帶塔頭的塔機(jī)要10m以上。平頭塔群交叉作業(yè)總體高度可大大降低,則具有總體安裝時(shí)間少、對(duì)安裝設(shè)備的要求低、減小每臺(tái)塔機(jī)的壓重及采用較小的塔身截面和底架等優(yōu)點(diǎn)。
3)適合對(duì)高度有特殊要求的場(chǎng)合施工。平頭塔沒(méi)有塔頭,吊鉤的有效高度大為提高,空間利用率高,因此非常適合于對(duì)高度有特殊要求的場(chǎng)合,如機(jī)場(chǎng)的改擴(kuò)建,機(jī)場(chǎng)旁的施工,隧道內(nèi)、廠房?jī)?nèi)的施工,高壓線下的施工等,而傳統(tǒng)帶塔頭的塔機(jī)往往很難勝任。
4)適合于對(duì)幅度變化有要求的施工場(chǎng)合。平頭塔機(jī)臂節(jié)特殊的連接方式及沒(méi)有塔頭、拉桿,使其吊臂的逐節(jié)拆裝非常簡(jiǎn)易、安全,施工過(guò)程中如需要改變吊臂的長(zhǎng)度(加長(zhǎng)或縮短)時(shí)都不用拆下整個(gè)吊臂,而在空中就可以完成臂節(jié)的加、減。這種需要改變幅度的情形在電廠(站)的雙曲線冷卻塔施工中經(jīng)常會(huì)遇到,當(dāng)冷卻塔建好后塔機(jī)通過(guò)雙曲線最小孔徑時(shí),往往需要拆除部分臂節(jié)甚至是大部分臂節(jié)才能順利將塔機(jī)降下。普通塔機(jī)受拉桿的限制,吊臂只能拆掉吊點(diǎn)以外的臂節(jié),要拆掉吊臂拉桿難度很大,這時(shí)采用平頭塔就可以在空中很方便地任意拆掉臂節(jié)。
5)便于施工現(xiàn)場(chǎng)受限條件下的塔機(jī)拆裝。如果受現(xiàn)場(chǎng)條件限制,汽車起重機(jī)無(wú)法靠近時(shí)采用平頭塔無(wú)疑是最佳的方案。因?yàn)槠筋^塔獨(dú)有的吊臂連接方式使整個(gè)臂架可以在空中逐節(jié)拆裝,必要時(shí)可以直接從運(yùn)輸車輛上取放臂節(jié)。由于單元臂節(jié)的質(zhì)量較小,可以利用工地上已有的塔機(jī)安裝其旁邊的平頭塔。實(shí)際上拆卸塔機(jī)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)受限的情況更加普遍,如帶有裙樓的高層建筑,因種種因素塔機(jī)常立在裙樓里,一旦工程完工拆塔時(shí)受裙樓的限制,汽車起重機(jī)往往無(wú)法靠近,普通塔機(jī)拆卸大臂是個(gè)難題,而這種情況拆平頭塔則容易得多。
6)吊臂鋼結(jié)構(gòu)壽命長(zhǎng)、安全性高。平頭塔沒(méi)有吊臂拉桿,其臂架的截面尺寸通常比同級(jí)別的普通塔機(jī)要大,尤其是截面的高度較大,則剛度較大,吊載時(shí)屈曲變形也較小。國(guó)內(nèi)用戶擔(dān)心平頭塔沒(méi)有拉桿不太安全可靠,但事實(shí)恰好相反,據(jù)國(guó)外司機(jī)反映,使用平頭塔比普通塔機(jī)更加平穩(wěn),尤其在回轉(zhuǎn)或緊急制動(dòng)時(shí),平頭塔吊臂只受方向向下載荷的作用,比較簡(jiǎn)單;而普通塔機(jī)的吊臂還額外受到因拉桿作用而產(chǎn)生的水平和向上分力的作用。另外,普通塔機(jī)因變幅小車位置的不同還使吊臂某一相同部位所受應(yīng)力明顯不同,綜合作用的結(jié)果使吊臂主要受力桿件經(jīng)常受到拉、壓交變應(yīng)力的作用,往往成為吊臂疲勞損傷甚至斷裂及焊縫開(kāi)裂的主要原因;而平頭塔的吊臂在垂直和水平兩個(gè)方向上都不受交變應(yīng)力的作用,極大地提高了吊臂鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命和安全性。
7)吊臂的適用性好、利用率高。平頭塔吊臂的設(shè)計(jì)便于實(shí)現(xiàn)模數(shù)化,這一點(diǎn)很重要。對(duì)制造商來(lái)說(shuō),吊臂模數(shù)化可以大大降低設(shè)計(jì)和制造成本,從而降低平頭塔價(jià)格;對(duì)用戶來(lái)說(shuō),能充分發(fā)揮吊臂的靈活性和適應(yīng)性。如同系列不同級(jí)別平頭塔的吊臂節(jié)可以互為利用,較大型號(hào)平頭塔的端部臂節(jié)可以用作較小塔機(jī)的中間或根部節(jié),這樣可以增加塔機(jī)的吊臂組合,提高吊臂的適用性和利用率。
8)設(shè)計(jì)成本低。平頭塔的設(shè)計(jì)省去了塔頭、拉桿的設(shè)計(jì)和計(jì)算,而且吊臂的計(jì)算工況少、力學(xué)模型簡(jiǎn)單,計(jì)算量大大降低,計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)際值,便于進(jìn)行模數(shù)設(shè)計(jì),從而大大減少設(shè)計(jì)周期。這一點(diǎn)對(duì)于生產(chǎn)廠家應(yīng)付瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)、滿足用戶多種要求來(lái)說(shuō)也至關(guān)重要。
缺點(diǎn):
平頭塔也有其固有的缺點(diǎn),大致有3方面。
1)平頭塔整個(gè)吊臂、平衡臂的質(zhì)量比同級(jí)別的普通塔機(jī)重5%~15%。為克服這一缺點(diǎn)應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)原則,如150tm以上級(jí)別平頭塔的吊臂應(yīng)設(shè)計(jì)成單節(jié)質(zhì)量較輕的分段組合式,以便于運(yùn)輸及空中的逐節(jié)拆裝,重要的是便于安裝人員安全到達(dá)臂節(jié)連接點(diǎn)及穿繩。另外,回轉(zhuǎn)平臺(tái)與平衡臂和吊臂應(yīng)采用分體式設(shè)計(jì),限制單件質(zhì)量。
2)在現(xiàn)有條件下500tm以上級(jí)別平頭塔的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)將會(huì)逐漸喪失。對(duì)于幅度較大的大型平頭塔機(jī)來(lái)說(shuō)吊臂的自重明顯增加,這會(huì)削弱平頭塔的起重能力。為有效彌補(bǔ)這一損失,應(yīng)最大限度地減少吊臂自重,通常是降低其截面高度、減小結(jié)構(gòu)件的材料壁厚、采用高強(qiáng)材料等。
3)平頭塔吊臂的外形尺寸對(duì)運(yùn)輸不利。尤其是大型平頭塔的根部節(jié)較大,如最初Linden550tm級(jí)平頭塔的根部吊臂節(jié)高達(dá)3.7m,因超高必須解體運(yùn)輸,因此通常情況下吊臂節(jié)的截面尺寸不應(yīng)超過(guò)2.8m。對(duì)于臂長(zhǎng)85~120m、起重力矩800tm以上的大型塔機(jī)來(lái)說(shuō),采用平頭式的設(shè)計(jì)會(huì)帶來(lái)不便,在吊臂截面尺寸的處理上有些困難,此時(shí)采用傳統(tǒng)帶拉桿的吊臂形式較好。