超大型平头塔机平衡臂拉杆安装方式优化设计

郭纪斌+李青云+张乐+张捷

摘 要：本论文对超大型平头塔式起重机的平衡臂拉杆安装进行分析研究，主要研究工作为：建立平衡臂仿真模型，然后考虑大型塔机平衡臂安装中的实际情况并对其进行分析，从而完成超大型平头塔机平衡臂拉杆安装方式的优化设计。

关键词：超大型平头塔机；拉杆；优化设计；安装

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

1 引言

根据建筑市场及工程机械发展趋势，国内工程机械领军企业重点着力于大型超大型平头塔式起重机研制，进而提高产品竞争力。目前国内开发的大型超大型平头塔式起重机虽然能够满足工作要求，但也存在自重大，稳定性差和安装困难等缺点。

2 平衡臂拉杆仿真模型的建立

平衡臂拉杆端部通过销轴与塔头连接，尾部通过销轴与平衡臂臂架连接，其主要作用是在塔机工作过程中，对塔头和平衡臂臂架进行连接，从而平衡起吊重物时吊重的重量。

塔头结构结构采用方钢焊接主体结构，与平衡臂拉杆连接处设置销轴耳板，从而通过销轴与拉杆连接固定。在受力方向上主要是受水平拉力和豎直压力。

平衡臂臂架主要采用工字钢作为弦杆，利用圆钢把弦杆焊接在一起，从而形成臂架结构。在平衡臂臂架尾部放置有平衡重来平衡掉起重臂及吊重的重量。由于平衡臂臂架端部是和塔头通过销轴进行铰接连接，所以臂架必须要通过拉杆与塔头进行连接，从而保持臂架的水平。

平衡臂拉杆采用圆钢制造，在端部和尾部分别设计有销轴耳板，从而完成和塔头及平衡臂臂架的连接。

通过以上分析，利用Creo软件建立平衡臂拉杆安装系统仿真模型。

3 平衡臂拉杆安装方式的分析

一般情况下，大型塔机平衡臂多为多臂节结构，臂节之间通常通过拉杆进行连接。大型塔机平衡臂结构一般如图1 所示，包括平衡臂臂节以及平衡臂尾节，其中平衡臂臂节的下弦杆与平衡臂尾节相连接，平衡臂臂节的上弦杆与平衡臂尾节之间通过拉杆相连接，拉杆在与平衡臂臂节的上弦杆连接时，需要先借助外部设备（如汽车吊）通过吊耳将拉杆的端部抬高，然后缓慢放下使拉杆的销轴孔与上弦杆的销轴孔对正，才能安装连接销轴，使拉杆与平衡臂臂节的上弦杆连接。

安装连接销轴时，一般采用两种方式对正销轴孔，一是采用外部设备（如汽车吊）拉住拉杆，二是采用人工托举方式举起拉杆。采用第一种方法时，外部设备（如汽车吊）的使用费用较高，会增加成本，采用第二种方法时，人员容易疲劳，会导致安全事故。而且，以上两种方法都不能保证拉杆安装过程中的稳定，导致拉杆容易触碰平衡臂其他结构造成损坏，同时对于大型的塔式起重机来说，拉杆重量更大，销轴孔的对正也更加困难。

4 平衡臂拉杆安装方式的优化设计

本研究旨在设计一种平衡臂拉杆安装辅助机构（如图1所示）方案，以解决现有技术中平衡臂拉杆行安装时安装难度大、成本高、销轴安装困难的问题。

本方案研究设计的平衡臂拉杆安装辅助机构，安装拆卸方便，在平衡臂拉杆安装过程中，将平衡臂拉杆9至于U型槽3中，有效避免拉杆的摆动，防止与其他部件的碰撞损坏，便于安装。

在拉杆销轴1安装过程中，通过液压顶升装置5的托举作用，可以调节拉杆9端部销轴孔2的高度，进而方便拉杆销轴孔2和平衡臂上弦杆销轴孔4的对正，方便拉杆固定销轴1的安装。

本方案不需使用外部设备（如汽车吊）提升拉杆9，减少了安装费用；不需人工托举拉杆9，避免了人员安全事故的发生。

由于拉杆安装辅助机构的运用，避免了对塔机其他部件的损伤，延长了塔机的使用寿命。

5 结论

与现有安装技术相比，优化设计后的安装方案具有以下优点：

（1）安全可靠：本方案采用成熟的液压缸技术，操作简单安全，可靠性高。

（2）节省安装费用，提升工作效率：该方案不需使用外部设备，有效降低安装费用；同时极大的提升了销轴孔的对正速度，大大提升了工作效率。

（3）检修方便：本方案采用成熟的液压技术，检修方便。

参考文献：

[1]起重机设计规范GB/T3811-2008[M].中华人民共和国质量监督检验检疫总局，2009.

[2]许觅婷，李纳，谢天胜.塔式起重机起重臂的有限元分析及多目标优化[J].无线互联科技，2016（09）：122-123.

作者简介：郭纪斌（1984-），男，湖南长沙人，研究方向：特种加工技术及工程机械设计。