塔式起重机起重力矩的正确理解与安全使用

刘 勇

（上海市建筑科学研究院，上海 200032）

塔式起重机（以下简称塔机）起重力矩限制器是塔机各类安全保护装置中最重要的一个，如何正确调试、使用起重力矩限制器是保障塔机安全使用的关键，而正确理解塔机起重力矩的概念及特点是基础。笔者从事塔机技术、生产、检验检测工作多年，对起重力矩有些粗浅的认识，本文以某厂家生产的QTZ63（5510）塔机为例，探讨塔机起重力矩的特点，借此希望帮助大家更好地调试、使用塔机，合理安全地发挥塔机的作用。

1 塔机起重力矩的概念与特点

在《起重机 术语 第1部分：通用术语》[1]中，起重力矩定义为：幅度L和与之对应的载荷Q的乘积，大部分塔机的型号也是通过起重力矩表达出其起重能力，如QTZ63即按照公称起重力矩（63 tm）的概念表示塔机的起重能力。实际上，塔机起重力矩的概念较复杂，不是定值，它随着幅度的变化而变化，一般具有如下特点[2]：塔机最大幅度处额定起重力矩最小；幅度越小，额定起重力矩越大，直到在起重特性曲线直线段拐点处达到最大起重力矩；同一塔机，缩臂后，相应幅度位置的额定起重力矩变大；该臂长下的最大起重力矩较最长臂长组合时变大。

鉴于塔机起重力矩的复杂性，一般以起重特性曲线或起重特性表的形式给出塔机的起重能力，图1和表1分别为某品牌QTZ63（5510）塔机的起重特性曲线和起重特性表。

1）在起重特性曲线拐点处达到最大起重力矩，该塔机最大起重力矩为Mmax=13.66×6＝81.96tm。

2）该塔机基本臂长为35m，基本臂长时最大幅度相应的额定起重量为1.80t，此时QTZ63塔机的公称力矩为M公称=35×1.80=63tm，这也是该塔机命名为QTZ63的原因。

3）如果以塔机运行小车垂直中心线至起重臂根部铰点的水平距离为力臂，以运行小车、吊钩及钢丝绳的自重载荷和额定起重量的和作为总载荷，在起重特性曲线的曲线段可得到一个恒力矩，即

式中 M——恒力矩，tm；

R—— 塔机幅度，m，在塔机的起重性能表中选取R=40m；

r—— 回转平台的回转中心线到起重臂根部铰点的水平距离，m，r=0.75m；

Q—— 幅度R处相对应的额定起重量，t，R=40m时，Q=1.60t；

q——运行小车、吊钩和钢丝绳自重载荷的总和，t，q=0.56t。

如果用此恒力矩M计算不同幅度处的额定起重量，即可得出表1起重特性表中的值。

图1 某品牌QTZ63（5510）塔机起重特性曲线

表1 某品牌QTZ63（5510）塔机起重特性表

2 起重力矩限制器的调试

不难看出，对于最常见的水平臂小车变幅塔机，其起重能力通过起重量随幅度改变的关系给出，反映的也是起重力矩的概念，所以在建筑工地中，常会以公称起重力矩（如上述63tm）代指相应塔机的起重能力。笔者在日常工作中，经常遇到一些安装人员用公称力矩来调试起重力矩限制器，比如QTZ63（5510）塔机力矩限制器的调试，简单地理解为吊物重量Q=63/R。这种简单化方法调试力矩限制器虽然高效快捷，但往往造成很大误差，带来安全隐患或者造成塔机起重能力的浪费。

下面以图1所示塔机分别按幅度R=55m、R=30m为例，说明简单化调试力矩限制器造成的误差。

当幅度R=55m时，用公称力矩来计算起重臂55m幅度处的载荷

用恒力矩来计算起重臂55m幅度处的载荷

比较结果(1)和(2)可知，在起重臂55m幅度处,用公称力矩计算出的载荷比起重性能表中的载荷大15%，也就是说，这种方法调试的力矩限制器是偏大的，会造成塔机的超载。

当幅度R=30m时，用公称力矩来计算起重臂30m幅度处的载荷

用恒力矩来计算起重臂55m幅度处的载荷

比较结果(3)和(4)可知，在起重臂30m幅度处，用公称力矩计算出的载荷比起重性能表中的载荷小11.4%，也就是说，这种方法调试的力矩限制器是偏小的，会造成塔机起重能力的浪费。

通过以上算例，可以看到上述调试起重力矩的方法，要不带来安全隐患，要不造成起重能力浪费，结果都是不可接受的。实际上，2008年以前，塔机的型号命名规则明确统一，通过型号尚可判断塔机的起重能力，用以上算法造成的误差还不至于无限放大，但近十年来企业自定型号标识，塔机型号与塔机起重能力开始背离，甚至不同厂家相似性能产品出现QTZ85、QTZ86（TC5510）、QTZ63（TC5510）、QTZ80A（TC5510）等不同的型号标识方式[2]。在这种情况下，以上简单调试起重力矩的方法问题更加突出。笔者建议，在现场调试塔机起重力矩时，严格按照驾驶室起重特性表或说明书中起重特性进行调试，这样既保障了安全，又不产生浪费，是最优选择。

3 关于起重力矩的困扰及建议

按照起重特性表调试、使用起重力矩限制器，看似简单，在工地现场实际又遇到了新问题。笔者发现，有不少施工单位过于依赖租赁单位、安装单位，以包代管现象较普遍，对起重特性的理解和关注明显缺乏，现场普遍不重视使用说明书，有些项目部现场甚至没有留存说明书，检查和维保环节根据经验进行，对起重力矩限制器也缺乏足够关注。

虽然塔机有设备备案、安装告知、检验检测、使用登记等环节严格控制，但由于塔机使用年限的限制，个别产权单位在设备备案动脑筋，设备套牌、冒用现象不断出现，严重扰乱了租赁市场，并且大量安装在塔机驾驶室的出厂铭牌、起重特性表标牌被人为去除，造成塔机起重能力的确认依据缺失。

一般，通过第三方检验检测可以有效控制或降低以上乱象的不利影响，但近些年，建筑起重机械检验机构快速发展，数量不断增加，有些检验机构为了在激烈市场竞争中立足，低价竞争，刻意迎合租赁单位、使用单位，检验质量放水，缺乏 “第三方”立场[3]，加之塔机起重能力确认依据缺失，完全凭租赁或安装单位口头信息确认，造成起重力矩问题更加突出，塔机超载倾覆、超载折臂现象屡屡见诸报端。

以上问题，短期内难以解决，笔者建议相关业者先从控制自身风险角度出发，加大对起重力矩的重视程度，从资料、维保、检查、检验检测等角度按标准法规逐步推进塔机安全状况。随着国家对事故关注力度、查处力度的不断增大，我们有理由相信，相关情况会不断得到改善。

4 结 语

仅2017年就有十余起因力矩限制器失效、超载导致塔机倾覆或折臂的事故被媒体报道，按海因里希法则估计，实际超载现象可能是上百倍甚至千倍，可见正确理解起重力矩、合理使用起重力矩限制器非常重要。塔机各类从业人员应该严格按照生产厂家配备的使用说明书中的起重特性曲线或起重特性表调试、使用塔机。我们也呼吁建立行业诚信管理机制，尽量避免出现塔机套牌、冒用现象，共同维护市场良性发展，促进行业安全水平。

[1]中国机械工业联合会.起重机 术语 第1部分：通用术语：GB/T 6974.1-2008[S].北京：中国标准出版社，2008：10.

[2]王云飞，刘 勇.浅析塔式起重机起重特性与型号标识现状[J].建筑机械化，2016，37(9)：21-24.

[3]王云飞，郑 军.建筑起重机械检验检测发展现状及思考[J].建筑机械化，2018，39(1)：62-64.