塔式起重机异常响声的原因分析和解决措施

魏小飞

摘 要：塔式起重机是房屋建设、港口作业中的重要设备，因其在使用过程中会产生异响，影响设备的使用效果，故本文从其产生异响的根源上进行分析，并结合塔式起重机的制造、组装和使用中发现的问题，分析产生异常声响的原因，根据不同的使用情况，制定出对应的解决方案。

关键词：塔式起重机；异响；残余应力；回转支撑

0 引言

目前，在建筑施工中，塔式起重机是最重要的物资运输设备。随着国民经济的快速发展，新安装的塔式起重机的数量正在不断增加，一些新的工厂安装的塔式起重机经常在使用一段时间后，发出异常声响。这种异常的声音会使塔机驾驶员在操作过程中产生恐惧，不利于安全生产。

1 异响产生的原因分析

鉴于塔式起重机在使用中出现的情况，检验检测机构和塔式起重机制造商进行了深入的研究和分析。已经采取了一系列消除异常噪声的措施，并且已经收到了良好的反馈。这种异常声音的产生有很多原因，主要表现在以下几个方面：

1）钢结构存在焊接残余应力；

2）回转支承和塔体高强度连接螺栓的拧紧力矩不足；

3）下支座与回转齿圈的接触平面较小；

4）回转支承缺少润滑；

5）超载荷使用。

2 预防异响的措施及解决方法

2.1 钢结构存在焊接残余应力的情况

塔式起重机的上下支座主要由上封板、下封板和多个腹筋板组成。这种焊接过程是不均勻的加热和冷却过程，容易产生内应力。在焊接成一个整体后，这些残余应力可能会聚集成构件的新内应力。焊接时焊接应力是不可避免的，为了降低或消弭应力，我们可以从以下几个方面着手：

1）上、下支座在焊接成形后采用自然时效，将构件露天放置，经过一段时间的时温变化之后，再进行自然老化，这是我们经常用来在处理钢构件的方法。在温度应力形成的过载下，残余应力松弛，尺寸精度稳定。就塔式起重机的上下支座来说，采用这种方式可以极大的降低残余应力。

2）采用对称焊接，对称焊接部件用于上下支座内的多处腹筋板。焊接由两个焊接人员同时进行，并尽可能选择相同电流和电压。焊缝的位置与截面的重心对称，焊接完成后可弯曲变形，并将焊接应力控制到最小。

3）在不影响结构的强度和刚度前提下，尽可能地减小焊缝横截面尺寸，或者将连续角焊设计成不连续的角焊缝。从而减小焊缝的横截面尺寸和长度，缩小塑性变形区的范围，使焊接应力和变形减小。

2.2 连接螺栓的拧紧力矩不足的情况

当使用塔式起重机时，塔体和回转支承本身要承受受很大的力，还要受到交变应力的影响。按国家标准“钢结构扭剪式高强螺栓连接副（GB / T3632-2008）”，首次安装后，使用高强度螺栓，使用100小时后，应对机器进行均匀的检查拧紧，以后每使用500小时检查一次。如果在检查过程中发生螺母，螺栓松动或螺纹损坏，应立即拧紧或更换螺栓或螺母。如果塔身和回转支承的连接螺栓拧紧力矩不足，则会出现以下情况：

1）塔体整体振动大，使标准节与标准节、标准节和下支座的结合部分产生噪声，声音大时会发出异响。

2）标准节接头或附近的主弦杆产生疲劳裂纹。当连接螺栓的预紧力不够时，螺栓容易松动，塔体的标准节连接部分会产生微小间隙，这会在塔体内局部产生弯矩，这种情况会引发安全事故，在塔机安装过程中，有时会出现平面不不平整的情况，此时应使用薄钢板固定并拧紧连接螺栓。正确的塔身连接螺栓的紧固方法：当塔式起重机安装或处于空载状态时，塔架主体被压在平衡臂的侧面，并且吊臂的侧面被拉动，然后旋转180°并拧紧另一侧的所有塔连接螺栓（M24 拧紧力矩为100kg·m，M30 拧紧力矩为200kg·m）。

3）回转支承的连接通常由多个高强度螺栓连接上、下支座，一些连接螺栓松动，这将导致上支座和下支座上的不均匀受力，并且附近的螺栓将特别受压。钢结构部分弹性变形并发出异响。有时这种异响在使用塔式起重机一段时间后会逐渐消失。

2.3 下支座与回转齿圈的接触平面较小的情况

下支座要严格按照工艺要求来加工，下支座的结构很复杂，由多个小部件组成，不仅要考虑其在加工过程中的焊接应力，还要考虑精加工过程中上平面的平整度和表面粗糙度。上平面的加工基于四个主弦杆的下底表面，以确保上平面和四个主弦杆的下表面之间的平行度。在这方面，还应考虑上平面和大齿圈之间的连接孔。在加工时，有时会忽略对孔毛刺的处理，这会使上平面的平面度受到一定程度的影响，上平面的平面度会影响环形齿轮和上平面之间的接触精度，因此塔式起重机在使用过程中不会受到均匀的应力，产生起重或回转时的异常响声。因此，下支座应在完成前完全消除应力，并应注意精加工过程中细节的处理，如毛刺和铁屑。

2.4 回转支承缺少润滑的情况

回转支承采用不含树脂的非酸性轴承润滑脂润滑。通过压力油枪注入润滑脂，然后将塔机旋转约15°，再次注入润滑脂并进一步回转约15°，重复四次或五次。当回转支承没有润滑时，滚道内的滚珠会产生干摩擦，这会加剧滚珠的磨损，并且滚珠之间的间隙会随着时间的推移逐渐增大。由于塔式起重机使用过程中的受力不均匀，在回转和起重过程中会发生间歇性的异响，特别是在提升重物时。因此，塔式起重机在施工期间每周进行一次润滑，以确保正常运行。

2.5 超载荷使用的情况

当前，一些建筑工地超载的现象，某些起重机额定起重量为1吨。在建筑工地中，塔式起重机将一斗混凝土提升至30至57米处卸料，一斗混凝土和吊具通常超过1.5吨。为了提高效率，一些建筑工地使用塔式起重机将超过额定重量的钢筋、砖块和石块提升到端部。这不仅会引起塔式起重机钢结构的异响，还会引起塔式起重机的疲劳损坏或坍塌。从表面来看，临时超载可以提高效率而又不会损坏塔式起重机，有时只会发出一些异响，一旦达到疲劳极限，塔式钢结构也会受损，造成重大事故。

3 结束语

综上所述，通过分析塔式起重机生产过程中钢结构的残余应力、制造工艺、主要部件的螺栓连接、回转支撑和日常使用情况，可以得出产生异常声响的原因，因此，我们需要根据不同情况，制定出对应的解决方案，保证塔式起重机正常运转。