塔式起重机结构制造的装配工艺研究

赵磊

摘要：塔式起重机的结构对整机的制造质量有着较大的影响。装配工艺直接影响着结构的美观性、稳定性、可靠性。本文从钢材要求、钢结构焊接要求、附着装置要求三个方面，分析了塔式起重机结构对安全性的要求，从焊接工艺、焊接技术要点分析了塔式起重机结构的制造，探讨了塔式起重机加工工艺中的常见加工方法及其装配工艺的实施。旨在为塔式起重机结构制造與装配提供一些参考。

Abstract： The structure of the tower crane has a great influence on the manufacturing quality of the whole machine. The assembly process directly affects the aesthetics， stability and reliability of the structure. This article analyzes the requirements of the tower crane structure from three aspects： steel requirements， steel structure welding requirements， and attachment device requirements， and analyzes the tower crane structure manufacturing from the welding process and welding technology points， and discusses the tower crane Common processing methods in the processing technology and the implementation of the assembly process. It aims to provide some references for the structure manufacturing and assembly of tower cranes.

关键词：塔式起重机;结构制造;装配工艺;安全性

Key words： tower crane;structure manufacturing;assembly process;safety

中图分类号：TH2                                          文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）23-0106-02

0  引言

塔式起重机由金属结构、工作机构、电气系统等部分组成。它高耸的塔身和灵活的回转结构可适应较大的工作范围，金属结构如塔身，一般通过焊接或组装构成，与起升、变幅、回转、行走等机构部分配合完成大型构件的起吊任务。因塔式起重机的操作方便、生产效能高，在现代建筑工程中应用及其广泛。塔式起重机根据塔机结构差异，主要分为上回砖塔机和下回转塔机。上回转塔机的承载能力优于下回转式塔机。塔机的选择主要根据施工现场场地、工况及起吊工作需求等而定。随着建筑技术的发展，许多富有挑战性的建筑项目工程应运而生，例如跨海大桥、大型高架桥梁工程等。在这些超级工程中，塔式起重机承担着超级工程中起重的重要角色，这对塔式起重机结构的制造与装配工艺提出了极高的要求。研究塔式起重机结构制造与装配工艺对提升塔式起重机的施工安全性有着重要的意义。

1  塔式起重机结构对安全性的要求

1.1 钢材要求

钢材是塔机结构的主要材料，也是决定塔机结构承受荷载的关键。塔机结构制造钢材首要选择综合性能好的优质钢材。判断钢材质量的主要指标包括韧性、承载力、防腐性能、抗压能力等。在制造塔机结构前先根据起重机制造的安全性要求对钢材做性能试验，要求每项性能必须满足设计的安全性能。此外，起重机塔式结构的钢材要做整体的防腐处理，并对防腐处理做试验，确保防腐的有效性，防止塔机结构受风吹雨淋的影响发生腐蚀，影响塔机结构的安全性。

1.2 钢结构焊接要求

塔机结构焊接要满足以下要求：①焊接位置的精准性。每个位置焊接前做好固定，防治焊接过程中产生位移，影响塔机结构的整体的稳定性;②不允许有焊接缺陷存在，如裂缝、变形、气泡等。有焊接质量缺陷时必须采取处理措施;③起重机部件焊接装配时，要做好各部件的同步纠偏，以防对系统安全运行造成不利影响。

1.3 附着装置

附着装置是为了增加塔机的稳定性而架设的。附着装置与附墙的间距、附墙点及自由高度等应经过严格的计算，并对附着装置的强度和稳定性带入荷载进行验算，确保附着装置满足塔式起重机安装后结构安全性能的要求。

2  塔式起重机结构制造

2.1 塔式起重机结构组成

塔机构成部件多且复杂，由金属结构、工作机构和电气系统三大部分构成。其中金属结构由塔身、臂架、承座、附着装置等组成。工作机构包括起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构等组成。电气系统由电动机、控制器、配电柜、线缆、信号及照明装置等组成。因塔机部件装配繁杂，且对装配部件的质量要求极高，对起重机部件的制造与加工提出了更高的要求。

2.2 加工制造工艺

塔机结构加工制造过程中对部件的精度及整体精度要求极高。加工中主要应用到顺铣法、车削法、立车法三种工艺。顺铣法用于铣削塔机塔身结构的端面。主肢端面的铣削有铣削动力箱负责加工。将焊接完工的标准节放置在平台上，做好平台底部的支撑与固定，直接将铣削动力箱安装在支架上，通过转动标准节完成对主肢断面的铣削。车削法用于处理长大的塔身主肢端面。车削要借助卧式車床，将塔节的主肢安装在夹具的上部，再将夹具直接固定在车床上，在夹具的两端同时进刀车削，保证两端车削参数的一致性。立车法应用于塔节焊接后。塔节被吊装到操作平台后将塔节调节到平衡状态，再对塔节进行切削。塔机结构制造加工过程中，应严格遵守加工规范，将加工精度误差控制在设计范围内。任何一个细小的精度误差都可能影响塔机结构整体的安全。

2.3 焊接工艺

在对塔机结构进行焊接前，首先要了解塔机结构焊接工艺的规范。其次，要对焊接使用的焊条质量进行检查，根据焊接母材的性能查验焊条的各项性能是否与焊接母材相适应。要求型号、材质等都要符合要求。了解母材焊接性能后再确定焊剂电流。一般母材为Q235碳钢时，要求选择抗裂性好的焊条。此外，采用自动焊接工艺、半自动焊接工艺、手弧焊接工艺时对焊条的要求也不同，具体参考焊接工艺要求。一般选择手弧焊接时，根据焊件厚度选择焊条直径。焊件厚度<5mm时，焊条直径选择3.2mm;焊件厚度≧5mm、<20mm时，焊条直径选择4mm;焊件厚度≧20mm时，焊条直径选择5mm。

2.4 焊接技术要点

塔机的长细杆件均采用焊接处理工艺。在焊接长细杆件时，易发生变形、气泡、裂纹等质量缺陷。为防治焊接质量缺陷的发生，要加强焊接形变及缺陷的控制，对已经发生的质量缺陷及时采取矫正方式处理。对焊接变形缺陷，可通过夹紧、绑扎等方式进行加固，防止焊接形变的发生。一旦发生焊接形变，可采用热矫正法、冷矫正法两种方式矫正。矫正方式的选择需根据焊接需求而定。冷矫正法应操作方式简单，应用更加广泛。

3  塔式起重机装配工艺

3.1 装配工艺

塔式起重机的精准合理装配能够提升其运行的安全和效率。整机的装配工艺流程如下：装配前的准备→装配实施（部装、总装）→调整、检验、试车→防锈处理→质量合格检验→塔机整机调试。

3.2 塔机装配方法

回转机构是塔式起重机的重要机构。回转机构的装配质量直接影响着起重机运输货物的空间及输送货物的循环时间。回转机构由驱动装置、传动装置和回转支承组成。塔式起重机装配的重点在于回转机构，可选择配装法、正常配装法来完成装配。以下通过回转机构的装配分析装配工艺。

3.2.1 配装法

配装法厂家会提供配装说明及配装条件，一般情况按照配装说明及步骤进行。但部分配装方式在施工现场不具备条件时，需要对配装方法进行调整。配装方法的调整会影响配装的精度。因此在装配前先检查回转机构配装条件。配装条件允许时按照厂家要求的配装参数配装，条件不允许时，边配装边调整回转支撑的精确，确保精度控制在配装技术要求的范围内。

配装法先制作支架，将回转机构上部与回转支撑采用螺栓连接好后再进行整体吊装。回转机构吊装到支座上后要检查大小齿轮的啮合痕迹、间隙等参数是否符合GB10095、GB10096、GB11365的规定。要求齿轮付的轴线错位齿间隙控制在4%以内，且小于<2mm。检查装配工艺技术符合要求后再对定位圈与支座做固定或焊接处理。

3.2.2 正常配装法

正常配装法指按照“焊接上支座主体→焊接回转机构的两个定位圈→固定或焊接回转支撑定位圈→借助坐标镗安装及镗削定位圈→安装回转及镗削回转支撑定位圈→安装回转机构”这个工序安装回转机构的方法。要求焊接定位圈时要留足加工余量，镗削定位圈时要确保回转机构安装座圈内圆的公差及回转机构安装座圈与回转支承安装座圈的中心距达到图纸要求。

3.3 装配注意事项

塔式起重机装配前装配人员必须先熟悉说明书，了解塔式起重机的用途、构造、工作原理，对起重机的零部件进行熟悉和研究，了解各零部件之间的连接方式及技术要求。熟悉零部件装配技术及工艺后按照分组的要求领取和清点起重机部件，做好装配准备。装配前还需要再检查一遍所有的起重机部件的数量和质量。对旧的部件做清洗和检查。检查出质量不合格的部件要替换为新的部件或质量合格的部件。开始装配时应注意以下事项：①液压通道、润滑通道是塔式起重机的重要构造，需要做重点的清理。②拆卸清理的起重机部件的零部件要一一做好位置标记，清理后按照配合件原有的位置进行装配。装配时任何零部件都不能互换。③装配过程中，对运动零件的摩擦面切记做好润滑处理。对装有工具、重要通道、防尘盖等部件做好清理。④配有衬垫的部件可通过涂抹密封胶、机油等增加部件之间的密封性能。密封部件衬垫安装时要注意正反面，不能反向安装。所有密封部件的衬垫只能使用一次，不能二次使用。⑤安装定位销时，要选择与定位部位相匹配的定位销，在确定好位置后收推打入。打入时动作要请。打入不畅时调节位置和角度，切记防治强迫打入造成装配件毛边和倒刺。⑥装配结束后对各部件装配的间隙、啮合痕迹、灵活性、过盈量等进行查验，检查是否符合装配工艺技术要求。检查出不符合要求时要做调整和矫正，确保塔式起重机装配精度均符合装配技术要求。

4  结语

塔式起重机结构制造与装配工艺，是确保塔式起重机安全性能的关键。在制造塔机结构时要加强金属结构的焊接质量控制，严格按照焊接标准处理金属结构，做好焊接变形防控。在塔式起重机部件装配过程中，要做好各个部位重点位置的固定，加强装配部件装配的进度控制，将装配误差控制在设计误差范围之内。在装配过程中，要根据起重机的结构选择正确的装配方式，并在装配中根据实际情况和装配现场的要求，对起重机装配工艺进行创新和升级，找到最佳的装配方式，以确保塔式起重机装配的效率和装配质量。

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