课题名称

TC6518型塔机回转回转系统及塔顶设计

2、选题依据、课题背景和课题来源

塔式起重机亦是回转起重机，作为一种运输机械^[1]，广泛应用于港口装卸、工业企业、核设施和高层建筑施工现场等生产领域，而这些领域都是与国民经济密切相关的行业。它具有占地面积小，安装运输方便，以及工作效率高等优点。已成为建筑施工中的一种主要水平运输和垂直运输机械^[1]。塔机回转系统则是重要组成部分塔吊的回转机构分为 下回转和上回转机构。 下回转塔吊将回转支承、平衡重主要机构等均设置在下端，其优点是：塔式所受弯矩较少，重心低，稳定性好，安装维修方便，缺点是对回转支承要求较高，安装高度受到限制。 上回转塔吊将回转支承平衡重，主要机构均设置在上端，其优点是由于塔身不回转，可简化塔身下部结构、顶升加节方便。缺点是当建筑物超过塔身高度时，由于平衡臂的影响，限制塔吊的回转，同时重心较高，风压增大，压重增加，使整机总重量增加。塔机回转支承系统故障及原因分析回转支承系统的故障比一般的零件损坏复杂，故障形式多样，且原因也各不相同。其原因有回转支承自身的制造和设计因素，但大部分与支承座圈设计不合理、回转支承选型不当、刚性翡、连续面的平面度差、润滑不良等因素有关。对塔粗常鬼回转支承系统故障和睴因铕分析，能够为正确使用和正确设计回转支承提供参考资料，进面能够提高塔机使用的安全稳定性，避免发生重大事故.

3.理论意义和现实意义

塔机回转机构主要有以下需要注意的地方^[2]，1.塔机回转定位时急打反转造成回转电机断轴，目前我国塔机回转机械普遍采用电机-液力偶合器-回转减速器-回转支承的结构形式。大型塔机上回转电机采用变频调速或者使用绕线转子异步电动机，以降低回转启动速度，减小塔机回转启动力矩，而中小型塔机由于生产成本的限制，多采用异步电动机或多速异步电动机，仅靠液力偶合器缓和启动冲击，但使用的液力偶合器一般都是静压倾泄式的，防护动力过载性能较差，致使中小型塔机的回转启动力矩较大，也不能有效地防护整个机构动力过载。假如施工工地在塔机回转定位时，采用急打反转的措施，也就是俗称的"打反车"，这就使整个回转机构在承受正常的回转力矩基础上，又突然增加了一个反向的启动力矩，这就很大程度地超过了回转机构所能承受的额定扭矩。虽然回转减速器的输入轴较回转电机的输出轴更细，但由于静压倾泄式液力偶合器能够隔离振动、缓和冲击，所以过量的扭矩必将造成回转电机输出轴断裂。2.塔机回转过程急刹车造成回转电机断轴，《塔式起重机安全规程》(GB5144-94)要求:起重机上每一套机构都应配备制动器或者具有同等功能的装置。由于塔机回转机构必须允许臂架随风自由转动，所以塔机回转机构上设置的制动器都是常开式的，通电线路也是和回转电机分开控制的。塔机回转机构上的常开式制动器的功能，主要是防止回转就位后，臂架随风旋转造成上料或卸料的困难，也就是说回转制动器应在回转机构停机后才能使用。许多施工工地上的塔机司机由于不了解回转制动器的作用，总是误将回转制动器作为刹车来用，致使回转机构在承受正常载荷的情况下，又附加了制动扭矩，假如回转机构所承受的扭矩总量超过回转机构的额定载荷，则必将发生塔机回转电机断轴的事故。3，塔机回转齿轮副啮合状况不良造成回转电机断轴。目前塔机回转机构的最后一级传动都是齿轮传动，齿轮啮合状况的好坏对回转机构及整台塔机的运载情况都有着重要的影响。由于塔机上、下转台，回转支承，回转机构的重量较重，有些塔机拆装队伍可能在塔机安装时，选择将下转台、回转支承和上转台、回转机构分两次吊装，特别是那些非自升式的小型塔机，无法安全地用架设吊杆将整个机构一起吊装，这就使得回转机构与回转支承的齿轮啮合状况，每安装一次就会变化一次。假如齿轮副侧隙过大或齿轮啮合面积太小^[3]，会造成传动齿轮的磨损过快甚至断裂，如果回转齿轮副侧隙过小，则增大了回转机构的传动扭矩，当传动扭矩超过回转机构的额定载荷时，就会致使塔机回转电机断轴。又例如2002年8月广东某地施工现场，在拆除H3／36B塔机过程中，当施工人员拆除最后两节起重臂时，因塔机塔顶撑架固定连杆失稳，塔顶向后倾翻，两节起重臂坠落，造成两人死亡的重大事故。

4. 国内回转机构研究现状

华中科技大学^[4]针对起重机回转传动系统快速启动时冲击载荷容易导致设备损坏的问题,提出了一种基于磁流变技术的冲击载荷控制方法,即通过改变回转传动系统的传递刚度和阻尼特性,实现对快速启动时冲击载荷峰值和脉宽的控制.根据起重机回转传动系统启动工况的特点,建立含齿侧间隙、齿轮啮合刚度与磁流变非线性刚度和阻尼的系统动力学方程,考察了启动工况下影响回转传动系统动态特性的磁流变联轴器刚度、阻尼等关键参数,预测了电流磁致效应对启动冲击载荷峰值的抑制效果.结果表明:采用磁流变联轴器的回转传动系统具有强大的动力传递能力,并可方便有效地调整启动冲击载荷特性,显著地抑制冲击载荷峰值.华中科技大学高强度螺栓作为常用结构连接零部件，和普通螺栓相比，当规格相同时，具有强度高，疲劳性能好，动载荷下不容易松动等优点，在塔式起重机、风力发电机、输电铁塔等大型钢结构中得到广泛的应用。目前，国内对高强度螺栓的研究大部分集中在对高强度的预紧力、静态特性和疲劳特性等三个方面。

武汉理工大学吴邵强^[5]根据回转支承在门座起重机中的实际使用情况,对其进行了详细的受载分析及疲劳载荷谱分析。以赫兹接触理论与疲劳累积损伤理论为基础,有限元分析法为主要计算手段,对回转支承结构中的可能出现的接触疲劳问题展开研究。在ANSYS有限元软件中科学地建立了回转支承的简化计算模型,完成了疲劳分析所需的静力学接触计算,并根据计算的结果得到了回转支承结构中疲劳分析对象的应力变化历程。

武汉交科港口机械工程研究所针对港口机械回转机构安装调试难度大、时间长的问题,提出了改进转台结构形式,从而改变回转机构安装方式。该方法制作方便,能够大幅降低工人调试难度,减少工作量,缩短安装调试周期,节约了维修保养成本,提高了设备的生产利用率,对港口装卸设备的维修具有一定的现实意义。