一級建造師

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三峽擺塔式纜索起重機(jī)塔架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

摘要：承載索懸掛裝置的一對呈90°的支承軸，可保證架空部分的零部件不會在塔架擺動時(shí)傾斜，塔架底部的徑向關(guān)節(jié)軸承，能夠避免塔架縱向擺動時(shí)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力及補(bǔ)賞塔架的安裝位置誤差，塔架塔頭和頂部的懸掛滑輪支架可繞支承軸擺動，以減小起升索和牽引索從懸掛滑輪繩槽中引出的偏角。

關(guān)鍵詞：纜索起重機(jī)；塔架；結(jié)構(gòu)；軸承

引言

塔架是擺塔式纜索起重機(jī)與其它類型纜索起重機(jī)差異最大的部件，當(dāng)塔架擺動時(shí)，位于塔架塔頭上的承載索懸掛裝置帶動架空部分（包括承載索、起升索和牽引索及其導(dǎo)向滑輪、承馬、起重小車等部件）擺動，若架空部分隨塔架的擺動而偏斜，則纜機(jī)就不能正常工作，且三峽擺塔式纜索起重機(jī)塔架的截面較小，塔架的總高度超過150m[1]，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮工作時(shí)（特別是擺塔時(shí)）可能出現(xiàn)的塔架扭動現(xiàn)象。三峽擺塔式纜索起重機(jī)在塔頭、塔頂及底座部分采用了調(diào)整、防扭及補(bǔ)賞結(jié)構(gòu)，以便工作時(shí)塔架不會扭動，擺塔的過程中架空部分的零部件不偏斜、并可減小起升索和牽引索從導(dǎo)向滑輪繩槽中引出的偏角及防止它們跳槽。

1. 塔架的塔頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

三峽擺塔式纜索起重機(jī)塔架，當(dāng)擺塔式纜機(jī)的塔架擺動時(shí)，位于塔架塔頭上的承載索懸掛裝置帶動架空部分（包括承載索、起升索和牽引索及其導(dǎo)向滑輪、承馬、起重小車等部件）擺動，為了保證架空部分的零部件不隨塔架的擺動而傾斜，承載索懸掛裝置通過一對在空間上呈90°的軸及軸承支承在塔頭上，為了避免制造誤差的影響，縱向懸掛軸（其軸線位于塔架的縱向中心面，即主、副塔塔架垂直時(shí)其中心線聯(lián)成的平面上）的支承軸承2為可調(diào)心軸承（代號為24056CC/W33），推力調(diào)心滾子軸承4（代號為29464E）承受整個(gè)架空部分的縱向載荷。縱向懸掛軸通過止軸板固定在與塔頭焊接在一起的支承板上，依靠架空部分部件的重力使擺動箱繞縱向懸掛軸轉(zhuǎn)動，保證架空部分的各部件基本上處于一個(gè)不變的鉛垂?fàn)顟B(tài)，橫向懸掛軸的支承軸承采用向心關(guān)節(jié)軸承。

橫向懸掛軸和前、后拉板連接軸選用關(guān)節(jié)軸承的主要作用是消除承載索懸掛裝置的制造及安裝誤差的影響，避免前后拉板上下擺動時(shí)“逼勁”；此外，因縱向懸掛軸所受的負(fù)荷較大，在實(shí)際工作中有時(shí)其支承軸承的轉(zhuǎn)動不靈活，出現(xiàn)塔架先擺動一個(gè)角度后縱向擺動箱再旋轉(zhuǎn)的滯后，以及兩側(cè)塔架懸掛裝置的擺動箱擺動不同步的現(xiàn)象，選用關(guān)節(jié)軸承可避免這種滯后以及由于承載索在安裝使用過程中產(chǎn)生的扭矩的影響，并可支承側(cè)向力，當(dāng)兩側(cè)塔架懸掛裝置的擺動箱擺動不同步時(shí)可防止承載索受扭。

當(dāng)塔架擺動時(shí)，支承在承載索懸掛裝置上的牽引索懸掛滑輪跟隨塔頭一起擺動，而牽引索下支從機(jī)器房引出后（其引出線與塔架擺動的軸線基本平行），需經(jīng)過固定在地面的導(dǎo)向滑輪（其軸心線與纜索起重機(jī)的縱向軸線基本平行）導(dǎo)向[1]，因此塔頭牽引索懸掛滑輪與固定在塔架底部的牽引索導(dǎo)向滑輪間的一段牽引索會出現(xiàn)斜拉現(xiàn)象，為了減小牽引索進(jìn)出滑輪的偏角，以減少牽引索和導(dǎo)向滑輪的磨損，以及防止?fàn)恳魈?，懸掛滑輪支座通過懸掛軸和軸承支承在承載索懸掛裝置上，一旦牽引索斜拉可通過懸掛軸的擺動調(diào)整，因支承軸上承受的軸向載荷較大，故選用圓錐滾子軸承（代號為32222）和推力調(diào)心滾子軸承（代號為29320E）。起升索在塔頭懸掛滑輪的支座的結(jié)構(gòu)與此相同。采用這種結(jié)構(gòu)后，塔架擺動牽引索（起升索）斜拉時(shí)，在地面導(dǎo)向滑輪處只使索的包角發(fā)生變化，而對偏角的影響較小，因而地面上導(dǎo)向滑輪的支承軸不需要設(shè)計(jì)成可擺動的。

擺塔式纜索起重機(jī)的主塔和副塔塔頭承載索懸掛裝置除前懸掛拉板的構(gòu)造及尺寸有差異、且副塔無起升索懸掛滑輪及其支座外，其它部分結(jié)構(gòu)相同。

2. 塔架底部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

塔架底部的支承軸承承受著整個(gè)塔架的重量及塔架上向下的垂直載荷，所受負(fù)荷較大，擺塔式纜索起重機(jī)的塔架不僅需要繞其支承軸在上下游方向擺動，而且工作時(shí)由于負(fù)荷的變化，當(dāng)承載索垂度變化時(shí)，將引起塔架縱向的擺動，若塔架底部的支承采用軸、軸套結(jié)構(gòu)，塔架縱向偏斜時(shí)將產(chǎn)生彎矩（底部彎矩最大）、彎曲變形，并在截面上產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，需要增大塔架的截面，此外，理想狀況下，塔架橫截面的縱向軸線應(yīng)與纜索起重機(jī)軸線（即塔架垂直時(shí)承載索的軸線）、塔架垂直時(shí)的后纜索的軸線在一個(gè)鉛垂面上，但由于實(shí)際制造及安裝誤差，這些軸線不可避免的會出現(xiàn)偏斜，這種偏斜會在塔架上產(chǎn)生扭矩，由于擺塔式纜索起重機(jī)塔架的截面較小，其長細(xì)比遠(yuǎn)大于其它類型纜索式起重機(jī)的塔架，抗扭能力低，所產(chǎn)生的扭矩將會嚴(yán)重影響塔架的穩(wěn)定性甚至使擺塔式纜索起重機(jī)無法正常工作。故塔架底部的支承軸承亦為徑向關(guān)節(jié)軸承（radial-spherical plain bearing），其結(jié)構(gòu)見圖3，內(nèi)徑（即軸徑）d＝420，由瑞典SKF軸承公司制造，SKF公司設(shè)定的代號為SKF－BLRB364840A.關(guān)節(jié)軸承不僅可承受較大的表面工作壓力，而且允許軸與外殼孔的軸線有較大的相對歪斜，以避免塔架縱向擺動時(shí)塔架上產(chǎn)生彎矩，并可避免塔架橫截面的縱向軸線、纜索起重機(jī)軸線、后拉索軸線偏斜時(shí)塔架上產(chǎn)生扭矩。此外，塔架底部采用了關(guān)節(jié)軸承后，使塔架底部不論縱向或橫向都成為理想的鉸結(jié)構(gòu)，受力比較明確（靜定結(jié)構(gòu)），設(shè)計(jì)計(jì)算比較簡單、方便而安全。

通過塔架塔頭上的四根擺塔索，可防止塔架的上部扭動，由于塔架底部的支承軸承為徑向關(guān)節(jié)軸承，它可繞塔架的軸線Z—Z轉(zhuǎn)動，因而纜索起重機(jī)工作時(shí)會引起塔架底部的扭動，因此，在纜索起重機(jī)下部的提升框架[2]底座與地面間設(shè)置了防扭裝置，其細(xì)部結(jié)構(gòu)示意見圖4，防扭滑塊的連接軸的軸線應(yīng)與支承軸承在同一直線上，以免影響塔架的擺動，當(dāng)塔架縱向擺動時(shí)滑塊可以在固定導(dǎo)槽上上下滑動，滑塊的材料為工程塑料（即尼龍），具有一定的緩沖效能。

防扭裝置應(yīng)在塔架（包括承載索）安裝完成之后再安裝，以消除塔架橫截面的縱向軸線與纜索起重機(jī)軸線間偏斜誤差的影響，避免防扭裝置上產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力及使塔架受扭。

3. 塔架頂部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

擺塔式纜索起重機(jī)塔架的頂部安裝有牽引索上支懸掛滑輪（即天輪）的支架，與塔頭上的懸掛滑輪類似，若該支架為固定支承，則當(dāng)塔架擺動偏斜時(shí)，將會使天輪與固定在塔架底部的牽引索導(dǎo)向滑輪間的牽引索斜拉，增加牽引索和天輪的磨損，降低它們的使用壽命。該支架由槽鋼焊接而成，其結(jié)構(gòu)見圖5，圖中鎖定螺母上下各兩個(gè)，且上面的鎖定螺母還有防松板，以確保支架的支承軸不會松脫。當(dāng)塔架擺動偏斜時(shí)，通過支架擺動，可以使塔頂與塔架底部導(dǎo)向滑輪間的牽引索的斜拉量減少?？蓴[動天輪支架的另一作用是可補(bǔ)償其制造和安裝誤差，以及主副塔塔架擺動不同步時(shí)引起的偏角。

此外，塔頂平臺上還有一個(gè)可作360°旋轉(zhuǎn)、起吊能力為25KN的懸臂回轉(zhuǎn)吊機(jī)，其起吊高度為153m，主要用于纜索起重機(jī)維護(hù)保養(yǎng)過程中吊運(yùn)材料及設(shè)備，由于該吊機(jī)位于纜索起重機(jī)塔架的最高位置，當(dāng)塔架采用頂升的方法安裝（拆除）時(shí)[2]，吊機(jī)亦可在纜索起重機(jī)安裝及拆除的過程中使用。

4. 結(jié)語

三峽擺塔式纜索起重機(jī)架空部分的懸掛裝置通過一對在空間上呈90°的軸及軸承支承在塔頭上，以保證架空部分的各部件不會隨塔架的擺動而偏斜。由于承載索的張力較大（最大張力達(dá)4080kN），即懸掛軸支承軸承的負(fù)荷較大，且塔架擺動的范圍不大，該支承軸承的轉(zhuǎn)動范圍不大、轉(zhuǎn)動速度慢，因此該支承軸承在轉(zhuǎn)動的過程中，有時(shí)會出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象及發(fā)出“吱吱”的響聲，特別是在纜索起重機(jī)運(yùn)行的初期，在加強(qiáng)了對軸承等部位的潤滑，以及纜索起重機(jī)運(yùn)行了一段時(shí)間后這種現(xiàn)象基本消失。此外，有時(shí)軸承的轉(zhuǎn)動稍微滯后于塔架的擺動，塔架擺動的過程中，懸掛拉板與鉛垂線的夾角有不超過1°的變化。根據(jù)三峽擺塔式纜索起重機(jī)在三峽工程中的使用情況證實(shí)，出現(xiàn)上述現(xiàn)象并不影響架空部分的正常使用，承載索也未出現(xiàn)松弛和斷絲，塔頭牽引索和起重索的導(dǎo)向滑輪支座、以及天輪支架的工作情況良好，未發(fā)生牽引索和起升索跳槽現(xiàn)象，塔頂回轉(zhuǎn)吊機(jī)在纜索起重機(jī)的安裝和拆除、運(yùn)行保養(yǎng)及架空部分故障處理的過程中均發(fā)揮了重要的作用，塔架底部的支承軸承運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，防扭裝置能有效的防止塔架扭動，塔架的穩(wěn)定性較好。

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