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[摘 要]随着我国科学技术的飞速发展，机械的生产与设计已经有了现代化的新需求，现代机械也逐渐迈入一个发展的新高潮阶段。其主要的设计特点是有静态到动态的设计转变，将从局部设计发展至综合系统的设计，由简单类比发展至计算机优化的过程，完成了从常规至可靠性强的现代理念设计。本文将深入探讨平头塔式起重机的作业流程、工作原理，进一步分析平头塔式起重机起重臂设计承受最大载荷时的可能工况，给出塔机体系动态研究出的实际的计算工况。
[关键词]平头塔式起重机；起重臂；计算工况
中图分类号：TH213.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0143-01
引言
近年来，国内的现代科技不断发展，机械技术有了突破性的进展，机械产品强度设计的主题便是产品结构件动强度。目前现代化动力结构趋势逐渐向高速化、复杂化、轻量化、大型化发展，进而使得振动问题越来越需要解决[1]。平头塔式起重机具有复杂的耦合运动，是一种需要制动及经常启动的机械，因而机体结构将承受极大的振动冲击[2]。为提高平头塔式起重机的安全性，需要从机体设计以及生产的理论与实践上进行指导性提升，是一个精确计算和描述机体结构于外部刺激下的动态激励过程。在长期的塔机生产设计之中，为使得实际情况和计算结果相符合，需要注意回转载荷及变幅对建立数学及力学模型、激振载荷、计算工况的影响。
一、塔式起重机作业流程
平头塔式起重机作业流程的准确描述于塔机结构体系正确的动态分析计算工况有着重要的作用。使用塔式起重机把货载于地面a吊往至建筑物顶面b，使得a、b两处与塔机回转中心产生不同的方位、高度、半径。这一搬运作业无法靠一种单纯的机构或者动作来完成，一般有五种典型的工作过程，①依次完成起升、回转、变幅等单独动作。②先作复合动作起升、变幅，再完成回转动作。③先作复合动作起升、回转，再完成变幅动作。④先作起升动作，再完成复合动作回转与变幅。⑤结合完成起升、变幅、回转的复合动作。第①种作业流程工作效率较低，但动载小，多适用于动臂变幅塔式起重机。第②、③、④种则多见于小车变幅塔式起重机，能产生很大的动载荷，第①种作业流程多见于小车变幅塔式起重机的空行程。
二、平头塔式起重机理论原理
平头塔式起重机是目前国内比较流行的动态性能新型塔机，传统塔机在进行制动启动以及耦合运动时，产生出强烈的振动冲击，致使结构受到破坏，影响其使用寿命[3]。而平头塔式起重机设计时考虑了动强度的问题，因而动态特性强、效率快、轻量化、振动噪音小。平头塔式起重机提供了一种倒三角形的截面吊臂，来减小变幅以及小车的重量，进而减轻机体自重，方便于高空分段安拆。平头塔式起重机的吊臂通过销轴来连接吊臂若干阶段间，上弦设置变幅与起升的转向滑轮，下弦设置变幅小车轨道。实现了卷扬机的长度与容绳量增加，提高了起升的高度和倍率，平头塔式起重机有着广泛使用的价值。平头塔式起重机不受施工场地的限制，更利于飞行和雷达使用，可降低施工作业高度，降低其成本，保证施工人员的安全。且平头塔式起重机起重臂受力方向向下，受力明确一致，减少其使用强度，正常使用寿命，更有利于其系列化、标准化、横块化发展设计。
三、塔式起重机计算工况
塔式起重机的吊运作业流程总是开始为吊重离地起升，结束为下降制动，这两种的显著典型工况可以通过塔机作业流程得以论证。当前，塔机的动态分析还局限于对这两类工况的文献研究。
1、典型工况
起升机构进行独立作业时会出现这两类典型的工况，因而如果仅考虑起升机构独立作业这样的情况下，塔式起重机的工况就大致分为五种。一是吊重离地就起升，二是吊重悬空时再启动上升，三是制动上升，四是制动下降，五是突然执行卸载。根据五种工况的研究测试表明，第一种和第四种工况产生的动载荷最大，但在塔机计算动力系数的标准上还存在着争议。本文对吊重离地起升工况及其动载荷进行了研究，而不对下降制动工况进行考虑。则是因为现在塔机起升机构已经都开始设置较低的微动下降速度档来进行直接制动，因而所产生的动载荷将远远低于吊重离地的起升工況。
2、动载荷特性
最早在桥式起重机上已经开始了对塔式起重机的动态特性应用，乃至后来塔式起重机的计算工况选择以及特性研究方法均与其有着相似之处。但是在动载荷特性上塔式起重机的体系却不像早前桥式传统起重机，塔式起重机比之更为复杂[4]。考虑到货物离地起升时的情况，系统受力以及结构振动的方向使得吊臂动应力增大，在结构中将会有更大的动载荷产生。塔机需要考虑多机构复合作业，例如在吊臂起升离地的时候需要加速启动，吊重起升引起附加振动使得动载荷加大，塔机回转时引起扭振也会对塔机造成伤害，影响使用寿命。平头塔式起重机的吊臂通过销轴来连接吊臂若干阶段间，增加卷扬机的长度与容绳量增加，提高起升的高度和倍率，有利于增加使用寿命。
3、计算工况选择
塔机多机构复合作业工况是除了吊重离地起升工况外，产生动载荷最大的工况之一。因而选取以下三种工况来对塔机结构进行动态分析，计算工况比较实际情况。一是，吊重离地起升。二是，先采取吊重离地起升，而后起重小车进行加速运行启动。三是，在吊重离地起升后，塔机进行加速回转启动。
四、结语
平头塔式起重机作为一种倒三角形的截面吊臂，主要作用是用来减小变幅以及小车的重量，减轻机体自重，方便于高空分段安拆[5]。此吊臂通过销轴来连接吊臂若干阶段间，便于改变吊臂长度，克服使用场地的限制，是国内以倒三角形为截面的首创平头式塔机的吊臂。上弦设置变幅与起升的转向滑轮，下弦设置变幅小车轨道以及下弦头部设置传感器，对于塔机的性能有了更高的提升。吊臂截面为倒三角形可减轻小车的尺寸重量，实现了卷扬机的长度与容绳量增加，提高了起升的高度和倍率以及起升的重量。适用于大型的基础建设，平头塔式起重机有着广泛的使用价值，是目前国内流行的动态性塔机[6]-[7]。其满足了吊重大、安卸便捷、起升高等新的要求，有着动态特性强、效率快、轻量化、振动噪音小的自身特点。平头塔式起重机解决了传统塔机的限制性问题，使得系统设置更为合理高效。大大提升了起升力矩，减轻塔吊的重量，方便空中快速的安装和拆卸。对塔机结构进行动态分析，根据计算工况选择，提高了平头塔式起重机的安全性，使得实际情况和计算结果相符合[8]。
参考文献
[1]闫萌， 黄鑫， 郑倩倩，等. 塔式起重机起重臂接触应力计算分析[J]. 装备制造技术， 2016（6）：44-46.
[2]许觅婷， 李纳， 谢天胜. 塔式起重机起重臂的有限元分析及多目标优化[J]. 无线互联科技， 2016（9）：122-123.
[3]任师道， 张新春， 李鹏举，等. 平臂塔式起重机摩擦式牵引机构的设计[J]. 起重运输机械， 2016（1）：30-34.
[4]张国福， 刘永胜， 沈健. 轨道客车墙板搬运起重机的工况分析与计算方法[J]. 科技尚品， 2016（5）：127-128.
[5]闫嘉琪， 沈晓斌， 李蕊. QTZ63塔式起重机强度分析与整机抗倾覆稳定性分析[J]. 天津职业院校联合学报， 2016， 18（9）：90-94.
[6]张显焕，刘子建，李斯明.塔式起重机起重臂正向设计方法研究[J].机械科学与技术，2015，34（10）：1553-1559.
[7]柳江坤，潘志毅，蔡福海，陈长华，魏涛.平头塔式起重机起重臂设计的计算工况研究[J].建设机械技术与管理，2012，25（11）：122-124.
[8]李新华，张毅，戴琳.塔式起重机起重臂的模糊优化设计[J].科技信息，2010（09）：92-93.
[关键词]平头塔式起重机；起重臂；计算工况
中图分类号：TH213.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0143-01
引言
近年来，国内的现代科技不断发展，机械技术有了突破性的进展，机械产品强度设计的主题便是产品结构件动强度。目前现代化动力结构趋势逐渐向高速化、复杂化、轻量化、大型化发展，进而使得振动问题越来越需要解决[1]。平头塔式起重机具有复杂的耦合运动，是一种需要制动及经常启动的机械，因而机体结构将承受极大的振动冲击[2]。为提高平头塔式起重机的安全性，需要从机体设计以及生产的理论与实践上进行指导性提升，是一个精确计算和描述机体结构于外部刺激下的动态激励过程。在长期的塔机生产设计之中，为使得实际情况和计算结果相符合，需要注意回转载荷及变幅对建立数学及力学模型、激振载荷、计算工况的影响。
一、塔式起重机作业流程
平头塔式起重机作业流程的准确描述于塔机结构体系正确的动态分析计算工况有着重要的作用。使用塔式起重机把货载于地面a吊往至建筑物顶面b，使得a、b两处与塔机回转中心产生不同的方位、高度、半径。这一搬运作业无法靠一种单纯的机构或者动作来完成，一般有五种典型的工作过程，①依次完成起升、回转、变幅等单独动作。②先作复合动作起升、变幅，再完成回转动作。③先作复合动作起升、回转，再完成变幅动作。④先作起升动作，再完成复合动作回转与变幅。⑤结合完成起升、变幅、回转的复合动作。第①种作业流程工作效率较低，但动载小，多适用于动臂变幅塔式起重机。第②、③、④种则多见于小车变幅塔式起重机，能产生很大的动载荷，第①种作业流程多见于小车变幅塔式起重机的空行程。
二、平头塔式起重机理论原理
平头塔式起重机是目前国内比较流行的动态性能新型塔机，传统塔机在进行制动启动以及耦合运动时，产生出强烈的振动冲击，致使结构受到破坏，影响其使用寿命[3]。而平头塔式起重机设计时考虑了动强度的问题，因而动态特性强、效率快、轻量化、振动噪音小。平头塔式起重机提供了一种倒三角形的截面吊臂，来减小变幅以及小车的重量，进而减轻机体自重，方便于高空分段安拆。平头塔式起重机的吊臂通过销轴来连接吊臂若干阶段间，上弦设置变幅与起升的转向滑轮，下弦设置变幅小车轨道。实现了卷扬机的长度与容绳量增加，提高了起升的高度和倍率，平头塔式起重机有着广泛使用的价值。平头塔式起重机不受施工场地的限制，更利于飞行和雷达使用，可降低施工作业高度，降低其成本，保证施工人员的安全。且平头塔式起重机起重臂受力方向向下，受力明确一致，减少其使用强度，正常使用寿命，更有利于其系列化、标准化、横块化发展设计。
三、塔式起重机计算工况
塔式起重机的吊运作业流程总是开始为吊重离地起升，结束为下降制动，这两种的显著典型工况可以通过塔机作业流程得以论证。当前，塔机的动态分析还局限于对这两类工况的文献研究。
1、典型工况
起升机构进行独立作业时会出现这两类典型的工况，因而如果仅考虑起升机构独立作业这样的情况下，塔式起重机的工况就大致分为五种。一是吊重离地就起升，二是吊重悬空时再启动上升，三是制动上升，四是制动下降，五是突然执行卸载。根据五种工况的研究测试表明，第一种和第四种工况产生的动载荷最大，但在塔机计算动力系数的标准上还存在着争议。本文对吊重离地起升工况及其动载荷进行了研究，而不对下降制动工况进行考虑。则是因为现在塔机起升机构已经都开始设置较低的微动下降速度档来进行直接制动，因而所产生的动载荷将远远低于吊重离地的起升工況。
2、动载荷特性
最早在桥式起重机上已经开始了对塔式起重机的动态特性应用，乃至后来塔式起重机的计算工况选择以及特性研究方法均与其有着相似之处。但是在动载荷特性上塔式起重机的体系却不像早前桥式传统起重机，塔式起重机比之更为复杂[4]。考虑到货物离地起升时的情况，系统受力以及结构振动的方向使得吊臂动应力增大，在结构中将会有更大的动载荷产生。塔机需要考虑多机构复合作业，例如在吊臂起升离地的时候需要加速启动，吊重起升引起附加振动使得动载荷加大，塔机回转时引起扭振也会对塔机造成伤害，影响使用寿命。平头塔式起重机的吊臂通过销轴来连接吊臂若干阶段间，增加卷扬机的长度与容绳量增加，提高起升的高度和倍率，有利于增加使用寿命。
3、计算工况选择
塔机多机构复合作业工况是除了吊重离地起升工况外，产生动载荷最大的工况之一。因而选取以下三种工况来对塔机结构进行动态分析，计算工况比较实际情况。一是，吊重离地起升。二是，先采取吊重离地起升，而后起重小车进行加速运行启动。三是，在吊重离地起升后，塔机进行加速回转启动。
四、结语
平头塔式起重机作为一种倒三角形的截面吊臂，主要作用是用来减小变幅以及小车的重量，减轻机体自重，方便于高空分段安拆[5]。此吊臂通过销轴来连接吊臂若干阶段间，便于改变吊臂长度，克服使用场地的限制，是国内以倒三角形为截面的首创平头式塔机的吊臂。上弦设置变幅与起升的转向滑轮，下弦设置变幅小车轨道以及下弦头部设置传感器，对于塔机的性能有了更高的提升。吊臂截面为倒三角形可减轻小车的尺寸重量，实现了卷扬机的长度与容绳量增加，提高了起升的高度和倍率以及起升的重量。适用于大型的基础建设，平头塔式起重机有着广泛的使用价值，是目前国内流行的动态性塔机[6]-[7]。其满足了吊重大、安卸便捷、起升高等新的要求，有着动态特性强、效率快、轻量化、振动噪音小的自身特点。平头塔式起重机解决了传统塔机的限制性问题，使得系统设置更为合理高效。大大提升了起升力矩，减轻塔吊的重量，方便空中快速的安装和拆卸。对塔机结构进行动态分析，根据计算工况选择，提高了平头塔式起重机的安全性，使得实际情况和计算结果相符合[8]。
参考文献
[1]闫萌， 黄鑫， 郑倩倩，等. 塔式起重机起重臂接触应力计算分析[J]. 装备制造技术， 2016（6）：44-46.
[2]许觅婷， 李纳， 谢天胜. 塔式起重机起重臂的有限元分析及多目标优化[J]. 无线互联科技， 2016（9）：122-123.
[3]任师道， 张新春， 李鹏举，等. 平臂塔式起重机摩擦式牵引机构的设计[J]. 起重运输机械， 2016（1）：30-34.
[4]张国福， 刘永胜， 沈健. 轨道客车墙板搬运起重机的工况分析与计算方法[J]. 科技尚品， 2016（5）：127-128.
[5]闫嘉琪， 沈晓斌， 李蕊. QTZ63塔式起重机强度分析与整机抗倾覆稳定性分析[J]. 天津职业院校联合学报， 2016， 18（9）：90-94.
[6]张显焕，刘子建，李斯明.塔式起重机起重臂正向设计方法研究[J].机械科学与技术，2015，34（10）：1553-1559.
[7]柳江坤，潘志毅，蔡福海，陈长华，魏涛.平头塔式起重机起重臂设计的计算工况研究[J].建设机械技术与管理，2012，25（11）：122-124.
[8]李新华，张毅，戴琳.塔式起重机起重臂的模糊优化设计[J].科技信息，2010（09）：92-93.