时间：2013-11-29 分类：机械
摘要：塔式起重机简称塔机，也被叫做塔吊[1]。它的可提升高度和工作幅度性能和便于在狭小空间水平运输与垂直运输，所以是目前高层建筑施工中成为必不可少的工程机械设备之一。对于其的安全性能测试是在塔式起重机出厂和使用过程中都需加以重点注意的。对于塔式起重机的测试分为结构强度、传动设备和电气设备的测试，我们接下来要介绍的是结构强度测试，在结构强度测试中加侧载能够更准确的测试和评估出塔式起重机强度的真实数值帮助我们对塔式起重机的安全性能和使用寿命，起到了关键性的作用。也为我们对塔式起重机的设备检修和新老更换提供了有利的依据。
关键字：塔式起重机，结构强度，加侧载
前言
塔式起重机是建筑施工中必要的工程机械设备，它的检查、保养和维修不仅是局限于它的传动设备和电气设备，对于它的钢结构强度加侧载的检查和修复也是必不可少的，下面仅对塔式起重机结构强度测试加侧载给以浅见的探讨，希望能在今后的塔式起重机钢结构测试中应用加侧载的方法检测能引起我们的重视。
一、测试设备
静态应变仪；测量静态应变的仪器，用于测量静态下塔式起重机的各测试点应变力。
动态应变仪；测量动态应变的仪器，用于塔式起重机工作中变幅荷载各测试点应变力。
振动测量仪；测量振动量大小的仪器，用振动测量的方法测量塔式起重机的应变力。
万用表；多功能、多量程的测量仪表，塔式起重机结构强度测试辅助仪表。
气象表；气象测试仪器，用于塔式起重机测试环境监测。
二、强度测试加侧载
塔式起重机加侧载对于评估设备起着至关重要的作用，在测试塔式起重机工况最大幅度、载荷为G（G为起重机额定起重重量）加10%G作为侧载来验证起重机钢结构强度。在加侧载时要确保起重臂与起重架垂直，牵引吊重钢丝绳水平，不产生额外的分离使得测出的数据更加准确。
1、塔式起重机结构应力测试工况及载荷表
序号
试验工况
载荷
试验目的
测试结构
测试项目
1
起重架各种工作幅度下可吊起的最大额定重量P
P
测试结构部件强度
塔身、起重机架、起重力臂、平衡力臂
结构应力
2
起重架各种工作幅度下可吊起的重量P的1.25倍
1.25P
3
起重架各种工作幅度下可吊起的重量P加起重臂正侧方加侧载G
P+G
测试起重臂的强度
起重臂
起重臂架端部在变幅平面内水平和垂直方向上的静位移
2、应力测试点的选择
分析塔式起重机结构受力点（1）该点在达到应力范围最大点时会引起结构永久变形。（2）有孔眼、焊缝、帽点等会在受力后产生断面处。（3）因受力时间长能引起变形点。
3、测试过程
首先调整塔式起重机使其处于正常工作状态空载测试。在空载状态下，吊钩置地回转机构锁住，记录测试值。吊钩升起再锁住回转机构记录测试值。其次负载应力状态下测量应变值，工作幅度±1%，在测试负载应力时加侧载必须在起重臂两侧分别加侧载测量。在测量过程中尽量选着天气良好的时间测量，因为环境因素会影响测量数值的准确性。如果测量出测点的数据与起重机规定测数范围存在偏差（一般测点数据于规定数据偏差不超过±0.03材料屈服极限/材料弹性模量），查明原因，进行维修后再次按上述步骤重新测量，直至合格为准。
三、塔式起重机结构强度测试种类
塔式起重机结构强度测试将对它的塔身、起重机架、起重力臂、平衡力臂进行各种工作环境下的动、静应力的测试，用测试设备测出塔式起重机各部位相应测试点的数据值，再与起重机出厂规定各数据值相比较，看是否在允许使用范围内，如果在其范围内则正常，若不在范围内需检修。#p#分页标题#e#
1、静应力测试
图1塔式起重机静应力测试简
如图1，分别把吊重位于塔式起重机的最远端A处、外拉杆B处、内外拉杆中间C处、内拉杆D处、内拉杆与起重臂根部中间E处，5个点位对它进行静应力的测试，得到5点的静应力值，看是否都符合强度要求。塔式起重机的自重、回转惯性力、风载负荷力、塔身结构产生的应力是其恒定应力，作为静载荷计算到起重机的结构上[2]。
静态测量是多点测数，利用预调平衡箱，外加电阻对电桥调平衡的方式与静态应变仪连接如图
电阻应变片 预调平衡箱 静态应变仪
分别把个点位间的测量数据相加取平均值，可以算出较为准确的塔式起重机静态应变力。
2、变幅载荷测试
变幅载荷是塔式起重机在工作中吊重随机运动的时间历程产生应力。采用变幅小车在起重臂上的时间历程进行测试。
如图2，动态应力是由多点静应力的时间历程
图2静应力的时间历程； F为载荷； T为时间历程
动态应力的计算 动态应力Q=
如图2设定测试点F，使起重臂与轨道方向垂直，锁住转台，将变幅小车调整到最大变幅，分别从F1-F2、F2-F3、F3-F4吊重之间水平移动，待吊重平稳采集设定测试点的应变力值。
动态测量直接调动态应变仪使用光线示波器记录如图
#p#分页标题#e# 电阻应变片 动态应变仪 光标示波器
观察光标示波器的波形图确定波峰与波峰间、波峰与波谷间、波谷与波谷间的数值可以推算出塔式起重机的动态应变力。
3、冲击载荷时间历程测试
对起重机产生的瞬间冲击载荷历程分析，主要是起到对钢丝绳拉力在瞬间的变化过程测试。对钢丝绳拉力测试可以用塔式起重机静力加钢丝绳弹力计算。
公式钢丝绳刚度N=ErA/L（Er钢丝绳弹性模量，A钢丝绳截面面积，L钢丝绳长度）,
4、振动检测#p#分页标题#e#
图3振动检测简图
使用振动测量仪可以对塔式起重机骨架、力臂进行间断的多次的不同大小的振动测试，可以将所得正峰值、负峰值、峰峰值进行测量评估。从而得到有效的振动力学测试结果。
四、塔式起重机结构强度测试方案
1、测试条件
对于塔式起重机的测试，测试温度控制一般在10
2、测试点
如图4
3、测试步骤
检查调整塔式起重机，并粘贴应变片（保持干燥、密封、绝缘），连接好测试设备（应变片、预调平衡箱、静态应变仪、动态应变仪、光标示波器），检查各设备的正常使用情况，将读数表归零，开始测试。
图4测试各种工况下的个点的最大应力图表数据如下：
工况序号
吊点到回转中心距离#p#分页标题#e#
起重量
起重臂与塔身之间方位角度
测试点
结果
1
3吨
0
1-20
额定载荷
2
3吨#p#分页标题#e#
45
1-20
额定载荷
3
3.75吨
0
1-20
超载25%
4
3.75吨
45
1-20
超载25%
5
1.75吨
0
1-20
额定载荷
6
1.75吨
45
1-20
#p#分页标题#e#额定载荷
7
2.1875吨
0
1-20
超载25%
8
2.1875吨
45
1-20
超载25%
注1吨力=1000千克力=9.8KN#p#分页标题#e#；K---千Kilo；N---牛顿；4、数据处理与分析
静态应力分析是多次在相同试验条件下测量的数据取平均值。
动态应力分析是观察光线示波器所记录的应力变化曲线
单向应力状态应力计算公式
E是结构材料的弹性模量（#p#分页标题#e#E=0.2×106Mpa）；
平面应力状态应力计算公式
计算出的最大应力与所设计的标准进行比较分析结果。
所测试出的数据与塔式起重机标准或者国际塔式起重机测试标准进行比对，可以具体分析塔式起重机结构强度是否在规定范围之内，为我们的工作安全起到了至关的重要性[3]。
五、测试实例
塔机高度
负载应力测试图表如下：
工况
吊重1.42吨吊重侧向偏移
吊重1.42
截面
测点
向起重臂左侧移动吊重码（平均值）
向起重臂右侧移动吊重码（平均值）
不偏移吊重砝码
A#p#分页标题#e#
1
2
3
106.69
-41.48
-73.35
106.44
-72.15
-43.70
105.84
-54.88
-56.13
B
4
5
6
125
-115.25
126.9
124.37
-123.69#p#分页标题#e#
-116.56
123.48
119.56
121.19
C
7
8
9
19.99
-82.70
-114.48
20.12
-112.41
-84
19.6
96.04
97.88
D
10
11
12#p#分页标题#e#
7.96
-35.38
-64.38
8.1
60.65
37.04
7.84
-47.04
-48.67
可见塔式起重机结构强度测试加侧载对于所测量的准确性明显要比不加侧载精确很多[4]。
结束语
实践证明塔式起重机结构强度加侧载测试对于掌握塔式起重机结构的受力状况得出的数据更加完善，这对我们能够认真准确的掌握塔机结构强度有着不可或缺的作用，所以在测试塔式起重机结构强度是要负责的做好加侧载工作。
参考文献
[1]苏杰等. 塔式起重机计算机辅助设计系统的研究[J].机械制造与自动化，2009（6）
[2]侯沂等. 塔式起重机钢结构疲劳寿命研究[J]. 土木建筑与环境工程，2009（5）
[3]秦定龙. 确定结构主应力大小和方向的方法#p#分页标题#e#[J]. 水电站设计，2009（4）
[4]赵鹏华、张金生. 对塔机结构强度测试时加侧载的理解[J]. 辽宁省建筑机械检测中心，2001（6）
