塔式起重機(jī)起重力矩的正確理解與安全使用

劉 勇

（上海市建筑科學(xué)研究院，上海 200032）

塔式起重機(jī)（以下簡稱塔機(jī)）起重力矩限制器是塔機(jī)各類安全保護(hù)裝置中最重要的一個(gè)，如何正確調(diào)試、使用起重力矩限制器是保障塔機(jī)安全使用的關(guān)鍵，而正確理解塔機(jī)起重力矩的概念及特點(diǎn)是基礎(chǔ)。筆者從事塔機(jī)技術(shù)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)檢測工作多年，對起重力矩有些粗淺的認(rèn)識，本文以某廠家生產(chǎn)的QTZ63（5510）塔機(jī)為例，探討塔機(jī)起重力矩的特點(diǎn)，借此希望幫助大家更好地調(diào)試、使用塔機(jī)，合理安全地發(fā)揮塔機(jī)的作用。

1 塔機(jī)起重力矩的概念與特點(diǎn)

在《起重機(jī) 術(shù)語 第1部分：通用術(shù)語》[1]中，起重力矩定義為：幅度L和與之對應(yīng)的載荷Q的乘積，大部分塔機(jī)的型號也是通過起重力矩表達(dá)出其起重能力，如QTZ63即按照公稱起重力矩（63 tm）的概念表示塔機(jī)的起重能力。實(shí)際上，塔機(jī)起重力矩的概念較復(fù)雜，不是定值，它隨著幅度的變化而變化，一般具有如下特點(diǎn)[2]：塔機(jī)最大幅度處額定起重力矩最小；幅度越小，額定起重力矩越大，直到在起重特性曲線直線段拐點(diǎn)處達(dá)到最大起重力矩；同一塔機(jī)，縮臂后，相應(yīng)幅度位置的額定起重力矩變大；該臂長下的最大起重力矩較最長臂長組合時(shí)變大。

鑒于塔機(jī)起重力矩的復(fù)雜性，一般以起重特性曲線或起重特性表的形式給出塔機(jī)的起重能力，圖1和表1分別為某品牌QTZ63（5510）塔機(jī)的起重特性曲線和起重特性表。

1）在起重特性曲線拐點(diǎn)處達(dá)到最大起重力矩，該塔機(jī)最大起重力矩為Mmax=13.66×6＝81.96tm。

2）該塔機(jī)基本臂長為35m，基本臂長時(shí)最大幅度相應(yīng)的額定起重量為1.80t，此時(shí)QTZ63塔機(jī)的公稱力矩為M公稱=35×1.80=63tm，這也是該塔機(jī)命名為QTZ63的原因。

3）如果以塔機(jī)運(yùn)行小車垂直中心線至起重臂根部鉸點(diǎn)的水平距離為力臂，以運(yùn)行小車、吊鉤及鋼絲繩的自重載荷和額定起重量的和作為總載荷，在起重特性曲線的曲線段可得到一個(gè)恒力矩，即

式中 M——恒力矩，tm；

R—— 塔機(jī)幅度，m，在塔機(jī)的起重性能表中選取R=40m；

r—— 回轉(zhuǎn)平臺的回轉(zhuǎn)中心線到起重臂根部鉸點(diǎn)的水平距離，m，r=0.75m；

Q—— 幅度R處相對應(yīng)的額定起重量，t，R=40m時(shí)，Q=1.60t；

q——運(yùn)行小車、吊鉤和鋼絲繩自重載荷的總和，t，q=0.56t。

如果用此恒力矩M計(jì)算不同幅度處的額定起重量，即可得出表1起重特性表中的值。

圖1 某品牌QTZ63（5510）塔機(jī)起重特性曲線

表1 某品牌QTZ63（5510）塔機(jī)起重特性表

2 起重力矩限制器的調(diào)試

不難看出，對于最常見的水平臂小車變幅塔機(jī)，其起重能力通過起重量隨幅度改變的關(guān)系給出，反映的也是起重力矩的概念，所以在建筑工地中，常會以公稱起重力矩（如上述63tm）代指相應(yīng)塔機(jī)的起重能力。筆者在日常工作中，經(jīng)常遇到一些安裝人員用公稱力矩來調(diào)試起重力矩限制器，比如QTZ63（5510）塔機(jī)力矩限制器的調(diào)試，簡單地理解為吊物重量Q=63/R。這種簡單化方法調(diào)試力矩限制器雖然高效快捷，但往往造成很大誤差，帶來安全隱患或者造成塔機(jī)起重能力的浪費(fèi)。

下面以圖1所示塔機(jī)分別按幅度R=55m、R=30m為例，說明簡單化調(diào)試力矩限制器造成的誤差。

當(dāng)幅度R=55m時(shí)，用公稱力矩來計(jì)算起重臂55m幅度處的載荷

用恒力矩來計(jì)算起重臂55m幅度處的載荷

比較結(jié)果(1)和(2)可知，在起重臂55m幅度處,用公稱力矩計(jì)算出的載荷比起重性能表中的載荷大15%，也就是說，這種方法調(diào)試的力矩限制器是偏大的，會造成塔機(jī)的超載。

當(dāng)幅度R=30m時(shí)，用公稱力矩來計(jì)算起重臂30m幅度處的載荷

用恒力矩來計(jì)算起重臂55m幅度處的載荷

比較結(jié)果(3)和(4)可知，在起重臂30m幅度處，用公稱力矩計(jì)算出的載荷比起重性能表中的載荷小11.4%，也就是說，這種方法調(diào)試的力矩限制器是偏小的，會造成塔機(jī)起重能力的浪費(fèi)。

通過以上算例，可以看到上述調(diào)試起重力矩的方法，要不帶來安全隱患，要不造成起重能力浪費(fèi)，結(jié)果都是不可接受的。實(shí)際上，2008年以前，塔機(jī)的型號命名規(guī)則明確統(tǒng)一，通過型號尚可判斷塔機(jī)的起重能力，用以上算法造成的誤差還不至于無限放大，但近十年來企業(yè)自定型號標(biāo)識，塔機(jī)型號與塔機(jī)起重能力開始背離，甚至不同廠家相似性能產(chǎn)品出現(xiàn)QTZ85、QTZ86（TC5510）、QTZ63（TC5510）、QTZ80A（TC5510）等不同的型號標(biāo)識方式[2]。在這種情況下，以上簡單調(diào)試起重力矩的方法問題更加突出。筆者建議，在現(xiàn)場調(diào)試塔機(jī)起重力矩時(shí)，嚴(yán)格按照駕駛室起重特性表或說明書中起重特性進(jìn)行調(diào)試，這樣既保障了安全，又不產(chǎn)生浪費(fèi)，是最優(yōu)選擇。

3 關(guān)于起重力矩的困擾及建議

按照起重特性表調(diào)試、使用起重力矩限制器，看似簡單，在工地現(xiàn)場實(shí)際又遇到了新問題。筆者發(fā)現(xiàn)，有不少施工單位過于依賴租賃單位、安裝單位，以包代管現(xiàn)象較普遍，對起重特性的理解和關(guān)注明顯缺乏，現(xiàn)場普遍不重視使用說明書，有些項(xiàng)目部現(xiàn)場甚至沒有留存說明書，檢查和維保環(huán)節(jié)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，對起重力矩限制器也缺乏足夠關(guān)注。

雖然塔機(jī)有設(shè)備備案、安裝告知、檢驗(yàn)檢測、使用登記等環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，但由于塔機(jī)使用年限的限制，個(gè)別產(chǎn)權(quán)單位在設(shè)備備案動腦筋，設(shè)備套牌、冒用現(xiàn)象不斷出現(xiàn)，嚴(yán)重?cái)_亂了租賃市場，并且大量安裝在塔機(jī)駕駛室的出廠銘牌、起重特性表標(biāo)牌被人為去除，造成塔機(jī)起重能力的確認(rèn)依據(jù)缺失。

一般，通過第三方檢驗(yàn)檢測可以有效控制或降低以上亂象的不利影響，但近些年，建筑起重機(jī)械檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)快速發(fā)展，數(shù)量不斷增加，有些檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)為了在激烈市場競爭中立足，低價(jià)競爭，刻意迎合租賃單位、使用單位，檢驗(yàn)質(zhì)量放水，缺乏 “第三方”立場[3]，加之塔機(jī)起重能力確認(rèn)依據(jù)缺失，完全憑租賃或安裝單位口頭信息確認(rèn)，造成起重力矩問題更加突出，塔機(jī)超載傾覆、超載折臂現(xiàn)象屢屢見諸報(bào)端。

以上問題，短期內(nèi)難以解決，筆者建議相關(guān)業(yè)者先從控制自身風(fēng)險(xiǎn)角度出發(fā)，加大對起重力矩的重視程度，從資料、維保、檢查、檢驗(yàn)檢測等角度按標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)逐步推進(jìn)塔機(jī)安全狀況。隨著國家對事故關(guān)注力度、查處力度的不斷增大，我們有理由相信，相關(guān)情況會不斷得到改善。

4 結(jié) 語

僅2017年就有十余起因力矩限制器失效、超載導(dǎo)致塔機(jī)傾覆或折臂的事故被媒體報(bào)道，按海因里希法則估計(jì)，實(shí)際超載現(xiàn)象可能是上百倍甚至千倍，可見正確理解起重力矩、合理使用起重力矩限制器非常重要。塔機(jī)各類從業(yè)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家配備的使用說明書中的起重特性曲線或起重特性表調(diào)試、使用塔機(jī)。我們也呼吁建立行業(yè)誠信管理機(jī)制，盡量避免出現(xiàn)塔機(jī)套牌、冒用現(xiàn)象，共同維護(hù)市場良性發(fā)展，促進(jìn)行業(yè)安全水平。

[1]中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會.起重機(jī) 術(shù)語 第1部分：通用術(shù)語：GB/T 6974.1-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：10.

[2]王云飛，劉 勇.淺析塔式起重機(jī)起重特性與型號標(biāo)識現(xiàn)狀[J].建筑機(jī)械化，2016，37(9)：21-24.

[3]王云飛，鄭 軍.建筑起重機(jī)械檢驗(yàn)檢測發(fā)展現(xiàn)狀及思考[J].建筑機(jī)械化，2018，39(1)：62-64.