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1、 塔式起重机安全条件陈家佐在确定起重机工作级别时，主要考虑两个因素，利用等级和载荷状态，一般起重机设计寿命，根据用途、环境、技术、经济及老化、淘汰更新等因素的影响为1530年，近来电建用塔式起重机的设计寿命多为20年。l起重机利用等级：是表明起重机使用的频繁程度，以其在设计寿命周期内完成的总工作循环数N表示。一般起重机利用等级分为10级（U 0U 10）GB3811，塔式起重机分为5级（U 1U 5）GB13752。利用等级总循环数N备注U13.2104不经常使用U2 6.3104同上U31.25105同上U42.5105经常轻负荷使用U55105经常中等负荷断续使用 从一个载荷准备起升时开始
2、，到下一个载荷准备起升时为止的全过程，为塔机一个工作循环。工作循环总数可以根据经验估算或根据实际运行记录计算得出。计算公式：N=3600YDH/T，Y-起重机工作年数；D-一年中工作天数；H-每天工作小时数；T-一个工作循环的时间（秒）该公式适用于作业单一规范的起重机。l起重机载荷状态：是表明起重机受载轻重频繁程度。主要以名义载荷谱系数表示。载荷谱是由一次实际起升载荷与额定起升载荷之比和各个作用下的工作循环次数与总工作循环次数之比的关系线图。载荷谱系数可按下式计算： Kf =(Ni/N)(Qi/Qmax)mKf-载荷谱系数；Ni-载荷Qi作用下的工作循环次数；Qi-第i个实际起升载荷；Qmax
3、-额定起升载荷；m-材料疲劳试验曲线指数，取 m=3。载荷状态GB3811给出4种（Q1Q4），GB13752塔式起重机给出3种（Q1Q3）。载荷状态名义载荷谱系数说明Q1-轻0.125很少承受额定载荷，一般吊轻载荷Q2-中0.25有时承受额定载荷，一般吊中等载荷Q3-重0.5经常承受额定载荷，一般吊较重载荷如果根据实际吊载计算得出实际载荷谱系数，再去对照上表，选取接近较大的名义载荷谱系数，来确定起重机载荷状态。l整机工作级别：根据起重机的利用等级和载荷状态GB3811划分8级（A1A8）；GB13752将塔式起重机划分为6级（A1A6）。一般建筑安装用的塔式起重机为A2A4；流动式起重机一般
4、都小于A4；电建塔机设计者都选取的A4 在以往电力建设中是比较符合实际情况的。载状态荷名义K f利用等级U1U2U3U4U5Q10.125-A1A2A3A4Q20.25 A1A2A3A4A5Q30.5A2A3A4A5A6GB13752把塔机根据使用情况分为3类：1类-不经常使用或属于轻级载荷状态的塔式起重机，利用等级U1U4，载荷状态Q1Q 2，工作级别A1A4。2类-建筑塔式起重机，利用等级U3U4，载荷状态Q2，工作级别A3A4。3类-经常使用或具有重级载荷状态的塔式起重机，利用等级U4U5，载荷状态Q2Q3，工作等级A4A5。根据这一划分电建用的塔式起重机选取A4是适宜的。机构工作级别和
5、整机工作级别一样是由机构的利用等级和机构的载荷状态所决定：l机构利用等级是机构运转的频繁程度，以在设计假定的使用年数内，机构运转总小时数（h），而不是循环次数（N）表示。机构的利用等级GB3811划分为10级（T0T9）；GB13752塔式起重机划分为6级（T1T6）。l机构载荷状态是机构受载轻重频繁程度。也是名义以载荷谱系数表示。机构的载荷状态GB3811分为4级（L1L4）；GB13752分为3级（L1L3）。利用等级总工作时间 说明T1400h不经常使用T2800h同上T31600h同上T43200h经常清闲地使用T56300h经常中等地使用T612500h有时繁忙地使用载荷状态名义载荷
6、谱系数Km 说明L1-轻0.125经常承受轻载荷，偶尔承受最大载荷L2-中0.25经常承受中等载荷，较少承受最大载荷L3-重0.5经常承受较重载荷，也常承受最大载荷l机构的工作等级根据机构的利用等级和载荷状态划分的，GB3811分为8级（M1M8）；GB13752分为6级（M1M6）。可以看出机构的寿命（机构运转总小时数）肯定比整机使用寿命短（整机总循环次数），但它只是机构设计的依据基础，而不是保用期；机构的真正使用寿命和制造质量、使用条件、环境，以及保养维护等诸多因素有关。然而，知道机构的设计寿命（运转总小时数），对于使用、维护和管理应该是重要的参考依据。载荷状态名义Km机构利用等级T1T2
7、T3T4T5T6L10.125-M1M2M3M4M5L20.25M1M2M3M4M5M6L30.5M2M3M4M5M6-按GB13752推荐非自行架设建筑用起重机的机构工作级别可知为：起升机构一般T4、L2、M4；回转机构一般T4、L3、M3；运行机构一般T2 T3、L3、M3M4；小车变幅机构一般T3、L2、M3；动臂变幅机构一般T2、L2、M4；顶升机构一般T1、L2、M1；电建用塔式起重机除顶升机构外，其他机构取M3 M4也比较适宜。作用在塔式起重机上的载荷分为4类，即基本载荷、附加载荷、特殊载荷、其他载荷。了解受载情况不仅是设计计算的基础，也是使用管理者应掌握的基本知识。基本载荷（工作
8、状态）包括自重载荷、起升载荷、各种动载荷、离心力；附加载荷（工作状态）包括风载荷、温度载荷；特殊载荷（非工作状态）包括风载荷、试验载荷； （工作状态）突然碰撞载荷；其他载荷包括安装载荷、平台、梯子所受载荷、运输载荷。基本载荷是正常工作始终或经常作用在起重机上的载荷。l自重载荷Fg：指起重机各部分的质量重力（自重），即各结构、机构和动力或电气设备、装置等的质量重力。计算自重载荷时，一般可视为各部件重心的集中力。起升钢丝绳的质量按起升高度计算，其重力的50%作为钢丝绳的自重载荷。当重物从地面提升或制动时，必然产生振动对起重机结构的影响，这种影响要反映到结构的自重载荷上，为此在计算自重载荷是就引出了
9、起升冲击系数1，即自重载荷要乘以1。1=1k， k为系数，在00.1之间选取。由于不同结构件（塔身、起重臂、拉杆等）所受振动影响不同1的取值也不同，由于振动波形（脉冲）有上下限，所以一般1给出两个值，便于找出最大载荷。一般1在 0.91.1。l起升载荷（FQ)：起重机起升质量的重力。起升质量包括最大允许吊物和下滑轮组、吊钩、索具等取物装置。起升钢丝绳的重量按起升高度计算，其重力的50%作为起升载荷。GB3811规定起升高度小于50m的起升钢丝绳的质量可以不计。由于起升质量突然离地提升或下降制动，对承载结构和传动机构将产生附加动载荷作用，因此起升载荷要乘以起升载荷动载系数2，2取12。起升速度越
10、大，操作越猛烈， 2值越大。l卸载冲击载荷：对于起吊物品突然部分或全部卸载，对起重机结构产生动态减载冲击作用（即动载荷作用），为此减少后的起升载荷应为原起升载荷乘卸载冲击系数3，这种情况的起重机如抓斗、电磁铁起重机需考虑。l运行冲击载荷：起重机或起重小车运行时，由于轨道不平、轨道接头间隙或高低错位，由自重和起升载荷产生的垂直冲击和振动作用，为此运行冲击载荷等于自重载荷和起升载荷之和乘以运行冲击系数4，GB13752规定塔式起重机运行速度小于或等于1，运行冲击系数为 1.1；运行速度大于1，运行冲击系数为1.2。l传动机构加（减）速引起的载荷：起重机机构的起、制动，在加或减速过程中，有使载荷增大
11、的影响，为此引出动载系数5， 5取值在12之间。这个载荷等于原载荷加上载荷变化值乘以动载系数。l离心力：指塔式起重机回转时，其部件质量和起升质量将产生离心力，计算时取最不利位置。（GB3811将起重机运行、回转、变幅时，起升质量和运动部分的质量产生的惯性力、离心力统称为水平力即水平载荷，对其计算方法进行另行叙述）。l坡度载荷：考虑轨道坡度或支承面倾斜、沉陷要产生载荷。GB13752规定在校核抗倾翻稳定性和防风抗滑安全性，轨道或支承面倾斜度按1%计算；在校核承载结构和机构零件时，轨道和支承面倾斜度按0.5%计算；对于设置良好永久性基础，可不计坡度。附加载荷是正常工作时，不经常作用在塔式起重机上的
12、载荷。l风载荷（FW）：GB13752规定为风载荷是可沿任意方向作用的水平力，在确定载荷组合时，假定风载荷是作用在最不利的位置（迎风面积最大的垂直风位置）。风载荷计算公式为：FW=CWpWA FW-作用在塔机上和物品上的风载荷（Fw1、Fw2），N； CW-风力系数；pW-计算风压，P a；A-垂直风向的迎风面积，m2。 风力系数CW 可根据受风结构的体形、尺寸查表选取；迎风面积A（结构和物品）可根据实际尺寸或有关公式进行计算。计算风压：风压和风速的关系为：pw=0.613v2，（计算风压按空旷地区离地10m高处的风速计算；工作状态按瞬时风（阵风）速计算；非工作状态按2分钟时距的平均风速计算。
13、工作状态不考虑起重机高度变化；非工作状态要在计算风载荷时乘以高度变化系数（可按每20m为一等高风压区段，以各段中点高度的风压系数乘以计算风压）。设计者在计算风压时，先根据标准要求拟定了风压值。GB13752规定工作状态计算风压为两种(PW1、PW2)：1、用于选择电动机功率的阻力计算和零部件的疲劳强度和发热验算，定为风压pw1=150Pa(N/m2)(相当于瞬时风速15.5m/s、6级风）2、用于计算机构零部件和机构的强度、刚度和稳定性，验算驱动传动装置过载能力和整机抗倾翻稳定性，定为风压 pw2=250Pa(N/m2）(相当于瞬时风速20m/s、7级风）3、非工作状态风压（pw3）和起重机离
14、地高度有关，主要用于验算零部件和结构件强度、抗倾翻稳定性、防风抗滑的设计计算，GB13752规定：离地高度 （m） 计算风压pw3(Pa)020 80020100 1100100 1300特殊情况只能根据用户要求，按更大的计算风压计算。通过实际发生的情况看，非工作状态风压的计算并不能保证塔机遭受风灾不倒，所以防风仍然是使用和管理应注重的问题。（温度载荷、冰雪载荷、地震载荷一般不予考虑）l试验载荷：塔式起重机鉴定验收或交付使用前，必须进行静态试验和动态试验。静态试验载荷按额定起重量的1.25倍；动态载荷按额定起重量的1.1倍计算，动态载荷计算时应乘以动载系数6。6=0.5(1+2)l碰撞载荷：指
15、塔式起重机（行走大车）和起重小车上的缓冲器与终点止挡相撞，或两台起重机相互碰撞时，产生的碰撞载荷按缓冲器碰撞在碰撞速度时所吸收的动能计算。GB13752规定碰撞瞬间之前塔式起重机或起重小车速度按0.71.0倍最大正常工作速度；在有自动减速装置时取小值。GB3811规定对于无自动减速装置或限位开关者，大车速度取85%额定速度，小车取额定速度；对于有自动减速装置或限位开关者，按减速后实际碰撞速度计算，但不小于50%额定速度。碰撞载荷一般不考虑吊重影的效应，但刚性悬挂要考虑吊重效应。GB13752规定碰撞载荷要乘以弹性振动载荷系数7， 7 在1.251.6之间选取。l突然停机载荷：指突然停机（如停电
16、等）引起的载荷，按前述传动机构加（减）速引起的载荷规定计算，但按停机瞬间最不利工况考虑（机构加减速和起升载荷最不利的组合），此时动载系数5在1.52之间选取。l安装载荷：设计者时应考虑安装方法，校验吊装受力时的构件强度和刚度，靠自身机构（如顶升）安装的起重机，必须考虑安装过程中的载荷，安装载荷在计算风压时，取计算风压为100Pa（相当于2分钟时距的6级风，瞬时风5级风）l平台、通道载荷：指直接承受的集中重力载荷。平台要考虑存放物料、工具，按承受3000N（约300公斤）集中载荷；通道按承受1500N（约150公斤）集中载荷；栏杆按承受1000N（100公斤）集中载荷。（运输载荷等略）各种载荷不
17、可能同时作用在起重机结构上，所以结构计算时必须对不同载荷做合理的组合。载荷的组合种类为三种，GB13752规定：A基本载荷的组合-（属于起重机起吊正常质量的物品。平稳起、制动，轨道或基础正常，受工作状态下的平均风压作用）。B基本载荷和附加载荷的组合-（属于起吊额定载荷物品，猛烈起、制动，轨道状况不好，受工作状态下的最大风压作用，坡度最大等）C基本载荷和特殊载荷及附加载荷的组合-（属于非工作状态，受非工作状态最大风压作用）l每一类组合中又有若干种组合方式，标准已给出载荷组合表可以查到。l根据具体的机型、工况，对各种载荷的数值、方向和作用位置对所计算的结构及连接应为最不利情况组合。l三类载荷组合都
18、用于结构件及其连接的强度、弹性稳定性计算。l结构件及其连接以及零件的疲劳、磨损、发热计算，可按A类组合。l工作状态整机抗倾翻稳定性计算、校核原动机过载能力和制动器的制动转矩，可按B类组合。l校核起重机自身（非工作状态）抗倾翻稳定性和防风抗滑安全性；对承受风载荷的机构零部件抗倾覆、防滑安全装置的零件强度计算，可按C类组合。l安装载荷按实际情况进行组合，校核受载结构件时，材料的许用应力按C类组合。l运输载荷按实际情况进行组合，校核受载结构件时，材料许用应力按A类组合。为了保证起重机安全正常工作，起重机本身应具备四个基本条件：(1)金属结构和机械零部件应具有足够的强度、刚度和抗屈曲能力；（2）整机具
19、有必要的抗倾翻稳定性；（3）原动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必需的制动转矩（4）设置完善的安全保护装置。本节主要介绍：抗倾覆稳定性、防风抗滑安全性、安全系数、安全保护装置l起重机抗倾覆稳定性是指起重机在自重和外载荷的作用下抵抗翻倒的能力。保证起重机有足够的抗倾覆稳定性不仅是起重机设计中最基本的要求之一，也是使用管理中的必须正确合理和安全使用的重要内容。由于结构外形和工作条件的不同，对各种起重机的抗倾覆稳定性要求也是不同的。GB3811规定对需要校核抗倾覆稳定性的起重机划分为4组：1、流动性很大的起重机（如履带和汽车起重机）；2、重心高、工作不频繁以及场地经常变更的起重机（如建筑塔
20、式起重机）；3、场地固定的桥式类轨道起重机（如门式起重机和装卸桥）4、重心高、速度大以及工作场地不经常变更的轨道起重机（如装卸用门座起重机）l目前国内外对起重机抗倾覆稳定性校核主要有三种方法，力矩法、稳定系数法和按临界倾覆载荷标定额定起重量。1、力矩法-是指作用于起重机上（包括自重）各种载荷对危险倾覆边的力矩代数和必须大于零，即M 0，（GB3811规定大于或等于零）起稳定作用力矩为正号，起倾覆作用力矩为负号。我国设计规范GB3811和GB13752，以及欧洲部分国家、日本部分厂家采用。2、稳定系数法-稳定系数（K）是指起重机所受的各种载荷对倾覆边产生的稳定力矩与倾覆力矩的比值，即K=M稳/M
21、倾 。规定工作状态包括基本载荷和附加载荷时，K= 1.15 ；工作状态只包括基本载荷时，K=1.4；非工作状态只包括自重时，K=1.15。这是以往我国沿用前苏联的一种方法，目前独联体国家仍在使用。前两种方法类似，都是以计算稳定力矩和倾覆力矩的方法，不过第2种方法偏于保守些。3、按临界倾覆载荷标定额定起重量-指通过试验和计算，得出起重机在不同幅度下达到倾覆临界状态，即稳定力矩等于倾覆力矩，称为临界倾覆载荷。将其乘以小于1的系数（打一折扣）后，作为额定起升载荷。折扣大小表明起重机的抗倾覆稳定性的裕度；折扣越大，乘的系数越小，裕度也越大。如英、德、日、美有关厂家在起重机说明书起重量性能表上标出折扣为
22、66%、75%、78%、85%等。三种方法的原则都是保证稳定力矩大于倾覆力矩起重机是稳定的，关键是设计中考虑引起倾覆力矩的载荷是否考虑完全和符合实际；使用中引起倾覆力矩的载荷、因素、条件、环境是否符合设计要求。l验算工况：起重机校核抗倾覆稳定性要选取起重机在一定的工况下进行，塔式起重机及其部件的位置、载荷的数值和方向取最不利组合条件下，保证起重机是稳定的。GB13752规定了4种验算工况。1、静稳定性校核工况-静试验载荷为额定载荷的1.25倍的稳定性校核（称工况1）；2、动稳定性校核工况-起重机正常作业（额定载荷）状态下的稳定性校核（称工况2）；3、暴风侵袭校核工况-起重机非工作状态下，有暴风
23、吹袭稳定性校核（称工况3）；（规定为起重臂能随风旋转的塔式起重机，风向由平衡重吹向起重臂方向）4、突然卸载校核工况-起重机工作状态突然发生意外情况（如突然卸载或绳断或吊具脱落或平衡重脱落等）稳定性校核（称工况4）。GB3811规定的工况3、4与上述工况3、4序号颠倒。验算工况工况特征工况1基本稳定性无风静载工况2动态稳定性工作状态，动态、有风工况3暴风侵袭非工作状态工况4突然卸载工作状态突然卸载l载荷组合和载荷系数-校核抗倾覆稳定性明确了校核工况，还应明确载荷组合和载荷系数。稳定性校核时，各项载荷要求乘以相应的系数。要注意，这个系数不完全和计算载荷时的各种载荷系数一样，即这就是为稳定性校核时另
25、由设计者决定；校核抗倾覆稳定性时，不应考虑夹轨器的有利作用。l倾覆边的确定-指起重机发生倾翻时绕其翻转的轴线。对不带载运行的起重机对每条倾覆边进行稳定性校核；对带载运行的起重机还应对相应的危险倾覆边（一般与运动方向垂直）验算运行时的抗倾覆稳定性。倾覆边与起重机的构造验算工况和臂架位置有关。轮胎式和汽车式起重机，使用支腿作业时，倾覆边为支腿中心的连接线；不用支腿时，侧向倾覆边为前后轮胎着地点的连线（后桥为双胎取外胎着地点）；纵向倾覆边则决定于有否平衡梁以及平衡梁是否锁定。履带起重机，侧向倾覆边为左右履带板中心线；纵向倾覆边为前后导向轮和驱动轮的中心线。塔式起重机和门座起重机，轨距和轴距中较小者为
26、倾翻方向，倾覆边或为一侧的轨道中心线，或左右车轮中心连线。龙门起重机，横向（沿轨道方向）倾覆边为左右车轮中心连线，台车架为平衡梁时，倾覆边为左右平衡梁中心销轴连线；有悬臂梁时，还需校核纵向（垂直轨道方向）稳定性，纵向倾覆边为大车一侧轨道中心线。l稳定性校核计算步骤：确定校和核工况；画出校核工况起重机整体简图；计算或估算各部件重量并找出中心位置尺寸；确定该工况状态的倾覆边；画出各受力简图（包括该工况状态下的基本载荷和附加载荷）；计算各载荷的倾覆力矩和稳定力矩；计算力各矩其代数和应大于零为稳定。l稳定校核不符合要求，应找出原因改进设计；使用单位一般只做静、动态负荷试验，观察其稳定性，如有必要（如安
27、装拆卸中，未按说明要求采取特殊的安装拆卸环境和方法；吊装工作中，不得已采用了超常规的吊装作业或起重机进行了临时改装进行作业）也需进行稳定性校核。但使用单位在吊长重件、受风面积很大的部件，以及双机抬吊、超负荷吊装，吊重增幅等作业中确实应非常注意稳定性问题，上述作业都会产生比较大的附加冲击载荷影响其稳定性，必须从操作、指挥以及技术安全上采取必要有效的措施，必要时，应进行起重机稳定性验算校核。l防风抗滑安全性：指起重机在工作状态和非工作状态下抵抗因风力作用而发生滑行的能力。起重机必须具有足够的防风抗滑安全性。工作状态靠常用的制动装置来保证；非工作状态靠加轨器或锚定装置来保证。验算公式：工作状态（不使
28、用夹轨器）Pz11.1Pw1+PaPf ；Pz1-运行机构制动器产生在车轮踏面上的制动力，N；P w-工作状态沿轨道方向最大风力，N；Pa 轨道坡度产生的滑行力（1%计算），N；Pf 运行摩擦阻力（自重乘以摩擦系数），N。也就是说塔机工作时其制动力和运行的摩擦阻力之和要大于风力和坡度滑行力之和，这样才能保证安全。非工作状态（用夹轨器）Pz21.1Pw2+PaPf ；Pz2-夹轨器沿轨道方向的夹制力，N；Pw2-非工作状态沿轨道方向的最大风力，N；Pa 、 Pf定义同上。也就是说塔机非工作时其夹轨器的夹制力和运行的摩擦之和要大于风力和坡度滑行力之和，这样才能保证安全。l引入：目前我国起重机设计（
29、包括一些工程结构的设计，基本上还是采用的许用应力法，静强度计算是最基本的计算。它的基础基本是依据材料力学的基本原理。工程结构件要保证强度（抵抗破坏的能力）、刚度（抵抗变形的能力）；这些构件受到的外力作用形式，基本上是纵向拉压、横向剪切、弯扭等，材料本身单位面积上的抵抗能力就是应力（内应力）。各种材料都有极限应力（被破坏时的最大应力）。为了设计中保证材料不被破坏，就把材料的极限应力除上一个大于1的系数，就得出一个比极限应力大的应力称为许用应力。l应用：设计计算中只要算出设计的构件在外力作用下不超过这个许用应力，材料就不能被破坏，因而也是安全的。这个大于1的系数就称为安全系数。表达式是：b/n=
30、或n=b/，max, ，b-材料的极限应力；-材料的许用应力。同理可以得出（材料的许用剪应力）和（材料的许用偏转角）对塑性材料，强度计算时取屈服极限s，疲劳计算时取rk；对脆性材料，取强度极限b 。l作用：在材料力学和刚体动力学中把材料看成（假设）是结构密实均匀的刚体，这与实际情况肯定有差异，如材质不均匀、截面尺寸有误差、外载荷估计分析不准确、计算时的力的作用简化与实际不附等，所以安全系数n 的采用是一种补偿；另外安全系数n的采用，也是给构件强度的一种储备，应付构件实际使用中遇到意外载荷和不利因素的影响。所以不能把安全系数笼统看成是安全倍数。GB13752规定载荷组合1，n=1.48；载荷组合
31、2，n=1.34；载荷组合3，n=1.22。l我国的设计标准规定：应力循环少的或一般零件只作静强度计算；承受循环应力的零件或构件，要作疲劳计算和静强度计算（高峰载荷）；对于有刚度要求的零件和构件，可以通过降低静强度计算许用应力满足刚度要求；对于应力状态复杂的零件（如钢丝绳），为了简化计算，通常只按主要载荷、主要变形形式，采用较高的安全系数，进行静强度计算。l材料疲劳：零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力作用下，通过一定的循环次数以后，在应力集中部位发生裂纹。裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。材料破坏前所经历的循环次数称为疲劳寿命。疲劳分为低周疲劳和高周疲劳。l疲劳
32、形式：低周疲劳指材料所受交变应力较高，通常接近或超过屈服极限，断裂前的应力循环次数一般少于104105，每次循环都发生塑性变形，低周破坏是塑性变形积累的结果。高周疲劳是指材料所受的交变应力远低于材料的屈服极限，断裂前的应力循环次数大于105，通常以疲劳曲线（试验、S-N曲线）来描述该材料的疲劳特性。高周疲劳寿命主要指裂纹萌生寿命。起重机零部件和金属结构一般属于高周疲劳。l疲劳强度计算原则：如果设计的零件所受的应力循环次数小于或等于零件材料屈服极限对应的循环次数（一般为105），该零件只作静强度计算，不作疲劳计算；如果设计的零件所受的应力循环次数大于105、小于107，应对零件进行有限寿命疲劳计
33、算；如果设计的零件所受应力循环次数大于或等于107，对零件进行无限寿命计算。根据这个原则起重机机构工作级别M1M3，由于应力循环次数少，不做疲劳计算；M4、M5根据循环数再决定是否进行疲劳计算；M5以上的机构零件和A6、A7、A8的金属结构都需做疲劳计算；非工作性机构（如非平衡臂架变幅机构、装卸桥、塔机运行机构等）不作疲劳计算；沿海、南海诸岛以及内陆山口地区自身高大的起重机，如果金属结构自振频率小于4Hz，由于风振作用，金属结构会发生疲劳破坏，无论工作级别，要作疲劳计算；受剪螺栓、铆钉连接件和对焊受拉压焊缝应作疲劳计算等。无限寿命疲劳属于设计零件无限期使用，不发生疲劳破坏，即设计使用应力远小于
34、材料疲劳极限，这种设计出的零件和结构尺寸大、重量大、浪费资源，太保守；除非特殊作业要求。有限寿命疲劳属于设计大于疲劳极限进行疲劳强度计算，使材料的承载能力充分利用，结构和零件自重减轻。电建使用的塔式起重机从工作级别到应力循环次数都较小，利用疲劳验算和校核的零部件和结构很少，一般都是静强度控制。但是由于某些原因，有的起重机已超过和接近设计年限，即达到或超过应力循环次数，还在使用；另外由于使用条件恶劣、维修保养不利、操作粗暴、经常超负荷等影响，超出设计预计等，这些都可能使起重机出现疲劳损坏，应引起使用管理的充分注意。起重机是一种危险性生产设备，必须设置相应安全保护装置，随着人性化、和谐社会的建设进
35、展和科学技术的发展，起重机的安全装置应越来越完善、有效并受到广大用户的进一步的关注。GB5144塔式起重机安全规程、GB9462塔式起重机技术条件、GB6067起重机械安全规程都对塔式起重机的安全保护装置提出了明确的要求。l起重量限制器-限制超过规定起重量的装置。起重能力小于25tm的塔机宜装。塔式起重机由于装有力矩限制器，并没有提出强制性要求。目前建筑塔机（小车变幅）除装有力矩限制器外还装有起重量限制器。因为机械式力矩模拟控制，其起重量有一定误差，不如直接对起重量的控制更直接。对安装有起重量限制器的塔机，其显示数据误差不得大于5%，当起重量达到额定载荷90%应能发出警报，大于额定起重量而小于
36、其110%（105%为宜）时，应切断上升方向电源，但机构可做下降方向运动。l力矩限制器-限制臂架型起重机超过规定起重能力的装置。要求起重能力大于或等于25 tm的塔机必须安装。一般其重量显示误差不应大于5%，幅度显示误差不应大于4%，综合误差不应超过5%，随着技术的进步产品的精度越来越高。当起重能力达到额定能力的9095%发出警报，达到额定起重能力时能自动切断起升和增大变幅的电源，但可做下降和减少幅度的运动。力矩限制器中包括了起重量、幅度（角度）、臂架长度的检测装置。建筑塔机一般机械式上述两项装置都需根据其性能要求和使用条件定期进行调整和标定。l变幅限位-限制起重机变幅行程装置。变幅行程或角度
37、达到标定位置能够自动切断电源并停止变幅运动，但能往相反方向运动。小车变幅当最大变幅速度超过40m/min的起重机，在小车向外运行起重力矩达到额定值的80%时，应能自动转换为低速；并能显示变幅位置。动臂变幅除能上下变幅位置限位并显示其变幅位置或角度外，还应装设防后倾装置，如主、副臂防后倾撑杆或拉索等。l小车断绳保护装置-小车变幅起重机防止小车牵引绳断裂时，小车失控溜车车的装置。小车变幅的塔机必须装设小车断绳保护装置。现在有的小车变幅塔机同时还装有小车防断轴保护装置，防止滚轮轴断裂小车坠落，值得提倡。l起升高度限位装置-限制吊钩超过规定的起吊高度的装置。吊钩到达限位位置（吊钩顶部至起重臂头部或小车
38、架下端最小距离，动臂最小为800mm；平臂最小为2倍率1000mm，4倍率700mm；下回转为800mm、400mm）能自动切断上升电源，停止上升，但能下降。所有类型规格的起重机（除电动葫芦外）都应装设。l大车行走限位装置-大车行走极限位置的限制装置。保证运行方向轨道末端（距缓冲器1m范围）前停止或同一轨道上距其它起重机不小于0.5m 范围内自动停车。GB5144、GB9462规定塔机应装设强度足够的轨道终端碰尺（高度不小于轮径2/3）、止挡、缓冲器和限位开关。l回转限制装置-限制回转范围的装置。由于要求塔机在非工作状态下必须保证能自由回转，所以一般塔机不作要求；但回转部分不设集电器的塔机，应
39、装设回转限制器。有的起重机设有回转定位（锁定）装置如汽车、履带等流动式起重机。l扫轨板-清除轨道杂物等障碍的装置。其作用防止石子、铁件等硬物垫搁可能使起重机脱轨。轨道式起重机应装。扫轨板距轨道踏面不应大于10mm（GB5144定为5mm）。l夹轨器-一种锁轨装置。轨道式起重机必须安装夹轨器，非工作状态下使用，在最大风力时，能保证起重机不能在轨道上移动；在工作状态下，不妨碍起重机运行。l航空障碍灯-红色航标指示灯。起重机安装高度超过30m 应安装。指示灯电源应与起重机工作电源分开。l风速仪-测量风速的装置。臂架根部铰点高度大于50m 的起重机应装设风速仪，应装设在顶部最高不挡风的位置。风速仪不仅
40、能显示当前风速，还能在大于工作极限风速时发出停止作业的警报。l联锁保护装置-一种电气锁止控制装置。塔式起重机标准无强制性要求，GB6067提出只是动臂变幅有支持停止器应装，使支持停止器打开前（失去支承作用前），变幅不能动作。l防护罩（盖）-起重机上外露的有可能伤人的活动零部件，如开式齿轮、联轴器、传动轴、链轮、链条、传动带、皮带轮等都需装设防护罩（盖），露天怕雨水淋湿的电气设备也应装设防雨罩。l电缆拖架-为防止起重机行走时，电缆在地面被擦破漏电，应装设电缆拖架。l轨道跨接线-为保证轨道接地效果，在轨道与轨道接头连接处应装设跨接线。l钢丝绳脱槽止挡-起重机工作状态吊钩和变幅等钢丝绳上的张紧力会经
41、常发生变化，钢丝绳可能从滑轮槽中跳出脱槽，为此应设脱槽止挡。止挡不能阻碍滑轮转动，与轮缘边的间隙不大于钢丝绳直径的20%。l防碰撞装置-起重机运行、变幅、回转等遇到瘴碍自动停止装置。我国标准没有明确要求，在多台起重机某一运动方向发生相互干涉和可能发生碰撞，可以安装该装置，国外产品很多，国内也已经生产红外线、激光等型式的产品。l排绳器与拖绳滚轮-由于有时设计中不能保证钢丝绳在卷筒、滑轮绕入、绕出角小于或等于1.50时，应装设排绳器，防止钢丝绳排列不整齐和挤坏钢丝绳。起升绳或变幅绳空载时，松弛很大，尤其臂架较长时起升绳松弛更加严重，防止钢丝绳与臂架或周围构件干涉、摩擦，应装设拖绳滚轮等装置。l短路
42、及过流保护-电源应设置电路总开关，能方便接通和切断整机所有电源（在起重机电气设备绝缘破坏，发生碰壳或相间短路时，以及电流过大时，总电源的短路保护装置应该迅速动作，切断电源）。总电源电路必须设置自动空气开关(宜选用DW型低压断路器，即万能式）作为短路及过流保护。对起重力矩800kN.m以上的塔机，GB13752要求各机构（电动机）应设置单独的自动空气开关作为短路及过流保护（一般采用过流继电器或带脱扣器的断路器）。自动空气开关的每一相均应有瞬时动作过流脱扣器，其整定值应大于控制对象的尖峰电流1.351.4倍。采用瞬时过流继电器作单台绕线电机过流保护时，其动作电流按电机额定电流的2.53倍整定。总电
43、源开关应自动切断，手动复位。（低压断路器即自动空气开关，不但可以用来不频繁地接通、分断电路，而且当电路中发生短路、过载或欠压等现象时，能自动分断电路）对于频繁启动及逆转的鼠笼电机不宜用热继电器做电机的过载保护。宜选用带有过热保护的电机（在电机定子绕组中埋有热敏元件）。如果小型起重机或小功率电机采用熔断器（保险丝）做短路及过流保护，宜采用开关式或螺旋式熔断器。l主隔离开关-GB5144规定起重机进线宜设主隔离开关或其他隔离措施，隔离开关应做明显标记。在对起重机电气设备进行检修时，一般均应在断电情况下作业，因此在电气设备与供电电网之间应设有隔离开关或其他隔离措施，隔离开关的断开状态时，必须保持有效
44、的断开距离和明显可见的断开点，使维修人员能够直观确认总电源电路确已断开。隔离开关（刀闸）主要作用是造成可看得见的空气绝缘间隙，在检修设备或线路时隔离电路，以保证安全，此外可以改变接线方式；隔离开关没有灭弧机构，不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用，因此操作程序是：停电时，先拉断路器（或确认断路器断开），后拉隔离开关；送电时，先合隔离开关，后合断路器。空气开关和铁盒开关在断开位置时，有时与状态不符，无明显可见的断开点，不能作为隔离开关，只能做负荷开关（负荷开关指仅能在正常运行时断开负荷电流，没有断开故障电流的能力，一般与熔断器组合在一起使用）。（主隔离开关应设在起重机上）l欠压、过压、
45、失压保护-为保障工作，应设置欠压、过压报警装置，当电压低于 85%的额定电压和高于110%额定电压时，应报警或自动切断电源电路。当供电中断（或突然停电）时，能够自动断开电源电路，而复位必须手动接通。l零位保护-各机构控制必须设零位保护，即机构开始运转或恢复供电时，各机构的操作手柄必须先置于零位电动机才能启动。如果能自动复位的操作机构（即一旦有电，操作手柄自动恢复到零位）可以不设零位保护。采用凸轮控制器直接控制的，一般把机构凸轮控制器的零位触头全部串入总电源接触器的起动控制回路中，实现零位保护。各机构凸轮控制器有一个不在零位，这个凸轮控制器的零位触头是断开的，无法接通总电源接触器的起动控制回路，
46、只有全部凸轮控制器手柄置于零位，总电源接触器线圈的起动控制回路才能构成通路，总电源才能接通。采用主令控制器和接触器（控制屏）控制的，一般把主令控制器的零位触头串入零位继电器的控制回路中，实现零位保护。主令控制器手柄不在零位时，零位触头是断开的，零位继电器线圈回路断电，机构电动机控制回路无电；此时总电源，但总电源接通的同时，零位继电器不能动作，机构电动机不能同时起动。（凸轮控制器转动控制手柄后，可按顺序变更定子电路或转子电路的电阻值达到直接控制电动机起动、调速、换向的目的，具有可逆对称的电路，适用于起重机的运行机构和小容量电动机起升机构。主令控制器是用来频繁换接多回路的控制电器，按一定顺序汾合触
47、头，达到发布命令或与其他控制线路联锁、转换的目的。它与接触器配合才能组成电气控制系统，控制电动机的起动、调速、反转、制动，一般适用于电动机容量大，凸轮控制器容量不够时，起重机工作繁忙，机构性能要求较高，机构较多，线路复杂，凸轮控制器不能满足要求，要求减低司机劳动强度时等。现代起重机已多采用联动控制台，一把座椅左右两个箱体，每个箱体内装有凸轮控制或主令控制器触头组13个，在每个箱体上装一个手柄，手柄通过联动机构可以同时控制一至两个机构，箱体侧面的手柄只能控制一个机构，在箱体台面上可布置按钮、开关、信号灯、指示灯等，美化了环境，改善了司机操作条件）l直流他激电动机应设失磁保护。l接地-起重机上所有
48、的电气设备正常不带电的金属外壳、金属管线、安全照明变压器低压侧等均需可靠接地，当电气设备直接固定在金属构件上，并有可靠的电气接触时，可以不必另装电气连接线（另外接地）。但因金属结构表面涂有油漆或严重腐蚀（指与电气设备安装接触表面）时，可能造成不可靠电气连接（可测量其接触电阻验证），电气设备金属外壳应采用铜线做接地支线。单个电气设备接地铜导线的最小截面为：明设的裸导线为4mm2，绝缘导线为1.5mm2，接地线与电气设备可用螺钉连接或焊接；螺钉连接应采取防松和防锈措施，接地线严禁做载流零线。对三相四线（TT）制供电系统应采用重复接地（即电气设备上一处或多处通过接地装置与地再次连接）。在供电电源中性
49、点直接接地的的低压系统中，塔式起重机大车轨道可以采取接地保护，每根轨道不少于3处（较长轨道每20m 一处），实测接地电阻不大于4，同时必须设置快速动作性的漏电保护器；GB6067规定轨道接地连线宜用截面不小于150mm2的扁钢或10mm2的铜线，焊接连接。JGJ46-88施工现场临时用电安全技术规范规定：在施工现场专用的中性点直接接地的电力线路中必须采用TN-S接零保护系统。接零-指电气设备在正常情况下，不带电的金属外壳和机械设备的金属结构与保护零线相连接。接地保护中有两种形式，即接地和接零：一种是将不带电的金属外壳直接接地的TT系统，俗称三相四线制接地保护；一种是不带电金属外壳作接零保护TN
50、系统。TN系统中工作零线（N）与保护零线（PE）合而为一的（三相四线制），又称TN-C系统；工作零线（N）与保护零线（PE）分开设置的称三相五线制。TN-S三相五线接地保护系统最安全（因当电气设备正常运行或出现三相负荷不平衡时，工作零线有电流通过，保护零线无电流通过，保证了电气设备金属外壳不会出现电压，与电力系统的工作接地等电位；当电气设备发生短路或漏电故障时，设备外壳带电，保护零线有电流通过形成回路，由于该回路阻抗小，短路电流大，促使漏电保护和短路保护迅速动作切断电源起保护作用；保护零线重复接地能有效降低故障点的对地电压，缩短故障持续时间，减轻了保护零线断线后的危险）。按规定保护零线应采用黄
51、绿双色线截面积不得小于相线的一半，应于工作零线相同（绝缘铜线不小于10mm2或绝缘铝线不小于16mm2，当不与电气设备连接时，保护零线为不小于2.5mm2的绝缘多股铜线），与重复接地线连接，不得在保护零线上装置任何隔离和保护装置，不能做负荷线用。l电源错相、断相保护-断相或错相都会使三相电源不平衡，可能使220的单相电压升高或电流增大、发热等趋势，所以电源保护装置中应有此保护功能。l紧急停机开关-必须在司机方便的位置紧急情况下可以迅速切断总电源的紧急停机开关。必须设置总电源动力电源接触器，所有机构的动力线必须全部从总电源接触器的出线段引接，能保证断开总电源，应是不能自动复位的开关。l防雷保护-
52、塔机一般不另设置防雷装置，其整体结构可以作为接闪器和引下线，但塔机整体金属结构必须有可靠的金属连接；每侧大车轨道两端，均应设接地装置，防雷接地电阻不大于30。（国家技术监督局的起重机械监督检验规程规定）根据GB9462，GB5144l工作环境温度-20400 C；安全操作距离不小于0.6m；距架空输电线安全距离符合下表。l塔机利用等级、载荷状态符合设计规定的工作级别；工作电压允许偏差为其公称值的10%；样机（第一台产品）进行工业性试验时，其实际运转小时不应少于500h 。l塔机轨距允许偏差为其公称值的0.1%；但最大偏差为6mm ；塔机安装前，钢轨顶面纵、横方向上的倾斜度 为2.5/1000(
53、JGJ331/1000)；塔机安装后，该倾斜度为5/1000；钢轨接头与另一侧钢轨接头错开，距离不应小于1.5mm；钢轨接缝间隙不大于 4mm，接点处两轨顶高差不大于2mm；起重机轨道通过垫块与轨枕可靠连接，每隔6m设轨距拉杆一个，使用过程中轨道不得移动；钢轨接头处必须有轨枕支承，不得悬空；路基两侧或中间应设排水沟，保证路基没有积水；轨道敷设在地下构筑物（如暗沟、防空洞等）的上面，必须采取加固措施；敷设碎石前地面必须按设计要求平整、压实；轨枕之间应填满碎石（JGJ33粒径2040mm，含土量不大于20%)。l固定式塔机的混凝土基础必须能承受工作状态和非工作状态下最大载荷，满足抗倾覆稳定性要求设
54、计（一般按说明书要求）；地下不浇注基础的固定式塔机（含用支腿工作的塔机）工作场地与水平面倾斜度为2.5/1000(JGJ331/1000)；地面许用压力按设计标准要求，一般按说明书要求。l塔机安装、爬升或顶升时，在塔机的最大安装高度处的风速不大于13m/s（相当于6级风）；（JGJ33规定，风力在4级及以上时，不得进行塔机安装拆卸的升降作业，并紧固上、下塔身各连接螺栓；内爬时，白天风力在5级及以上时停止作业）；塔身、顶升套架升降速度不得大于 0.8m/min，顶升时机械液压系统都应安全1115204060110220沿垂直方向1.53.04.05.06.0沿水平方向1.01.52.04.06.
55、0可靠，导轮和导轨的径向间隙为24mm，顶升部分上升或下降时，应设防脱装置。表注：上栏为电压等级kV；栏中数字为安全距离m。GB6067提出电压大于或等于60kV时，安全距离可按公式0.01(V-50)+3计算。l塔机安装到设计规定的基本高度时，主要性能参数对公称值的允许偏差为：空载时最大幅度2%，最小幅度10%；空载时最大幅度处的起升高度不得小于公称值；尾部回转半径不得大于公称值100mm；支腿纵、横向为1%；塔机整体拖运时的宽度、长度和高度均不得大于公称值；在空载无风状态下塔身轴心线对支承面的侧向垂直度为4/1000。l塔机外露并需拆卸的销轴、螺栓、链条等连接件应镀锌、钝化、氧化（发兰或发
56、黑）或磷化等表面处理，弹簧应磷化处理，油缸活塞杆应镀铬。l塔机工作时，司机室内噪声不应超过80dB，在距各传动机构边缘、底面上方1m处测得的噪声值不应大于90dB。l设置与水平面呈不大于650的梯子为斜梯：斜梯两边应设置不低于1 m(1050mm)高的扶手（栏杆），该扶手支撑于梯级两边的竖杆上，每侧竖杆中间应用横条连接；斜梯踏板应采用具有防滑性能的金属材料制作，踏板横向宽度不小于300 mm，梯级间隔不大于300mm，斜梯扶手间宽度不小于600mm ，(斜梯高度大于10m时，应在7.5m处设置休息平台，在以后的高度上，每隔610m 设休息平台）。l设置与水平面呈750 900的梯子为直梯，不允
57、许在与水平面呈650 750之间设置梯子：直梯两撑杆间宽度不小于300 mm，梯级间隔为250300mm（宜300mm，所有间距应相等），直梯踏杆距后面主结构腹杆间的距离不小于160mm(踏杆距前方立面不应小于150mm），塔杆直径不小于16mm ，高于地面2m以上的直梯应设置护圈（当高度大于5m时，应从2m起设置护圈），护圈最小直径650mm（650mm800mm），护圈间距为70050mm（500mm），护圈侧面应用3条沿护圈圆周方向均布的板条连接（应用5根纵向连杆连接），对于护圈其任何一点都能承受1000N(100kgf)的集中载荷，当梯子置于起重机结构内部时，梯子与结构间的距离小于1.
58、2m，可不设护圈，直梯第一个休息小平台应设置在不高于10m的高度处，以后每隔68m设置1个，当梯子的终端与小平台连接时，梯级踏杆或踏板不应超过其平面，护圈和扶手应延伸到小平台栏杆的高度，并设置500mm宽的走台，在梯子的宽度范围内，小平台挡板高度可为50mm，小平台下面第一个梯级踏杆或踏板的中心线距小平台面应不大于150mm，如果梯子在小平台处不中断，则护圈也不应中断，但必须在护圈侧面开一个宽为0.5m，高为1.4m的洞口，以便出入小平台，（直梯通向边缘敞开的上层平台时，梯两侧扶手顶端比最高一级踏杆，应高出1050mm，扶手顶端应向平台弯曲）l在操作、维修处应设置平台、走台、栏杆：离地面2m
59、以上的平台和走台应用金属材料制作，并具有防滑性能，在使用圆孔、格孔或其它不能形成连续平面材料时，孔或间隙的大小应不使20mm的球体通过，在任何情况下，孔或间隙的面积应小于400mm2 ，平台和走台宽度应不小于500mm，（上空有相对移动构件或物体的走台，其净空高度不应小于1800mm），平台和走台成承受3000N（300kgf）的移动集中载荷，在边缘应设置不小于150mm高的挡板（栏杆底部应设置高度不小于70mm的围护板），离地面2m以上的平台、走台应设置受扶栏杆，栏杆高度不低于1 m（1050mm），在栏杆一半高度处设置中间手扶围杆（间距为350mm的水平横杆），栏杆任何位置能承受1000N
60、(100kgf)的水平移动载荷，（臂架上设置的栏杆，其扶手应能悬挂安全带挂钩，并能承受4500N450kgf。l司机室：小车变幅超过高度30m的塔机、动臂变幅起重臂铰点高度超过25m的塔机应设与起重机一起回转的司机室，其位置不应在臂架正下方，（司机室顶棚在长宽25cm 的面积上能承受1000N静载荷 GB6076为250 kgf/m2，地板应采用绝缘、防滑和导热系数小的材料铺设），门窗玻璃必须采用钢化玻璃或夹层玻璃（JGJ33，采用普通玻璃时，其厚度不小于5mm )，司机正面玻璃窗必须能向外开启并设有雨刷器，（内部尺寸长、宽应不小于 0.8m，高度不小于2m，外面有走台时，门向外开，通过地板进
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