自行杆式起重机

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第420页（4789字）

自行杆式起重机是建筑工程施工中应用最广泛的一种起重机械，主要包括履带式起重机、轮胎式起重机和汽车式起重机三种。这类起重机最大的优点是灵活性大、移动方便，能为整个建筑工地流动服务。起重机是一个独立的整体，一到现场即可投入吊装作业，不需要进行安装和拆卸等工作，但稳定性稍差。

(一)履带式起重机

履带式起重机是一种360°全回转式起重机。由于履带与地面接触面比较大，所以对地面产生的压强比较小，行走时一般不超过0．2MPa，起重时不超过0．4MPa。因此，履带式起重机对施工现场路面要求不高，在一般较平坦坚实的地面上能负荷行驶。工作时，起重臂可根据需要分节接长，是结构吊装工程中常用的起重机械之一。但是，其稳定性较差，行走速度慢，对路面易造成损坏，在工地之间转移需要用平板拖车载运。

履带式起重机由行走装置(履带)、工作机构(起重滑轮组、变幅滑轮组、卷扬机等)、机身、平衡重和起重臂等组成，如图7－7所示。

图7－7 履带式起重机示意图

1－行走装置；2－回转机构；3－机身；4－起重臂

A，B，C－外形尺寸；L－起重臂长度；H－起重高度；R－起重半径

1．履带式起重机的技术性能

履带式起重机的技术性能参数，主要包括起重量Q、起重高度H和回转半径R。起重量Q是指起重机在相对的起重臂臂长和仰角时，安全工作所允许的最大吊起重量；起重高度H是指起重机吊钩在竖直上限位置时，吊钩中心至停机面的垂直距离；回转半径R是指起重机回转中心至吊钩中垂线的水平距离。

起重量Q、起重高度H和回转半径R三个技术参数相互制约，其数值取决于起重臂的长度及其仰角。各种型号的起重机均有不同的几种臂长，当臂长一定时，随着起重臂仰角的增大，起重量和起重高度增加，但起重半径相应减小；当起重臂仰角一定时，随着起重臂长度的增加，起重半径和起重高度也相应增加，但起重量减少。

起重量Q、起重高度H与起重臂长度L及其仰角α之间的几何关系为：

式中 R——履带式起重机的起重半径(m)；

F——起重臂下铰中心距回转中心距离(m)；

L——起重臂的长度(m)；

α——起重臂的仰角(°)；

E——起重下铰中心距地面的高度(m)；

d₀——吊钩中心至起重臂顶端定滑轮中心最小距离(m)。

常用履带式起重机的起重性能、外形尺寸及技术参数见表7－4；此外还可用性能曲线来表示起重机的性能，如图7－8所示。

表7－4 国内生产的几种履带起重机主要技术性能

从起重机技术性能表和性能曲线中可以看出起重量Q、起重高度H和回转半径R三个技术参数的关系。

图7－8 W₁－100型起重机性能曲线

1－起重臂长23m时起重高度曲线；2－起重臂长23m时起重量曲线；3－起重臂长13m时起重高度曲线；4－起重臂长23m时起重量曲线

为了保证起重机的使用安全，履带式起重机在进行安装工作时，起重机吊钩中心与臂架顶部定滑轮之间，应有一定的最小安全距离，其值视起重机大小而定，一般为2．5～3．5m。起重机进行工作时，应对现场的道路采用枕木或钢板焊成路基箱垫好道路，以保证起重机工作安全。起重机工作时的地面允许最大坡角不应超过3°，起重臂的最大仰角不得超过78°。当起吊最大额定重物时，起重机必须置于坚硬而水平的地面上，如果地面松软而不平整时，应采取措施夯实平整。

在起吊过程中的一切动作均要以缓慢速度进行，一般不宜同时进行起重和旋转的操作，也不宜边起重边改变起重臂的幅度。如起重机必须负载行驶时，载荷量不应超过允许重量的70%。起重机吊起满载荷重物时，应先吊离地面20～50cm，检查起重机的稳定性、制动器的可靠性和绑扎的牢固性等，待确认完全可靠后才能正式起吊。当采用两台起重机抬吊重物时，构件重量不得超过两台起重机所允许起重总和的75%。

2．履带式起重机的稳定性验算

履带式起重机在进行满负荷吊装或接长起重臂时，必须进行稳定性验算，以确保吊装施工安全，不至于在吊装中发生倾倒事故。进行履带式起重机稳定性验算时，应选择起重最不利位置，即车身与行驶方向垂直位置验算，计算简图如图7－9所示。此时以履带的中点A为倾覆中心。起重机必须满足以下条件：

(1)当考虑吊装荷载及所有附加荷载(包括风荷载、吊钩制动时的惯性力、起重机回转时所产生的离心力等)时，其稳定安全系数为：

(2)当仅考虑吊装荷载，不考虑附加荷载，其稳定安全系数为：

为简化计算，在验算履带式起重机稳定性时，一般不考虑附加荷载，根据图7－9中所示，可列出如下稳定性计算公式：

式中 G₀——机身尾部平衡块重(kN)；

G₁——起重机机身可转动部分的重量(kN)；

G₂——起重机机身不转动部分的重量(kN)；

G₃——起重臂的重量(kN)；

Q——吊装荷载，包括构件重力和索具重力(kN)；

R——起重机的工作半径(m)；

l₀——机身尾部平衡块重的重心至倾覆中心A点的距离(m)；

l₁——起重机机身可转动部分的重量的重心至倾覆中心A点的距离(m)；

l₂——起重机机身不转动部分的重量的重心至倾覆中心A点的距离(m)；

l₃——起重臂的重量的重心至倾覆中心A点的距离(m)。

用式(7－5)进行稳定性验算后，如果不满足等于或大于1．40的要求，可采取增加配重等措施加以解决。

图7－9 履带式起重机稳定性计算简图

3．履带式起重机起重臂接长计算

当起重机的起重高度或工作半径不满足吊装施工要求时，在起重臂本身的强度和稳定性得到保证的前提下，可将起重臂适当接长。接长后的起重臂能否吊装要求的最大起重量，需要根据力矩等量换算的原理进行计算。接长起重臂后的受力情况如图7－10所示，其力矩等量换算公式为：

式中 G′——起重臂接长部分的重量(kN)；

R′——起重臂接长后的工作半径(m)；

M——起重机的履带架宽度(m)。

(二)轮胎式起重机

轮胎式起重机的外形和构造基本上与履带式起重机相似，是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种自行式全回转起重机，如图7－11所示。随着起重量的大小不同，底盘下装有若干根轮轴，配备有4～10个或更多的轮胎。

图7－10 接长起重臂后的受力情况

图7－11 轮胎式起重机外形

1－变幅索；2－起重索；3－起重杆；4－支腿

在进行吊装时，一般用四个支腿支撑于地面，以保证机身的稳定性，并保护轮胎不受过大压力。轮胎式起重机的优点是运行速度快，能迅速转移施工地点，不损伤行驶路面，但不宜在松软或泥泞的地面上作业。轮胎式起重机可用于装卸和一般工业厂房构件的安装。

轮胎式起重机按传动方式不同，可分为机械式、电动式和液压式三种，近几年来，机械式已被淘汰，液压式也代替了电动式。在建筑工程中常用的液压式轮胎起重机主要有QL1－16型、QL2－8型、QL3－16型、QL3－25型和QL3－40型等多种，其中QL3－40型的最大起重量为40t，最大臂长可达42m。

(三)汽车式起重机

汽车式起重机是把起重机构安装在普通汽车底盘上或专用汽车底盘上的一种自行式全回转起重机。这种起重机的行驶驾驶室和起重操作室是分开设置的，起重臂有桁架式和伸缩式两种。伸缩式汽车起重机可自动逐节伸缩，并具有各种限位和报警装置。

汽车式起重机有Q₁型(机械传动和操作)、Q₂型(全液压式传动和伸缩式起重臂)、Q₃型(电动机驱动各工作机构)以及YD型随车起重机和QY系列起重机等，最常用的是全液压式传动和伸缩式起重臂汽车起重机(如图7－12所示)；按起重量大小不同，可分为轻型(起重量为20t以下)起重机、中型(起重量为20～50t)起重机和重型(起重量大于50t)起重机三种。

图7－12 汽车式起重机示意图

汽车式起重机的优点是行驶速度快、转移非常方便、对路面破坏性小，但在起重时必须使用支腿维持其稳定性，因而不能负荷行驶，适用于流动性大或经常改变作业地点的吊装。如重型Q₂－32汽车式起重机，其起重臂长达30m，最大起重量为32t，可满足一般工业厂房的构件安装和混合结构的预制板安装的需要。目前，我国已引进巨型汽车式起重机，其最大起重高度可达75．6m，最大起重量可达120t，完全可满足吊装重型构件的需要。

部分国产汽车式起重机的技术性能指标见表7－5。

表7－5 部分国产汽车式起重机的技术性能指标