水平臂塔式起重机起升钢丝绳托绳装置的研究主要涉及对塔机在运行过程中起升钢丝绳下垂问题的分析，以及为解决这些问题所提出的托绳装置设计方案。由于现代建筑施工对塔式起重机工作幅度的要求日益增高，特别是小车变幅的水平臂塔机，导致起升钢丝绳在全臂长上出现下垂现象。这种现象不仅影响塔机的有效起升高度，而且可能导致安全事故或对塔机结构造成损害。
钢丝绳的下垂度是影响塔机工作性能的重要因素之一。钢丝绳下垂度的计算公式为：h = l / (30～50)，其中h是钢丝绳的下垂度，l是自由部分钢丝绳的长度。针对75米臂长的塔机，其钢丝绳的最大下垂度可能达到1.5至2.5米。钢丝绳下垂度的大小取决于钢丝绳的长度以及直径，过大下垂度会影响塔机的起升高度，甚至造成侧板和下板的应力超出安全范围，对动臂吊耳处的应力也有显著影响。
在小车变幅塔机中，起升钢丝绳的下垂问题还会导致吊钩轻量化设计受到限制。钢丝绳内阻力（对牵引端的拉力）的计算公式为H = g * l，其中H为钢丝绳内力，g为钢丝绳的每米重量，l为自由部分钢丝绳的长度。因此，塔机起重臂越长、钢丝绳直径越大，吊钩的重量就需要设计得越大，以克服钢丝绳较大的下垂度。这直接影响塔机的主参数，如额定起重力矩，且随着新型高强度材料技术的成熟，吊钩的轻量化设计受到较大限制。
针对钢丝绳下垂问题，研究中提出了采用托绳器和托绳小车两种解决办法。托绳器的应用是通过在起重臂幅度的中间位置安装固定托绳器，采用扭簧设计为摇臂装置，当载重小车通过时碰撞托绳杆，小车通过后靠扭簧复位继续托起起升钢丝绳。托绳器结构简单，安装方便，无需对载重小车结构做改变，但其缺点在于结构可能容易失效，回臂不到位时可能刮擦钢丝绳，造成断绳或乱绳现象。
而托绳小车的使用则是一种更为专业的解决方案，其中方圆集团有限公司对托绳小车的结构进行了细致研究。托绳小车通常采用两种方案：一种是具有定滑轮结构的托绳小车，另一种是采用其它复杂结构设计来实现更优的托绳效果。相比于托绳器，托绳小车能够提供更好的托绳效果，但可能需要对载重小车等结构进行调整，以适应其特定的工作原理。
通过结构优化设计，塔机的动臂应力分布可以变得更加均匀，应力集中的部位刚度和强度得到加强，从而使动臂更加安全可靠。在实际应用中，通过有限元分析模型与实验值的对比分析验证了模型的准确性与计算结果的合理性。改善后的动臂结构满足设计要求，且应力分布更均匀，表明通过结构优化能够有效降低应力集中，提高塔机结构的安全性。
结合文中提供的研究成果和应用实例，可以看出，研究成熟的起升钢丝绳托绳装置不仅具有理论研究价值，而且在工程实际应用中也具有重要的实用价值。通过对起升钢丝绳托绳装置的深入研究和创新设计，可以有效解决塔机使用中的安全问题，并为塔机的轻量化设计和性能提升开辟新的思路。
VIP享7折，此内容立减4.47元 
