内容提要：本文对两种QTZ63塔式起重机从结构、技术性能、制造工艺和成本等方面进行了分析，提出了对两种QTZ63塔机的观点。
前言：塔式起重机是建筑业广泛应用的重要起重设备，随着国民经济的发展和社会的进步，建筑业对塔机的性能要求越来越高，中大型塔机将逐步成为社会需求的主流。QTZ63塔机需求量越来越大，山东富友公司在对市场进行充分调研，从注重性能和注重经济两个不同角度开发了两种QTZ63塔式起重机，一种是塔身标准节主肢为角钢扣方的QTZ63塔机（Ⅰ），该塔机注重塔机性能，标准节主肢采用角钢对焊，腹杆用钢管，锻造式连接套；另一种塔身标准节主肢为单肢角钢的QTZ63塔机（Ⅱ），该塔机注重塔机制造的经济性，标准节主肢采用主肢采用单肢角钢，腹杆用角钢，圆钢式连接套。
1.QTZ63设计介绍：
两种QTZ63塔式起重机由富友公司根据标准JG/T5037-93《塔式起重机分类》、GB5144-1994《塔式起重机安全规程》、GB/T9462-1999《塔式起重机技术条件》、GB/T13752-1992《塔式起重机设计规范》，充分利用成组技术、组合设计技术及有限元分析技术，以“塔式起重机微机设计平台”为工具设计的新型塔式起重机。
该两种塔机为水平臂架、小车变幅、上回转液压顶升式起重机。该机各项性能参数及技术指标均达到或优于国家标准。最大工作幅度为50m，独立式起升高度为41.2m，附着式起升高度可达151.2m，额定起重力矩为630 kN·m。
2. 两种QTZ63塔机的区别主要在于以下方面：
1.1. 利用塔式起重机机组合设计技术，第Ⅰ种塔机塔身的端面连接尺寸与QTZ80塔机相同，这样第Ⅰ种塔机塔身可以与QTZ80、QTZ100、QTZ125塔身同用一种工装。而第Ⅰ种塔机塔身的端面连接尺寸与QTZ50塔机相同，这样第Ⅰ种塔机塔身可以与QTZ50塔身同用一种工装。
1.2. 塔身材料的不同，第Ⅰ种塔机的塔身由加强节和标准节组成，加强节主肢是L125×10对扣焊接成133×133的方型管材形式，标准节主肢是L125×8对扣焊接成133×133的方型管材形式，塔身截面主肢中心尺寸为1700×1700；而第Ⅱ种塔机由基础节、加强节Ⅰ、加强节Ⅱ和和标准节组成，其中由基础节、加强节Ⅰ、加强节Ⅱ的主肢是L160×14的角钢，标准节的主肢是L160×12的角钢， 塔身截面外档尺寸为1680×1680。
塔身型材的另一个明显不同是腹杆的不同，第Ⅰ种塔机的水平腹杆是Φ50×5，斜腹杆是Φ70×6，而第Ⅱ种塔机的水平腹杆是L63×6，斜腹杆是L90×8，两种塔机的型式和结构以标准节为例见下页附图。
1.3. 两种塔机塔身材料的不同，就直接决定了两种塔机塔身在相同载荷下应力和变形量的区别：
（1）两种标准节主肢的几何特性：
塔机（Ⅰ）： A＝3950mm2 Ix=10190168mm4 W x=153235.6mm3；
塔机（Ⅱ）： A＝3744.1mm2 Ix=9165800mm4 W x=78980mm3；
（2）两种标准节斜腹杆的几何特性：
塔机（Ⅰ）：A＝1206.4mm2 Ix=623090.9mm4 W x=17802.6mm3；
塔机（Ⅱ）：A＝1394.4mm2 Ix=1064700mm4 W x=16420mm3；
(3)利用有限元计算技术在最大起升力矩下两种标准节主肢的应力(应力为最下面一节标准节上的应力)：
塔机（Ⅰ）：бmax=-115.8Mpa，
塔机（Ⅱ）：бmax=-147.1Mpa；
(4)利用有限元计算技术在空载状况下两种塔身塔身总变形量为：
塔机（Ⅰ）：Δmax=-79.5mm，
塔机（Ⅱ） Δmax=-117.2mm；
从以上分析来看，两种塔机塔身主肢的截面面积差别不大，但角钢扣方主肢抗弯模量W x比单肢角钢主肢大近一倍。这种状况直接表现在相同的工况下主肢的应力和变形有明显的不同。
1.4. 制造工艺的不同：第Ⅰ种塔机塔身的制作工艺比第Ⅱ种塔机要复杂的多，主要表现在角钢扣方的主肢在生产中的焊接量明显高于单肢角钢的主肢，这样在一定的程度上增加了对焊接质量的要求和焊接工作量；并且角钢扣方主肢的塔身采用锻造连接套，而单肢角钢主肢的塔身采用圆钢制作的连接套。
角钢扣方QTZ63塔身标准节示意图
单肢角钢QTZ63塔身标准节示意图
1.5. 由于塔身的型材和结构尺寸的区别，与塔身直接相关联的部件尺寸和结构在两种QTZ63塔机上也表现出不同，首先是底架与塔身相联的部件不同，第Ⅰ种塔机底架与塔身相联采用支撑座与连接套相联，而第Ⅱ种塔机底架与塔身相联采用法兰相联。
塔机另一个重要的部件套架由于塔身在关键尺寸上的变化，套架主肢中心线尺寸由2300变为2190，由于踏步档距的变化，套架上重要的部件顶升横梁也有了很大的变化，同时左右引进轮的结构尺寸也根据塔身作了相应的变化。
与塔身相联的下支座同样有明显的不同，第Ⅰ种塔机下支座的主肢由L125×10对扣焊接成133×133的方型管材形式，截面主肢中心尺寸为1700×1700,而第Ⅱ种塔机下支座的主肢是L160×12和L100×8对扣结构，截面外档尺寸为1680×1680。
1.6. 两种QTZ63塔机另一个重要的不同是回转机构，第Ⅰ种塔机采用的是双回转机构，而第Ⅱ种塔机采用是单回转机构。由此引起了上支座结构的变化，对于此两种QTZ63与上支座相联的部件中只有回转机构不同，这也就决定了第Ⅰ种塔机的上支座与回转机构相联的法兰盘为左右各一个，而第Ⅱ种塔机的上支座与回转机构相联的法兰盘只在上支座的右侧有一个。两种QTZ63塔机上支座的结构示意图如下：
第Ⅰ种塔机（即双回转机构）上支座示意图
第Ⅱ种塔机（即双回转机构）上支座示意图
在塔机回转过程中，双回转机构产生两个方向相反的力偶同时驱动回转支承运转，，这样可以消除回转机构和回转支承之间的径向力，对上支座的受力较好；而单回转机构产生的力偶驱动回转支承运转时，，回转机构和回转支承之间产生的径向力会作用在上支座上，因此上支座受力比双回转式较差。
1.7. 两种QTZ63塔机由于塔身和回转机构的不同，生产成本也有一定的区别，现对比如下：
(1) 机型：QTZ63（标准节主肢为单肢角钢）
市场售价：29～31万元
制造成本费：202151.29元
其中直接费（工和料）： 187524.39元
间接费（工具、设备、电等） 14626.90 元
料费合计：172904.39元
人工费： 13420元
委外加工费： 1200元
(2) 机型：QTZ63（标准节主肢角钢扣方）
市场售价：30～32万元
制造成本费：226332.80元
其中直接费（工和料）： 209956.22元
间接费（工具、设备、电等） 16376.59 元
料费合计：194461.22元
人工费： 14295元
委外加工费： 1200元
（注：两种塔机的制造成本费均未计入销售费用和技术转让费用）
3.结论：综上所述，两种QTZ63塔机在满足设计要求的基础上各有特点，从经济的角度来看，标准节主肢为单肢角钢QTZ63是一种理想的机型，而从塔机性能的角度来，标准节主肢为角钢扣方QTZ63为一种理想的机型。我认为塔机应注重性能和质量，所以第Ⅰ种塔机更为合理。 |
