畢業(yè)設(shè)計（論文）塔式起重機監(jiān)測控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計

1、目 錄摘 要3abstract4第一章 概 述61.1 塔式起重機的定義61.2 塔式起重機的發(fā)展歷史61.3 我國塔機與世界的差距71.4 塔式起重機的簡介91.5 塔式起重機的設(shè)計101.6 本章小結(jié)11第二章 起重機技術(shù)性能132.1 起重特性表：132.2 供電設(shè)備性能142.3 本章小結(jié)15第三章 機械設(shè)備介紹163.1 金屬結(jié)構(gòu)163.2 工作機構(gòu)203.3 起重機安裝與拆卸233.4 本章小結(jié)23第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計244.1 機械傳動部分設(shè)計244.1.1 液壓頂升機構(gòu)254.1.2 起升機構(gòu)254.1.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)264.1.4 變幅機構(gòu)284.2 操作系統(tǒng)284.3 電

2、氣控制304.3.1 電氣設(shè)備選型304.3.2 plc控制314.3.3 電路設(shè)計分析344.3.4 程序設(shè)計424.3.5 安全保護454.4 本章小結(jié)48第五章 操作說明50第六章 總結(jié)53第七章 謝辭56參考資料57附錄58摘 要塔式起重機，用來在短行程內(nèi)提升和平移物體。塔機是一種塔身豎立，起重臂回轉(zhuǎn)的起重機械，具有適應(yīng)范圍廣，回轉(zhuǎn)半徑大，提升高度高，操作簡單，安裝拆卸方便等優(yōu)點，廣泛用于建筑施工和安裝工程中。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，人們對塔機的要求也越來越高，這就對塔機的設(shè)計提出了更高的要求，塔機能否順利有效的運行，取決于它的監(jiān)測控制系統(tǒng)的好壞，所以說塔式起重機監(jiān)測控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計至關(guān)重

3、要。塔式起重機的機械部分由底架、塔身、起重臂、平衡臂、回轉(zhuǎn)塔身、頂升架、附著架、操作室等構(gòu)成。塔式起重機可實現(xiàn)升降、變幅、旋轉(zhuǎn)三種工作模式，本設(shè)計中根據(jù)電機功率計算出電氣回路電源功率，根據(jù)電源功率計算出各電源開關(guān)的大小并以此依據(jù)來選型，來選擇接觸器件大小，綜合考慮多方面的因素，根據(jù)塔機工作環(huán)境設(shè)計了塔機的安全保護措施，例如：在塔機的起動過程中首先考慮到聯(lián)動操縱臺必需在零位；在起動的同時要檢測塔機的力矩狀況是否在安全范圍內(nèi)；以及各個行程開關(guān)限位的保護；各個電源開關(guān)的聯(lián)運裝置；另外，通過溫度檢測對塔機電機實施保護，以提高設(shè)備運行的安全性和可靠性。電氣控制采用低壓電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)，實現(xiàn)了塔機以下功能

4、：1總電源的控制來保證塔機安全運行；2液壓系統(tǒng)來控制塔機的自身的安裝和拆卸功能和保證液壓制動系統(tǒng)安全可靠的運行；3塔機總起動和力矩保護，在塔機起動前塔機的聯(lián)動操作臺必需在零位，塔機的力矩超過額定的105%時，塔機只能進行下降和減幅工作；4塔機升降、變幅、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，塔機三系統(tǒng)由聯(lián)運操縱臺來操控，來實現(xiàn)將物品提升和平移功能，同時各個系統(tǒng)有相應(yīng)的安全保護措施來保證塔機安全可靠運行。abstracttower cranes are used in the short program to upgrade and translate objects. a tower crane mast is erec

5、ted, the crane jib rotary has wide adaptation radius of gyration, lift height, simple operation, installation and removal convenient, widely used in construction and installation projects. as the development of constructions, people have more conquests on tower cranes, and this will result in people

6、s more conquests on tower cranes designing. whether tower cranes are able to run successfully or not, it depends on its monitor-control systems good or not. so it is very important to develop and design monitor-control system for tower cranes. mechanical parts from the tower crane chassis, mast, jib

7、 and balance arms, rotating tower, jacking planes, attachment support, operation rooms, etc. for a short trip within the tower crane upgrade and translation objects can be realized by movements fluffing, rotating three working models according to the design of the electrical power supply circuit cal

8、culate electrical power power-calculated according to the size and the power switch on this basis selection to choose contact device size consideration of a number of factors, according to a tower crane tower design of the working environment of security protection measures, such as : starting in th

9、e first tower crane controls necessary to take into account the interaction zero; starting at the same time testing the torque position of the tower crane in a safe area; limit trips and various protection; all intermeddle power switch device; in addition, the planes mechanical and electrical towers

10、 by temperature detection of protection to improve the safety and reliability of equipment. low-voltage electrical control electrical control system, following a functional tower crane ： 1、the total power to ensure the safe operation of tower cranes control 2、the tower crane hydraulic system to cont

11、rol the installation and removal of their functions and ensure the safe and reliable operation of the hydraulic braking system;3、starting torque and the total protection of the tower crane, tower crane tower before the start of the essential linkage console zero. rated torque of 105% over the tower

12、crane, tower crane and dropped only, or work; 4、tap movements ranged rotating system, three tower crane system to manipulation by the transport controls to achieve, would enhance and translation functions. meanwhile various measures to protect the security system corresponding to ensure safe and rel

13、iable operation of the tower crane. 第一章 概 述1.1 塔式起重機的定義塔式起重機，簡稱塔機，用來在短行程內(nèi)提升和平移物體。塔機是一種塔身豎立，起重臂回轉(zhuǎn)的起重機械，具有適應(yīng)范圍廣，回轉(zhuǎn)半徑大，提升高度高，操作簡單，安裝拆卸方便等優(yōu)點，廣泛用于建筑施工和安裝工程中。大型塔式起重機主要用于火電廠建設(shè)中鍋爐構(gòu)架和廠房構(gòu)架和廠房構(gòu)件的吊裝作業(yè)。塔式起重機的起重力矩、起重量和起升高度都相當(dāng)大，同時還有良好的低速就位性能。通常多采用俯仰臂架的方法來實現(xiàn)工作幅度的改變。主要有兩種機型：一是臂架、塔架等上部構(gòu)件躺倒組裝后自行扳起的扳起式；二是整機低塔架安裝后逐節(jié)頂升接高

14、塔架的自升式。1.2 塔式起重機的發(fā)展歷史 塔式起重機起源于西歐，據(jù)記載，世界上第一項有關(guān)塔式起重機專利頒發(fā)于1900年，第一臺原始塔機出現(xiàn)于19121914年，近代塔機雛型機問世于1923年；20世紀30年代，前德國已有塔機產(chǎn)品在建筑工程上試用；1941年，有關(guān)塔機的德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)din8670公布，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以吊載（t）和幅度（m）的乘積即起重力矩（tm）來表示塔機的起重能力。 二十世紀五十年代初，我國塔機的仿制開始起步生產(chǎn)的是一些小型塔機，六十年代自行設(shè)計制造了25tm、40tm、60tm、160tm四種機型，多以擺臂為主；二十世紀七十年代，隨著高層建筑發(fā)展，對施工機械提出了新的要求。于是

15、，160tm附著式、45tm內(nèi)爬式、120tm自升式等都由我國自己設(shè)計并制造；二十世紀八十年代，國家建設(shè)突飛猛進，建筑用最大的是250tm塔機也應(yīng)運而生。特別是1984年，首先在北京建工集團建機廠引進世界先進的法國potain（波坦）公司技術(shù)并于次年成功試制了fo/23b塔機，這可以說是我國塔機發(fā)展史的里程碑，從而大大縮短了我國與國外的差距，使我國塔機發(fā)展步入快行道。通過消化、吸收國外先進技術(shù)，我國自行研制的。qtz80、qtz120兩種機型已達到國外八十年代同類產(chǎn)品的水平；進入九十年代，現(xiàn)代化進程不斷加快，國內(nèi)外市場對塔機要求越來越高，眾多城市大型建筑、水利、電力、橋梁等不斷增加，市場的要求

16、加快了新產(chǎn)品開發(fā)的力度，先后有400tm、900tm水平臂和300tm動臂式塔機，主要性能達到了國外九十年代水平，這一系列的塔機的開發(fā)不但填補了國內(nèi)空白，而且替代和減少了大型塔機的進口數(shù)量。綜觀50年發(fā)展史，我國塔機行業(yè)從無到有，從小到大，逐步形成了較為完整的體系，我國增幅最快的新興行業(yè)之一，特別是改革開放以來，塔機行業(yè)在設(shè)計、制造、管理和市場開拓等方面已形成一套較為健全的機制，以目前我國300余家生產(chǎn)塔機廠家為計，取得生產(chǎn)許可證的達100余家，近幾年，塔機產(chǎn)量飚升不下，2001年產(chǎn)量9309臺，2002年10580臺，今年市場需求量在20000臺，就總體而言，我國已成為世界民用塔機的生產(chǎn)大國

17、，也是世界塔機主要需求市場之一。1.3 我國塔機與世界的差距產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理：我國至今累計生產(chǎn)了近十萬臺塔式起重機，但型號還達不到40種，絕大部分型號大同小異，原因之一是技術(shù)法規(guī)限制了產(chǎn)品開發(fā)。80年代，我國出于統(tǒng)一管理，有利于客戶選擇的初衷，出臺了型號分類標(biāo)準(zhǔn)，這不能說不是好意，但實際運作卻正好相反，很大程度地制約了塔機技術(shù)的進步。業(yè)內(nèi)人士認為，產(chǎn)品型號定死了，開發(fā)受到局限，沒什么新品種可開發(fā)了，而發(fā)達國家小到只有1-2tm可拖走家用轎車的特型吊，大到5000tm的特大塔吊，市場需要什么就開發(fā)什么，雖群雄爭霸，但各具特色，正如可口可樂賦予了歡樂，雪碧賦予了清透，芬達賦予了開心一樣，而不是按分類

18、標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，致使千機一面，卻在市場上打得頭破血流。目前，我國塔機產(chǎn)品型號還不及法國potain公司一家多，快餐塔機在發(fā)達國家呈上升趨勢，我國還是弱項，近五年，我國大、特大型塔機短缺，中、小型過剩，并急需更新?lián)Q代。產(chǎn)品技術(shù)性能含金量不高塔式起重機是建筑機械唯一可移動垂直運輸工具，其技術(shù)性能高低不僅關(guān)乎工程進度，更關(guān)系著安全生產(chǎn)。目前，我國塔機性能基本處于八、九十年代的機械化水平，與現(xiàn)代國外智能化、數(shù)字化控制技術(shù)還有很大差距，跟不上市場的需要。由于可靠性較差，造成機械、電器事故率較高。代表當(dāng)代塔機技術(shù)性能的全無極調(diào)速、plc控制在發(fā)達國家中已十分普及，而在我國充其量在2%；發(fā)達國家已批量生產(chǎn)、運行狀

19、態(tài)實現(xiàn)了全參數(shù)監(jiān)控與故障診斷的智能型塔機，而我國目前剛剛啟動，可以說還是空白。分析原因是用戶群的不確定性制約了技術(shù)進步。由于建筑市場繁榮，發(fā)展迅速，大量中小建筑企業(yè)應(yīng)運而生，很多新生建筑企業(yè)由于缺乏長運規(guī)則，資金不雄厚，只得購入技術(shù)含量低，一次性投入少的一般塔機或淘汰下來的二手貨。這方面，我國法規(guī)上還沒有明確的限制，或有限制但執(zhí)行力度也不夠，造成購入技術(shù)先進，投資大的企業(yè)競爭力反而下降；再有陳舊的觀念也是制約技術(shù)進步的因素，先進的技術(shù)，良好的監(jiān)控系統(tǒng)無疑對保障工程速度、質(zhì)量和安全生產(chǎn)都會產(chǎn)生積極的效果，同時必不可少地要進行學(xué)習(xí)或培訓(xùn)已掌握現(xiàn)代技術(shù)，這又會引起固有傳統(tǒng)觀念用戶的反感，他們誤認為原

20、來的好使、方便。除以上分析還難以說明目前我國塔機生產(chǎn)存在的問題，諸如在試驗手段上，多數(shù)企業(yè)不具備對原材料的給予處理和配套件的進廠檢驗?zāi)芰Γ辉谂涮准a(chǎn)上，企業(yè)多，品種重復(fù)，生產(chǎn)質(zhì)量差。特別是液壓件、電器件等不過關(guān)，直接影響到主機的質(zhì)量和可靠性等。1.4 塔式起重機的簡介jl5015自升塔式起重機是在總結(jié)各公司大小系列自升塔式起重機成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外最新科技成果和先進技術(shù)研制而成的新一代自升塔式起重機。該機為水平臂架，小車變幅、上回轉(zhuǎn)、液壓頂升的自生塔式起重機，具有埋入式，小底架、大底架的固定、附著行走等多種安裝形式，起重臂長有50m、44m、38m；最大起重量為6t，額定起重力矩為7

21、80kn.m(78t.m)。該機固定式起升高度為39m，附著式起升高度為80/140m，內(nèi)爬式起升高度為80/140m，適應(yīng)于46層以下的高層建筑，居民住宅的施工。該機的作業(yè)空間與qtz80塔機在同一檔次，可以小代大，大大降低施工設(shè)備的臺班費用，是節(jié)約能源，節(jié)省鋼材，減少運輸量的理想的建筑施工用起重機械。該機起升機構(gòu)采用三速電機驅(qū)動，能變換鋼絲繩倍率，最高起升速度達80m/min，最低速度小于4.2m/min，從而實現(xiàn)了輕載高速重載低速和理想的空鉤速度及慢就位速度，大大提高了工作效率，回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用渦流調(diào)速，直流制動的力矩電動機，具有較大的過載能力及重載下啟動的優(yōu)良性能。起升回轉(zhuǎn)具有防誤操作的保

22、護裝置，即實現(xiàn)了運動加減速過程的控制，又使塔機起制動更平穩(wěn)、操作更安全可靠。塔機的升高加節(jié)，采用液壓頂升，使塔機的起升高度能隨著建筑物的升高，而塔機的起重性能在各種高度下保持不變。司機室安裝在塔機上部，視野開闊，操作舒適方便。塔機設(shè)有各種安全保護裝置，包括起重力矩限制器，最大起重量限制器，回轉(zhuǎn)限位器與變幅限位器等，從而保證了塔機運行的安全可靠。jl5015自生塔式起重機參數(shù)先進，性能可靠，造型美觀，結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量精良，其設(shè)計思想既注重量度大面廣的中小建筑施工單位的要求，具有簡單實用，價格合理的突出優(yōu)點，又能適應(yīng)高層住房，高層工業(yè)建筑的施工要求。1.5 塔式起重機的設(shè)計1. 設(shè)計內(nèi)容（論文闡述的

23、問題） （1）查閱資料綜述起重設(shè)備及其塔式起重機及其控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及故障在線診斷的發(fā)展現(xiàn)狀；（2）了解塔式起重機的結(jié)構(gòu)及其工作原理； （3）論證和確定塔式起重機電氣控制、監(jiān)控、電氣及其設(shè)備狀態(tài)故障在線診斷系統(tǒng)的設(shè)計方案； （4）以plc為平臺，設(shè)計開發(fā)建筑用塔式起重機的控制和監(jiān)測系統(tǒng)；（5）選擇和校核電氣元件，完成塔式起重機電氣拖動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計。實現(xiàn)拖動系統(tǒng)、頂升、起升、旋轉(zhuǎn)、小車行走等過程的自動控制。（6）起重機工作過程的視頻監(jiān)視。2. 設(shè)計原始資料（實驗、研究方案）（1）以zt40、qtz80a塔式起重機為參考對象，了解塔式起重機的結(jié)構(gòu)、工作原理及其操作步驟；分析其電氣拖動系統(tǒng)

24、、頂升液壓電動機的控制、起升電動機的控制，旋轉(zhuǎn)電動機的控制、小車電動機的控制要求。分析起重機的工作過程中監(jiān)控對象和參數(shù)，確定監(jiān)測和診斷方案。（2）調(diào)研plc的性能，選擇適合本系統(tǒng)的plc.（3）確定塔式起重機電氣拖動、控制和監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案；完成原理圖的設(shè)計。（4）分析、論證設(shè)計方案，選擇和校核電氣元件，完成塔式起重機電氣拖動系統(tǒng)、控制、監(jiān)測和故障在線診斷系統(tǒng)的設(shè)計。（5）撰寫完成設(shè)計說明書。1.6 本章小結(jié)本章介紹了塔機的定義，根據(jù)塔機的工作原理以及工作性質(zhì)來定義以及塔機的意義；介紹了世界上第一臺塔機的產(chǎn)生，和在我國塔機的一些發(fā)展?fàn)顩r；介紹我國與世界在哪些方面存在著差距；最后介紹了這次塔機

25、設(shè)計的主要任務(wù)和要求。附：qtz80塔機在天津某工地作業(yè)qtz40塔式起重機第二章 起重機技術(shù)性能2.1 起重特性表：型號qtz20qtz25qtz3.15qtz31.5aqtz40qtz50qtz63qtz80公稱起重力矩(kn.m)200250315315400500630800最大起重量(t)22.5334466臂端起重量(t)0.650.7250.700.700.9011.31.3最大工作幅度(m)3032404045505056獨立使用高度(m)252830.530.5a=2a=4a=2a=4a=2a=4a=2a=43535353540404545附著使用高度(m)80808080a

26、=2a=4a=2a=4a=2a=4a=2a=410060120601407018090標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸(m mm)1.3 1.32.41.3 1.3 2.41.3 1.32.41.31.32.5(角鋼)1.4 1.4 2.51.65 1.65 2.51.65 1.65 2.51.85 1.85 2.5起升速度(m/min)6.5 /276.9 /22 /246.7 /22 /456.7 /22 /45a2a4a=2a=4a=2a=4a=2a=43.5/ 15.2 /32.06.95 /32.5 /63.93.5 /15.2 /326.95 /32.5 /63.93.45 /16.1 /31.756.

27、9 /32.2 /63.50-400-80變幅速度(m/ min)2021 /3223.1 /35.323.1 /35.321.5 /4321.5 /4320 /40.50-47.3回轉(zhuǎn)速度(rpm)0.36 /0.740.44 /0.880.41 /0.830.41 /0.830.38 /0.770.38 /0.770.31 /0.620-0.7重量：結(jié)構(gòu)/機構(gòu)/配重(t)7.5 /2.0 /3.610.5 /2.5 /3.813.2 /1.45 /6.014.6 /1.45 /6.018.4 /1.64 /8.523.3/ 1.64 /12.028.2 /2.0 /12.042.4 /3.

28、1 /15.6備 注底架壓重安裝底架壓重安裝底架壓重安裝底架壓重安裝底架壓重安裝機構(gòu)無極 變頻調(diào)速2.2 供電設(shè)備性能2.2.1 供電容量560kva2.2.2 供電電壓：380v5%2.2.3 供電頻率：50hz2.2.4 起升速度與臂長、最大起重量、操作檔位關(guān)系表:倍率、速度、臂長、檔位24最大起重量（t）最大起重量（t）速度50（m）50（m）慢3.08.46.04.2中3.0406.020快1.5803.0402.3 本章小結(jié)本章主要介紹了塔式起重機的起重特性表以及供電設(shè)備性能。第三章 機械設(shè)備介紹塔機的金屬結(jié)構(gòu)由以下幾個部分組成：底架、塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、起重臂、平衡臂、回轉(zhuǎn)塔身、爬升架、附

29、著架、塔頂、司機室，先按各部分的不同特點簡述如下圖3.0所示。圖3.0 塔機機械結(jié)構(gòu)圖3.1 金屬結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)主要包括：底架、塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、起重臂、平衡臂、回轉(zhuǎn)塔身、爬升架、附著架、塔頂、司機室等。3.1.1 底架底架有大底架，小底架和埋入式底架三種。小底架由主弦桿和十字底梁組焊而成，十字底梁由槽鋼、鋼板組焊而成。埋入式底架由四根弦桿加水平腹桿組焊成整體結(jié)構(gòu)。按混凝土基礎(chǔ)圖技術(shù)要求將底架埋入混凝土基礎(chǔ)中，保證平面度和強度。3.1.2 塔身塔身由下塔身和塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，各節(jié)是由主弦桿、水平腹桿、斜腹桿等組焊而成的空間桁架結(jié)構(gòu)，每節(jié)長為2.8m，截面為1.643m*1.643m，每節(jié)之間采用高強度連

30、接螺栓連接，底架用小底架和頂埋式時，下塔身有三節(jié)，其特點是主弦桿由二根規(guī)格為125*125*12角鋼拼焊成方管，每端有三個連接套，而塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的主弦桿由二根規(guī)格為125*125*10的角鋼拼焊成方管，每端只有二個連接套。各節(jié)是由工裝保證具有良好的互換性，改變塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的節(jié)數(shù)，使塔機達到所需要的不同高度。 各節(jié)均設(shè)有扶梯和休息平臺。3.1.3 爬升架爬升架主要由套架，平臺及液壓頂升裝置組成。套架為整體式，套裝在塔身的外。上端用銷軸與下支座相連，高7150mm截面為2098*2098（mm）見方。在頂升油缸的作用下，爬升架內(nèi)側(cè)有16個滾輪，支于塔身主弦桿外側(cè)。起導(dǎo)向支承作用，并可作上下運動，套架上

31、部的水平橫梁中間焊有銷軸鉸座，與油缸上的單耳鉸接，承受油缸的頂升載荷，套架下部有兩個爬爪，在油缸收回活塞桿時，由爬爪傳遞頂升載荷。套架上設(shè)有兩個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)引進梁，并備有四個引進滾輪，引進滾輪沿引進梁滾動，并可順利的將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)推至塔身位置，為了便于頂升安裝的安全需要，在爬升架的上部，中間位置設(shè)有可拆卸的工作平臺，周圍有護欄。3.1.4 附著架附著架是由四根撐桿和兩個環(huán)梁等組成，它主要是把塔機固定在建筑物的柱子上，起著依附作用，使用時兩個環(huán)梁用螺栓連接，套在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，用8個調(diào)整螺栓和8個頂塊把標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂牢，其撐桿長度可調(diào)，塔機的回轉(zhuǎn)中心距建筑物的距離為4m在特殊的情況下，如塔機中心距建筑物超出4m，則附著

32、架必須根據(jù)具體情況另行設(shè)計。3.1.5 回轉(zhuǎn)塔身回轉(zhuǎn)塔身的主體是由角鋼、鋼管組焊而成的長方形空間桁架，其底部連接上支座，頂部連接塔頂，右方用銷軸與平衡臂根部連接，司機室裝在側(cè)面，四周設(shè)有平臺，起安全保護作用?；剞D(zhuǎn)塔身外裝有電控柜。3.1.6 上支座上支座是由鋼板拼焊而成的箱體結(jié)構(gòu)，上部與回轉(zhuǎn)塔身用8個連接套連接，下部用36個m24的螺栓與回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈連接，在上方支座的一側(cè)，安裝一套回轉(zhuǎn)機構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外齒輪相嚙合，另側(cè)安裝與一個多功能限位器。3.1.7 下支座下支座與支座一樣，也是由鋼板拼焊而成的箱體結(jié)構(gòu)，它是上部用36個m24的螺栓與回轉(zhuǎn)支承的外齒圈連接，下部連接標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和

33、爬升架的金屬結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接采用8個m30的高強度螺栓，與爬升架采用4個40的銷軸連接。3.1.8 塔頂塔式起重機頂為三角形空間桁架結(jié)構(gòu)，前后弦桿為兩根角鋼拼焊成方形管，腹桿為方鋼管。底部與回轉(zhuǎn)塔身連接，頂部的前方及后方均裝有拉板，分別與起重臂拉桿，平衡臂拉桿鉸接。塔頂?shù)纳喜坑幸黄脚_，安裝人員可利用該平臺進行塔機的裝卸和穿繞起升鋼絲繩。3.1.9 司機室司機室為鈑金結(jié)構(gòu)，設(shè)置在回轉(zhuǎn)塔身的右前方側(cè)，司機室內(nèi)寬敞明亮視野開闊，前窗可以開啟，門是后開門，便于通風(fēng)，室內(nèi)有活動座椅，座椅兩側(cè)為操縱臺，配有頂燈，還設(shè)有各種電源插座，可供夜間檢修，接工作燈電源或供司機室內(nèi)降溫取暖時使用。下圖是起重機司機室

34、的結(jié)構(gòu)圖。3.1.10 平衡臂平衡臂是由槽鋼與角鋼組焊而成的平面桁架，分為2節(jié)，節(jié)間用高強度銷軸連接，起升機構(gòu)裝在臂的前部，臂的尾部放置配重塊，上面設(shè)有護欄及行走平臺，便于安裝與維修，臂的根部用兩根銷軸與回轉(zhuǎn)塔身相連接，另一端通過兩根拉桿和塔頂相接。 3.1.11 起重臂起重臂是由變截面等腰三角形結(jié)構(gòu)，上弦桿、斜腹桿、水平腹桿均為無縫鋼管，兩根下弦桿由兩根角鋼拼焊成方行管，下弦桿的上表面及外側(cè)邊均保證水平及垂直，以兼作牽引小車運行軌道。 起重臂共為9節(jié)，第1節(jié)臂高1100mm，寬1324mm；第2-4節(jié)臂高1095mm，寬1324mm；第5-9節(jié)臂高1091.5mm，寬1324mm。第1-8節(jié)

35、的長均為6m，第9節(jié)長為3m。在第2-6節(jié)設(shè)有一個鉸點孔，各節(jié)必須嚴格按順序排列，各節(jié)之間均采用高強度銷軸連接，裝卸運輸方便。起重臂長度的變化，由不同臂節(jié)組合而成。3.1.12 載重小車載重小車是帶動釣鉤與起吊物品沿起重臂作直線往復(fù)運動的剛結(jié)構(gòu)構(gòu)件，具有四只行走輪，每邊兩只，行走輪的運行軌道是起重臂的下弦桿，在小車的一側(cè)，設(shè)有檢修吊籃，可將檢修人員安全地送到起重臂的檢修處，進行檢修安裝，載重小車上設(shè)置有鋼繩調(diào)節(jié)輪，可用于張緊變幅鋼絲繩。3.2 工作機構(gòu)起重機的機械傳動部分可以分為：起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、小車牽引機構(gòu)和液壓頂升機構(gòu)等，現(xiàn)分別簡述如下。3.2.1 起升機構(gòu)起升機構(gòu)根據(jù)塔機使用時吊物重

36、量的不同而設(shè)有不同的速度，以充分滿足施工的要求。它由電動機、變速箱、卷筒及多功能限位器組成。jl5015塔式起重機采用了tsyde180l-2/4/16-24/24/5.5kw三速電機帶動變速箱40pc，再驅(qū)動卷筒，使卷筒獲得三種不同的工作速度，從而使起重機獲得輕載高速、重載低速的性能。起升機構(gòu)不工作時，電機處于常閉制動狀態(tài)，制動摩擦片之間的間隙應(yīng)調(diào)整合適，在卷筒軸末端裝有一個多功能限位器dxz-4/6w（1：274），當(dāng)重物達到最高位置或最低位置時，起升機構(gòu)能自動停車，但允許向相反方向運行。3.2.2 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在上支座的一側(cè)，由ylew112l-6（95n.m）型帶冷卻風(fēng)機的渦流

37、調(diào)速力矩電機，經(jīng)xx4-100.195c行星齒輪減速機帶動回轉(zhuǎn)小齒輪，從而帶動置于塔機上部的回轉(zhuǎn)塔身、起重臂、平衡臂等作左右回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為渦流調(diào)速，最大速度為0.6r/min，使塔機在啟動和制動過程中都平穩(wěn)無沖擊，回轉(zhuǎn)制動器為常閉式，在不工作時，當(dāng)風(fēng)速大于20m/s以上，回轉(zhuǎn)部分應(yīng)能隨風(fēng)轉(zhuǎn)動。 回轉(zhuǎn)支承hsw型單排球式，大小齒輪嚙合傳動比是a=134/17=7.882，模數(shù)m=12，外齒圈節(jié)徑為n=1608mm。3.2.3 小車牽引機構(gòu)小車牽引機構(gòu)是裝在起重臂第一節(jié)內(nèi)的，是載重小車變幅的動力裝置，由yd132m-4/8極4.5/3kw電機經(jīng)皮帶輪，通過渦輪減速器wd-180-9-29-ii帶動

38、卷筒，使載重小車以19.538.5m/min的速度在軌道上來回變幅運動。卷筒末端設(shè)有一個多功能限位器dxz-4/5（1：78）.3.2.4 液壓頂升機構(gòu)液壓頂升機構(gòu)包括：液壓油缸、油泵、電機、閥及油等組成。液壓頂升機構(gòu)的工作主要是靠安裝在爬升架的內(nèi)側(cè)面的液壓油缸、泵站和閥等液壓系統(tǒng)來完成。頂升加節(jié)作業(yè)時，由吊鉤吊起塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)送到引進梁上，把塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與下支座連接螺栓松開，啟動泵站使液壓油缸工作，頂起上部結(jié)構(gòu)，使爬爪處于受載荷狀態(tài)，收回活塞桿，再次頂升，經(jīng)兩次循環(huán)可裝一節(jié)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。液壓系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)如下：額定流量 14.5l/min額定頂升力 38t頂升速度 0.7m/min額定工作壓力 2

39、0mpa油缸直徑 160mm活塞桿直徑 110mm油缸行程 1600mm電機功率 7.5kw油箱容量約 90l泵站重量 200kg 液壓頂升過程的液壓動力是這樣傳遞的，接通電源，按下空氣開關(guān)的“合”按鈕，此時操縱手柄處于中位，電機帶動10mcy14-1b軸向柱塞泵轉(zhuǎn)動，液壓泵輸出的油液經(jīng)換向閥中位到精濾油器回油箱，系統(tǒng)卸荷。操縱手柄向上扳倒位時，壓力表顯示頂升的壓力，液壓缸開始頂升。 操縱手柄向下扳倒位時，壓力表顯示下降時的壓力，液壓油缸中的活塞桿回縮。 工作介質(zhì)，夏季用yb-n32液壓油或n32機械油，冬季用yb-n22液壓油或n22機械油。 下圖是電力液壓塊式制動器的結(jié)構(gòu)圖。3.3 起重機

40、安裝與拆卸塔機的安裝主要依靠液壓頂升機構(gòu)來完成。液壓頂升機構(gòu)的工作主要是靠安裝在爬升架的內(nèi)側(cè)面的液壓油缸、泵站和閥等液壓系統(tǒng)來完成。頂升加節(jié)作業(yè)時，由吊鉤吊起塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)送動引梁上，把塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與下支座連接螺栓松開，啟動泵站使液壓油缸工作，頂升上部結(jié)構(gòu)，使爬抓處于受載荷狀態(tài)，收回活塞桿再次頂升，經(jīng)兩次循環(huán)可裝一節(jié)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。塔機起重機的安裝，最適宜的是吊裝機械是汽車式起重機，吊裝靈活機動，只需一臺16t的汽車吊車就可以勝任其吊裝任務(wù)，安裝時風(fēng)速不能大于13m/s。3.4 本章小結(jié)本章首先介紹了塔機的機械結(jié)構(gòu)的整體情況，詳細的分析了塔機機械設(shè)備的各個小部分的具體情況以及作用；然后介紹了塔機的工作機

41、構(gòu);最后介紹了塔機的安裝和拆卸工作。第四章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 機械傳動部分設(shè)計起重機的機械傳動部分可以分為：液壓頂升機構(gòu)、升降機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)四部分組成。液壓頂升機構(gòu)是塔機中比較重要的一部分，不僅可以進行塔機自身的安裝和拆卸現(xiàn)，還要為升降、旋轉(zhuǎn)、變幅機構(gòu)的制動提供液壓。起升、旋轉(zhuǎn)、變幅為塔機吊運物品的具體表現(xiàn)形式?，F(xiàn)分別簡述如下：如圖4.0所示。 圖 4.0 塔機電氣設(shè)備布置圖4.1.1 液壓頂升機構(gòu)液壓頂升機構(gòu)包括：液壓油缸、油泵、電機、閥及油等組成。液壓頂升機構(gòu)的工作主要是靠安裝在爬升架的內(nèi)側(cè)面的液壓油缸、泵站和閥等液壓系統(tǒng)來完成。頂升加節(jié)作業(yè)時，由吊鉤吊起塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)送動引梁

42、上，把塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與下支座連接螺栓松開，啟動泵站使液壓油缸工作，頂升上部結(jié)構(gòu)，使爬抓處于受載荷狀態(tài)，收回活塞桿再次頂升，經(jīng)兩次循環(huán)可裝一節(jié)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。 4.1.2 起升機構(gòu)起升機構(gòu)根據(jù)塔機使用時吊物重量的不同設(shè)有不同的速度，以充分滿足施工要求。它由電動機，變速箱，卷筒以及多功能限位器組成。塔式起重機采用了yztd200l2電機帶動變速箱，在驅(qū)動卷筒，使卷筒獲得三種不同速度的工作速度，從而使起重機獲得輕載高速、重載低速的性能。起升機構(gòu)不工作時，電機處于長閉制動狀態(tài)，制動摩擦片之間的間隙應(yīng)條調(diào)整合適，在卷筒末端裝有一個多功能限位器，當(dāng)重物達到最高位置或最低位置時起升機構(gòu)能自動停車，但允許向相反方向運

43、行。塔式起重機起升機構(gòu)由qm1、上升接觸器kh、下降接觸器kd、低速接觸器kmv、中速接觸器kpv、高速接觸器kgv、起升制動接觸器kbh、起升風(fēng)機接觸器keh組成，如圖4.1和4.2所示。4.1.3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在上支座的一側(cè)，由星齒輪減速機帶動回轉(zhuǎn)小齒輪，從而帶動位置于塔機上部的回轉(zhuǎn)塔身、起重臂、平衡臂等作左右回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為電阻調(diào)速，最大速度為0.5r/m，使塔機在起動和制動過程中都平穩(wěn)無沖擊，回轉(zhuǎn)制動器為常閉式，在不工作時當(dāng)風(fēng)速大于20m/s以上，回轉(zhuǎn)部分應(yīng)能隨風(fēng)轉(zhuǎn)動（須調(diào)整好制動器摩擦片之間的間隙）?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)釆用變電阻調(diào)速電機來調(diào)整電機速度?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)的主電路圖由qm3、左轉(zhuǎn)接觸

44、器kl、右轉(zhuǎn)接觸器kr、低速接觸器kgr1、高速接觸器kgr2、回轉(zhuǎn)制動接觸器kbr組成。主電路圖如圖4.3所示。圖4.1 起升回路主電路圖（1）圖4.2 起升回路主電路圖（2） 圖4.3 回轉(zhuǎn)回路主電路圖4.1.4 變幅機構(gòu)小車牽引機構(gòu)是裝在起重臂第一節(jié)內(nèi)的，使載重小車變幅的動力裝置，由yd132電機經(jīng)皮帶輪，通過渦輪減速器wd-180-9-29-帶動卷筒，使載重小車在軌道上來回變幅運動。卷筒末端設(shè)有一個多功能限位器。變幅主電路圖由變幅電源控制開關(guān)qm4、增幅接觸器kf、減幅接觸器kn、低速接觸器kmc、高速接觸器kgc組成，主電路如圖4.4所示：4.2 操作系統(tǒng)本機控制與操縱系統(tǒng)采用的先進

45、的系統(tǒng)聯(lián)動操縱臺進行操縱，操縱臺置于司機室前部，分左操縱臺與右操縱臺兩部分，每部分設(shè)一個操作手柄，左手柄可控制兩個機構(gòu)的運動變幅與回轉(zhuǎn)，右手柄控制起升。操縱臺上還設(shè)有緊急停車、起動、停止等按鈕來控制塔機的運行，同時操作室還設(shè)有電視監(jiān)視器可以方便的看到塔機的工作狀況，便于急時的操作塔機的運行，為塔機的安全運行提供上層保障。 通過聯(lián)動操縱臺的操縱桿，來控制各個回路中的接觸器，中間繼電器，時間繼電器來控制調(diào)速，從而改變各電動機的工作狀態(tài)，實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，各檔速度切換和制動。聯(lián)運操縱臺對調(diào)速有限制裝置，調(diào)速只能從底速到中速再到高速，不能直接從中速和高速起動塔機的運行；塔機的停止可以在任意檔位都可以實現(xiàn)。同

46、時塔機電控電路具有防誤操縱功能，既實現(xiàn)運動和減速過程控制，又使塔機能更平穩(wěn)和安全工作。由設(shè)在操作室內(nèi)的聯(lián)動操縱臺發(fā)出主令信號，對塔機各機構(gòu)進行操縱控制。聯(lián)動操縱臺結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖4.4 變幅回路主電路圖聯(lián)動操縱臺4.3 電氣控制4.3.1 電氣設(shè)備選型圖4.5 主電路圖根據(jù)設(shè)計提供的電氣設(shè)備功率如圖4.5所示現(xiàn)計算電氣如下：液壓泵（3kw）的電流： i=s/1.7u=3kw/1.7x380=4.6a起升電機(15kw)的電流： i=s/u=15kw/1.7x380=23.2a變幅電機(2.2kw)的電流： i=s/u=2.2kw/1.7x380=3.4a回轉(zhuǎn)電機(3.7kw)的電流： i=s

47、/u=3.7kw/1.7x380=5.7a起升風(fēng)機(1kw)的電流： i=s/u=1kw/1.7x380=1.5a回轉(zhuǎn)風(fēng)機(0.5kw)的電流： i=s/u=0.5kw/1.7x380=0.77a其它的電氣設(shè)備如：制動線圈、報警燈、電鈴所需的功率都很小不單獨計算。根據(jù)各個設(shè)備所需的電流，來計算開關(guān)的選型：qm0=4.6x7/2.5=12.9aqm1=(升降電機+升降風(fēng)機)=(23.2x7+1.5x7)/2.5=172.9/2.5=70aqm3=5.7x7/2.5=16aqm5=3.4x7/2.5=9.5a塔機在設(shè)計回路中因為工作模式只能是一種模式在相同時間內(nèi)工作，所以總的電源開關(guān)容量計算以單模

48、式工作所需的容量最大為準(zhǔn)，因為在塔機中升降模式所需的容量最大，所以qsqf1，但考慮到塔機其它負荷沒有詳細的計算，所以qs的電流大于qf1的電流，考慮到實際情況qs選用gsm1-2003/100a，其它的開關(guān)型號根據(jù)計算出的電流選項相應(yīng)的型號。根據(jù)以上的電流來選用不同的型號來滿足的設(shè)計的要求。詳見附錄。塔機的接觸器型號的選擇：根據(jù)電壓的多少、電流的大小、輔助觸點的使用情況，選擇接觸器的電壓等級、主觸頭電流的大小、輔助觸點的型號。根據(jù)以上的電流來選用不同的型號來滿足的設(shè)計的要求。詳見附錄。在設(shè)計中應(yīng)該到的中間繼電器和時間繼電器根據(jù)使用一般情況來選擇就好了。根據(jù)以上的電流來選用不同的型號來滿足的設(shè)

49、計的要求。詳見附錄。4.3.2 plc控制設(shè)計中我們采用的是s7-200plc，如圖所示。1. s7-200plc系統(tǒng)的基本組成simatic s7-200由基本單元（s7-200cpu模塊）、個人計算機（pc）或編程器、step7-micro/win32編程軟件以及通信電纜等構(gòu)成。2. s7-200系列plc的特點s7-200系列plc是siemens公司推出的一種小型plc ，具有以下一些特點：（1）它結(jié)構(gòu)緊湊 （2）擴展性良好 （3）指令功能強大 （4）價格低廉 具備了這些特點，使得它成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。 3. s7-200系列plc的產(chǎn)品（1）集成一定數(shù)字i/o點的c

50、pu：cpu221、cpu 222、cpu 224、cpu 226、cpu 226xm （2）擴展模塊：主要有： 數(shù)字量擴展模塊：em221、em222、em223 模擬量擴展模塊：em231、em 232、em 235 通訊模塊：em277、em241等 其它模塊：特殊功能模塊 可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c到幾百點。s7-200plc可以方便地組成plc-plc網(wǎng)絡(luò)和微機-plc網(wǎng)絡(luò)，從而完成規(guī)模更大的工程。 4. s7-200的編程軟件step7-micro/win32。該編程軟件可以方便地在windows環(huán)境下對plc編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得plc的編程更加方便

51、、快捷，可以說，s7-200可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。5. s7-200 cpu模塊及擴展模塊的選擇s7-200主機的型號規(guī)格種類較多，以適應(yīng)不同要求的控制場合。近期西門子公司推出的s7-200cpu22x系列產(chǎn)品有：cpu221模塊、cpu222模塊、cpu224模塊、cpu226模塊、cpu226xm模塊。cpu22x系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強的通信能力，故選擇cpu22x系列的產(chǎn)品。s7-200plc的i/o分配表如下所示：輸入（i0.0i6.4）輸出（q0.0q5.5）總啟動按鈕oni0.0q0.0總接線盒接觸器km總停止按鈕stopi0.1q0.4電笛hr電機過

52、熱保護開關(guān)sthi0.2q0.5電鈴hal105%重量限制開關(guān)lhm2i0.3q0.6障礙燈hl2105%力矩限制開關(guān)ldm2i0.4q1.2起重上升接觸器kh110%力矩限制開關(guān)ldm3i0.5q1.3起重下降接觸器kd相序繼電器開關(guān)jdbi0.6q1.4起升低速接觸器kmv聯(lián)動控制開關(guān)sa1-s0i1.6q1.5起升中速接觸器kpv聯(lián)動控制開關(guān)sa1-s1i1.7q1.6起升高速接觸器kgv聯(lián)動控制開關(guān)sa1-s2i2.0q1.7起升風(fēng)機接觸器keh聯(lián)動控制開關(guān)sa1-s3i2.1q2.0起升制動接觸器kbh聯(lián)動控制開關(guān)sa1-s4i2.2q3.2回轉(zhuǎn)向左接觸器kl50%重量限制開關(guān)lhm

53、1i2.3q3.3回轉(zhuǎn)檔1速繼電器kt1起升高度限制開關(guān)lhi2.4q3.4回轉(zhuǎn)檔2速繼電器kf1下降高度限制開關(guān)ldi2.5q3.5回轉(zhuǎn)檔1速繼電器kf2回轉(zhuǎn)制動轉(zhuǎn)換按鈕sa1i3.6q3.6回轉(zhuǎn)檔2速繼電器kf3聯(lián)動控制開關(guān)sa2-s0i3.7q3.7回轉(zhuǎn)檔1速接觸器kgr1聯(lián)動控制開關(guān)sa2-s1i4.0q4.0回轉(zhuǎn)檔2速接觸器kgr2聯(lián)動控制開關(guān)sa2-s2i4.1q4.1回轉(zhuǎn)向右接觸器kr聯(lián)動控制開關(guān)sa2-s3i4.2q4.2回轉(zhuǎn)制動接觸器kbr回轉(zhuǎn)向左控制開關(guān)lli4.3q5.2變幅向前接觸器kf回轉(zhuǎn)向右控制開關(guān)lri4.4q5.3變幅低速接觸器kmc聯(lián)動控制開關(guān)sa3-s0i5

54、.6q5.4變幅高速接觸器kgc聯(lián)動控制開關(guān)sa3-s1i5.7q5.5變幅向后接觸器kn聯(lián)動控制開關(guān)sa3-s2i6.0聯(lián)動控制開關(guān)sa3-s3i6.180%力矩限制開關(guān)ldm1i6.2變幅向前限制開關(guān)lfi6.3變幅向后限制開關(guān)lni6.4根據(jù)上表所列出的輸入輸出點數(shù)綜合考慮選擇cpu224模塊的型號為cpu224 ac/dc/繼電器，但是該模塊輸出點數(shù)遠遠不夠，所以要擴展三個模塊，擴展模塊選擇em223 di16/do16*dc24v/rly。 4.3.3 電路設(shè)計分析1.總電源 塔式起重機由380v三相四線制電源供電，其裝機容量為30kw，s=3+15+2.2+3.7+1+0.5=25

55、.4kw，考慮到其它電氣回路要消耗的功率所以塔機設(shè)計總的容量為30kw。由隔離開關(guān)qs控制。2.總控回路總控回路接線原理圖中，輸入有總啟動按鈕on、總停止按鈕stop、電機過熱保護開關(guān)sth、相序繼電器開關(guān)jdb和三個行程開關(guān)lhm2, ldm2,ldm3，輸出有總接線盒繼電器km、電笛hr、電鈴hal和指示燈hl2，如圖4.6所示。圖4.6 總控回路接線原理圖塔機在工作時，首先要閉合主電路上的電源qs，按下總啟動按鈕on，這時，總接線盒繼電器線圈km帶電，使得主回路中的接觸器km閉合，塔機將開始運行。其中，當(dāng)溫度超過145攝氏度時，電機過熱保護開關(guān)sth就會動作，使得整個線路失電，塔機就會停止運行；當(dāng)主回路中的相序不對時，相序繼電器開關(guān)就會動作，將主回路總線斷開，使得后面的回路得不到電而使塔機停止運行；另