塔式起重機(jī)設(shè)計指導(dǎo)書

1、畢 業(yè) 設(shè) 計 指 導(dǎo) 書1. 畢業(yè)設(shè)計的目的和作用通過設(shè)計這一環(huán)節(jié)，了解工程設(shè)計項目的立項、調(diào)研、設(shè)計和生產(chǎn)的全過程。學(xué)會綜合運用所學(xué)習(xí)的基本理論和技能去完成設(shè)計任務(wù)。使畢業(yè)生具備一個工程技術(shù)人員的基本能力。2畢業(yè)設(shè)計任務(wù)和基本要求2.1任務(wù)a, 完成設(shè)計所需的設(shè)計圖紙或?qū)嶒灁?shù)據(jù)、程序設(shè)計；b, 文獻(xiàn)檢索與翻譯外文資料；c, 對設(shè)計進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析或?qū)嶒炑芯糠治?；d, 撰寫設(shè)計說明書或論文。2.2基本要求a, 能綜合運用所學(xué)知識解決實際工程設(shè)計和實驗研究課題；b, 能獨立設(shè)計運算、分析、繪圖、實驗、數(shù)據(jù)處理、撰寫技術(shù)報告；c, 掌握工程設(shè)計和科學(xué)研究的基本方法，學(xué)會調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資

2、料、手冊、工具書等；d, 學(xué)習(xí)有關(guān)技術(shù)方針、政策、樹立正確的設(shè)計思想和求實的作風(fēng)及工程技術(shù)的全局觀點，生產(chǎn)觀點，經(jīng)濟(jì)觀點。2.3畢業(yè)設(shè)計說明書撰寫的內(nèi)容與要求：一份完整的畢業(yè)設(shè)計說明書應(yīng)包括如下內(nèi)容：a, 標(biāo)題：設(shè)計課題名稱；b, 摘要：扼要敘述本設(shè)計的主要內(nèi)容、特點，中外文摘要300-500字；c, 目錄；d, 前言：說明本設(shè)計的目的意義、范圍及達(dá)到的技術(shù)要求、簡述本課題在國內(nèi)（外）發(fā)展概況及存在的問題，設(shè)計的指導(dǎo)思想并闡述本設(shè)計解決的主要問題；e, 正文：設(shè)計方案論證：設(shè)計的原理及方案的選擇。為什么選擇該方案， 此方案的特點如采用何種新技術(shù)、新措施、提高了什么性能。計算：要列出各零件的工作

3、條件、給定的參數(shù)、計算公式，主要參數(shù)計算的詳細(xì)步驟和計算結(jié)果；根據(jù)計算選用什么元器件或零部件。結(jié)構(gòu)設(shè)計部分：機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種電氣控制線路設(shè)計功能電路設(shè)計，計算機(jī)控制的硬件裝置設(shè)計等，以及設(shè)計所繪的圖紙。樣機(jī)的各種實驗及測試情況：實驗方法、線路、數(shù)據(jù)處理等。方案的校驗：所設(shè)計的系統(tǒng)是否滿足各項性能指標(biāo)的要求，能否達(dá)到預(yù)期的效果。結(jié)論：本設(shè)計的情況及價值，分析其優(yōu)點、特色、有何創(chuàng)新、性能達(dá)到的水平、指出存在的問題、改進(jìn)方向。謝辭：體會、對指導(dǎo)老師及有關(guān)人員致謝。參考文獻(xiàn)與附錄：列出主要參考文獻(xiàn)，較大圖紙、數(shù)據(jù)表格、計算程序等材料賦予說明書之后。3畢業(yè)設(shè)計基本內(nèi)容3.1塔機(jī)總體設(shè)計內(nèi)容：確定總體設(shè)

4、計方案，選擇主要參數(shù)，確定計算載荷，進(jìn)行整機(jī)穩(wěn)定性計算和輪壓計算等。 塔機(jī)是由許多總成和部件組合起來的一個有機(jī)整體。整機(jī)性能不僅取決于各總成指標(biāo)的好壞，而且更重要的是取決于各總成結(jié)構(gòu)性能的諧調(diào)。而各總成特性的諧調(diào)如何，則又取決于總體設(shè)計的合理性。所以總體設(shè)計時，必須從保證最主要的使用性能和良好的工藝性出發(fā)，正確地選擇各總成的結(jié)構(gòu)型式，恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行總體布置。3.2塔機(jī)設(shè)計步聚：3.2.1 研究設(shè)計任務(wù)，制定設(shè)計原則。在設(shè)計新產(chǎn)品時，對設(shè)計要求，加工制造水平（條件），以及使用部門的意見進(jìn)行廣泛深入的調(diào)查研究。在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，制定設(shè)計原則。本次設(shè)計為T7427固定式平頭塔式起重機(jī)，其主要參數(shù)見設(shè)計

5、任務(wù)書。其設(shè)計原則為：(1合理地確定機(jī)型和適用條件(2符合“三化”(3具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性(4整機(jī)性能行進(jìn)和安全可靠3.2.2 收集資料為使所設(shè)計的塔機(jī)反映當(dāng)前世界水平，采用行進(jìn)結(jié)構(gòu)時要結(jié)合我國實際情況。在收集資料的基礎(chǔ)上，從國內(nèi)外，同類型塔機(jī)為選擇較先進(jìn)的機(jī)型作為參考樣機(jī)。3.2.3 初步設(shè)計根據(jù)確定的主要參數(shù)進(jìn)行初步設(shè)計，參考同類型樣機(jī)畫出塔機(jī)總體布置草圖。在草圖的基礎(chǔ)上初步估計各部件的重量，整機(jī)重心位置，然后進(jìn)行整體穩(wěn)定性的初步計算。為了取得較理想的效果，草圖常有多種方案，對這些方案進(jìn)行分析，提交審查小組討論，最后選定其中一種作為設(shè)計依據(jù)。3.2.4 技術(shù)設(shè)計技術(shù)設(shè)計包括總圖和部件總

6、圖的設(shè)計，是草圖設(shè)計的具體化。各部件圖設(shè)計完后，把各部件圖放在總圖上進(jìn)行詳細(xì)的校對和審查，以便及時發(fā)現(xiàn)和糾正繪圖和設(shè)計中的錯誤。解決部件與整體之間的矛盾，并對相對運動的零部件的運動軌跡進(jìn)校核，防止運動干涉。在技術(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上對性能進(jìn)行仔細(xì)分析，對穩(wěn)定性等進(jìn)一步進(jìn)行計算。3.2.5 工作圖設(shè)計工作圖包括繪制全套圖紙，并編制全套技術(shù)文件。產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量最終體現(xiàn)在零件圖上。任一零部件如果設(shè)計中發(fā)生錯誤，都會影響整機(jī)性能或給樣機(jī)試制帶來影響。因此設(shè)計者必須要有高度的責(zé)任感，仔細(xì)校核所設(shè)計的零件圖，力求在圖紙上及時發(fā)現(xiàn)并消除錯誤。在設(shè)計過程中，設(shè)計、工藝和供銷三方面也要密切配合，設(shè)計人員要主動和工藝、供

7、銷人員聯(lián)系。提高產(chǎn)品的工藝性，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，以便提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和縮短試制周期。3.3塔機(jī)整體穩(wěn)定性計算：塔機(jī)的穩(wěn)定性必須通過計算和試驗校核來保證。塔機(jī)整機(jī)抗傾復(fù)穩(wěn)定性的校核方法：根據(jù)起重機(jī)設(shè)計規(guī)范GB3811-83，抗傾復(fù)穩(wěn)定性的校核計算采用力矩法，即0M計算工況分析：1）工作狀態(tài)穩(wěn)定性（1）無風(fēng)靜載：（2）有風(fēng)動載：分兩種情況，無水平側(cè)向力作用和有水平側(cè)向力作用。2）非工作狀態(tài)穩(wěn)定性：分為兩鐘情況：突然卸載和暴風(fēng)侵襲狀態(tài)。3）安裝架設(shè)（拆卸）穩(wěn)定性具體計算公式和有關(guān)參數(shù)見<<工程起重機(jī)>>穩(wěn)定性計算一節(jié)及GB3811-83規(guī)范附錄G 關(guān)于校核抗傾復(fù)穩(wěn)

8、定性的資料。3.4機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算：為了提高機(jī)構(gòu)的技術(shù)含量，結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展水平，要求本次三大機(jī)構(gòu)的設(shè)計采用變頻調(diào)速的方案。載荷組合計算按<工程起重機(jī)>>第三篇及標(biāo)準(zhǔn)GB/T3811-1983中有關(guān)機(jī)構(gòu)的內(nèi)容。3.4.1起升機(jī)構(gòu)設(shè)計的具體內(nèi)容：1 起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，重要部件（電動機(jī)、減速機(jī)、制動起、變頻裝置等）的選型及計算方法；2 鋼絲繩選擇和卷筒尺寸的計算；3 電動機(jī)發(fā)熱校核；4 起制動時間驗算。3.4.2變幅機(jī)構(gòu)設(shè)計的具體內(nèi)容：1）小車變幅機(jī)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)的選擇；2）變幅機(jī)構(gòu)的計算：a. 阻力分析：摩擦阻力Wf坡度阻力WS慣性阻力WP起升繩阻力AS牽引繩下垂引起的阻力Hb.

9、 牽引繩最大張力Sc. 電機(jī)選擇d. 鋼絲繩在卷筒上纏繞圈數(shù)的確定e. 制動器選擇f. 減速器選擇g. 零件強(qiáng)度的計算3.4.3回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支承設(shè)計的具體內(nèi)容：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、液力偶器、制動器、減速器、小齒輪等組成。1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的布置型式。選擇雙驅(qū)動機(jī)構(gòu)。2、設(shè)計計算1）確定回轉(zhuǎn)阻力矩回轉(zhuǎn)阻力矩就是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作載荷，所以要確定回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)效率。i 0=總傳動比i 承=回轉(zhuǎn)支承的傳動比2）減速器的選擇各式減速器大多數(shù)都有了系列標(biāo)準(zhǔn)，故只需進(jìn)行簡單的選型計算即可，選型時主要應(yīng)考慮下列幾個因素：（1）傳動比（2）功率（3）結(jié)構(gòu)型式、尺寸，因回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總傳動比較大，建議選用具有速比大，承載能力強(qiáng)，壽命

10、長的擺線針輪減速器。3）回轉(zhuǎn)支承小齒輪軸的抗扭強(qiáng)度驗算。4）確定電機(jī)與減速器之間的傳動方式。因回轉(zhuǎn)起制動慣性較大，為改善司機(jī)操縱條件及回轉(zhuǎn)平順柔和，建議選用液力偶合器（可參考同類塔機(jī)選用）。3、回轉(zhuǎn)支承裝置的設(shè)計1）初選支承裝置的型號和規(guī)格：可先參照同類塔機(jī)選擇，因為在計算回轉(zhuǎn)支承的載荷和回轉(zhuǎn)阻力矩，以及回轉(zhuǎn)功率時，必須已知回轉(zhuǎn)支承的型式和直徑等有關(guān)條件，而這又是回轉(zhuǎn)支承裝置設(shè)計的結(jié)果。所以，只有先行初選回轉(zhuǎn)支承，得到所需要的數(shù)據(jù)，才能進(jìn)行下一步計算。必須先確定回轉(zhuǎn)阻力矩。回轉(zhuǎn)阻力矩由四部分組成。即：（1）回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩；（2）回轉(zhuǎn)慣性阻力矩；（3）回轉(zhuǎn)坡度阻力矩；（4）回轉(zhuǎn)風(fēng)載阻力矩。求出各

11、部分阻力矩后，進(jìn)行總阻力矩計算。2）選擇回轉(zhuǎn)電機(jī)（1）確定電機(jī)型號（2）電機(jī)功率校核。a 、轉(zhuǎn)臺穩(wěn)定運行時功率應(yīng)等于或略大于電機(jī)的起動功率。b 、起動時功率驗算；轉(zhuǎn)臺起動時的功率應(yīng)等于或略大于電機(jī)的起動功率。3）選擇變頻裝置4）驗算實際起動時間：塔機(jī)的實際起動時間對整機(jī)平穩(wěn)性影響很大，在設(shè)計時應(yīng)注意控制?？傮w設(shè)計時，曾考慮了起動時間，現(xiàn)應(yīng)對其進(jìn)行檢驗計算。4、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的減速裝置設(shè)計計算：1）傳動比計算與分配：i 0i 減·i 承式中：i 減回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)減速器的傳動比i 承回轉(zhuǎn)支承與小齒輪的傳動比初選時要結(jié)合下列條件：（1）主機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)型式、規(guī)格尺寸；（見<工程起重機(jī)>&g

12、t;）（2）主機(jī)的工作條件和載荷大小、性質(zhì)；（3）各型回轉(zhuǎn)支承的性質(zhì)、特點。a 、外嚙合：中心空間較大，便于布置其它裝置；齒數(shù)較多，故可獲得較大的傳動比；齒面較易清理、潤滑，但防塵條件差。b 、內(nèi)嚙合：重量較輕，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀；齒面藏于滾盤內(nèi)，防塵好，潤滑油易于保存；但傳動比較外嚙合式要小。2）載荷的確定：（1）應(yīng)選擇當(dāng)回轉(zhuǎn)支承處于最不利的受力位置作為計算工況。（2）確定回轉(zhuǎn)支承的外載荷。a 、各部分自重；b 、配重；c 、吊重；d 、水平風(fēng)力；e 、各部分回轉(zhuǎn)時的離心力；f 、主動齒嚙合傳動的徑向力。以上各外載荷由總體設(shè)計時考慮。（3）回轉(zhuǎn)支承外載荷的簡化（匯總列表）。各外載荷最終可認(rèn)簡

13、化為：a 、垂直力b 、傾覆力矩c 、水平力3）回轉(zhuǎn)支承的選型計算：因為滾動式回轉(zhuǎn)支承均已標(biāo)準(zhǔn)化，故只需按系列標(biāo)準(zhǔn)選型計算。4）回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接螺栓計算因前面已選定了標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)支承，故其螺栓直徑d ，螺栓分布圓直徑D ，螺栓數(shù)目等均為已知，所以現(xiàn)在只需進(jìn)行校核計算。（1）連接螺栓最大工作載荷計算；（2）連接螺栓的預(yù)緊力計算；（3）螺栓最大計算載荷計算；（4）螺栓強(qiáng)度計算；（5）預(yù)緊扭矩計算。3.5 塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)3.5.1起重臂起重臂是塔式起重機(jī)主要金屬結(jié)構(gòu)件，設(shè)計合理與否直接影響到起重機(jī)的性能。目前，小車變幅水平臂有兩種形式：一是正三角形，小車在兩下弦桿上行走；一是倒三角形、小車在一根下弦桿上

14、行走，其吊點位置也有上弦吊點和下弦吊點之分；吊索也有柔性拉索和剛性拉索之分，起重臂設(shè)計的原則是在保證強(qiáng)度、風(fēng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，盡是減輕吊臂自重，以提高起重能力，尤其是大幅度的起重性能。1、起重臂的結(jié)構(gòu)型式和各種參數(shù)的確定確定起重臂的結(jié)構(gòu)型式及制造型式及制造運輸單元的劃分起重臂的截面形狀和主要尺寸起升變幅機(jī)構(gòu)與臂架的關(guān)系、零部件設(shè)計臂架與塔身的連接方式及有關(guān)尺寸、零件（銷軸）設(shè)計臂架安全裝置的考慮構(gòu)件材料的選擇2、起重臂的計算（參見有關(guān)資料）3.5.2，塔身1、塔身的結(jié)構(gòu)型式和截面尺寸對于水平臂小車變幅塔機(jī)，一般采用上回轉(zhuǎn)式，其截面為正方形，四肢結(jié)構(gòu)式桁架，設(shè)計時先類比同類型塔機(jī)的截面尺寸，

15、其設(shè)計原則仍是在保證強(qiáng)度、剛度穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上做到制造方便安裝快速、經(jīng)濟(jì)合理，為此，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾個方面：（1） 塔身采用的材料、截面尺寸（2） 塔身綴條的布置（3） 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間的連接（4） 塔帽或塔頂撐架的設(shè)計（5） 上司機(jī)室的外觀設(shè)計2、外載荷的確定（1） 吊臂、平穩(wěn)臂對塔身的作用平面內(nèi) ' y Q ' N "y Q " N S 幅G 向中心簡化 幅G S Q Q N y y +="'1"' M a Q a Q x y y -=平面外 ' x Q ' y M "y M向中心簡化：Qn

16、Qx Qx -=1" "' ' y M a Q M a Q M x y x +扭（2） 駕駛室風(fēng)載駕駕A q W +=（3） 塔身自重G（4） 塔身風(fēng)載WGå q + c × AKh ×h （平面內(nèi)外基本相同） 3、仍采用和吊臂相同的和工況。 工況對塔身可不計算。 4、危險截面。塔身的根部截面 5、內(nèi)力計算。 求出各工況下危險截面的內(nèi)力：N Qx Mx Qy My M 扭 6、塔身外載和內(nèi)力組合（同吊臂） 7、塔身整體穩(wěn)定性計算（同吊臂） 8、單肢穩(wěn)定性計算（同吊臂） 9、綴條驗算 對危險截面的 Qx Qy 兩個方向的切向力應(yīng)取

17、大者。 10、塔身連接計算。 連接螺栓承受的拉應(yīng)力，由內(nèi)力 N、Mx、My 確定，螺栓承受剪力時，切向力 Qx 或 Qy 決定。 11、計算塔頂位置 (1荷載計算 由自重和吊重產(chǎn)生的不平衡力矩，匯總列表 工作風(fēng)載 包括風(fēng)載平行于臂架和垂直于臂架兩種情況下的風(fēng)載及彎矩、扭矩、匯總列表。 非工作風(fēng)載（風(fēng)載平行于臂架）匯總列表 回轉(zhuǎn)慣性力 匯總列表 行走慣性力 匯總列表 計算塔頂和塔身聯(lián)接處的軸向力和水平力 (2塔身截面的幾何特性 整體截面積慣性矩、慣性半徑、截面模量、匯總列表 弦桿、腹桿 長細(xì)比的計算（整體和單肢） (3計算簡圖和危險截面選擇 (4塔身強(qiáng)度計算 工作狀況時 非工作狀況時 (5塔身穩(wěn)

18、定性計算 整體穩(wěn)定性計算 1）風(fēng)向平行桁架 2）風(fēng)向垂直于臂架 (6腹桿計算 (7塔頂位移計算 由于塔身風(fēng)載引起的位移 1）工作狀態(tài) 2）非工作狀態(tài) 由于塔頂彎矩引起的位移 塔頂?shù)目偽灰?12、聯(lián)接計算 （1） 焊接時 連接件內(nèi)力 焊縫計算 （2） 螺栓聯(lián)接時 連接件內(nèi)力 5 螺栓計算 3.5.3 平衡臂： 1，平衡臂結(jié)構(gòu)形式 2. 計算簡圖及工況 3. 計算工況：工況確定為空載、鋼絲繩全部卷入，風(fēng)垂直吊臂吹。 4. 平衡臂截面特性計算 5. 平衡重位置確定,在計算工況下，根據(jù)設(shè)平衡臂自重 q 1 、 起升機(jī)構(gòu)重 G2、配電箱重 G3、配 重重 q2、 6. 載荷、應(yīng)力計算 （1）風(fēng)力計算：

19、單位長度上的風(fēng)力 （2）回轉(zhuǎn)平面內(nèi)力矩的計算 a 由風(fēng)力產(chǎn)生的對比根交點力矩 b由起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為： c由配重產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為： d由平衡臂自重產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為： e由配電箱產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為： 回轉(zhuǎn)平面內(nèi)臂根力矩為： 回轉(zhuǎn)平面吊點處彎矩為： （3）在起升平面內(nèi)由橫向載荷引起的最大彎矩為： 1 由起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的最大彎矩為： 2 由自重載荷在起升機(jī)構(gòu)出產(chǎn)生的彎矩為： C （4）計算端彎矩的不等折減系數(shù) C 0 x , 0 y （5）計算穩(wěn)定性 （6）平衡臂單肢穩(wěn)定性： 7，銷軸計算： 4畢業(yè)設(shè)計的時間分配 5主要參考資料 6設(shè)計指導(dǎo)安排 7畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及成績評定。 7

20、.1 指導(dǎo)教師評閱。指導(dǎo)教師要對設(shè)計（論文）進(jìn)行認(rèn)真。全面審查，針對畢業(yè)設(shè)計的完成情況、 水平、能力、態(tài)度等寫出評語，答辯前 10 天給出評閱成績。 7.2 評閱人評閱。答辯委員會聘請評閱人對畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)行評閱，寫出評語和成績，送評時 間在答辯前 710 天送出。 7.3 答辯。 畢業(yè)設(shè)計的最后一周為答辯周，目的在于檢查學(xué)生是否按畢業(yè)設(shè)計的基本要求完成畢業(yè) 設(shè)計。 7.3.1 答辯委員會的組成。 畢業(yè)答辯工作由系畢業(yè)答辯委員會主持，答辯委員會由系領(lǐng)導(dǎo)及專家 57 人組成， 設(shè)主任委員、副主任委員，答辯委員會下設(shè)若干答辯小組，答辯小組的組成成員由答辯委員 會決定，答辯小組具體負(fù)責(zé)小組答辯工

21、作。答辯委員會和答辯小組成員必須是講師以上的教 師人員擔(dān)任（或相當(dāng)職稱的工程科技人員） 。 6 7.3.2 答辯委員會的職能。 聘請評閱人； 審定答辯小組組成成員、學(xué)生畢業(yè)答辯的資格； 主持并組織畢業(yè)答辯工作； 確定學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的最后成績及評語。 7.3.3 答辯。 只有取得系畢業(yè)設(shè)計答辯委員會審定答辯資格的學(xué)生，才準(zhǔn)許參加答辯。答辯時學(xué)生介 紹畢業(yè)設(shè)計（論文）的時間一般為 1520 分鐘，然后學(xué)生回答答辯委員會小組提出的問題， 并確定其答辯成績。具體答辯程序如下： 1 教研室內(nèi)小組答辯：所有有答辯資格的學(xué)生，首先參加教研室內(nèi)小組答辯，各答辯小組向 教研室推薦優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，并參加教研室組織的公開答辯； 2教研室公開答辯： 畢業(yè)設(shè)計最后一周為答辯周， 教研室在此周的前兩天組織各答辯小組答辯 （每天不多于 20 人） 第三天為教研室公開答辯時間， ， 各答辯小組推薦的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計要參加教研 室公開答辯，教研室在公開答辯的基礎(chǔ)上向系推薦優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計 6 人； 3系