課程設(shè)計 Word

1、塔式起重機QTZ40起升機構(gòu)的設(shè)計摘 要  塔式起重機在現(xiàn)代化建設(shè)中起到非常重要的地位，它是現(xiàn)代社會進步的一個標(biāo)志，是人類建設(shè)不可缺少的重要設(shè)備。它的高效性、安全穩(wěn)定性是塔機行業(yè)較普遍關(guān)心和注意的問題。本設(shè)計就塔式起重機的起升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、受力分析、核心受力件材料等幾個方面， 結(jié)合我國自行生產(chǎn)的QTZ40型塔式起重機為例，依據(jù)GB/T1375292塔式起重機設(shè)計規(guī)范，用多跨連續(xù)外設(shè)梁結(jié)構(gòu)方式，以塔機單吊點水平起重臂作為研究對象，通過研究、分析起升機構(gòu)的受力情況，明確卷筒、鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定方法，以及根據(jù)載荷確定起升機構(gòu)的電機系統(tǒng)。確保塔式起重機能夠安全、穩(wěn)定的實行頂升加節(jié)過程，保

2、證塔式起重機的安全施工。關(guān)鍵詞 起升機構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計 校核第一章 緒論1、課題背景及發(fā)展現(xiàn)狀 二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，由于許多國家夷為廢墟，龐大而艱巨的家園重建工作，要求建筑施工實現(xiàn)機械化，以加快建設(shè)進度。作為建筑機械化主導(dǎo)機械，塔式起重機得以應(yīng)運而迅猛發(fā)展。1.1、國外塔式起重機行業(yè)發(fā)展概況 塔式起重機是在第二次世界大戰(zhàn)后才真正獲得發(fā)展的。戰(zhàn)后各國面臨著重建家園的艱巨任務(wù)，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重機。自塔式起重機在建筑施工中顯露身手并逐漸成為工程機械一個重要分支以來，已經(jīng)有50余年歷史，其間利經(jīng)了曲折復(fù)雜的發(fā)展階段。70年代末，由于種種原因，國外塔式起重機制造業(yè)陷入了低谷，

3、不少中小工廠紛紛停業(yè)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，僅少數(shù)大廠得以維持。直至80年代末才呈現(xiàn)逐漸復(fù)蘇態(tài)勢，1994年為復(fù)蘇年頭，復(fù)蘇勢頭最好的國家為德國。據(jù)有關(guān)資料介紹，在塔機制造業(yè)鼎盛的70年代，西德?lián)碛懈魇剿C48500臺，80年代總量減至1/3，而近幾年，東西德合并，基建規(guī)模擴大，塔機產(chǎn)量上升，現(xiàn)有塔機近40000臺，其中半數(shù)機齡不足5年。 如今世界塔機市場最為紅火的地區(qū)為東歐和亞太（特別是東南亞）?；钴S在塔機市場上的著名產(chǎn)商是；德國的 Liebherr 、Peiner、 Wolff ，法國的 Potain 、BPR,意大利的 Potain-Simma、Comedil 、 Nauva 、 EDILMAC ，西班

4、牙的Comensa ，芬蘭的 Betrox ，丹麥的KRLL 澳大利亞的Favco。這些大廠為了在國際塔機市場上占有更多份額，莫不注重總結(jié)經(jīng)驗，認真分析市場動態(tài)，下大力氣進行產(chǎn)品的更新和開發(fā)。1.2、我國塔式起重機行業(yè)發(fā)展概況我國塔式起重機行業(yè)于20世紀(jì)50年代開始起步，1953年由原民主德國引進建筑師-型塔式起重機（Baumeister ）,1954年撫順試制成功第一臺2-6t塔式起重機，仿建筑師-型。初名TQ2-6塔式起重機。首次在北京用于大型砌塊民用建筑施工，并取得成功。1965年列入國家生產(chǎn)計劃的沈陽建機廠開始批量生產(chǎn)紅旗-16型塔式起重機。進入20世紀(jì)90年代以后，我國塔式起重機行業(yè)

5、隨著全國范圍建筑任務(wù)的增加進入了一個新的興盛時期，年產(chǎn)量連年猛增，全國塔式起重機總擁有約為10萬臺。塔式起重機出口業(yè)務(wù)曾一度極為興旺。至此，無論從生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)用范圍和塔式起重機總量來衡量，我國均堪稱世界首號塔式起重機大國2、 產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)、目的及意義    無論國內(nèi)還是國外，塔式起重機在現(xiàn)代化建設(shè)中都起作非常重要的地位。它是現(xiàn)代社會進步的一個標(biāo)志，是人類建設(shè)不可缺少的重要設(shè)備，它的高效性、安全穩(wěn)定性是塔機行業(yè)較普遍關(guān)心和注意的問題。在我國每年因塔機安全方面引起的傷亡事故較多，給不少的家庭和社會造成了嚴(yán)重的影響和巨大的損失。為了減少或避免事故的發(fā)生，在塔機整體設(shè)計

6、中應(yīng)綜合考慮各相關(guān)參數(shù)，以人為本、安全第一的設(shè)計觀點來進行各項設(shè)計。本設(shè)計以我國自行生產(chǎn)的QTZ40塔式起重機為例，該機為水平起重臂架，小車變幅，上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機，其最大工作幅度為50米，最大起重量為6噸，起重力矩符合最新塔式起重機基本參數(shù)。在進行實地測量機器各部件的基礎(chǔ)上繪制機構(gòu)圖。在保證能恢復(fù)原機的前提下拆分機器，拆卸前畫出裝配結(jié)構(gòu)示意圖，在拆卸的過程中不斷修正，注意零件的作用和相互關(guān)系，進行零件的測繪并繪制裝配圖，在測繪的過程中，探索其構(gòu)思過程和設(shè)計特點，吸取其技術(shù)精華，并對其不足之處進行改善，把自己的設(shè)計思想融入其中第二章總體方案的設(shè)計1、總體布置 整機的底架被緊固于專用的混凝土

7、基礎(chǔ)上，其上部分與塔身連接，塔身上端與一半連接，半節(jié)與下轉(zhuǎn)臺一體，頂升套架與下轉(zhuǎn)臺連接，下轉(zhuǎn)臺上面與回轉(zhuǎn)裝置的外圈連接。緊固于回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈上的轉(zhuǎn)動部分，包括回轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)臺、塔帽、平衡臂、起重臂、牽引小車與吊鉤、平衡重、起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)及操作室等，均可以繞塔身軸心線在各自平面內(nèi)回轉(zhuǎn)。 起重臂用兩根吊臂拉桿與塔頂連接，其根部與上轉(zhuǎn)臺連接，平衡臂則用兩根拉桿與塔頂連接，其根部與上轉(zhuǎn)臺銷軸連接。起升機構(gòu)設(shè)在平衡臂后部，回轉(zhuǎn)機構(gòu)布置在回轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)臺的右側(cè)，左側(cè)是駕駛室，牽引小車和吊鉤由設(shè)在位于起重臂靠近臂根處的牽引機構(gòu)牽引，沿起重臂縱軸線做水平往復(fù)運動。 塔身高度由底架、基礎(chǔ)節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、上轉(zhuǎn)臺的高度組成，獨立

8、高度由14節(jié)塔身節(jié)組成（包括基礎(chǔ)節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)）。塔身加強節(jié)上對角線方向有四個可拆卸耳板，四根斜稱桿上面用銷軸與耳板連接，下面與底座耳板連接。頂升機構(gòu)由頂升套架和液壓頂升裝置兩部分組成，頂升套架為框架式空間鋼結(jié)構(gòu)件，用銷軸與上轉(zhuǎn)臺連接，其后側(cè)裝有液壓頂升裝置的頂升油缸及頂升橫梁，液壓泵站放置在套架工作平面上，頂升時頂升橫梁頂在塔身的踏步上，在油缸的作用下，套架連同半節(jié)下轉(zhuǎn)臺以上部分沿塔身軸心線上升，油缸頂升兩次，可引入一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。2、金屬結(jié)構(gòu)部分（底架、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、基礎(chǔ)節(jié)、平衡臂、回轉(zhuǎn)支撐、下轉(zhuǎn)臺、上轉(zhuǎn)臺、塔帽、司機室、起重臂、起重臂拉桿、牽引小車及頂升套架等）2.1、平衡臂和平衡重在小車變幅水平臂架

9、自升塔機機構(gòu)中，平衡臂是延伸了轉(zhuǎn)臺，除平衡臂中外，在其尾端設(shè)起升機構(gòu)。2.1.1、 起升機構(gòu) 實現(xiàn)重物升、降運動的機構(gòu)稱為升降機構(gòu)。塔式起重機的起升機構(gòu)通常由電動機、制動減速器、卷筒、鋼絲繩、滑輪組及吊鉤等零部件組成。2.1.2、 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 塔式起重機的回轉(zhuǎn)運動，在于擴大機械的工作范圍。當(dāng)?shù)跤形锲返钠鹬乇劾@塔機的回轉(zhuǎn)中心做 的回轉(zhuǎn)時，就能使物品吊運到回轉(zhuǎn)圓所及的范圍以內(nèi)，這種回轉(zhuǎn)運動是通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)來實現(xiàn)的?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置兩部分組成。在實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動時，為塔式起重機回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)定、牢固的支承，并將回轉(zhuǎn)部分的載荷傳遞給固定部分的裝置稱為回轉(zhuǎn)支承裝置；驅(qū)動塔式起重機的回轉(zhuǎn)部分，

10、使其相對塔式起重機的固定部分實現(xiàn)回轉(zhuǎn)的裝置稱為回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置?；剞D(zhuǎn)支承裝置簡稱回轉(zhuǎn)支承。在塔式起重機中主要使用柱式和滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置。 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置又可分為轉(zhuǎn)柱式和定柱式兩類。轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于起升高度和工作幅度以及起升重量較大的塔式起重機。定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，起重機回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量小，自重和驅(qū)動功率較小，能使起重機的重心降低。滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置 常用的滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動體形狀和排列方式可分為單排四點接觸球時回轉(zhuǎn)支承、雙排球是回轉(zhuǎn)支承、單排交叉滾珠式回轉(zhuǎn)支承、三排滾珠式回轉(zhuǎn)支承。根據(jù)國內(nèi)塔式起重機的設(shè)計要求，

11、這里回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置。2.2、起重臂 變幅機構(gòu)是實現(xiàn)改變幅度的工作機構(gòu)，并用來擴大塔式起重機的工作范圍，提高生產(chǎn)效率。塔式起重機的變幅機構(gòu)按工作性質(zhì)可分為非工作性變幅機構(gòu)和工作性變幅機構(gòu)。 塔式起重機的變幅機構(gòu)按機構(gòu)運動形式分為臂架擺動式變幅機構(gòu)(簡稱動臂式)和運行小車式變幅機構(gòu)（簡稱小車式）。1 臂架擺動式變幅機構(gòu)按照吊臂和驅(qū)動裝置間傳動件的結(jié)構(gòu)形式，動臂式變幅機構(gòu)可分為撓性傳動和剛性傳動兩類。2 運行小車式變幅機構(gòu) 按照小車吊臂弦桿行走的方式，小車式變幅機構(gòu)分為自行式和繩索牽引式兩類?，F(xiàn)今我國應(yīng)用最廣泛的起重臂架形式為小車變幅水平臂架。本次設(shè)計采用小車變幅水平臂架。小車變幅水

12、平臂架簡稱小車臂架，是一種兼受壓彎作用的水平臂架，是格式塔機廣泛應(yīng)用的一種起重臂，其特點是：吊載可借助變幅小車沿臂架全長進行水平位移，并能平穩(wěn)準(zhǔn)確地進行安裝就位。小車變幅水平臂架又可分為三種不同形式：單吊點小車變幅臂架，雙吊點小車變幅臂架和起重臂與平衡臂連成一體的錘頭式小車變幅水平臂架。本次設(shè)計采用雙吊點小車變幅臂架。塔機臂架的截面形式：塔機臂架的截面形式有三種：正三角形截面、倒三角形截面和矩形截面。小車變幅水平臂架大都采用正三角形截面，伸縮式小車蝙蝠臂架可采用三角形截面或矩形截面，俯仰變幅臂架大都采用矩形截面。FQZ40是屬于小車變幅水平臂架，故起重臂的截面選定為正三角形截面。腹桿的：矩形截

13、面臂架的腹桿體系宜采用人字布置式方式，而三角形截面起重臂的腹桿體系既可采用人字式布置方式，也可采用一順斜置式。為了配合起重臂兩側(cè)鋼架腹桿系統(tǒng)布置方式的特點，起重臂水平臂架的腹桿也有相對應(yīng)的布置方式。即：一順式、交錯對稱式和密集布置式。三角形截面臂架水平剛架一順斜置式腹桿布置方式，其特點是：腹桿布置均勻，焊縫不過于集中。此次設(shè)計應(yīng)選用一順斜置式腹桿布置方式。腹桿對交錯對稱布置方式的部分節(jié)點焊縫過于集中。水平剛架腹桿密集布置方式是當(dāng)臂架幅度大，下弦桿采用槽鋼時，為了提高下弦桿水平面內(nèi)抗失穩(wěn)能力和加大承載能力而采用的這種密集布置式腹桿體系。桿件材料的選用：臂架桿件材料有多種選擇可能性，上吊點小車變幅

14、臂架的上弦桿以選用Q345圓鋼為宜，其優(yōu)點是：迎風(fēng)阻力小，吊點構(gòu)造簡單，不易發(fā)生撞擊變形。萬一產(chǎn)生彎曲變形，容易調(diào)整復(fù)原，實心圓鋼上弦桿與腹桿連接處剛度比較好。在Q345實心圓鋼供貨難以滿足需求的情況下，可考慮采用20#無縫鋼管或16Mn等邊角鋼拼焊方鋼管以代替。其特點是：同等截面實心圓鋼相比，慣性矩大，長細比小，抗失穩(wěn)能力高。其缺點是管內(nèi)壁易受潮生銹，抗撞擊變形能力差。臂架的下弦桿以采用等邊角鋼對焊的箱型截面桿件最為經(jīng)濟實用，具有良好的抗壓曲性能。輕型小車臂架下弦桿可采用槽鋼或槽鋼加封板組焊組件。腹桿可采用20#、15#或16Mn無縫鋼管。所以本次設(shè)計的上弦桿采用Q345圓鋼，下弦桿采用等邊

15、角鋼對焊的箱型截面。臂架拉桿構(gòu)造：目前自升式塔機小車變幅臂架大多采用剛性組合拉桿。由于選用材料不同又可分為扁鋼拉桿，實心圓鋼拉桿，厚壁無縫鋼管拉桿及角鋼對焊方形斷面空腹拉桿。從塔機受風(fēng)載的角度考慮，實心圓鋼拉桿的迎風(fēng)面積小，而扁鋼的迎風(fēng)面積較大，不利于塔機的回轉(zhuǎn)，從經(jīng)濟角度考慮，扁鋼拉桿以及厚壁無縫鋼管的成本要遠高于實心圓鋼拉桿，綜合考慮，拉桿用實心圓鋼拉桿。2.3、套架和液壓頂升機構(gòu) 套架結(jié)構(gòu)采用片式拼裝結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點類似于塔身的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。液壓頂升機構(gòu)包括液壓泵、管路、工作油缸、電動機等，是目前使用最廣泛的一種頂升方式。其主要優(yōu)點是構(gòu)造簡單、工作可靠、平穩(wěn)、安全、操作方便

16、、爬行速度快。按頂升液壓缸的布置，頂升接高方式又可分為中央頂升和側(cè)頂升兩種。所謂中央頂升，是指將頂升液壓缸布置在塔身的中央，并設(shè)上、下橫梁各一個。液壓缸上端固定在上橫梁鉸點處。頂升時，活塞桿外伸，通過下橫梁支在下部塔身的托座或相應(yīng)的腹桿節(jié)點上。所謂側(cè)頂式，是將頂升液壓油缸設(shè)在套架的后側(cè)。頂升時，液壓油不斷泵入油缸大腔，小腔里的液壓油則回流入油箱?；钊麠U外伸，通過頂升橫擔(dān)梁支撐在焊接于塔身主弦桿上的專用踏步塊上，踏步塊間距視活塞桿有效行程而定，一般取為11.5m。由于液壓缸上端鉸接在頂升套架橫梁上，故能隨著液壓缸活塞桿的逐步外伸而將塔機上部頂起來。側(cè)頂式的主要優(yōu)點是：塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度可適當(dāng)加大，液

17、壓缸行程可適當(dāng)縮短，加工制造比較方便，成本亦低廉一些。按液壓頂升機構(gòu)液壓缸布置的數(shù)量又可以分為多缸和單缸，由于采用多缸頂升要求各個液壓缸必須同步頂升，這就在技術(shù)和精度上提出了更高的要求。否則容易出現(xiàn)塔機側(cè)翻事故。 考慮目前國內(nèi)的技術(shù)條件，這一點比較難實現(xiàn)。綜合考慮，套架的頂升機構(gòu)采用單缸側(cè)頂升式液壓頂升結(jié)構(gòu)。2.4、塔身結(jié)構(gòu)塔身結(jié)構(gòu)選用主弦桿采用角鋼，腹桿采用槽鋼對扣，節(jié)與節(jié)之間采用承軸插板銷軸連接的片式拼裝塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。2.5、司機室大多數(shù)塔機司機室形式可分為兩種，一種是嵌入式，一種是懸掛式，現(xiàn)如今采用的大都為懸掛式，其優(yōu)點在于：司機室的加工制作可另行安排并實現(xiàn)專業(yè)化，不受主體鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安排的

18、影響，功率高、成本低，在塔機轉(zhuǎn)場運輸中司機室可單獨運輸，不受鋼結(jié)構(gòu)搬運作業(yè)的影響，方便，經(jīng)濟，而且不易損壞。懸掛式司機室的視野比較開闊，便于作業(yè)，綜合考慮以上因素，我們選用懸掛式司機室。2.6、底架小車變幅水平臂架自升塔機采用的底架可分為：十字形底架和帶撐桿的十字形底架，帶撐桿的井字型底架，埋入支腿式底架。十字形底架通常由一根長的縱梁和鉸裝在縱梁中部的兩根活動短梁組成。這種底架可直接固定在混凝土基礎(chǔ)之上，適用于起升高度在40m，起重能力介于4004000級的固定式自升塔機。其優(yōu)點是：無需特殊的預(yù)埋地腳螺栓；通過調(diào)整活動短梁的張開角度可分別構(gòu)成3.4m×3.4m，4m×4m，

19、以及5m×5m的底架；混凝土基礎(chǔ)塊可根據(jù)施工地盤特點采用方形混凝土墩或長方形混凝土墩。帶撐桿的十字形底架由十字形主梁、塔身基礎(chǔ)節(jié)、塔身撐桿、底架拉桿組成。這種底架適用于起升高度在50m以上的軌道式自升塔機。帶撐桿的井字型底架由塔身基礎(chǔ)節(jié)、塔身撐桿、梯形主框梁、系桿及臺車大梁組成。這種低價應(yīng)用范圍較廣，起升高度不超過65m、起重能力在2500以下的自升式塔機均適用。另一種新型的帶撐桿的水平框架式底架由塔身基礎(chǔ)節(jié)、塔身撐桿、臺車架、拉梁、斜梁及系桿組成，這種底架自重較輕，適用于10001200級軌道式自升塔機。在底架結(jié)構(gòu)中，撐桿的作用是使塔身基礎(chǔ)節(jié)與底架的四角相連，形成一個空間結(jié)構(gòu)，增加

20、塔機整體穩(wěn)定性。由于塔身撐桿的設(shè)置，塔身危險斷面由塔身根部向上移到撐桿的上支承面，同時塔身根部平面對底架的作用載荷得以減小，從而改善底架的受力情況。綜合比較以上幾種底架形式，帶撐桿的井字型底架可以反復(fù)利用，可以降低成本，十字形底架塔機的塔身危險斷面在塔身的根部，這樣對塔身的材料要求提高，帶撐桿的十字形底架由于塔身撐桿的設(shè)置，塔身危險斷面由塔身根部向上移到撐桿的上支承面，同時塔身根部平面對底架的作用載荷得以減小，從而改善底架的受力情況，埋入支腿式底架成本較高。綜合考慮以上因素，此次FQZ40設(shè)計的底架采用帶撐桿的十字形底架。2.7、塔頂結(jié)構(gòu)塔頂高度與起重臂長度以及臂架承載能力有密切關(guān)系，一般取臂

21、架長度的1/71/10，從受力角度考慮，塔頂高度過低，臂架拉桿受到的水平分力就越大，反之，拉桿受到水平分力越小，但是高度過高超過一定極限時，弦桿應(yīng)力下降效果不顯著，過分高的塔頂不僅導(dǎo)致塔尖自重增大，同時也給安裝帶來不便。本次塔頂設(shè)計選高度為8m。3 、塔式起重機的工作級別 (1)工作級別劃分 塔式起重機的工作級別是設(shè)計人員進行結(jié)構(gòu)、機構(gòu)設(shè)計計算的依據(jù)。一臺好的塔式起重機設(shè)計應(yīng)充分考慮機器的使用條件，這樣設(shè)計出來的機器在安全和壽命方面才有可能較為接近實際的要求。不管他是起重機的構(gòu)造形式如何，將那些與塔式起重機安全與壽命關(guān)系最密切的因素選擇出來加以組合、分類，就可以使設(shè)計結(jié)果在主要方面滿足使用要求

22、，有時設(shè)計規(guī)范化，這種分類就是塔式起重機的工作級別。表 列出了我國塔式起重機設(shè)計規(guī)范（GB/T137521992）規(guī)定的塔式起重機工作級別的劃分標(biāo)準(zhǔn)。從表中可以看出根據(jù)其使用條件中的兩個最主要特征因素“載荷狀態(tài)”（以名義載荷譜系數(shù)表征）和“利用級別”（以塔式起重機總的工作循環(huán)數(shù)表征）分為A1A6共六個工作等級，目的是為了合理設(shè)計、制造和使用塔式起重機，提高零部件的三化“水平”，以取得較好的經(jīng)濟指標(biāo)。表 21 塔式起重機工作級別的分類載荷情況名義載荷譜系數(shù)Kp利用等級U0U1U2U3U4U5Q1輕Q2中Q3重0.1250.2500.500A1A1A2A1A2A3A2A3A4A3A4A5A4A5A

23、6（2）利用等級 塔式起重機的“利用等級U”用來表明在其有效壽命期間使用的頻繁程度，已完成總的工作循環(huán)次數(shù)Nt表征。 塔式起重機的設(shè)計壽命應(yīng)根據(jù)其用途、技術(shù)、經(jīng)濟及淘汰更新等因素而定，一般可按1530年計算。 根據(jù)完成的總工作循環(huán)數(shù)Nt的不同，塔式起重機共分為5個利用等級（U1U5），見表 22表 22塔式起重機的利用等級利用等級工作循環(huán)數(shù)Nt說明U1U2U33.2 X 100006.3 X 100001.25X10000不經(jīng)意地使用U42.5 X 100000經(jīng)常清閑地使用U55 X 10000經(jīng)常中等地使用工作循環(huán)數(shù)Nt可按下式計算Nt3600YDH/ （式21）式中：Y塔式起重機設(shè)計使用

24、的年限； D塔式起重機一年工作天數(shù)； H塔式起重機每天工作地小時數(shù)； 塔式起重機一個工作循環(huán)時間，s。設(shè)計塔式起重機時，通?？砂丛撍狡鹬貦C適用場合的生產(chǎn)情況估算出Y、D、H以及，按式（式21）計算出Nt的值，然后按表22選擇一種最靠近的工作級別。若無法估算具體的數(shù)值，也可按表22使用的頻繁程度進行選擇。塔式起重機的設(shè)計使用年限實際上是指金屬結(jié)構(gòu)的使用年限，一般為2030年，機械零件的使用年限則較短，傳動件的壽命一般是8年。（3）載荷狀態(tài) 塔式起重機的“載荷狀態(tài)”是表示塔式起重機受載的輕重繁忙程度，與兩個因素有關(guān)：一個是起升載荷與最大載荷（額定載荷）之比/;另一個是起升載荷的作用次數(shù)與總工作循

25、環(huán)數(shù)Nt之比（/Nt）。表示/和/Nt的圖形或數(shù)字稱為“載荷譜”。塔式起重機的實際載荷譜系數(shù)由下式計算 = (式22)式中實際載荷譜系數(shù)； 載荷作用下的工作循環(huán)次數(shù)，= ；Nt 總工作循環(huán)數(shù)，Nt=+；第i個起升載荷， ， ，； 額定起升載荷；m材料疲勞試驗曲線的指數(shù)，取m3；當(dāng)塔式起重機的起升載荷的實際分布規(guī)律已知時，可按式（22）計算出載荷譜系數(shù)，然后從表23中選取與其接近但稍大的名義值。否則，可憑經(jīng)驗按表23中的說明選擇一種合適的載荷狀態(tài)級別。表22塔式起重機的載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)說明Q1輕0.125很少承受額定載荷，一般承受輕微載荷Q2中0.250有時承受額定載荷，一般承受中

26、等載荷Q3重0.500經(jīng)常承受額定載荷，一般承受較重載荷 根據(jù)塔式起重機QTZ40的設(shè)計要求，這里選取塔式起重機利用級別為U4，工作級別為A4，載荷狀態(tài)為Q2，名義載荷譜系數(shù)0.250。4、 安全裝置 4.1 、起重力矩限制器 起重力矩限制器的作用是根據(jù)起重特性曲線把起升力矩限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。起重機作業(yè)時，在某一幅度有相應(yīng)的容許工作載荷，如超過此載荷，起升機構(gòu)電機斷電。如果起升某一載荷后變幅，如幅度超過與之相應(yīng)的最大幅度時，變幅機構(gòu)電機斷電。力矩限制器由傳感器、吊臂幅度檢測裝置、吊臂仰角檢測裝置、運算系統(tǒng)、顯示部分和執(zhí)行部分組成。4.2 、起重量限制器 起重量限制器限制塔機的最大起重量，可分

27、為機械式和電子式兩種。4.3 、起升高度限位器 起升高度限制器的作用是防止卷通過卷而拉斷鋼絲繩，常見的有頂桿式和螺桿式兩種。4.4、 回轉(zhuǎn)限位器 塔式起重機回轉(zhuǎn)有兩個極限位置，當(dāng)臂架變幅到兩個極限位置時，撞塊分別碰撞兩個限位開關(guān)，切斷電路，起到保護作用。4.5 、其它安全裝置 塔式起重機的安全裝置還有夾軌器、錨固裝置、緩沖器、動臂最大仰角限位器。第3章 起升機構(gòu)設(shè)計 起升機構(gòu)的設(shè)計及計算包括：根據(jù)總體的設(shè)計要求選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，確定機構(gòu)的傳動布置方案；按給定的整機主要參數(shù)（最大額定起重量、起升高度、起升速度等）確定起升機構(gòu)參數(shù)，選擇確定機構(gòu)各起重零部件的結(jié)構(gòu)類型和尺寸；進行機構(gòu)動力裝置的選擇

28、計算等。1、起升機構(gòu)零部件的選擇計算1.1、 選擇吊鉤 起升吊鉤的生產(chǎn)已標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)本次設(shè)計的用途和最大額定起重4000Kg ，選擇吊鉤的形式和規(guī)格為鍛造短柱單鉤。1.2、 起升機構(gòu)滑輪組倍率的確定 起升機構(gòu)的倍率與額定起重量有一定的關(guān)系，參考表31。表31起重量與滑輪組倍率關(guān)系表額定起重量Q/t3581216254065100倍率23466688101012161720 Q/t=41.3、 滑輪組效率的確定 1.4 、鋼絲繩的選擇 按正常工作狀態(tài)選鋼絲繩。鋼絲繩的最大靜拉力：S= = 1.12449KN；式中：F最大起升載荷 4000+3.2=4003.2Kg滑輪組及導(dǎo)向滑輪總效率； ； p

29、最大起重量 ；Gd-吊鉤組重；起升滑輪組倍率；計算鋼絲繩徑：drmin= 3.18 式中：c鋼絲繩選擇系數(shù),按標(biāo)準(zhǔn)查取.c0.095drmin-鋼絲繩最小直徑 ；drmin=3.18mm； 故選用鋼絲繩徑不得小于上述計算值,所以選擇鋼絲繩規(guī)格為6W19-13-1770-I。1.5、 卷筒的主要尺寸計算 、主要幾何參數(shù)的確定（1）卷筒直徑的計算卷筒最小直徑D243mm式中：h與機構(gòu)工作級別和鋼繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)h=18 d鋼絲繩直徑按起升速度選卷筒直徑： =527式中：n (高,低) r/min(初選電機及減速器,確定n電及i)n卷筒轉(zhuǎn)速；n電機額定轉(zhuǎn)速；i減速器傳動比；v起升速度 ， m/min

30、； m多層卷撓層數(shù)；求得卷筒直徑為: D=527mm D=502mm參照廠家產(chǎn)品選取標(biāo)準(zhǔn)卷筒。（2）卷筒長度及卷撓層數(shù)的確定：設(shè)定鋼絲繩全部卷入時需纏繞2層,最大起升高度時需繞入卷筒的繩長：式中：Z附加安全圈數(shù)，取Z=3在卷筒上繞4層時能繞入的繩子長：式中：D實際選取卷筒直徑，mm； d實際選取鋼絲繩直徑，mm； 式中：Z每層圈數(shù)根據(jù)機構(gòu)所需繞繩量L代入公式得：z=驗算卷筒實際工作速度： 4.23 3.671.6、制動器選擇由塔機設(shè)計規(guī)范GB/T13752-92知，應(yīng)使用制動所引起的物品的升降減速度不大于 0.8m/s，據(jù)此進行制動器選擇計算： 起升機構(gòu)制動器的制動力矩需滿足正點面條件： 式中

31、： 制動安全系數(shù)取1.5；滿載時制動軸的靜力矩；T=式中： m鋼絲繩層數(shù)； d鋼絲繩直徑； i卷筒至制動器軸間轉(zhuǎn)動比16.34； 機構(gòu)總效率，所以根據(jù)制動器所需制動力矩選用標(biāo)準(zhǔn)分列制動器，型號為YWZ-315/45-16，額定制動力矩630N.m。2、起升機構(gòu)傳動裝置的設(shè)計計算2.1、起升機構(gòu)功率計算、計算電動機靜功率：（KW）=25.85KW式中：FQ起升載荷,N; V額定起升速度; =機構(gòu)總傳動效率，;初選電動機：根據(jù)塔機類型、用途、機構(gòu)工作級別、作業(yè)特點以及電動機的工作特性，同時為了滿足電動機起動和不過熱要求，所選電動機應(yīng)滿足下式：式中：電動機額定功率; 起升靜功率；穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)與接

32、電持續(xù)率JC有關(guān)，通過查資料，G0.8；高速起吊最大重量時：由塔式起重機設(shè)計規(guī)范附錄M中表M，起升機構(gòu)的電機的接電持續(xù)率及正值可選Jc=40%和Z=150。初選電機YZRDW225-4/8，額定功率P=24KW、電動機過載能力校驗 起升機構(gòu)要求電動機再由電壓損失（交流電動機15，直流不考慮）、最大轉(zhuǎn)矩允差（交流電動機為10，直流不考慮）時，可起吊1.25倍的額定其重量，故電動機的額定功率應(yīng)符合式 的要求，以便保證有足夠的過載能力。 式中：基準(zhǔn)接電持續(xù)率時電動機的額定功率（kw）； 電動機轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)； 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載試驗超載的系數(shù)（繞線電機取2.1）； 最大起升載荷，N；

33、額定起升速度，m/min； =機構(gòu)總傳動效率，； 高速起吊： 低速起吊： 故過載校核合格。、電動機發(fā)熱校核 異步電動機發(fā)熱校驗可采用平均損耗法，也可根據(jù)電機的類型不同，選用等效轉(zhuǎn)矩法和等效電流法進行精確發(fā)熱校驗。在這里采用GB/T 137521992推薦的方法近似計算，具體如下 式中：基準(zhǔn)接電持續(xù)率時電動機的額定功率（kw）； 電動機額定轉(zhuǎn)速，r/min；機構(gòu)總傳動效率，；系數(shù)，；起升機構(gòu)最不利工作循環(huán)的等效平均阻力矩，N.mm，可按下式近似計算： 其中：系數(shù)， 取0.68；電動機的靜阻力矩，N.mm； 其中：最大起升載荷，N；卷筒計算直徑，；倍率；減速機傳動比；機構(gòu)總傳動效率，；高速起吊：低速起吊： 故發(fā)熱校核合格。2.2、減速器的選擇、傳動裝置傳動比確定 (r/min)式中： n電動機額定轉(zhuǎn)速，r/min； 卷筒的轉(zhuǎn)速； 起升速度，r/min； 滑輪組倍率； 卷筒計算直徑，m；D+d（D為卷筒直徑，d為鋼絲繩直徑）校核：減速器輸出軸上的阻力為： 式中：鋼絲繩的最大拉力，N；起升動載系數(shù)，；卷筒計算直徑，； 減速器輸出軸上的許用扭矩為： M許用=2700N.m最大許用尖峰載荷 表明滿足尖峰負荷要求，故所選