QTZ1000塔式起重機(jī)吊臂起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動力特性分析本科設(shè)計(jì)說明書

1、 . I / 40本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：QTZ80 塔式起重機(jī)吊臂、起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與動力特性分析院 （部）： 機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)： 機(jī)械工程與自動化班 級：姓 名：學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：完成日期： . I / 40目 錄摘 要 VIIIABSTRACTIX1 概述 11.1 本文的課題意義 11.2 工程起重機(jī)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 21.3 課題關(guān)鍵問題與難點(diǎn) 21.4 本文的研究容 32 起重臂方案設(shè)計(jì) 52.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 52.2 截面形式 52.3 臂架拉桿的構(gòu)造 83 起重臂三維建模 93.1 起重臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)建模 94 起重臂有限元（ANSYS）分析 134.1 ANSYS 的基本使用方

2、法 134.2 QTZ80 點(diǎn)塔式起重機(jī)吊臂建模 134.3 吊臂各部分強(qiáng)度剛度驗(yàn)算 184.4 計(jì)算結(jié)果討論 254.5 塔機(jī)模態(tài)分析 255 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)295.1 起升機(jī)構(gòu)的組成布置方式 295.2 起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算 30總 結(jié) 36 辭 37參考文獻(xiàn) 38 . II / 40摘摘 要要塔機(jī)在我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，發(fā)揮著越來越重要的作用。設(shè)計(jì)的合理與否直接關(guān)系到塔機(jī)的性能和成本，關(guān)系一個(gè)企業(yè)的生存與發(fā)展。本文將對 QTZ80塔式起重機(jī)的起重臂、起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)做一下詳細(xì)說明。本文對 QTZ80 塔式起重機(jī)起重臂的截面形式，起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)以與起升機(jī)構(gòu)的各種性能和參數(shù)做出了詳細(xì)說明

3、。以三維造型軟件 Solid Works 為基礎(chǔ)完成 QTZ80 型塔式起重機(jī)起重臂的三維零件圖的繪制并完成起重臂的裝配，運(yùn)用 ANSYS 軟件對 QTZ80 型塔式起重機(jī)起重臂進(jìn)行了有限元分析,獲得起重臂結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，確定起重臂作業(yè)時(shí)的危險(xiǎn)點(diǎn)，對塔身的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行了驗(yàn)算，從而判斷該設(shè)計(jì)的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，最后又用 ANSYS 軟件對 QTZ80 塔機(jī)整體進(jìn)行了模態(tài)分析，得到整個(gè)塔機(jī)的動力特性。關(guān)鍵詞：三維造型；起重臂；起升機(jī)構(gòu)；有限元；動力特性AbstractAbstractTower crane in Chinas infrastructure construction and d

4、evelopment of the national economy, playing an increasingly important role. Design of reasonable or not directly related to the performance and tower crane costs, a business relationship between the survival and development. This paper will have a detailed description about QTZ80 tower crane boom an

5、d the rising organizations design.In this paper, a detailed explanation will be made about QTZ80 tower crane arms cross-section form,the motor of the rising organization and the rising organizations various parameters.QTZ80 tower crane arm of the three-dimensional map of parts and completing mapping

6、 of the boom assembly is based on Three-dimensional modeling software SolidWorks,gain QTZ80 tower crane arms finite element analysis with ANSYS, gain thebooms stress distribution to determine the boom operating dangerous point, the tower of strength and stiffness were checking to determine whether t

7、he performance of the design can meet design requirements, make a modal analysis of overall of QTZ80 tower crane with ANSYS, gain the entire dynamic of the tower crane. . III / 40Keywords:Keywords: three-dimensional modeling; boom; the rising organization;finite element;dynamic characteristics . 4 /

8、 401 1 概述概述1.11.1 本文的課題意義本文的課題意義根據(jù)塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)( GB/ T13752- 92),塔機(jī)的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)在 15- 30 年間，塔式起重機(jī)的破壞主要發(fā)生在塔身、起重臂、平衡壁三大金屬結(jié)構(gòu)上。塔機(jī)安裝、使用、拆除的任何一個(gè)環(huán)節(jié)上有問題都可能造成事故。影響工期的完成，嚴(yán)重的造成人身安全。截至 06 年上半年三峽工程就有 100 多建設(shè)者獻(xiàn)出了寶貴的生命，2建筑土程學(xué)院的王凱輝等幾名老師對地區(qū)的塔式起重機(jī)安全事故進(jìn)行了調(diào)查3，得出安全事故比例構(gòu)成為:塔身折斷或受傷占 35.7%起重臂折斷或受傷占 28.6%平衡臂折斷或受傷占 14.3%，其他占 21.4% 。破壞的主

9、要原因有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、制造質(zhì)量不過關(guān)、施工人員操作不規(guī)、過載、低溫脆性，應(yīng)力腐蝕和疲勞等。在幾起該類事故中，4均看到了臂架腹桿斷面有銹蝕的舊痕，表明原部存在有裂縫，從折斷腹桿取樣發(fā)現(xiàn)，焊縫脫開的腹桿失去承載能力之后，在起吊載荷作用下，引起吊臂各桿件力重新分布致使受壓的腹桿因超載而失穩(wěn)，這些腹桿失穩(wěn)彎折后，起重臂截面高度減小，使該段吊臂失去承載能力而折曲。所發(fā)生的事故多是在焊接過程中的咬邊、焊瘤、夾渣、氣孔、未焊透和裂紋等缺陷造成的。而起重臂設(shè)計(jì)不合理這項(xiàng)原因所占比例最大。塔式起重機(jī)主要是在循環(huán)變化的載荷或隨機(jī)載荷作用下工作，塔臂連接銷釘之間磨損嚴(yán)重且沒有得到與時(shí)的修整，起重臂臂尖在起吊時(shí)重物

10、時(shí)撓度過大嚴(yán)重影響牽引小車工作性能。據(jù)調(diào)查了解.塔機(jī)臂架下弦桿連接銷掉出或造成折臂事故8的現(xiàn)象比較普遍并且事故部位多在起重臂兩拉桿之間。安裝拆卸人員無塔機(jī)安裝拆卸資質(zhì)，操作人員無起重機(jī)操作資格9。也是造成塔式起重機(jī)事故的主要原因。在科學(xué)研究方面，新的理論、新的計(jì)算方法的建立以與新產(chǎn)品的研制，都必須經(jīng)過理論性的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)來證實(shí)其可行性和可靠性。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)合理的條件下，突發(fā)的惡劣天氣也會對鋼結(jié)構(gòu)造成比較嚴(yán)重的影響。由于塔機(jī)在啟動、制動和進(jìn)行耦合運(yùn)動時(shí)，機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)將承受強(qiáng)烈的沖擊振動，所以就需要準(zhǔn)確描述和精確計(jì)算塔機(jī)結(jié)構(gòu)體系在外激勵(lì)下的動態(tài)過程，從而為塔機(jī)的設(shè)計(jì)、生 . 5 / 40產(chǎn)提供理論上的

11、和實(shí)踐上的指導(dǎo)，這對于塔機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和安全性都具有非常重要的意義。1.21.2 工程起重機(jī)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀工程起重機(jī)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀塔式起重機(jī)簡稱塔機(jī)，發(fā)明于 20 世紀(jì)之初的歐洲。1900 年有了第一個(gè)塔機(jī)專利，1905 年出現(xiàn)了塔身固定的臂架式起重機(jī)，第一次、二次世界大戰(zhàn)后塔機(jī)得到快速發(fā)展，近年更是呈現(xiàn)型式多樣、需求旺盛的局面。我國于 20 世紀(jì)50 年代從聯(lián)和與歐一些國家引進(jìn)了塔式起重機(jī)，它具有工作效率高、使用圍廣、回轉(zhuǎn)半徑大、起升高度高、操作方便以與安裝與拆卸比較簡便等特點(diǎn)，塔機(jī)作為建筑工地上的主要機(jī)械，在施工中起著關(guān)鍵作用，特別是改革開放以來，塔式起重機(jī)在建筑場合的應(yīng)用更加廣泛。從塔式

12、起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和性能看，總的趨勢是向大噸位產(chǎn)品方向發(fā)展，這是因?yàn)榇髧嵨凰狡鹬貦C(jī)在起重大型貨物時(shí)有它自己的優(yōu)勢，特別是在現(xiàn)代城市建設(shè)和橋梁建設(shè)噸位起重機(jī)起著不可替代的作用；塔式起重機(jī)今后的發(fā)展的另一趨勢是設(shè)計(jì)計(jì)算原理的研究和改革。在塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)計(jì)算中，仍采用傳統(tǒng)的許用應(yīng)力計(jì)算法。這種方法使用起來比較簡便，但其缺點(diǎn)是對于不同用途、不同工作性質(zhì)的結(jié)構(gòu)采用同一的安全系數(shù)，而且安全系數(shù)往往偏大或過低 。因此按許用應(yīng)力法設(shè)計(jì)的起重機(jī)結(jié)構(gòu)，或多消耗金屬材料，或安全程度較低。隨著生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)研究工作的開展，人們利用計(jì)算機(jī)來計(jì)算塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和進(jìn)行動力特性分析得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨

13、著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對于塔式起重機(jī)性能要求越來越高，不僅要求起重機(jī)重量輕、剛性好、作業(yè)空間大，而且要求起重機(jī)小車和大車的運(yùn)行速度高，作業(yè)效率高等要求，更重要的是要求塔機(jī)的人性化和智能化。這樣就對起重機(jī)的動力學(xué)特性提出了更高的要求。隨著起重機(jī)大型化，小車和大車等機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度加快，塔式起重機(jī)的安全問題變得越來越明顯，起重機(jī)的安全問題現(xiàn)已成為企業(yè)和高校關(guān)心的熱點(diǎn)問題。1.31.3 課題關(guān)鍵問題與難點(diǎn)課題關(guān)鍵問題與難點(diǎn)塔機(jī)作為建筑工地上的主要機(jī)械，在施工中起著關(guān)鍵作用。塔機(jī)的三大傳動機(jī)構(gòu)，特別是起升機(jī)構(gòu)工作性能的優(yōu)劣，是衡量塔機(jī)技術(shù)先進(jìn)程度的重要標(biāo)志。起升機(jī)構(gòu)的主要功能是起吊重物，在頻繁的起吊

14、、卸載和變速過程中，起 . 6 / 40升機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的零部件都處在一個(gè)較大的交變應(yīng)力狀態(tài)中，會因疲勞等原因造成其損壞，一旦零件損壞，就會使整個(gè)傳動系統(tǒng)失效，其后果就會使吊運(yùn)在空中的重物突然失控下墜，造成突發(fā)性事故，這種情況在工地上時(shí)有發(fā)生。它的發(fā)展和進(jìn)步依賴并促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。對起升機(jī)構(gòu)的改進(jìn)難點(diǎn)在于如何保證整個(gè)起升機(jī)構(gòu)的零部件能夠保持在均等的使用壽命，從而保證塔機(jī)的整體的使用壽命得到保證，減少事故的發(fā)生。這就需要在正確的確定塔機(jī)起重臂的截面和評估起升機(jī)構(gòu)的零部件的疲勞壽命的前提下，進(jìn)行正確的有限元建模進(jìn)而得到較為精確的塔機(jī)的動力特性，從而為施工現(xiàn)場的操作制定一個(gè)正確的有科

15、學(xué)依據(jù)的操作規(guī)程，進(jìn)而在提高塔機(jī)的使用壽命的同時(shí)減少以至避免事故的發(fā)生。金屬結(jié)構(gòu)是塔機(jī)的骨架，起結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性決定著塔機(jī)的工作可靠性和安全性。因此，結(jié)構(gòu)靜態(tài)和動態(tài)分析是塔機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)中一項(xiàng)極為重要的工作。隨著有限元法理論的日益完善和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的工程技術(shù)人員開始采用有限元法對塔機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，有限元法成為目前塔機(jī)結(jié)構(gòu)分析中最有效的數(shù)值方法。當(dāng)前國外涌現(xiàn)出了諸如 SAP84，ADLNA,ANSYS,NASTRON 等著名的有限元分析軟件，它們各具特點(diǎn)。隨著其它有限元分析軟件逐步在我國推廣使用，人們開始嘗試將其它軟件應(yīng)用于塔機(jī)的靜動力分析，其中 ANSYS 軟件就是一種較好的選擇。

16、在使用 ANSYS 時(shí)能否正確建模對得到最后的正確結(jié)果起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)檫@不僅僅意味著建模的成功與否，還將作為指導(dǎo)最后的現(xiàn)場施工的依據(jù)，故而這就成為了難點(diǎn)。1.41.4 本文的研究容本文的研究容塔式起重機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，對試驗(yàn)技術(shù)不斷提出新的要求從而推動了試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，而試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展又反過來推動著起重運(yùn)輸機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步。近年來，在材料學(xué)、電子學(xué)、化學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的研究成果，不斷應(yīng)用于塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造中，使試驗(yàn)技術(shù)達(dá)到相當(dāng)高的水平。新技術(shù)的應(yīng)用不斷解決科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的新問題，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造水平，減少事故的發(fā)生將是今后一個(gè)時(shí)期專業(yè)技術(shù)人員所面臨的重要課題。塔式起重機(jī)在

17、使用過程中由于磨損等原因會使起重臂臂尖撓度過大進(jìn)而影響牽引小車工作性能， . 7 / 40因此在塔機(jī)設(shè)計(jì)中必須合理控制塔機(jī)各部分的剛度使起重臂臂尖撓度在一定的圍。由于起重臂臂尖撓度是塔機(jī)整機(jī)變形的綜合結(jié)果而塔機(jī)各部分結(jié)構(gòu)形狀和連接形式很復(fù)雜所受載荷也很復(fù)雜不可能進(jìn)行手工分析和計(jì)算。起重臂設(shè)計(jì)所使用的計(jì)算理論和方法對起重臂設(shè)計(jì)的影響非常大。知名企業(yè)都有自己的科研機(jī)構(gòu)，對起重臂的計(jì)算理論、制造工藝等都有深人的研究，有限元等方法的應(yīng)用，大大減輕了整機(jī)的重量。我國許多企業(yè)也使用有限元法對塔機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論上的分析和塔臂變形的驗(yàn)算。因而本文主要針對以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。（1）塔式起重機(jī)起重臂在動態(tài)有風(fēng)情況

18、下的應(yīng)力與變形由于塔式起重機(jī)工作過程中的幅度、吊重和風(fēng)向等條件是不斷變化的，本文將對塔機(jī)在最大起重量（滿載） 、最大幅度、適度超載極限狀態(tài)下的塔臂的應(yīng)力與變形。工作狀態(tài)風(fēng)載荷是起重機(jī)在正常工作情況下所能承受的最大計(jì)算wF風(fēng)力。（2） 塔式起重機(jī)起重臂在靜態(tài)無風(fēng)情況下的應(yīng)力與變形在有限元求解設(shè)置中，實(shí)際上可以通過設(shè)置一系列載荷，對起重臂不同吊重、不同位置進(jìn)行加載分析，將起升載荷沿起重臂移動求解，得到單一起升載荷在不同位置時(shí)起重臂的應(yīng)力分布在移動求解中，按塔機(jī)設(shè)計(jì)要求順序加載，在不同工況下對塔臂不同位置進(jìn)行分析四種對應(yīng)位置如圖 1-1。位置1位置3 位置4位置5 位置6位置2圖 1-1 平衡臂各個(gè)

19、危險(xiǎn)截面示意本次利用 ANSYS 軟件為基礎(chǔ)建立了塔機(jī)整機(jī)有限元模型對該塔式起重機(jī)起重臂臂強(qiáng)度剛度進(jìn)行有限元分析，獲得起重臂結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，確定起重臂作業(yè)時(shí)的危險(xiǎn)點(diǎn)。相比國外塔式起重機(jī)都具有質(zhì)量輕、起重量大、使用壽命精確、零部件更換周期明確等優(yōu)點(diǎn)，隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展塔機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用，國外塔機(jī)廠商的進(jìn)入肯定會對國塔式起重機(jī)廠家產(chǎn)生沖擊。提高塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)水平已迫在眉睫。因此，希望我本人的研究能夠?yàn)樗狡鹬貦C(jī)的發(fā)展進(jìn)上微薄的力 . 8 / 40量。2 2 起重臂方案設(shè)計(jì)起重臂方案設(shè)計(jì)2.12.1 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)（1）小車變幅水平臂架特點(diǎn)： 1應(yīng)用廣泛，吊載可借助變幅小車沿臂架全長進(jìn)行水平

20、位移，并能平移準(zhǔn)確的進(jìn)行安裝就位。分類與特點(diǎn)： 2單吊點(diǎn)小車變幅臂架，靜定結(jié)構(gòu)，幅度在 40 米以下多采用。雙吊點(diǎn)小車變幅臂架，超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定幅度在 50 米以上采用。（2）俯仰變幅臂架通過變幅機(jī)構(gòu)繩輪系統(tǒng)進(jìn)行俯仰變化，從而能避開回轉(zhuǎn)中遇到的障礙物。（3）伸縮式小車變幅臂架能夠避開運(yùn)行中的障礙物。（4）折曲臂架適用冷卻塔、電視塔以與一些超高層建筑施工需要。綜上所述，起重臂采用小車變幅臂架，雙吊點(diǎn)。2.22.2 截面形式截面形式截面圖 2.2圖 2.3圖 2.1圖 2-1 平衡臂與其截面形式（1）分類與特點(diǎn)為了使起重臂重量更輕，性能更強(qiáng)，在起重臂的設(shè)計(jì)中廣泛使用了超高強(qiáng)度鋼材諸于 WE

21、LDOX960,WELDOX1100 等新材料，起重臂截面的設(shè)計(jì)需要解決板材 . 9 / 40屈曲的問題，各廠家都研究出了各自的解決辦法，國外知名廠家采用了優(yōu)化的截面形狀，許多公司采用橢圓形吊臂截面的概念，采用橢圓形截面抗扭性能顯著，具有固有的獨(dú)特穩(wěn)定性和抗屈曲能力，部分企業(yè)采用大圓弧六邊形截面。目前，橢圓形起重臂的技術(shù)其優(yōu)勢很明顯，由于不需采用加勁筋，因而每節(jié)臂截面的變化很小，有利于減輕起重臂的重量，提高起重機(jī)的起重能力。但是截面的成型難度大，生產(chǎn)周期長.我國幾乎所有雙吊點(diǎn)塔式起重機(jī)起重臂截面可以設(shè)計(jì)成三角形或者矩形如下圖圖 2-2 常用平衡臂形式（2） 采用矩形截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于矩形結(jié)構(gòu)（如

22、圖 2-2）當(dāng)塔機(jī)提升重物回轉(zhuǎn)時(shí)塔臂受到斜向下的合力的作用，塔臂矩形截面容易變形且矩形結(jié)構(gòu)浪費(fèi)材料。所以宜采用三角形結(jié)構(gòu)。（3）采用三角形截面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于正三角形結(jié)構(gòu)， （圖 2-2）上弦桿通常采用圓鋼桿，下弦桿由角鋼拼焊成矩形，兼做起重小車的運(yùn)行軌道。在回轉(zhuǎn)平面的桁架可看作懸臂梁，承受橫向載荷。對于倒三角形結(jié)構(gòu)（圖 2-2）上弦桿通常是圓鋼管，下弦桿為工字鋼兼作 . 10 / 40起重小車的運(yùn)行軌道。臂架根部通過銷軸與塔身連接，臂架上設(shè)有吊點(diǎn)通過鋼絲繩或剛拉桿與他冒頂部連接。（4）截面采用三角形結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性采用倒三角形（圖 2-2）提升小車需要卡在工字鋼上，對工字鋼的材料要求和焊接要求比較高

23、且成本較高。采用正三角形 （圖 2-2）小車可以卡在 A B 邊上設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡單且安全可靠。采用正三角形 C 處吊點(diǎn)的設(shè)計(jì)比較容易，當(dāng)采用倒三角形時(shí) D E 桿件還需要另外的附加結(jié)構(gòu)。（5）腹桿布置表 2-1 腹桿布置比較側(cè)腹桿人字式（a）(小塔用)一順斜置式（b） （大塔用）應(yīng)用區(qū)段不受限制斜桿受拉，最宜用于吊點(diǎn)以外懸臂部分腹桿與弦桿相交的焊縫長度較長，強(qiáng)度易保證長度較短，質(zhì)量不易保證焊接變形較均勻不均勻節(jié)點(diǎn)焊縫較好較差布置制約的影響便于布置小車變幅機(jī)構(gòu)不便于布置小車變幅機(jī)構(gòu)選 b 主要從受力來考慮，b 受力好腹桿展開圖ab c圖 2-3 腹桿展開圖 . 11 / 40分類：a 一順式 腹

24、桿布置均勻，焊縫不過于集中b 交錯(cuò)對稱式焊縫過于集中 c 密集布置式 當(dāng)臂架幅度大，下弦采用槽鋼時(shí)用正三角截面起重臂的腹桿體系采用人字式布置方式，加工方便，便于布置小車變幅機(jī)構(gòu)，腹桿體系為三角形，對于三角形結(jié)構(gòu)，上弦桿使用圓鋼管，下弦桿由角鋼拼焊成，兼作起重小車的運(yùn)行軌道。在回轉(zhuǎn)平面的桁架可看作是懸臂梁，承受橫向載荷。倒三角結(jié)構(gòu)上弦桿通常是圓鋼管，下弦桿位工字鋼兼作起重小車的運(yùn)行軌道。臂架根部通過銷軸與塔身聯(lián)接，臂架上設(shè)有吊點(diǎn)通過鋼絲繩或鋼拉桿與塔帽頂部連接。為便于安裝運(yùn)輸和組成不同長度臂架，吊臂一般分成若干段，由根部節(jié)、端部節(jié)、和若干標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，各節(jié)間通過螺栓和銷軸聯(lián)接。桁架式水平臂架大都采

25、用正三角截面，故此處選用如圖 a 所示的正三角截面。2.32.3 臂架拉桿的構(gòu)造臂架拉桿的構(gòu)造俯仰變幅臂架一般使用鋼絲繩拉索，而小車變幅臂架既可以使用鋼絲繩拉索，也可以使用鋼拉桿。鋼拉桿一般采用扁鋼板、實(shí)心圓鋼或者厚壁無縫鋼管制成。拉桿也可以分成若干段，各段通過連接板與銷軸而成。吊點(diǎn)選擇與構(gòu)造臂架總長在 50 m 以上應(yīng)采用雙吊點(diǎn)。（1）柔性拉桿（或稱鋼絲繩拉桿）使用時(shí)間較長后，鋼絲繩會產(chǎn)生自身變形，導(dǎo)致起重臂向下傾斜，所以需經(jīng)常檢驗(yàn)、更換，提高了生產(chǎn)成本。（2）剛性組合拉桿一次性投入，降低了生產(chǎn)成本；另外，能夠克服柔性拉桿帶來的負(fù)面影響。剛性組合拉桿可分為：扁鋼拉板、實(shí)心圓鋼拉桿、厚壁無縫鋼

26、管拉桿、角鋼對焊方形斷面空腹拉桿。暫定為實(shí)心圓鋼拉桿，雙吊點(diǎn)。3 3 起重臂三維建模起重臂三維建模3.13.1 起重臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)建模起重臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)建模進(jìn)入如圖 3-1 所示的 SolidWorks 建模頁面,選擇一個(gè)繪圖平面進(jìn)行臂節(jié)建模 . 12 / 40圖 3-1 SolidWorks 繪圖界面如下圖所示分別繪出第一節(jié)到第四節(jié)起重臂進(jìn)而繪出剩余的幾節(jié)并裝配成起重臂裝配圖圖 3-2 第一節(jié)起重臂 . 13 / 40圖 3-3 第二節(jié)起重臂圖 3-4 第三節(jié)起重臂 . 14 / 40圖 3-5 第四節(jié)起重臂圖 3-6 起重臂裝配圖4 4 起重臂有限元（起重臂有限元（ANSYSANSYS）分析）分析4.

27、14.1 ANSYSANSYS 的基本使用方法的基本使用方法有限元分析是對物理現(xiàn)象（幾何與載荷工況）的模擬，是真實(shí)情況的數(shù)值 . 15 / 40近似。通過對分析對象劃分網(wǎng)格，求解有限個(gè)數(shù)值來逼近和模擬真實(shí)環(huán)境的無限個(gè)未知量。ANSYS 分析過程包含以下三個(gè)主要步驟創(chuàng)建有限元模型：1.施加載荷與載荷選項(xiàng)、設(shè)定約束條件。2.求解。查看結(jié)果：（1）查看分析結(jié)果。 （2）檢驗(yàn)結(jié)果（分析是否正確）具體如圖 4-1 圖 4-1 ANSYS 分析流程圖4.24.2 QTZ80QTZ80 點(diǎn)塔式起重機(jī)吊臂建模點(diǎn)塔式起重機(jī)吊臂建模由于回轉(zhuǎn)支承等實(shí)體部件相對塔機(jī)整體結(jié)構(gòu)而言幾何尺寸較小，而剛度較大、質(zhì)量較為集中，

28、當(dāng)對塔機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析時(shí)，可以將回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)等實(shí)體部件采用來梁單元進(jìn)行等效，使塔機(jī)的整體整體分析中只包含梁單元，避免了具有不同節(jié)點(diǎn)自由度的梁單元和板殼單元的聯(lián)接問題。另外，一般塔機(jī)都具有幾百甚至幾千根桿件，只輸入數(shù)據(jù)文件已經(jīng)很大，如果在同時(shí)分析回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的板殼結(jié)構(gòu)，更將大大增大數(shù)據(jù)文件，甚至超出了計(jì)算機(jī)的工作能力。在作完整體分析之后，再將整體分析中得到的等效單元的節(jié)點(diǎn)力作為外載荷，采用板殼單元單獨(dú)分析回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)的規(guī)定，塔機(jī)必須工作在材料彈性圍，且對一般的中小型塔機(jī)的分析不必考慮非線性因素，只考慮線性分析。ANSYS 提供了多種梁桿單元，在塔機(jī)分析中以梁單元為主，桿單元用的很少，而且可

29、用梁單元代替。塔機(jī)是一種空間結(jié)構(gòu)，ANSYS 軟件提供的常用彈性三維梁單元有 BEAM4、BEAM44、BEAM188 和 BEAM189，它們都有各自的特點(diǎn)，能 . 16 / 40滿足不同的分析要求，常用梁單元主要性質(zhì)見下表表 4-1 梁單元特性單元名稱節(jié)點(diǎn)自由度數(shù)階次是否考慮剪切變形是否支持截面定義是否支持變截面BEAM46線性否是否BEAM246線性否是否BEAM446線性否是是BEAM1886 或 7線性是是否BEAM1896 或 7二次是是否塔機(jī)結(jié)構(gòu)中有許多較短的桿件，如塔身接頭、吊臂接頭等都屬于深梁，用普通梁單元建模會帶來較大的誤差，所以塔機(jī)分析軟件應(yīng)使用 BEAM188 單元（線

30、性梁單元）或 BEAM189 單元（二次梁單元） ，通常采用 BEAM188 單元即可。BEAM188 和 BEAM189 單元均以 Timoshenko 梁理論為基礎(chǔ)，其形函數(shù)中撓度和截面轉(zhuǎn)動各自獨(dú)立插值，并考慮了剪切變形的影響。BEAM188 單元支持截面定義功能，使用者可使用截面定義命令（SECTYPE、SECDATA）方便的定義截面形狀，并可在圖形用戶界面下繪制已定義的假面圖形(SECPLOT)，以檢查截面定義的正確性。因?yàn)?BEAM188 單元具有塔機(jī)分析所要求的功能，因此，在塔機(jī)分析中使用 BEAM188 單元即可得到滿意的結(jié)果。.1 主梁的有限元建模主梁的有限元建

31、模1、定義單元類型GUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete單元類型選擇 Beam 2node 188。2、定義材料屬性GUI:Main MenuPreprocessorMaterial props Material modelsStructurallinearElasticIsotropic彈性模量 EX： 2.06e11Pa;泊松比 PRXY： 0. 3；密度 DENS： ；37.85 6/e kg m3、創(chuàng)建模型第一步，確定主梁各個(gè)節(jié)點(diǎn)的空間位置，然后在有限元中創(chuàng)立關(guān)鍵點(diǎn)，具體做法如下 . 17 / 40GUI:Main Me

32、nuPreprocessormodelingCreateKeypoints 創(chuàng)建完后的起重臂的關(guān)鍵點(diǎn),創(chuàng)建完點(diǎn)后，主梁由幾種不同的材料焊接而成，連接關(guān)鍵點(diǎn)前先設(shè)置材料的截面形式，步驟如下：GUI:Main MenuPreprocessorSectionsBeamCommon Sections定義材料的截面，鋼型號分別為：10910910、97978、87878鋼型號分別為：604、504、454、363鋼型號為：50505 鋼型號為：60然后用線將各點(diǎn)按照主梁各桿件的連接方法依次按照其截面形式連接（圖 4-5）GUI:Main MenuPreprocessormodelinglines然后要對

33、模型進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。GUI:Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool . 18 / 401XYZ JUN 19 200822:31:37ELEMENTS圖 4-2 劃分網(wǎng)格完成圖.2 施加約束施加約束11112121131243546576879810921102021232022232215161617171818191928282929115152154153 316164165166 6171751771787181881891810928281028212820202929212923292223221113131414121132143

34、1341445 58 89 920202323919101943658710920212223132132XYZ JUN 19 200822:37:16LINESTYPE NUMUROT圖 4-3 施加約束 . 19 / 40.3 施加載荷施加載荷1施加風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)載荷公式 (N) (4-1)wwwFCpA式中:-作用在塔式起重機(jī)上和物品時(shí)上wF的風(fēng)載荷（,） ，N；1wF2wF12wWwFFF-風(fēng)力系數(shù)；wC-計(jì)算風(fēng)壓，=250pa;wpwpA-提示起重機(jī)或物品垂直于風(fēng)向的迎峰面積，；2m (4-2)12AAA -前片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積（）,1A2m;1111AA-后片結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)

35、面積（）,2A2m；2212AA-兩片相鄰桁架的前片對后片的擋風(fēng)折減系數(shù)。20.4 56.831 1.1 0.49 0.4 56.831 1.137.258Am作用在塔機(jī)上的風(fēng)載荷為：11.9 250 37.25817697.55wFN起吊物品的風(fēng)載荷為： 23%3% 800002400wQFFN作用在塔機(jī)上的風(fēng)載荷為：1217697.55240020097.55wWwFFFN2施加額定起重重量 . 20 / 40分別施加各個(gè)截面處的額定起重重量4.34.3 吊臂各部分強(qiáng)度剛度驗(yàn)算吊臂各部分強(qiáng)度剛度驗(yàn)算.1 吊臂根部截面變形、應(yīng)力吊臂根部截面變形、應(yīng)力1XYZ JUN 16 2

36、00821:59:43DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.0087圖 4-4 吊臂根部截面變形1MNMXXYZ -.632E+08-.537E+08-.441E+08-.345E+08-.249E+08-.153E+08-.577E+07.381E+07.134E+08.230E+08JUN 16 200822:00:38ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.0087SMN =-.632E+08SMX =.230E+08 . 21 / 40圖 4-5 吊臂根部截面應(yīng)力風(fēng)載荷作用下的變形、應(yīng)

37、力1XYZ JUN 22 200815:32:47DISPLACEMENTSUB =1TIME=1DMX =.604135圖 4-6 風(fēng)載荷作用下的變形1MNMXXYZ -.932E+08-.725E+08-.517E+08-.310E+08-.103E+08.104E+08.311E+08.518E+08.725E+08.933E+08JUN 22 200815:33:09ELEMENT SOLUTIONSUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.604135SMN =-.932E+08SMX =.933E+08圖 4-7 風(fēng)載荷作用下的應(yīng)力 . 22 / 404.3.2

38、4.3.2 吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面1XYZ JUN 22 200815:42:38DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.018671圖 4-8 吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面變形1MNMXXYZ -.104E+09-.874E+08-.707E+08-.539E+08-.372E+08-.205E+08-.375E+07.130E+08.297E+08.465E+08JUN 22 200815:43:21ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.

39、018671SMN =-.104E+09SMX =.465E+08圖 4-9 吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面應(yīng)力 . 23 / 40.3 第一個(gè)吊點(diǎn)截面第一個(gè)吊點(diǎn)截面1XYZ JUN 16 200822:02:32DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.020196圖 4-10 第一個(gè)吊點(diǎn)截面變形1MNMXXYZ -.632E+08-.537E+08-.441E+08-.345E+08-.249E+08-.153E+08-.577E+07.381E+07.134E+08.230E+08JUN 16 200822:03:01ELEMENT SO

40、LUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.020196SMN =-.632E+08SMX =.230E+08圖 4-11 第一個(gè)吊點(diǎn)截面應(yīng)力 . 24 / 40.4 第一個(gè)吊點(diǎn)到第二個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面第一個(gè)吊點(diǎn)到第二個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面1XYZ JUN 22 200815:46:15DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.084764圖 4-12 第一個(gè)吊點(diǎn)到第二個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面變形1MNMXXYZ -.104E+09-.874E+08-.707E+08-.539E+08-.372E+08-.2

41、05E+08-.375E+07.130E+08.297E+08.465E+08JUN 22 200815:46:36ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.084764SMN =-.104E+09SMX =.465E+08圖 4-13 第一個(gè)吊點(diǎn)到第二個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面應(yīng)力 . 25 / 40.5 第二個(gè)吊點(diǎn)截面第二個(gè)吊點(diǎn)截面1XYZ JUN 10 200813:30:06DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.128711圖 4-14 第二個(gè)吊點(diǎn)截面變形1MNMXXYZ -.

42、376E+08-.284E+08-.193E+08-.102E+08-.109E+07.804E+07.172E+08.263E+08.354E+08.445E+08JUN 10 200813:29:53ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1LS1 (NOAVG)DMX =.128711SMN =-.376E+08SMX =.445E+08圖 4-15 第二個(gè)吊點(diǎn)截面應(yīng)力 . 26 / 40.6 最大幅度截面最大幅度截面1XYZ JUN 10 200813:32:20DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.17047

43、1圖 4-16 最大幅度截面變形1MNMXXYZ -.376E+08-.284E+08-.193E+08-.102E+08-.109E+07.804E+07.172E+08.263E+08.354E+08.445E+08JUN 10 200813:32:45ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1LS1 (NOAVG)DMX =.170471SMN =-.376E+08SMX =.445E+08圖 4-17 最大幅度截面應(yīng)力 . 27 / 404.44.4 計(jì)算結(jié)果討論計(jì)算結(jié)果討論將上述結(jié)果總結(jié)列表如下：表 4-2 各截面工況應(yīng)力位移工 況應(yīng)力位移吊臂根部截面63.

44、2MPa8.7mm工況一風(fēng)載荷作用下93.2 MPa604mm工況二吊臂根部到第一個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面104MPa18.67mm工況三第一個(gè)吊點(diǎn)截面63.2MPa20.196mm工況四第一個(gè)吊點(diǎn)到第二個(gè)吊點(diǎn)之間的跨中截面104MPa83.427mm工況五第二個(gè)吊點(diǎn)截面44.5MPa128.711mm工況六最大幅度截面44.5MPa170.471mm最大應(yīng)力兩個(gè)跨中截面104MPa最大靜剛度最大幅度截面170.471mm.1 強(qiáng)度計(jì)算討論強(qiáng)度計(jì)算討論討論金屬結(jié)構(gòu)材料采用 Q235 鋼，其屈服極限為載荷組合結(jié)構(gòu)強(qiáng)235sMPa度許用應(yīng)力為： 235176.691041.331.33

45、sMPaMPa根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī) GB3811-83 ，桁架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求。.2 靜剛度計(jì)算討論靜剛度計(jì)算討論按照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī) GB3811-83 ，起重機(jī)主梁跨中垂直靜撓度許用值滿足要求。根據(jù)文獻(xiàn)起重機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)制造新工藝與質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) ，起重機(jī)的水平剛度規(guī)定，起重機(jī)跨中在水平方向引起的變形應(yīng)力不大于 s/2000，這里均符合要求。4.54.5 塔機(jī)模態(tài)分析塔機(jī)模態(tài)分析模態(tài)分析是用來確定結(jié)構(gòu)的振動特性的一種技術(shù)，這些振動包括：固有頻 . 28 / 40率、振型、振型參與系數(shù)（即在特定方向上某個(gè)振型在多大程度上參與了振動）等。模態(tài)分析是所有動態(tài)分析類型的最基礎(chǔ)的容。ANSYS 模

46、態(tài)分析的過程由 4 個(gè)主要步驟組成：（1）.建模。（2）.選擇分析類型和分析選項(xiàng)。（3）.施加邊界條件并求解。（4）.評價(jià)結(jié)果。.1 建模建模建模過程主要在預(yù)處理器中進(jìn)行，包括定義單元類型，單元實(shí)常數(shù)，材料參數(shù)與幾何模型。建模過程需要注意以下兩點(diǎn)：必須定義密度（DENS）.只能使用線性單元和線性材料，非線性性質(zhì)將被忽略。其操作為：GUI:Main MenuPreprocessorMaterial props Material modelsStructurallinearElasticIsotropic彈性模量 EX： 2.06e11MPa；泊松比 PRXY： 0.3；密度 DE

47、NS： 37.85 3/e kg m定義單元類型：GUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete單元類型選擇 Beam 2node 188。在 ANSYS 環(huán)境下確定塔機(jī)個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，之后連線，建立塔機(jī)模型。.2 選擇分析類型和分析選項(xiàng)選擇分析類型和分析選項(xiàng)這一步要選擇模態(tài)分析類型、模態(tài)提取選項(xiàng)和模態(tài)擴(kuò)展選項(xiàng)等。選擇模態(tài)分析類型，可選擇 Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis 命令，在彈出New Analysis對話框中選擇Model單選按鈕即可。選擇模態(tài)提取選項(xiàng)的步驟如下：

48、. 29 / 40.選擇 Main MenuSolutionAnalysis Type Analysis Option 命令。.在Mode extraction method單選列表框中選擇Block Lanczos模型提取方法；在No.of modes to extract文本中輸入模態(tài)提取數(shù)目 10。單擊 OK按鈕即可。選中Expand mode shapes后面的 Yes 復(fù)選框。.3 網(wǎng)格劃分、施加邊界條件并求解網(wǎng)格劃分、施加邊界條件并求解網(wǎng)格劃分如圖 4-18，施加邊界條件的基本操作和靜力分析一樣，因?yàn)檎駝颖患俣樽杂烧駝樱酝獠枯d荷將被忽略。1XYZtatijia

49、nmo JUN 23 200820:25:27ELEMENTSUROT圖 4-18 塔機(jī)整體劃分網(wǎng)格選擇 Main MenuSolutionCurrent LS 即可進(jìn)行求解。.4 評價(jià)結(jié)果評價(jià)結(jié)果這一步的操作主要在通用后處理中進(jìn)行。顯示固有頻率可選擇 Main . 30 / 40MenuGeneral Postoroc Results Summary 命令，列表顯示各個(gè)模態(tài)。在No. of modes to extract文本中輸入模態(tài)提取數(shù)目為 6 時(shí)：* INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE * SET TIME/FREQ LOAD STE

50、P SUBSTEP CUMULATIVE 1 0.97383E-01 1 1 1 2 0.14724 1 2 2 3 0.15252 1 3 3 4 0.16418 1 4 4 5 0.29529 1 5 5 6 0.41795 1 6 6隨著模態(tài)提取數(shù)目的增加，可以得到結(jié)構(gòu)的不同頻率，可以為下面機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)作為參考，并使機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中固有頻率盡量遠(yuǎn)離塔機(jī)結(jié)構(gòu)的固有頻率，以避免塔機(jī)結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)固有頻率接近而發(fā)生共振。由振動理論可知,對于塔機(jī)這樣一個(gè)多自由度系統(tǒng)而言,低階固有頻率對系統(tǒng)的動力響應(yīng)貢獻(xiàn)較大,而高階固有頻率影響較小,所以對塔機(jī)系統(tǒng)而言只要提取其低階固有頻率就能很好反映系統(tǒng)動力特性。起升機(jī)構(gòu)對

51、應(yīng)2種轉(zhuǎn)速的頻率為0.95Hz 或1.78Hz，起升機(jī)構(gòu)的頻率較第二階相差較遠(yuǎn)，故滿足設(shè)計(jì)要求，由于風(fēng)載的頻率在0. 25 Hz 左右變化與第一階振型的頻率相差很遠(yuǎn), 可不考慮其對塔機(jī)的影響。5 5 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.15.1 起升機(jī)構(gòu)的組成布置方式起升機(jī)構(gòu)的組成布置方式塔式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)通常由電動機(jī)、制動器、減速器、卷筒、鋼絲繩、滑輪組與吊鉤等零部件組成。如下圖所示 . 31 / 40圖 5-1 起升機(jī)構(gòu)布置示意圖電動機(jī)采用交流異步電動機(jī)；制動器應(yīng)是常閉式，并采用塊式制動器其上裝有電磁鐵作為自動松閘裝置，并與電動機(jī)相連鎖，即電動機(jī)通電時(shí)松閘，電動機(jī)斷電時(shí)上閘，以保證起升機(jī)構(gòu)的正常

52、工作和安全可靠；減速器采用圓柱齒輪減速器，效率高，功率圍大，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，但體積重量較大，可選用帶減速器的電動機(jī)以解決這一問題；卷筒、鋼絲繩、滑輪組與吊鉤等在下面的具體計(jì)算中根據(jù)需要具體選用。5.25.2 起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算.1 起升機(jī)構(gòu)工作級別起升機(jī)構(gòu)工作級別1、載荷狀態(tài) 2Q2、利用等級 4U3、工作級別 4A . 32 / 404、起升等級 2HC.2 主要性能參數(shù)：主要性能參數(shù)： 起升速度： 高速： 56minm 低速： 20minm.3 鋼絲繩的選擇：鋼絲繩的選擇：按正常工作狀態(tài)選擇鋼絲繩：鋼絲繩的最大靜拉力： =(N) （5-

53、1）maxSQF 式中：-最大起升載荷。QF=8000 9.8+8000 9.8 3.5%=81144NQqFPF-滑輪組與導(dǎo)向滑輪總效率=0.975 0.95=0.923-最大起重量P-釣鉤組重（由表 5-2）Fq-滑輪組倍率則 =21978.33 NmaxSQF811444 0.923計(jì)算鋼絲繩直徑：； （5-2）scd 式中：-鋼絲繩最小直徑，mm；d-選擇系數(shù)（） 、見表 2-2；cNmm-鋼絲繩最大靜拉力,N。maxS得出：=14.08 mm。取 d=14.5 mmmind 故選用鋼絲繩不得小于上述計(jì)算值，所以選擇鋼絲繩規(guī)格為 6X19-14.5-1770-甲鍍右交。 . 33 /

54、40.4 卷筒設(shè)計(jì)卷筒設(shè)計(jì) 1主要參數(shù)確定（1）卷筒直徑的計(jì)算卷筒最小直徑：= （5-3） minD18 14.5h d=261 mm （見表 2-7）h 式中：-與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩機(jī)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)；h-鋼絲繩直徑。d（2）卷筒長度與卷繞層數(shù)的確定 設(shè)定鋼絲繩全部卷入時(shí)需繞 3 層，最大起升高度時(shí)繞入卷筒的繩長； （5-4）/0150000 43 3.14 275.5LHZD =202595.21mm 式中：H-起重機(jī)最大起升高度，mm；-滑輪組倍率；-附加安全系數(shù)，??；0Z03Z H-其升級最大起升高度，mm；-卷筒計(jì)算直徑（鋼絲繩截面中心距） 。1D 在卷筒上繞 4 層時(shí)

55、能繞入的繩長：=1DdD =2DdD3=3DdD5=4DdD 7(21)nDDnd式中：-實(shí)際選取卷筒直徑；D-實(shí)際選取鋼絲繩直徑；dn-鋼絲繩的卷繞層數(shù)，通常取 n=36 層， （5-5）1234()()nLZDDDDDZnDn d 式中：L-卷筒繞繩量；Z-每層圈數(shù)； . 34 / 40 取 Z=71/202595.2170.63()3.14 3 (261 3 14.5)LZnDn d 則卷筒繞繩部分的長度為：(mm) （5-6）0101.1 ()1.1()HZDLZdZdnDn d 1.1 (50000 43 3.14 275.5)77.693.14 3 (261 3 14.5)mm 5

56、. 電動機(jī)功率的確定電動機(jī)功率的確定 1電動機(jī)功率的確定（1）計(jì)算電動機(jī)靜功率 （5-7）81144 2844.6660 100060 1000 0.85QjFvPkW 式中：-起升載荷；QF-額定起升速度；v-機(jī)構(gòu)總傳動效率。 初選電動機(jī)： 根據(jù)塔機(jī)類型、用途、機(jī)構(gòu)工作級別、作業(yè)特點(diǎn)以與電動機(jī)的工作特性，同時(shí)為了滿足電動機(jī)啟動和不過熱要求，所選電動機(jī)應(yīng)滿足下式； （5-8）jjcjcPKP 式中：-電動機(jī)額定功率；jcP-起升靜功率；jP-穩(wěn)定負(fù)載平均系數(shù)，與接電持續(xù) JC 有關(guān)，見表 4-5jcK 初步設(shè)計(jì)時(shí)，JC 值與 Z 值按表 4-6 選取，取 JC=%,Z=1506

57、0 高速起吊最大重量時(shí)： jcP0.8 44.6635.73kW 初選電動機(jī)：選用 YTS 型自制動籠型塔機(jī)起升三相異步變極電動機(jī)，型號為：， 額定功率。225YZPMP37PkW2電動機(jī)過載校驗(yàn) （5-9）()60 1000QjcmFvHPkWZ 式中：-基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動機(jī)額定功率；jcP . 35 / 40-電動機(jī)臺數(shù)；mZ-電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)， （=2） ；-考慮電壓降與轉(zhuǎn)矩允差以與靜載荷實(shí)驗(yàn)超載的系數(shù)， （繞線異步電動機(jī)H取=2.2） ；H-起升載荷；QF-額定起升速度；v-機(jī)構(gòu)總傳動效率。高速起吊：2.181144 2842.522.260 1000 0.85jcPkW低

58、速起吊：2.181144 2030.372.260 1000 0.85jcPkW故過載校驗(yàn)合格。3電動機(jī)發(fā)熱校核：(kW) （5-10）zmrejcKnTP9550 式中：-基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動機(jī)額定功率,jcPkW；-機(jī)構(gòu)總傳動效率；-電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 r/min；mn-系數(shù)。 ；zK85. 010001zKz-起升機(jī)構(gòu)最不利工作循環(huán)的等效平均阻力矩。reTN m按下式近似計(jì)算：294.47rejGTTKN m其中：-系數(shù),取 0.68；GK-起升機(jī)構(gòu)的靜阻力矩，。jTN mm81144 333.543300043300043322 4 9.19 0.85mQjFDTN mmN mmN mi

59、 其中： -起升載荷；QF . 36 / 40-機(jī)構(gòu)總傳動效率；-滑輪組倍率；-卷筒計(jì)算直徑，mD；dmDDm) 12(-減速器傳動比。i高速起吊：294.47 97841.749550 0.85 0.85jcPkW低速起吊：294.47 698.5729.819550 0.85 0.85jcPkW故發(fā)熱校核合格。.6 減速器的選擇減速器的選擇1.傳動裝置傳動比的確定：起升機(jī)構(gòu)的傳動比根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和卷筒的轉(zhuǎn)速由下式確定i總mnn筒 （5-11）ninm總筒式中 -電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min;mn-卷筒轉(zhuǎn)速，可由下式確定n筒（r/min）1vnD筒其中 -起升速度，m/min

60、;v-滑輪組倍率；-卷筒計(jì)算直徑，m,。1D1DDd9789.19106.42ninm總筒 2.校核 減速器輸出軸上的阻力為： . 37 / 40 （5-12）max22mDMS阻其中：-鋼絲繩的最大靜拉力。maxS-起升動載系數(shù)。221.050.40.2)1.34360v（-卷筒計(jì)算直徑，。mDdmDDm) 12(0.333521978.33 1.3434921.942MN m阻 減速器輸出軸上的許用扭矩為：433 9.19 0.85 1989.635riMTN m 減許用 最大許用尖鋒載荷： max3.15968.9MMN m許用 M阻maxM表明滿足尖鋒載荷要求，故所選減速器合格?？?結(jié)