畢業(yè)設計（論文）-3噸塔式起重機總體、起升機構及回轉機構設計

1、目錄1.緒論11.1塔式起重機簡介11.2 塔式起重機發(fā)展狀況11.3主要結構分析22.總體設計42.1底架結構42.2塔身結構52.2.1塔身結構斷面形式52.2.2塔身結構腹桿52.3 頂升機構62.4回轉支撐裝置62.5起重臂62.6附著裝置73.起升機構的設計和計算83.1起升機構的形式83.2 確定起升機構滑輪組倍率83.3 鋼絲繩的選擇93.4 確定卷筒的尺寸103.4.1 卷筒的名義直徑D103.4.2 多層繞卷筒相關參數(shù)計算103.5. 選擇電動機113.5.1 計算電動機的凈功率113.5.2 選擇電動機功率113.6計算傳動比，確定卷筒直徑123.7 校驗卷筒123.8 選

2、擇滑輪133.9 選擇減速器、制動器、聯(lián)軸器143.9.1 選擇減速器143.9.2 起升機構制動器的選擇143.9.3起升機構聯(lián)軸器的選擇154.回轉機構的設計174.1 回轉支撐的受力計算174.2 回轉驅動裝置的計算184.2.1 回轉驅動力的計算184.2.2 驅動電機功率的計算214.2液力偶合器224.3制動器224.4減速器224.5 變幅機構23致謝24參考文獻25 1.緒論1.1塔式起重機簡介塔式起重機簡稱塔機或者塔吊，是一種機身為塔架式結構的全回轉動臂架式起重機。塔式起重機由金屬結構、工作機構和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結構包括塔身、動臂和底座等。塔機的工作機構有五種：起升機

3、構、變幅機構、小車牽引機構、回轉機構和大車走行機構(行走式的塔機)。電氣系統(tǒng)包括電動機、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。塔式起重機的作業(yè)空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構件的安裝。由于塔式起重機能夠靠近建筑物，在高層建筑施工中其幅度利用率比其它類型的起重機要高，可達到全幅度的80%。而普通履帶式、輪胎式起重機的幅度利用率不超過50%，并隨著建筑物高度的增加而急劇減小。因此塔式起重機在高層工業(yè)和民用建筑施工的使用中一直處于領先地位。應用塔式起重機對于加快施工進度、縮短工期、降低工程造價等方面起著重要的作用。1.2 塔式起重機發(fā)展狀況我國的塔機行業(yè)于20世紀50

4、年代開始起步,相對于中西歐國家由于建筑業(yè)疲軟造成的塔機業(yè)的不景氣, 我國的塔機業(yè)正處于一個迅速的發(fā)展時期。20世紀50年代為滿足國家經(jīng)濟建設的需要引進了蘇聯(lián)以及東歐一些國家的塔式起重機并進行仿制。1954年仿制民主德國設計的建筑師-型塔式起重機在撫順試制成功了我過第一臺TQ2-6型塔式起重機。隨后又仿制蘇聯(lián)樣機研制了15t與25t塔式起重機這個時期我國生產(chǎn)與使用的塔式起重機的數(shù)量都較少。到了20世紀60年代我國開始進入了自行設計與制造塔式起重機的階段。隨后我國又自行設計制造了TQ-6型等塔式起重機至1965年全國已有生產(chǎn)廠10余家生產(chǎn)塔式起重機 360 多臺。這些塔式起重機都是下回轉動臂式可整

5、體拖運能滿足六層以下民用建筑施工的需要。20世紀70年代起由于建筑施工的需要我國塔式起重機進入了技術提高、品種增多的新階段。1972年我國第一臺下回轉的輕型輪胎式軌道兩用起重機問世。這一時期還先后開發(fā)了ZT100、ZT120、Z80型等小車變幅自升式塔式起重機、Q 4-20小車變幅內(nèi)爬式塔式起重機QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回轉動臂自行架設快裝塔式起重機等其年產(chǎn)量最高超過900臺標志著我國塔式起重機行業(yè)進入一個新的階段。進入20世紀80年代我國塔式起重機相繼出現(xiàn)了不少新產(chǎn)品主要有QT80A、QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重機QT60、QTK60、

6、QT25HK 等下回轉快裝塔式起重機和QT90上回轉動臂下頂升接高塔式起重機等。這些產(chǎn)品在性能方面已接近國外70年代水平。這一時期的最高年產(chǎn)量達1400臺。與此同時隨著改革開放和國際技術交流的增多為滿足建筑施工的需要也從國外引進了一些塔式起重機其中有聯(lián)邦德國的Liebherr、法國的Potain以及意大利的Edilmac等公司的產(chǎn)品。由于這些塔式起重機制造質(zhì)量較好技術性能比較先進極大地促進了我國塔式起重機產(chǎn)品的設計制造技術的進步。 進入20世紀90年代以后我國塔式起重機行業(yè)隨著全國范圍建筑任務的增加而進入了一個新的興盛時期年產(chǎn)量連年猛翻而且有部分產(chǎn)品出口到國外。全國塔式起重機的總擁有量也從20

7、世紀50年代的幾十臺截止2000年約為6萬臺。至此無論從生產(chǎn)規(guī)模應用范圍和塔式起重機總量等角度來衡量我國均堪稱塔式起重機大國。但是產(chǎn)品結構不合理 品種型號大同小異制造技術不適應 沒有形成規(guī)模工業(yè)有制約著我國塔式起重機的發(fā)展。國外塔機發(fā)展的主要代表性國家或地區(qū)有歐洲、日本、澳大利亞。從20世紀90年代開始歐洲塔機行業(yè)緩慢復蘇目前歐洲生產(chǎn)塔機的國家有德國、法國、英國、意大利、俄羅斯、西班牙、瑞典、丹麥等主要廠家有法國Potain德國Liebherr、Peiner、Wolff意大利。1.3主要結構分析塔式起重機起升機構制動系統(tǒng)，主要包括：機械傳動鏈中減速器的高速軸上裝工作制動器，卷筒法蘭盤上安裝的液

8、壓式安全制動器；由工業(yè)控制計算機或可編程序控制器PLC與控制電路組成的電氣控制系統(tǒng)；在正常情況下只要起重機主電源接通，安全制動器始終處于通電打開狀態(tài)；在起重機供電系統(tǒng)故障及起升機構故障情況下安全制動器閉合；其特點是在起升機構發(fā)生故障，檢測元件檢測出的信號送入工業(yè)控制計算機或可編程序控制器PLC，經(jīng)計算及邏輯判斷，再輸出信號控制工作制動器先閉合，并經(jīng)過延時后，安全制動器再閉合；或者在緊急停電情況下利用安全制動器節(jié)流閥作用，使安全制動器滯后閉合。減小安全制動器閉合時對機械傳動鏈造成的沖擊載荷，避免了零部件損壞，確保了設備和工作人員安全。塔式起重機上的起升系統(tǒng)，操作人員只需攜帶輕巧的發(fā)射系統(tǒng)，自由走

9、動并選擇最佳(安全)視覺位置實行操作，消除了以往由于視線不清、環(huán)境惡劣或指揮配合不當?shù)纫蛩卦斐傻氖鹿孰[患，保證了安全操作；操作、系纜、掛鉤可由一人單獨承擔，無需他人指揮，節(jié)省了人力資源；操作人員獨立判斷，操作的準確性、連貫性比以往得以顯著提高，從而大幅度提高了生產(chǎn)效率。本課題主要在分析了塔式起重機在工程實際中的應用情況、主要形式及其作用,提出了對塔式起重機,特別是對塔式起重機的重要組成部分起升系統(tǒng)進行研究,操作更加方便,成本更加低廉,具有重要現(xiàn)實意義的思想。本課題在理論和實踐中的主要成果與特色如下: （1）應用設計方法學對塔式起重機起升機構的總體方案進行了優(yōu)化決策,采用基于數(shù)學規(guī)劃的優(yōu)化設計方

10、法對塔式起重機起升機構的減速器進行了參數(shù)優(yōu)化設計,提出使用基于有限元法的優(yōu)化設計方法對起升卷筒進行目標優(yōu)化設計。 （2）論述了設計方法學,包括功能分析法和層次分析法的基本原理和設計思想。其中,運用功能分析法對門式起重機起升機構總體方案進行定性的分析,而運用層次分析法對塔式起重機起升機構總體方案進行定性和定量相結合的方法。2.總體設計上回轉塔機是回轉支撐在塔身頂部的起重機盡管其設計型號有各種各樣，但其基本結構大體相同。整臺的上回轉塔機主要由金屬結構，工作機構，液壓頂升系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)及安全保護裝置等幾大部分組成。塔式起重機金屬結構部分由：塔身，塔頭或塔帽，起重臂架，平衡臂架，回轉支撐架等主要部

11、件組成對于特殊的塔式起重機，由于構造上的差異個別部件也會有所增減金屬結構是塔式起重機的骨架，它承受著起重機自重以及作業(yè)時的各種外載荷，是塔式起重機的主要組成部分其重量通常占整機重量的一半以上 本次設計采用X形整體鋼筋混凝土基礎這種形式適用于有底架固定式自升塔式起重機它的形狀與平面尺寸大致與塔式起重機X形底架相似塔式起重機的X形底架通過預埋地腳螺栓固定在混凝土基礎上。這種基礎不僅起著承上啟下的作用將塔機的荷載傳給地基，同時發(fā)揮部分壓重作用，保證塔機的穩(wěn)定性?；炷镣廨喞叽缂s為5000×5000×1500mm（長×寬×高），密度為2.4tm3，總重為90t

12、基礎表面平整。2.1底架結構塔機底架結構水塔身的結構特點及爬升方式而異。小車變幅水平臂架自升塔機采用的底架結構可分為：十字行底架，帶撐桿的十字行底架，帶撐桿的井字行底架，帶撐桿的水平框架式桿件拼裝底架，和塔身偏置式底架。本設計采用十字型底架，由一根通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之上。優(yōu)點：無需特殊的預埋地腳螺栓，通過調(diào)整活動短梁的張開角度可分別構成3.4×3.4，4×4，以及5×5的底架，混凝土基礎塊可根據(jù)施工底盤特點采用方行混凝土墩變成長方形混凝土墩。基礎節(jié)位于十字底梁中心位置，有四根撐桿為兩端焊有連接耳板的無縫鋼管

13、，上下連接耳板用銷軸分別與底節(jié)和十字底梁四角的耳板連接，撐桿可使危險截面上移。2.2塔身結構 塔式起重機的塔身是塔機結構的主體，支撐著塔機上部的重量和載荷的重量從結構形式可分為空間桁架結構和薄壁圓筒結構按受力特點分為以承受軸向力為主的旋轉塔身和受壓，彎，扭轉作用的不旋轉塔身上回轉塔機的塔身固定不旋轉，但可以頂升接高.通常由多個標準節(jié)組成標準節(jié)，就是一段上，寬，高都統(tǒng)一的塔身這樣便于用工裝制作，具有互換性標準節(jié)的長度有2.5m、3m等多種規(guī)格它主要由四根主弦桿，三個水平框架，其間有斜腹桿，上下有連接套等組成一空間結構 主弦桿要承受壓力和拉力，其合成力矩來平衡起重力矩和附加力矩；水平腹桿和斜腹桿用

14、于傳遞扭矩和水平剪力；連接螺栓傳遞各節(jié)之間的拉力上回轉塔機的塔身以受彎為主，受壓為輔，這是其突出的結構特點因此塔身必須結實，有足夠的強度，剛度和局部失穩(wěn)的儲備2.2.1塔身結構斷面形式塔身結構斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類。現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)的塔機均采用方形斷面塔身結構，本設計的塔機亦是方形斷面。這類方形斷面分為：角鋼焊接格桁結構塔身，主弦桿為角鋼鋪以加強筋的矩形的斷面格桁結構；角鋼拼接方鋼管格桁結構塔身及無縫鋼管焊接格桁結構塔身。本次設計采用角鋼拼接方鋼管格桁結構塔身。其中1.6m×1.6m為本次設計的塔身截面尺寸。根據(jù)承載能力的不同，同一種截面尺寸其主弦桿又有兩種不同截面

15、之分。主弦桿截面加大的標準節(jié)用于下部塔身，主弦桿截面較小的標準節(jié)則用于上部塔身。常用的尺寸是2.5m和3m。2.2.2塔身結構腹桿塔身結構腹桿采用角鋼或無縫鋼管制成,腹桿可焊裝于角鋼主弦桿內(nèi)側或外側.斜腹桿和水平腹桿可采用同一規(guī)格,腹桿有多種布置方式,有三角形，字型等多種布置形式腹桿體系的不同會影響塔身的扭轉剛度和彈性穩(wěn)定性本次設計主弦桿采用方鋼管，其原因如下：對角線撐桿，水平腹桿，斜腹桿以及連接套都要與主弦桿相連，方鋼管的接觸面積大，安全性較大，連接套的焊縫等不易開縫腹桿采用字型布置優(yōu)點是：避免將斜腹桿與對角線撐桿，水平腹桿，連接套同時連接在主弦桿上，致使結構性變差采用字型布置后斜腹桿與中間

16、的水平腹桿連接主弦桿的位置處，結構性較好滑梯置于起重機結構內(nèi)部，與水平面呈90°角，故為直梯直立梯兩撐桿間寬度不小于300mm；梯級間隔為250300mm；踏桿直徑不小于16mm2.3 頂升機構1）.頂升接高方式的不同，可分為上頂升加節(jié)接高、中頂升加節(jié)接高和下頂升加節(jié)接高和下頂升接高三種形式。2）.頂升機構的傳動方式不同，可分為繩輪頂升機構、輪頂升機構、條頂升機構、絲杠頂升機構和液壓頂升機構等五種。3）.頂升液壓缸的布置，頂升接高方式又可分為中央頂升和側頂升兩種。2.4回轉支撐裝置平衡臂選用角鋼組焊而成的平面桁架，臂長12.076米。分為前后兩節(jié)。 自升塔機塔身向上延伸的頂端是塔頂。

17、 自升塔機的塔頂有直立截錐柱式，前傾或后傾截錐柱式，人字架式及斜撐架式等形式。2.5起重臂塔式起重機臂架的結構形式有三種：桁架壓桿式，桁架水平式和桁架混合式上回轉塔機大多數(shù)是小車變幅式，故本次設計采用桁架水平式臂架利用沿臂架弦桿運行的起重小車的移動實現(xiàn)變幅 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臂架截面尺寸與臂架承載能力，臂架構造，塔頂高度及拉桿結構等因素有關截面高度主要受最大起重量和拉桿吊點外懸臂長度的影響最大截面寬度主要與臂架全長有關臂架越長，截面寬度應越寬上弦桿，斜腹桿和水平腹桿采用無縫鋼管和角鋼兩根下弦桿為槽鋼或方管其設計原則

18、是：臂架長度小于50m，對最大起吊量并無特大要求，一般采用單吊點結構若臂架總長在50m以上，或對跨中附近最大起吊量有特大要求應采用雙吊點采用單吊點結構時，吊點可以設在上弦或下弦在條件相同情況下，從提高吊臂的承載能力出發(fā)吊點宜設在下弦；從減小臂端垂度出發(fā)吊點宜設在上弦2.6附著裝置附著裝置是由一套附著框架，四套頂桿和三根撐桿組成，通過它們將起重機塔身的中間節(jié)段錨固在建筑物上，以增加塔身的剛度和整體穩(wěn)定性撐桿的長度可以調(diào)整，以滿足塔身中心線到建筑物的距離限制通常這個距離以3.55m設計附著裝置如下圖所示。 圖2-1 附著裝置 3.起升機構的設計和計算3.1起升機構的形式1. 形布置形布置是最傳統(tǒng)的

19、布置，也是使用最多的布置形式。其優(yōu)點是可以使用普通的圓柱齒輪減速器，有大批量生產(chǎn)供貨來源，成本低。但其最大的缺點是電機與卷筒平行，減速機的中心距限制了卷筒的直徑。局部改進的辦法是增加中間軸。2. L形布置L形布置的傳動路線必須有90度的折轉。也就是卷筒軸線與電機軸線成90度。這樣就避免了電機與卷筒的干涉，卷筒直徑可以加大，做成大而短的卷筒，可以克服 形布置的缺點。這是L形布置的主要優(yōu)點。但電動機、制動器、減速機都在卷筒的同一側，如要卷筒對中，單邊受載比較嚴重，對平衡臂受載不利。3. U形布置U形布置指的是兩臺立式電機的軸線沿鉛直方向，經(jīng)過兩對螺旋傘齒輪，帶動水平軸旋轉，該兩水平軸從卷筒兩端插入

20、到卷筒內(nèi)，帶動行星差動減速器運動，最后由行星減速器的內(nèi)齒輪帶動卷筒旋轉。這種起升機構的優(yōu)點是結構比較對稱，卷筒可以做大，變速較平穩(wěn)，可靠性好。但制造要求高，裝配復雜，成本高，適合于功率比較大的塔式起重機。4. 一字布置一字布置是由一根輸入軸和輸出軸相嵌套的特種減速機，電機和減速機、制動器分別布置在卷筒兩端，電機的輸出軸通過傳動套和聯(lián)接軸帶動輸入軸，減速后輸出軸直接帶動卷筒旋轉。這種布置形式，重量比較對稱，卷筒不受干涉，可以作的大而短。但其總長度較長，底架長度超出平衡臂寬度。綜合考慮，本設計采用形布置。3.2 確定起升機構滑輪組倍率起升機構滑輪組倍率的選擇直接影響整個機構的設計。起升機構中常采用

21、省力滑輪組。起升鋼絲繩的拉力與倍率直接有關。當起重量一定時，選擇大的倍率可降低鋼絲繩中拉力，從而使滑輪和卷筒尺寸減小，獲得較緊湊的機構尺寸。此外，倍率的增大將降低整個滑輪組的效率，并使起升機構的空鉤難于下降。通常起升機構的倍率與額定起重量有一定關系。倍率可由表3-1選取。表3-1 起重量與滑輪組倍率關系表額定起重量Q/t3581216254065倍率a23345668810101216根據(jù)吊重不同選擇不同的滑輪倍率，當Q 3t時 選 a = 2；當Q 6t時 選 a = 4。3.3 鋼絲繩的選擇1. 根據(jù)鋼絲繩中鋼絲與鋼絲的接觸狀態(tài)不同可分為：1)點接觸繩:其特點是接觸應力高，表面粗糙，易破斷

22、，使用壽命低。但制造工藝簡單、價格低。 2)線接觸繩:其特點是鋼絲繩撓性好，承載能力大，磨性好，使用壽命長，在起重機中應當予以優(yōu)先選用。3)點線接觸繩，這是一種混合結構的鋼絲繩。4)面接觸繩，多用于纜繩起重機與架空索道，不宜用作起重繩。綜合各種類型鋼絲繩的優(yōu)缺點，選擇線接觸繩。2. 確定鋼絲繩的直徑用選擇系數(shù)C來確定鋼絲繩的直徑D(mm): 式中 C- 選擇系數(shù)，取C = 0.1； S- 鋼絲繩最大工作靜拉力（N）。按下式計算： 鋼絲繩的最大靜拉力, 式中 Q-起升載荷 Q= Q0 + q ?。?其中a-滑輪組的倍率，a = 4； -滑輪效率，選取 ，當a = 4 時 , ； -導向滑輪效率。

23、選取，選取鋼絲繩型號為6w(19)-10-102-右交。3.校驗 破壞力 破斷拉力 可得 ， 即校驗通過。3.4 確定卷筒的尺寸3.4.1 卷筒的名義直徑D 式中 D-卷筒名義直徑； d-鋼絲繩直徑，d = 11 mm； e-筒繩直徑比，取e = 18； 為了避免卷筒的長度太長，初取D =250mm。繩槽半徑 ；繩槽深度 ；繩槽節(jié)距 ；卷筒計算直徑 ；鑄造卷筒壁厚 。3.4.2 多層繞卷筒相關參數(shù)計算1.卷筒面上鋼絲繩卷繞圈數(shù) 取Z=55圈式中 n-卷繞層數(shù)，一般取n = 36,取n = 4； -安全圈數(shù)，取。2.卷筒長度 3.繞繩量 4.卷筒轉速 3.5. 選擇電動機3.5.1 計算電動機的

24、凈功率 式中 Q，V-起升載荷及起升速度，；V=20m/min。 -機構總效率，按下式計算 其中滑輪總效率 導向滑輪效率，見表2-2-3，取 卷筒效率 傳動效率， 3.5.2 選擇電動機功率根據(jù)機構級別工作級別、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，所選電動機的額定功應滿足下式： 式中 G-穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)，見起重機設計手冊表2-2-5取G=0.8；Q，V-同上。故選擇多速三相異步電動機YZR200L-6-964r/min-22KW3.6計算傳動比，確定卷筒直徑圓整得i=7 由公式 得即卷筒實際直徑 卷筒的實際轉速 = 137.5r/min3.7 校驗卷筒由于,這時

25、彎曲和扭轉應力很小，其合成應力一般不超過壓應力的10%15%，一般忽略不計；因此只計算壓應力。壓應力：式中 A-多層卷繞系數(shù) n=4，所以取A=2.25 p-繩槽節(jié)距，p=14mm； -卷筒壁厚， -抗壓強度極限，（為抗壓強度極限）。 總上計算可得 ，所以卷筒滿足條件。3.8 選擇滑輪滑輪可以支撐鋼絲繩，并能改變鋼絲繩的走向，平衡鋼絲繩分支的拉力，組成滑輪組，達到省力或增速的目的。式中-按鋼絲繩中心計算的的滑輪直徑；d -鋼絲繩的直徑；h -輪繩直徑比系數(shù)，與機構工作級別和取h=20； 選MC尼龍滑輪，型號是LGS6.0225-100-60。繩槽測標的傾斜角 取為20度?；喒ぷ髦睆綖榛啿凵?/p>

26、為 允許偏角 3.9 選擇減速器、制動器、聯(lián)軸器3.9.1 選擇減速器選用標準型號的減速器時，其總設計壽命一般應與它所在機構的利用等級相符合。一般情況下，可根據(jù)傳動比，輸入軸的轉速，工作級別和電動機的額定功率來選擇減速器的具體型號并使減速器的許用功率P滿足下式： 式中 -在基準接電持續(xù)率時的電動機額定功率（KW）。 K-選用系數(shù)，根據(jù)減速器的型號和使用場合確定,取K=1.5。根據(jù)起升機構的傳動比 ，再綜合考慮布置限制，選擇QJR-236-7-CW型減速器。3.9.2 起升機構制動器的選擇起升機構的制動器要求可靠耐用，因為制動性能的好壞直接影響安全和就位準確性。大體有以下幾種形式：1. 電磁抱閘

27、：是由彈簧力緊鎖閘瓦，抱住制動輪。電1磁線圈通電，彈簧壓縮，松開閘瓦，讓電機旋轉。這種制動器用途最廣，但是隨著起重量的增加，已經(jīng)適應不了要求，可靠性降低。2. 電力液壓推桿制動器：是用一個很小的電液泵帶動一推桿來壓縮彈簧，代替上面所述電磁鐵的作用，以松開閘瓦，其它部分還是抱閘結構，但是它的力量和行程比電磁鐵大，所以使用范圍大，工作可靠。3. 盤式制動器：是一種由電磁鐵控制的圓盤形端面摩擦制動器，常常裝在電動機尾部，不再要制動輪。它結構緊湊，但是制動輪力矩小，而且易磨損，在垂直提升的起升機構上往往不適應，容易打滑。4. 錐形轉子電機制動器：它是錐形轉子的電機特有的功能，其尾部帶有一個梯形截面的制

28、動盤。當斷電時，靠彈簧力推動轉子軸向移動，梯形盤斜邊錐面產(chǎn)生制動；當通電時電機電磁力自動壓縮彈簧，使制動盤離開制動面，解除制動。它不需要另加電磁線圈，而且制動力矩比平面的盤式制動器好，一般用于小的起升機構。起升機構制動器的制動轉矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉矩，在貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全裕度，制動轉矩應滿足下式要求： 式中 -制動器制動轉矩，N·m。 -制動安全系數(shù)，與機構重要程度和機構工作級別有關，取=1.75。Q-額定起升載荷，N。D0-卷筒卷繞直徑，mm。 a-滑輪組倍率。-機構總效率。 i-傳動機構傳動比。綜上所述，選擇電力液壓塊式制動器，選擇型號YWZ5315/3016

29、，制動力矩是，制動瓦退距是1.25mm，制動輪直徑是315mm。3.9.3起升機構聯(lián)軸器的選擇 在起升機構上，有輸入聯(lián)軸器和輸出聯(lián)軸器兩種不同形式，分別接在減速器的輸入軸和輸出軸上。1. 輸入聯(lián)軸器:輸入聯(lián)軸器轉速高，傳遞的力矩較小，但起動時常受沖擊，所以也必須、有足夠的強度。通常用的有彈性柱銷式聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器簡單，用的也多，但毛病也多，主要是彈性橡膠圈很容易損壞；在起升機構中用的較多是梅花形聯(lián)軸器，它是由兩個聯(lián)軸節(jié)里嵌入尼龍作的一個梅花形傳動塊，即能受沖擊，也沒有多大的聲響。綜上所述，選擇彈性柱銷式聯(lián)軸器。2. 輸出聯(lián)軸器輸出軸聯(lián)軸器轉速低，傳動的力矩大。在起升機構中常用的有齒輪聯(lián)軸器，

30、它是由內(nèi)外齒輪它的應用較普遍。另一種是十字滑塊聯(lián)軸器，它是在兩個聯(lián)軸相嵌套來傳遞力矩，又能略微調(diào)節(jié)軸線方位角，節(jié)之間加一個盤式十字滑塊，既傳遞力矩，又吸收微小的不同心。綜上所述，選擇齒輪聯(lián)軸器。依據(jù)所傳遞的扭矩，轉速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器規(guī)格，起升機構中的聯(lián)軸器應滿足下式要求：式中 T-所傳扭矩的計算值（N·m）。Tmax-按第類載荷計算的軸傳最大扭矩。對高速軸:在此 為電動機轉矩允許過載倍數(shù)，Tn為電動機額定轉矩 ，其中P為電動機額定功率（kw）,n為轉速（r/min）；對低速軸: 在此為起升載荷動載荷系數(shù)，取，Tj為鋼絲繩最大靜拉力作用于卷筒的扭矩（N·m）。

31、T-聯(lián)軸器許用扭矩（N·m）， K1-聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對起升機構，K1 =1.8（由手冊表3-12-2選?。?。 K3-角度偏差系數(shù)，選用齒輪聯(lián)軸器時其值見手冊表3-12-4，低速軸K3 =1.25；對于高速軸取K3 =1。對于高速軸 選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號TL9許用扭矩是。對于低速軸 選用齒輪銷聯(lián)軸器，型號CLZ6，許用扭矩是11200 。4.回轉機構的設計4.1 回轉支撐的受力計算作用在回轉支撐上的載荷主要包括起重臂架、平衡臂架、平衡重、塔頂部分的自重、最大額定起升載荷、風載荷、慣性載荷以及回轉齒輪嚙合力的作用。這些力均可向回轉中心簡化成回轉支撐的計算載荷垂直力V，水平力H

32、和力矩M三部分。作用在滾動軸承上回轉支承上的載荷如圖4.1所示：圖4.1 作用在滾動軸承式回轉支承上的載荷用下式計算：V=1×8000×9.8+5764×9.8+11600×9.8+1550×9.8=263757.2 NH=473.26+605.58+3.5-77.87-731.97=272.5M=1×78400×15+56487.2×27+3.5×1.5+605.58×1.8-15190×0.5-77.87×3-13680×16-731.97×0.3=8

33、75321.49 N； FQ-最大額定載荷，N； FQ=8000×9.8=78400 N-起升動載荷系數(shù)：取=1；F1-作用在重物上的離心力，N；F1=8000×0.06282×15=473.26N；FWQ-作用在重物上的風力，N；17FWQ=250×8=2000N；Gb-起重臂的重力，N；Gb=5764×9.8=56487.2N；G1-除去起重臂架和配重之外其他回轉部分的重力，N；G1=1550×9.8=15190N；G3-平衡重，N；G3=11600×9.8=113680N；FL1-G1質(zhì)量引起回轉離心力，N；FL1=1

34、550×0.06282×0.8=77.87 N；FL3-G3質(zhì)量引起回轉離心力，N；FL3=11600×0.06282×16=731.97 N；FLb-起重臂架的回轉離心力，N；FLb=5484×0.06282×28=605.58 N；Fw2-作用在塔機回轉部分上的風載，N；Fw2=4430×0.06282×0.8=3.5 N；根據(jù)塔式起重機的總體尺寸及計算載荷，即垂直力V，水平力H和力矩M，按有關標準選擇滾動軸承型號4.2 回轉驅動裝置的計算回轉機構的驅動計算包括回轉阻力矩的計算及驅動電動機的計算4.2.1 回轉

35、驅動力的計算塔式起重機回轉時主要克服的阻力是回轉支撐裝置中的摩擦阻力據(jù)、風力阻力矩和回轉慣性阻力矩，按下式計算：T=Tm+Tw+Tg+TpT-回轉阻力矩，N.m；Tm-回轉支撐裝置中的摩擦阻力據(jù)，N.m；Tw-風力阻力矩，N.m；Tg-慣性阻力矩，僅出現(xiàn)在回轉啟動和制動時，N.m；Tp-坡度阻力矩，N.m；(1) 摩擦阻力據(jù) Tm 滾動軸承式回轉支撐裝置在回轉啟動時產(chǎn)生的摩擦阻力據(jù)按下式計算： Tm=0.012×(1.6/2)×(1872640.9+468.7)=17981.85 N式中-當量摩擦系數(shù)，如表4.1所示：表4.1當量摩擦系數(shù)工況球式回轉支撐交叉滾珠式回轉支撐回

36、轉啟動正?；剞D0.0120.0080.0150.01 D0-回轉支撐滾道中心圓直徑，1.6m； -垂直力和力矩在回轉支撐的滾動體上產(chǎn)生的發(fā)向壓力絕對值總和，N；當e=(交叉滾珠式）和e=(滾球式）時 e=(交叉滾珠式）和(滾球式）時因為M/V>0.3D0，所以， 式中-系數(shù)，滾球式=1.5， -水平力H在回轉支撐的滾動體上產(chǎn)生的法向壓力絕對值總和，N; =1.72×272.5=468.7 N式中-系數(shù)值，與滾動體的形狀和滾動體與滾道的接觸角等因素有關。當接觸角為450時，對滾球式取=1.72(2) 風阻力矩TW風阻力矩的計算公式：式中FWQ-作用在起吊物上的風載荷，N A=2

37、,C=1.2 FWQ=1.2×250×2=600 N； -作用在起重臂架上的風力，N；A臂=55.26×1.2=66.3 m2漏=0.25, 重=0.25, C=1.3Kn=1, q=250N/m2A實=(1)A=0.25×1.25×66.3=20.72 m2 FWb=1.3×250×20.72=6734 N FW3-作用在平衡重上的風載荷，N；A=5.0m2FW3=1.2×250×5.0=1500N -作用在平衡臂架上的風載荷，N；A=0.35×15.32=5.362 m2FW4=1.2

38、15;250×5.362=1608.6 N-起吊物品到回轉中心的距離，m；取 R=15m -起重臂架風力作用線到回轉中心的距離，m；取 Rb=27m -平衡重風力作用線到回轉中心的距離，m；取 R3=16m -平衡臂架力作用線到回轉中心的距離，m；取 R4=9m -起重臂與風向的夾角，（°）。當=90°時，起重臂架與風向垂直，最大的風阻力矩按下式計算： =600×15+6734×27-1500×16-1608.6×9=143940.6 N；當從零變化到90º的過程中，風阻力矩也隨著變化，其等效風阻力矩按下式計算：

39、=0.7×143940.6=100758.42 N；(3) 回轉慣性阻力矩回轉慣性阻力矩是由起升載荷、塔機回轉部分和傳動裝置的旋轉零件三部分質(zhì)量產(chǎn)生的慣性力矩引起的。Tg-回轉慣性阻力矩，kg·m2；TgQ-起吊物品繞塔式起重機回轉的慣性阻力矩，kg·m2；TgG-塔式起重機回轉部分的慣性阻力矩，kg·m2；TGm-作用在電機軸上的機構傳動部分的慣性阻力矩，kg·m2；起吊物品繞塔式起重機回轉的慣性阻力矩 =(78400+3665.2)×152×0.6/(9.55×5)=232016.80 kg·m2；式

40、中 Q-額定起升載荷，N； Q=8000×9.8=78400 N； q-吊具自重，N；q=374×9.8=3665.2 N； R-起吊物品的質(zhì)心至回轉中心線的水平距離，m； 取 R=15m n-塔式起重機的回轉速度，r/min； 取 n=0.6m/min -回轉機構的啟動時間，s，通常可取t=36s. 塔式起重機回轉部分的慣性阻力矩JGi-塔式起重機零部件和構件繞回轉中心的轉動慣量，kg·m2；作用在電機軸上的機構傳動部分的慣性阻力矩,因為作用在電機軸上的機構的轉動慣量很小，可以忽略不計，所以這部分不計。但是在實際中這部分是要計算在內(nèi)的。(4) 坡度阻力矩塔式起重

41、機由于軌道鋪蛇不平或者土壤地基的沉陷，導致其回轉中心線與鉛垂線成一夾角，從而產(chǎn)生坡度阻力矩。一般回轉中心線與鉛垂線的夾角很小，可以忽略不計，當夾角很大時，應考慮坡度阻力矩。4.2.2 驅動電機功率的計算1初選電動機時，等效功率安下面的公式計算 =118740.87×0.6/(9550×0.85) =8.78 kw =17981.85+0+100758.42=118740.27 N式中 Pe-電機等效功率，kw； -回轉機構總效率，采用行星齒輪傳動時0.80.85；取=0.85 n-塔式起重機的回轉速度，r/min； 取n=0.6 r/min； Te-回轉機構等效靜阻力矩，N

42、.m； Tm-摩擦阻力矩，N.m； Tpe-等效坡度阻力矩，N.m； Twe-等效風阻力矩，N.m；4.2液力偶合器作用：一是軟化傳動特性，使輸入和輸出之間有微小轉差，這樣電動機起動力矩不至于一下輸入到減速器，產(chǎn)生過大沖擊；二是當有兩臺回轉電動機同時并聯(lián)工作時，可以協(xié)調(diào)其負載比較平衡，不至于轉的快的負載很大，而轉的慢的負載教輕。4.3制動器回轉制動器選用常開式?；剞D制動在回轉過程中不允許使用，但回轉工作完成后，一定要打開制動器。制動器選擇單片電磁制動器。4.4減速器減速器是回轉機構的關鍵組成部分，既要減速，又要承受小齒輪軸傳來的集中反力?；剞D機構的安裝要求很緊湊，多用行星齒輪減速器，而且多級減

43、速。綜上，回轉機構由一臺單速電動機驅動，動力經(jīng)液力偶合器至行星齒輪減速器到小齒輪，在驅動回轉支承大齒輪，為使回轉就位準確，本機構中裝有一套單片電磁制動器以實現(xiàn)回轉止動，該裝置僅適用于在回轉電動機停止工作后，起重臂旋轉動作停止時使用。圖3-3所示為回轉機構簡圖。1.回轉電動機； 2.液力偶合器 ； 3.制動器 ； 4.回轉減速機；5.小齒輪；6.回轉支承； 7.聯(lián)軸器圖3-3回轉機構示意圖回轉機構有單回轉和雙回轉之分，單回轉機構由一臺回轉電動機帶動，承受單向力。雙回轉機構承受雙向力，回轉機構可能不同步。4.5 變幅機構變幅機構是實現(xiàn)改變幅度的工作機構，用來擴大起重機的工作范圍，提高起重機的生產(chǎn)率

44、。變幅機構由電動機、減速器，卷筒和制動器組成，功率和外形尺寸教小。變幅機構按其構造和不同的變幅方式氛圍運行小車式和吊臂俯仰式。本設計采用小車變幅。繩索牽引式小車變幅可使工作可靠，減輕起重臂載荷，而且因其驅動裝置放在吊臂根部，平衡重也可略為減少。驅動卷筒的型式：有普通牽引卷筒和摩擦卷筒。采用普通牽引卷筒，工作可靠，但牽引卷筒教長，而且要有兩根鋼絲繩，采用鑄造卷筒。變幅機構因有兩個速度則應選用雙速電機。減速器是回轉機構的關鍵組成部分，既要減速，又要承受小齒輪軸傳來的集中反力。卷筒的傳動機構可采用普通標準卷揚機，為使機構尺寸更緊湊，本機構采用行星擺線針輪減速器。制動器小車牽引機構采用電磁鐵制動器，使

45、起、制動平穩(wěn)可靠?；剞D制動在回轉過程中不允許使用，但回轉工作完成后，一定要打開制動器。致謝畢業(yè)設計的全過程是對大學生綜合能力的考驗。四年的大學時光飛逝，我的大學在畢業(yè)答辯中也結束了。此次畢業(yè)設計不僅是大學的最后一門課，也是期末考試。這是對我大學學習專業(yè)知識的最終成果和答卷!想想這美妙而充實的四年。在即將到來的畢業(yè)典禮上我向幫助過我的老師、同學、以及我的家人說一聲謝謝，感謝大家在我大學時光里對我的幫助，因為有你們幫助使我的成績有顯著的進步。我要感謝我的父母在過去四年里對我學習的支持。他們的支持，無論何時何地，永遠是我前進的動力。我要感謝學院領導、老師和同學們在過去四年里給予我的鼓勵和協(xié)助。我還要

46、感謝一直陪伴我的朋友們。是你們陪我一起成長，一起見證了這四年的時光。我永遠不會忘記老師教給我的各種專業(yè)知識和技能，以及人生觀和人生觀的真諦，人們常說：師恩貴，師恩難。在這里我向老師衷心的表示感謝!也感謝那些沒有教過我但在教學崗位上奮斗的每一位老師，對他們的專業(yè)能力給予我真誠的尊敬!參考文獻1雷鵬. 基于無線網(wǎng)絡的塔式起重機運行狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設計D.西安建筑科技大學,2008.2馮強. 基于平頭塔式起重機起重臂動態(tài)性能的多目標優(yōu)化D.西南交通大學,2008.3鄭夕健. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的塔式起重機結構有效壽命理論及技術實現(xiàn)D.東北大學,2010.4閻玉芹. 塔式起重機鋼結構健康監(jiān)測技術與實驗研

47、究D.山東大學,2011.5劉子薇. 基于PLC的塔式起重機控制系統(tǒng)設計與研究D.合肥工業(yè)大學,2017.6王永正. 塔式起重機起重臂振動和吊重擺動分析D.山東建筑大學,2017.7崔少杰. 動臂塔式起重機動態(tài)特性及優(yōu)化設計研究D.河北工業(yè)大學,2016.8金振,吳小偉,周劍剛.超高層建筑大型塔式起重機布置技術研究與應用J.施工技術,2017,46(18):58-62+92.9孫巖波,孫少輝,李晨光,楊宇飛,馬天磊,閻明偉.裝配式混凝土結構用塔式起重機施工技術研究J.建筑技術,2017,48(08):809-811.10林忠和,梁月利,唐閣威,羅逸鋒,武銳.南寧華潤中心東寫字樓塔式起重機布置方

48、案比選J.施工技術,2018,47(04):21-24.11婁元博,竇玉東,李靜.超高層建筑內(nèi)爬塔式起重機拆除技術J.施工技術,2017,46(S2):1328-1332.12石立國,付廷華,寧藎乙,喬穩(wěn)超,楊接.異形薄壁建筑物塔式起重機軟附著施工技術J.施工技術,2018,47(11):128-131+143.13黃冀,梁杰金,嚴波,陳春潮,周立.塔式起重機吊點定位控制技術研究J.機電工程,2018,35(09):955-958.14孟小建,王俊國,李建華,陳向平.塔式起重機反向降塔施工技術J.施工技術,2018,47(S1):922-925.15王玉澤,張洋,張玉磊,張祎,劉建國,李洪武.

49、一種既有建筑塔式起重機基礎鋼平臺施工方法J.施工技術,2018,47(S1):926-928.16唐閣威,黃琳,覃日飛,唐際宇,梁月利.南寧華潤中心東寫字樓項目重型平臂塔式起重機基礎施工技術J.施工技術,2018,47(18):17-20.17白杰,翟博文,楊葉,張樹理.臺風受損的高層建筑塔式起重機高空拆除與風險控制J.施工技術,2018,47(20):72-76.18王雨時. 塔式起重機疲勞分析及優(yōu)化設計D.廣西科技大學,2014.19高永剛. 塔式起重機的安全管理研究D.青島理工大學,2019.20葉建,李干椿,韓悅,陳芍橋,劉飛.天津高銀117大廈大型動臂式塔式起重機使用管理研究與實踐J

50、.施工技術,2016,45(07):6-10+14.21王純巖.珠海橫琴總部大廈工程塔式起重機選型與布置J.施工技術,2015,44(05):1-6.22杜福祥,戴超,黃凱,袁淵,周佳軍,方道偉,呂欣豪.多塔樓大型城市綜合體群塔作業(yè)安全管理J.施工技術,2015,44(05):24-29.23吉軍,張輝,張順利,李山.塔式起重機地震響應研究J.西北師范大學學報(自然科學版),2009,45(04):43-47.24侯沂,李世六,王進,陳進.塔式起重機鋼結構疲勞壽命研究J.土木建筑與環(huán)境工程,2009,31(05):24-30.25崔云強. 組合式塔式起重機設計及制造D.哈爾濱工業(yè)大學,2013

51、.26張肇慶,吳建青,郭華法,呂兆健,宮靜靜.內(nèi)爬式塔式起重機高空拆除及換塔施工技術J.施工技術,2014,43.27王良文,王傳鵬,郭志強,曹合周.基于ANSYS二次開發(fā)的塔式起重機快速設計系統(tǒng)J.機械設計,2014,31(05).28張南慶. 塔式起重機安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)D.重慶大學,2014.29韓偉. 6t塔式起重機整機結構有限元分析D.內(nèi)蒙古科技大學,2014.30王進. 基于有限元法的塔式起重機鋼結構疲勞壽命研究D.重慶大學,2005.31何銀暉,谷立臣,姬鵬斌.基于ANSYS的塔式起重機抗震分析J.機械設計與制造,2012(07).32Zhou Jianxing, Qiu

52、Xinguo, Jiang Wei, Lu Xu. Research of Detecting System of Tower Crane Based on .NET EnvironmentP. Electrical and Control Engineering (ICECE), 2010 International Conference on,2010.33Appleton, B.J.A., Patra, J., Mohamed, Y., AbourRizk, S. Special purpose simulation modeling of tower cranesP. Simulati

53、on Conference, 2002. Proceedings of the Winter,2002.機械設計理論機械設計是一門通過設計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應用技術科學。它涉及工程技術的各個領域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細結構的基本構思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。進行各種機械設計工作的人員通常被稱為設計人員或者機械設計工程師。機械設計是一項創(chuàng)造性的工作。設計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學、工程材料、材料力學和機械制造工藝學等方面具有深厚的基礎知識。 如前所訴，機械設計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不

54、一定能給人類帶來好處，只有當它們被應用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。應當把機械設計看成是機械設計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學的一個良機。掌握工程基礎知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設計中做出所需的全部決定的。另一方面，應該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設計變成錯誤的。一個好的設計人員應該勇于提出新的想法，而且愿意承擔一定的風險，當新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設計人員必須要有耐心，因為 所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的