QTZ1000塔機(jī)總體方案和平頭式平衡臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及起升機(jī)構(gòu)校核計(jì)算

1、 目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 摘要IIIABSTRACTIV HYPERLINK l bookmark10 1前言11.1塔式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀11.1.1國(guó)外塔式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀11.1.2中國(guó)塔機(jī)的發(fā)展歷程11.1.3國(guó)內(nèi)塔機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況21.1.4國(guó)內(nèi)塔機(jī)行業(yè)存在的問(wèn)題2當(dāng)今塔機(jī)發(fā)展趨勢(shì)31.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容5 HYPERLINK l bookmark12 2設(shè)計(jì)原則和參數(shù)62.1塔機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)62.2起重機(jī)設(shè)計(jì)原則7 HYPERLINK l bookmark16 3總體方案設(shè)計(jì)8金屬結(jié)構(gòu)83.1.1起重臂9 HYPERLINK l book

2、mark18 3.1.2平衡臂103.1.3上、下支座11 HYPERLINK l bookmark20 3.1.4塔身123.2工作機(jī)構(gòu)13 HYPERLINK l bookmark22 3.2.1起升機(jī)構(gòu)13 HYPERLINK l bookmark24 3.2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14 HYPERLINK l bookmark26 3.2.3變幅機(jī)構(gòu)163.2.4頂升機(jī)構(gòu)163.3驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)17 HYPERLINK l bookmark28 4平衡臂的設(shè)計(jì)與計(jì)算184.1平衡臂總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18平衡臂特性計(jì)算19平衡臂截面特性參數(shù)19計(jì)算簡(jiǎn)圖及工況21平衡臂穩(wěn)定性計(jì)算234.2.4載荷計(jì)算244.

3、2.5拉桿受力計(jì)算28 HYPERLINK l bookmark70 5起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算295.1起升機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)295.2鋼絲繩選擇30 HYPERLINK l bookmark74 5.3卷筒設(shè)計(jì)315.4電動(dòng)機(jī)功率確定32減速器選擇34制動(dòng)器選擇34 HYPERLINK l bookmark86 小結(jié)36 HYPERLINK l bookmark88 致謝37 HYPERLINK l bookmark90 參考文獻(xiàn)38摘要本課題是針對(duì)QTZ1000塔機(jī)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)查閱書籍、論文等資料對(duì)平頭塔機(jī)有了比較深刻地認(rèn)識(shí)，平頭塔式起重機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是適合于群塔交叉作業(yè)，適合予對(duì)高度有特殊要

4、求的場(chǎng)合施工，適合于對(duì)幅度變化有要求的施工場(chǎng)合。論文首先對(duì)塔式起重機(jī)和平頭塔式起重機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀做出了闡述，然后闡述了平基塔機(jī)的總體方案，并重點(diǎn)對(duì)平衡臂和起升的總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了平衡臂長(zhǎng)度、截面特性、穩(wěn)定性以及起升機(jī)構(gòu)的類型、電動(dòng)機(jī)的選型等，最后，對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)并列舉了在此次設(shè)計(jì)中所查閱的文獻(xiàn)資料。關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī)；平衡臂；起升機(jī)構(gòu)；校核計(jì)算QTZ1000overallschemepeaceheadtypetowercranebalancearmstructuredesignandcheckingcalculationofhoistABSTRACTThistopicisforQ

5、TZ1000towercraneindesignandcalculation,throughaccesstobooks,paperandothermaterialshasamoreprofoundunderstandingtothetowerhead,flatheadtowercraneissuitablefortheadvantagesofthegroupofcrossoveroperation,issuitablefortheoccasiontohavespecialrequestforhighlyconstruction,suitablefortheconstructionsituati

6、onoftherequestthechange.Paperfirstheadtotowercranepeacetowercraneandthepresentsituationofdevelopmentinthispaper,andthenexpoundstheoverallschemeoftheflatbasetowercrane,andthekeytobalancearmandtheliftingoftheoverallschemedesign,determinethebalancearmlengthandsectionalcharacteristic,stability,andthetyp

7、esofliftingmechanism,theselectionofthemotor,etc.,andfinally,forthedesignaresummarizedandliststheinthedesignreviewoftheliterature.Keywords:towercrane,Balancearm;Liftingmechanism;Acheck山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1前言塔式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀塔式起重機(jī)是一種塔身豎立起重臂回轉(zhuǎn)的起重機(jī)械，在工業(yè)與民用建筑施工中是完成預(yù)制構(gòu)件及其他建筑材料與工具等吊裝工作的主要設(shè)備。工作機(jī)構(gòu)主要包括：起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)等

8、；起升機(jī)構(gòu)是塔式起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，是以間歇，重復(fù)工作方式，將重物通過(guò)其中吊鉤或其他吊具懸掛在承載構(gòu)件（如鋼絲繩、鏈條）上進(jìn)行起升、下降，或起升與運(yùn)移的機(jī)械設(shè)備。主要安裝在塔式起重機(jī)的起重臂上。其主要組成部分有：電機(jī)、變速箱、制動(dòng)器、卷筒、底架、軸承座和安全裝置等。在高層建筑施工中其幅度利用率比其他類型起重機(jī)高。由于塔式起重機(jī)能靠近建筑物，其幅度利用率可達(dá)全幅度的80%，普通履帶式、輪胎式起重機(jī)幅度利用率不超過(guò)50%，而且隨著建筑物高度的增加還會(huì)急劇的減少。因此塔式起重機(jī)在高層工業(yè)和民用建筑施工的是使用中一直處于領(lǐng)先地位。應(yīng)用塔式起重機(jī)對(duì)于加快施工進(jìn)度、縮短工期、降低工程造價(jià)起著重要

9、的作用。1.1.1國(guó)外塔式起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀塔式起重機(jī)的發(fā)展及其應(yīng)用在國(guó)內(nèi)雖然還不到半個(gè)世紀(jì)，但在國(guó)外已有近百年的歷史。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，以法國(guó)波坦（Potain）和德國(guó)利勃海爾（Liebherr）公司為代表的歐洲幾大塔機(jī)制造商一直是世界塔機(jī)技術(shù)的領(lǐng)跑者，在塔機(jī)的機(jī)構(gòu)性能、結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)用領(lǐng)域等各方面都取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。就結(jié)構(gòu)形式而言，動(dòng)臂變幅式、水平臂架小車變幅式塔機(jī)等都曾經(jīng)在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)各領(lǐng)風(fēng)騷，在最近幾十年水平臂架小車變幅式的自升塔機(jī)無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的市場(chǎng)上一直占據(jù)主導(dǎo)地位。國(guó)外憑借先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，發(fā)展動(dòng)向主要體現(xiàn)在發(fā)展超大型起重機(jī)、“迷你”起重機(jī)、伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)、數(shù)據(jù)總線技術(shù)的

10、應(yīng)用、靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)的研發(fā)等。1.1.2中國(guó)塔機(jī)的發(fā)展歷程20世紀(jì)50年代，為滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，中國(guó)引進(jìn)了前蘇聯(lián)以及東一些國(guó)家的塔式起重機(jī)，并進(jìn)行仿制。1954年仿制民主德國(guó)設(shè)計(jì)的樣機(jī)，在撫順試驗(yàn)成功了中國(guó)第一臺(tái)TQ2-6型塔式起重機(jī)。上世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)由東德引入我國(guó)的“建筑師I”型塔機(jī)，這種塔機(jī)除了在國(guó)內(nèi)使用之外，北京建筑工程研究所還在此基礎(chǔ)上組織開發(fā)的16tm紅旗I、II”型塔機(jī)，應(yīng)是我國(guó)自行制造最早的塔機(jī)。這幾款塔機(jī)的特性是：軌道行走，下回轉(zhuǎn)，動(dòng)臂變幅時(shí)不可負(fù)載，起升不可帶載變速以及整體運(yùn)輸?shù)?，其使用僅能滿足于6層以下樓房的施工。自上世紀(jì)60年代至80年代，全國(guó)共生產(chǎn)“紅旗1、

11、11”塔機(jī)約3000余臺(tái)，這一型號(hào)塔機(jī)的生產(chǎn)使用過(guò)程也大約持續(xù)了20多年。國(guó)內(nèi)塔機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況2008年國(guó)內(nèi)塔機(jī)產(chǎn)量約20000臺(tái)，產(chǎn)值近100億元人民幣，起重性能從25tm到3000tm,型式主要為水平臂、平頭塔和動(dòng)臂塔，可謂品種繁多，產(chǎn)品的功能用途、性能質(zhì)量、安全性、技術(shù)水平等方面，都在不斷地進(jìn)步和提高，除滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展的需要，還大量出口到非洲、中東，甚至歐美國(guó)家。除極少量的大、特型塔機(jī)之外，到2000年以后基本擋住了國(guó)外塔機(jī)的進(jìn)口。但是在塔機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、技術(shù)水平、可靠性、節(jié)能性，以及制造工藝等方面，各制造廠家也存在較大的差異性。張家港POTAIN、杭州杰牌COMAN

12、SA獨(dú)資或引進(jìn)技術(shù)的企業(yè)，其生產(chǎn)流程、制造工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、性能和技術(shù)水平，都處于國(guó)內(nèi)塔機(jī)行業(yè)金字塔頂端，特別是POTAIN的MC320系列塔機(jī)的LVF起升機(jī)構(gòu)，采用一字型的輪邊減速型式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，體積小，高效、節(jié)能，代表了當(dāng)今塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)較先進(jìn)的技術(shù)水平。撫順永茂的平頭塔機(jī)，在產(chǎn)品系列、規(guī)模、質(zhì)量、性能等方面，在國(guó)內(nèi)都處于領(lǐng)先地位。在大噸位平頭塔及動(dòng)臂塔機(jī)制造方面，南京中升較有特色。而在大噸位水平臂塔機(jī)研發(fā)、制造方面，四川建機(jī)較有心得。在塔機(jī)三大機(jī)構(gòu)方面，各廠家的技術(shù)水平和采用的型式也是參差不齊。起升機(jī)構(gòu)以n型、L型為多，部分有采用一字型內(nèi)置行星或輪邊減速，動(dòng)力配置從低到高有三速電機(jī)、雙速電機(jī)

13、帶渦流調(diào)速、RCS雙電機(jī)以及變頻電機(jī)?；剞D(zhuǎn)從高到低為變頻調(diào)速、RCV控制、電磁聯(lián)軸節(jié)、力矩電機(jī)調(diào)速，較低端的還有采用液力耦合器。而變幅機(jī)構(gòu)大多采用力矩電機(jī)和變頻調(diào)速。而在塔機(jī)型式和結(jié)構(gòu)方面，主要還是以法國(guó)POTAIN和德國(guó)LIEBHERR兩種體系為主。國(guó)內(nèi)塔機(jī)行業(yè)存在的問(wèn)題在塔機(jī)類型及結(jié)構(gòu)方面，一些廠家特別是有一定規(guī)模的廠家，過(guò)多地重視生產(chǎn)規(guī)模，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量不夠重視，特別是忽視技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品的技術(shù)水平多年來(lái)沒有大的提高。一些廠家忽視“塔機(jī)安全性為第一位”的原則，盲目追求制造大噸位水平臂塔機(jī)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)存在較大的安全隱患。同時(shí)一些不具備制造技術(shù)及生產(chǎn)管控能力較差的小廠，其產(chǎn)品質(zhì)量低劣，存

14、在較大的使用安全隱患。同時(shí)大多數(shù)廠家的產(chǎn)品型式比較單一，對(duì)小噸位的快裝式塔吊，以及大噸位的動(dòng)臂式大塔，缺乏相應(yīng)的研發(fā)和投入，與國(guó)外先進(jìn)水平有較大差距。對(duì)塔機(jī)的智能化和安全預(yù)警，也缺乏必要的研發(fā)投入。而對(duì)于結(jié)構(gòu)材料的抗疲勞試驗(yàn)，更無(wú)一個(gè)廠家具備相應(yīng)的技術(shù)設(shè)施和手段。有的廠家過(guò)度注重生產(chǎn)規(guī)模，或者不具備必要的生產(chǎn)設(shè)施，塔機(jī)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量不高，材料和結(jié)構(gòu)基層不作噴丸除銹處理，噴涂質(zhì)量不高。在機(jī)構(gòu)方面，傳遞效力較低的軟齒面圓柱齒輪減速器，有的廠家還大量用于起升機(jī)構(gòu)，不符合國(guó)家的節(jié)能倡導(dǎo)，而且n型起升機(jī)構(gòu)鋼繩的使用壽命短，RCS機(jī)構(gòu)雙電機(jī)能耗高、故障率高，等等，這些落后的技術(shù)和產(chǎn)品還在大量使用。這些普

15、遍存在的問(wèn)題，不僅造成行業(yè)技術(shù)水平落后，產(chǎn)品的性能和質(zhì)量不高，還增大了塔機(jī)后期的使用成本。1.1.5當(dāng)今塔機(jī)發(fā)展趨勢(shì)塔式起重機(jī)的發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市建設(shè)、施工工藝、施工技術(shù)的發(fā)展有著密切的關(guān)系，2013年5月23日中商情報(bào)網(wǎng)發(fā)布的中國(guó)塔式起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)分析主要有以下幾個(gè)方面：（1）向多用途方向發(fā)展塔吊不僅可根據(jù)施工要求能裝配成行走式、固定式、附著式、內(nèi)爬式等式而且可以把臂架部分改變成靈活的布料桿形式（混凝土輸送）進(jìn)行工作（2）由俯仰變幅臂架向小車變幅臂架發(fā)展因?yàn)榇蟛糠炙跄茏陨?，高度已不成主要矛盾，故而轉(zhuǎn)向幅度上的發(fā)展。特別是水平小車式在結(jié)構(gòu)上占優(yōu)勢(shì)，使用很方便（3）起重臂長(zhǎng)由短臂向長(zhǎng)臂發(fā)

16、展主要原因?yàn)楸坶L(zhǎng)后使用的幅度范圍可以擴(kuò)大。往往一臺(tái)塔吊處在兩座建筑物中間，能兩邊兼顧或在乎面形體較復(fù)雜的建筑群中使用，以提高經(jīng)濟(jì)效益。所以，目前一般的臂長(zhǎng)在40m以上，而重型塔吊的臂長(zhǎng)已達(dá)80M以上。（4）發(fā)展積木塔身如把建筑工程歷使用的不同超重能力的塔吊給予系列化，并把不同截面的塔身以過(guò)渡節(jié)形式加以“積木式”這樣管理使用方便，塔身力學(xué)性能好。（5）工作速度由低速向高速發(fā)展塔吊的工作速度直接影響到工程安裝的質(zhì)量和工效各國(guó)對(duì)此都很重視，目前最大起升速度已達(dá)100mmin以上。（6）項(xiàng)升機(jī)構(gòu)通用化自升式塔吊的液壓頂升機(jī)構(gòu)價(jià)格很貴，如能設(shè)計(jì)成小巧靈活、可折裝能搬動(dòng)，一臺(tái)頂升機(jī)構(gòu)就有可能供多臺(tái)塔吊交叉

17、使用，從而降低塔機(jī)成本。（7）發(fā)展電視監(jiān)視、電腦控制系統(tǒng)持別是在操縱、通訊及安全保護(hù)方面先進(jìn)的電子技術(shù)將發(fā)揮更大的作用。國(guó)外在60一70年代就運(yùn)甩遙控電子技術(shù)使塔吊司機(jī)直接站在施工作業(yè)區(qū)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮和各種動(dòng)作的操作。（8）下旋式快速安裝的塔吊這種塔吊頗受工地歡迎因?yàn)榇祟愃鯔C(jī)動(dòng)靈活。如日本在70年代已發(fā)展了一種能自行裝卸起板，而塔身及支腿能自由伸縮的汽車塔式起重機(jī)它能在狹小的馬路亡安裝施工這種新型塔式起重機(jī)能安裝18層以下的高層住宅建筑。（9）基于ANSYS有限元軟件進(jìn)行塔式起重機(jī)分析研究ANSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的計(jì)算機(jī)輔

18、助工程（CAE）軟件，能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD,computerAideddesign）軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。Bin-Hui發(fā)表的的HeResearchandKeyBearingPartSimulationofFiniteElementAnalysisPlatformofGantryCraneBasedonANSYS中做了結(jié)構(gòu)有限元分析平臺(tái)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，使有限

19、元更好的應(yīng)用于塔機(jī)的計(jì)算分析。在NareshChauhan,P.M.Bhatt的ImprovingtheDurabilityoftheE.O.T.CraneStructurebyFiniteElementAnalysis,andOptimizetheHookMaterialforImprovingitsSolidity中可以看出有卩限元分析在結(jié)構(gòu)耐久性計(jì)算分析方面也十分強(qiáng)大。塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用，我們只用了五十年時(shí)間走完了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家上百年塔機(jī)發(fā)展的路程，如今已達(dá)到國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家九十年代水平并躋身當(dāng)代國(guó)際市場(chǎng)。但是起重機(jī)行業(yè)在不斷地發(fā)展，我們需要不斷地改進(jìn)

20、，不斷地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能使我們的起重機(jī)產(chǎn)業(yè)在世界上占有一席之地。近年來(lái)，我國(guó)塔機(jī)行業(yè)通過(guò)公關(guān)，在認(rèn)真研究國(guó)外技術(shù)，結(jié)合國(guó)情實(shí)際情況下，研究出不少好產(chǎn)品，如CAD模塊化塔機(jī)組合設(shè)計(jì)，起重、布料兩用塔機(jī)等。開發(fā)過(guò)程中，也解決了大功率起升機(jī)構(gòu)的無(wú)極變速、PLC控制問(wèn)題以及長(zhǎng)期困擾人們的起升機(jī)構(gòu)亂繩打扭問(wèn)題等。以上問(wèn)題都是自主開發(fā)采用國(guó)外關(guān)鍵元器件的辦法實(shí)現(xiàn)的，但知識(shí)產(chǎn)權(quán)是自主的。其中塔機(jī)的工作狀態(tài)監(jiān)控是我國(guó)塔機(jī)急需解決又必須解決的課題，這需要對(duì)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行揚(yáng)棄，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情著力進(jìn)行研制，如能解決將會(huì)大大推動(dòng)我國(guó)塔機(jī)技術(shù)發(fā)展向質(zhì)的飛躍。1.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)研究的是QTZ1000塔機(jī)總體方案和

21、平頭式平衡臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及起升機(jī)構(gòu)校核計(jì)算。QTZ1000是采用上回轉(zhuǎn)自升式塔式起重機(jī)，升高方式為外部附著式、變幅方式為小車變幅式。我這次設(shè)計(jì)平衡臂及拉桿，為了保證塔機(jī)有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，在設(shè)計(jì)時(shí)金屬結(jié)構(gòu)首先滿足作業(yè)空間的需要，其次滿足總體布置的要求，而且有足夠的靜強(qiáng)度，其金屬結(jié)構(gòu)還應(yīng)有足夠的靜態(tài)剛性和動(dòng)態(tài)特性。塔機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件的重量占整機(jī)重量的比重很大，通常約占整機(jī)的60-70%。所以選擇合適的材料能減輕機(jī)構(gòu)的負(fù)荷，降低整機(jī)的造價(jià)。此外，結(jié)構(gòu)要合理，工藝性要好，盡可能去體現(xiàn)造型美。任何一種機(jī)械都有其參數(shù)，塔機(jī)的參數(shù)包括基本參數(shù)和主參數(shù)?；緟?shù)包括：幅度、起升高度、額定起升載荷、軸距、起重機(jī)重量、

22、尾部回轉(zhuǎn)半徑、工件速度。主參數(shù)是公稱起重力矩，這些重要參數(shù)直接影響塔式起重機(jī)的工作性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制造成本。QTZ1000型塔機(jī)參數(shù)的選擇將參照各種塔機(jī)生產(chǎn)廠家的數(shù)據(jù)及國(guó)家有關(guān)文獻(xiàn)來(lái)確定。起重臂可按施工拼裝成50米，60米，70米，80米。自由高度為79米，最大起升高度（附著）200米，額定起升力矩1000TM。設(shè)計(jì)原則和參數(shù)塔機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)額定起重力矩：lOOOt.m；最大起重量：80t；最大工作幅度：80m；最小工作幅度：5m；最大起升高度：200米最大幅度處額定起重量：l3T起升高度：獨(dú)立79米，附著200米起升速度：7.272m/min最低穩(wěn)定速度：W5m/min最大回轉(zhuǎn)速度：0.

23、5r/min變幅速度：0-35/50m/min頂升速度：0.4m/min工作溫度：-20C40C工作電壓：380%10V風(fēng)速：工作狀態(tài)：W20m/s非工作狀態(tài)：W46m/s安裝時(shí)最大高度處風(fēng)速W12m/s2.2起重機(jī)設(shè)計(jì)原則參照工程起重機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)手冊(cè)、D1250-80說(shuō)明書，暫定塔機(jī)各機(jī)構(gòu)工作級(jí)別如下1）載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)2）利用等級(jí)總的工作循環(huán)次數(shù)3）起重機(jī)的工作級(jí)別Q2（中等載荷）Kr=0.25U4（經(jīng)常清閑的使用）N=2.5X105A4總體方案設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是后續(xù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和框架。只有在做好總體設(shè)計(jì)的前提下，才能更好的完成設(shè)計(jì)。它是對(duì)滿足塔機(jī)技術(shù)參數(shù)

24、及形式的總的構(gòu)想，總體設(shè)計(jì)的成敗關(guān)系到塔機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了塔機(jī)設(shè)計(jì)的成敗?？傮w設(shè)計(jì)指導(dǎo)各個(gè)部件和各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行，一般由總工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國(guó)內(nèi)外的同類機(jī)械的有關(guān)資料，了解當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外塔機(jī)的使用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研的情況，并進(jìn)行分析比較，制定總的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計(jì)的機(jī)型達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，力求結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好，工藝簡(jiǎn)單，工作可靠。塔機(jī)基礎(chǔ)固定一般分預(yù)埋螺栓固定基礎(chǔ)，預(yù)埋支腿固定基礎(chǔ)兩種形式，由于本次設(shè)計(jì)為QTZ1000塔式起重機(jī)，最大起升高度200米，最大吊重80T，屬于超大型起重機(jī)，所以采用穩(wěn)定性更好的預(yù)

25、埋支腿固定式。支腿上部與塔身節(jié)相連接，塔身節(jié)頂端、頂升套架與下轉(zhuǎn)臺(tái)相連接，下轉(zhuǎn)臺(tái)上面與回轉(zhuǎn)支承的外圈連接。緊固在回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈上的轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括上回轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)塔身、平衡臂、起重臂、變幅小車與吊鉤、平衡重、起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及司機(jī)室等。這些部件均可繞塔身軸線在各自水平面內(nèi)一起回轉(zhuǎn)。起重臂通過(guò)銷軸與塔頭相連接。平衡臂則用兩根拉桿與塔頭連接，其根部與上轉(zhuǎn)臺(tái)銷軸連接。起升機(jī)構(gòu)設(shè)在平衡臂中后部，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)布置在上轉(zhuǎn)臺(tái)右側(cè)，左側(cè)是司機(jī)室，變幅小車和吊鉤由設(shè)在位于起重臂靠近根部處的變幅機(jī)構(gòu)牽引，沿起重臂縱軸線做水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。塔式起重機(jī)包括金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)三部分。金屬結(jié)構(gòu)塔式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是塔式

26、起重機(jī)的重要組成部分，金屬結(jié)構(gòu)主要部件為：起重臂、平衡臂、上下支承座、塔身等。通常約占整機(jī)自重的70左右，承受塔機(jī)的自重載荷及工作時(shí)的各種外載荷，必須在結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面保證塔機(jī)安全可靠地工作。因此金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理、制造質(zhì)量的好壞都將直接影響塔式起重機(jī)的工作性能。塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：（1）滿足塔式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)要求（2）滿足塔式起重機(jī)安全可靠的要求（3）重量輕、材料?。?）構(gòu)造合理、工藝良好（5）造型美觀3.1.1起重臂塔式起重機(jī)臂架的結(jié)構(gòu)型式有三種：桁架水平式、桁架壓桿式、桁架混合式（圖3.1）桁架壓桿式臂架利用固定在臂架端部的變幅鋼絲繩改變臂架傾角，使

27、臂架俯仰變幅臂架主要承受軸向壓力。桁架水平式臂架利用沿臂架弦桿運(yùn)行的起重小車的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)變幅臂架主塔式起重機(jī)臂架長(zhǎng)，自重較大，臂架設(shè)計(jì)合理與否直接影響起重機(jī)的承載能力、整機(jī)穩(wěn)定性和整機(jī)自重。因此應(yīng)該在保證臂架的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性的條件下盡量減輕臂架的重量。根據(jù)以上分析采用小車變幅式臂架，雙吊點(diǎn)腹桿布置，三角截面起重臂的腹桿采用人字形布置，加工方便，便于布置小車變幅機(jī)構(gòu)。起重臂橫截面為等腰三角形，上弦桿、斜腹桿、水平斜腹桿均為無(wú)縫鋼管，兩根下弦桿為槽鋼，下弦桿的上表面及側(cè)面保證分別平整既相互垂直以兼作變幅小車的運(yùn)行軌道。起重臂每節(jié)之間不存在互換性。為便于安裝運(yùn)輸和組合成不同長(zhǎng)度臂架，吊臂一般分

28、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(guò)螺栓和銷軸聯(lián)接。圖3.2起重臂截面示意圖圖3.3起重臂結(jié)構(gòu)示意圖3.1.2平衡臂QTZ1000塔式起重機(jī)是上回轉(zhuǎn)塔機(jī)。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)均需配設(shè)平衡臂，其功能是支撐平衡重（或稱配重），用以構(gòu)成設(shè)計(jì)上所需要的作用方向與起重力矩方向相反的平衡力矩，在小車變幅水平臂架自升式塔機(jī)中，平衡臂也是延伸了的轉(zhuǎn)臺(tái)，除平衡重外，還常在其尾端裝設(shè)起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一則可發(fā)揮部分配重作用，二則增大鋼絲繩卷筒與塔尖導(dǎo)輪間的距離，以利鋼絲繩的排繞并避免發(fā)生亂繩現(xiàn)象。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)的平衡臂較長(zhǎng)，約為起重臂長(zhǎng)的1/4左右,QTZ1000最大工作幅

29、度為80米，所以本次設(shè)計(jì)平衡臂長(zhǎng)度為20米。全臂分為兩節(jié)，節(jié)間用銷軸連接其根部用銷軸與回轉(zhuǎn)塔身相連，尾部通過(guò)平衡拉桿與塔頂相連接。平衡重?cái)R置在尾部起升機(jī)構(gòu)也靠后布置，電控柜靠前方。這樣布置平衡效果最好，而且便于檢查、維護(hù)和管理。圖3.4平衡臂結(jié)構(gòu)示意圖上、下支座上支座上部分別與塔頂、起重臂、平衡臂連接，下部用高強(qiáng)螺栓與回轉(zhuǎn)支承相連接在支承座兩側(cè)安裝有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它下面的小齒輪準(zhǔn)確地與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合，另一面設(shè)有限位開關(guān)。下支座上部用高強(qiáng)螺栓與回轉(zhuǎn)支承連接、支承上部結(jié)構(gòu)，下部四角平面用4個(gè)銷軸和8個(gè)M30的高強(qiáng)螺栓分別與爬升架和塔身連接。/lri圖3.6下支座圖3.7上支座3.1.4塔身塔身結(jié)構(gòu)

30、也稱塔架，是塔機(jī)結(jié)構(gòu)的主體，支撐著塔機(jī)上部結(jié)構(gòu)的重量和承受載荷，并將這些載荷通過(guò)塔身傳至底架或直接傳遞給地基基礎(chǔ)。塔身結(jié)構(gòu)斷面型式塔身結(jié)構(gòu)斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類。圓形斷面和三角形斷面現(xiàn)在基本上不用，現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的塔機(jī)均采用方形斷面結(jié)構(gòu)。因此本設(shè)計(jì)采用的也是方形斷面結(jié)構(gòu)。按塔身結(jié)構(gòu)主弦桿材料的不同，主弦桿一般為角鋼或者方鋼管、圓鋼管。由型鋼或鋼管焊成的空間桁架，其成本比較低，且能滿足工作需要。因此主弦桿采用由等邊角鋼拼焊成的方管。這種樣式具有選材方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。塔身結(jié)構(gòu)腹桿系統(tǒng)塔身結(jié)構(gòu)的腹桿系統(tǒng)采用角鋼或無(wú)縫鋼管制成，腹桿可焊裝與角鋼主弦桿內(nèi)側(cè)或焊裝于角鋼主弦桿外側(cè)。斜腹

31、桿和水平腹桿可采用同一規(guī)格，腹桿有三角形、K字型、X型等多種布置形式。腹桿不同會(huì)影響塔身的扭轉(zhuǎn)剛度和彈性穩(wěn)定。本次設(shè)計(jì)腹桿采用X形布置。適合起重能力較大塔身結(jié)構(gòu)采用的腹桿布置方式。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間的聯(lián)接方式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的聯(lián)接方式有：蓋板螺栓聯(lián)接，套柱螺栓聯(lián)接，承插銷軸聯(lián)接和瓦套法蘭聯(lián)接。蓋板螺栓聯(lián)接和套柱螺栓聯(lián)接應(yīng)用最廣。本次設(shè)計(jì)的QTZ1000塔機(jī)由于屬于大型起重機(jī)，為提高安裝效率，采用銷軸聯(lián)接，其特點(diǎn)是：具有安裝速度快、不需要控制預(yù)緊力。塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輕、中型自升塔機(jī)和內(nèi)爬式塔機(jī)宜采用整體式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。附著式自升式塔機(jī)和起升高度大的軌道式以及獨(dú)立式自升塔機(jī)宜采用拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。拼裝式塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的

32、加工精度要求比較高，制作難度比較大，零件多和拼裝麻煩，但拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的優(yōu)越性更不容忽視：一是堆放儲(chǔ)存占地?。欢茄b卸容易；三是運(yùn)輸費(fèi)用便宜，特別是長(zhǎng)途陸運(yùn)和運(yùn)洋海運(yùn)，由于利用集裝箱裝運(yùn)，其抗銹蝕和節(jié)約運(yùn)費(fèi)的效果極為顯著。QTZ1000屬于大型自升式塔機(jī)，為方便運(yùn)輸、儲(chǔ)存，綜合各種型式的特點(diǎn)，塔身結(jié)構(gòu)采用拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。如圖3.8所示：圖3.8塔身結(jié)構(gòu)示意圖工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)包括：起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)等部件。是塔機(jī)功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其性能好壞，直接關(guān)系到整機(jī)工作性能好壞。在塔機(jī)設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中，必須保證其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作可靠。3.2.1起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)重物升、降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。塔式起重機(jī)

33、的起升機(jī)構(gòu)的組成：電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、鋼絲繩、滑輪組及吊鉤等。起升機(jī)構(gòu)同平衡重一起安放在平衡臂的尾端，一則可發(fā)揮部分配重作用，二則增大鋼絲繩卷筒與塔尖導(dǎo)輪間的距離，以利鋼絲繩的排繞并避免發(fā)生亂繩現(xiàn)象。該機(jī)構(gòu)采用三速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)操縱臺(tái)上的轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)變速，以獲得理想的起升速度和慢就位的準(zhǔn)確性。（1）起升機(jī)構(gòu)要注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：起升機(jī)構(gòu)的卷筒應(yīng)具有足夠的容繩量，臂架處于最小幅度，吊鉤處在最低位置時(shí)，在卷筒上至少要保留3圈鋼絲繩。鋼絲繩在卷筒上應(yīng)有防止亂繩的裝置，應(yīng)選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。載荷在空中停止后，再次做提升起動(dòng)，此時(shí)載荷載任何提升操作條件下，均不得出現(xiàn)明顯反向動(dòng)作。起升機(jī)構(gòu)按布置

34、形式分為：II形布置、L形布置、U形布置、一字形布置。跟據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇II形布置。起升機(jī)構(gòu)布置形式：圖3.9起升機(jī)構(gòu)示意圖1.電動(dòng)機(jī)；2.制動(dòng)器；3.減速器；4.卷筒；5.軸承座；6.高度限位器（2）起升機(jī)構(gòu)主要零部件選擇減速器選擇起升機(jī)構(gòu)常用的減速器有圓蝸輪減速器、柱齒輪減速器、行星齒輪減速器三種。渦輪減速器的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、尺寸小、傳動(dòng)比大，缺點(diǎn)是效率低、壽命短；柱齒輪減速器的優(yōu)點(diǎn)是效率高，功率范圍大，缺點(diǎn)是體積重量都很大；行星齒輪減速器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、重量輕，缺點(diǎn)是造價(jià)貴。綜合考慮性價(jià)比、工作效率，本塔式起重機(jī)選擇柱齒輪減速器，且柱齒輪減速器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，選型方便。制動(dòng)器選擇為了

35、保證起升機(jī)構(gòu)的正常工作和安全性，防止工作中突然斷電導(dǎo)致重物下墜，制動(dòng)器應(yīng)選用常閉式。鋼絲繩選擇根據(jù)繩鋼絲韌性（內(nèi)彎次數(shù)的多少）分為：特級(jí)、I級(jí)和II級(jí)，起重機(jī)通常采用I級(jí)。由于本塔機(jī)常用于海邊港口建設(shè)，濕度大，腐蝕嚴(yán)重，故鋼絲繩的表面處理應(yīng)為“甲”級(jí)（用于嚴(yán)重腐蝕場(chǎng)合）。鋼絲繩應(yīng)選用交繞繩，因其克服了順繞繩扭轉(zhuǎn)和易松散的缺陷，且比混繞繩的制作工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好。3.2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是重負(fù)荷工作機(jī)構(gòu)，不僅要附帶很重的吊載和臂架等結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要克服很大的迎風(fēng)阻力。這些均是影響回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)功率選擇的因素。目前采用的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有以下幾種：（1）電動(dòng)機(jī)液力耦合器減速器小齒輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這種

36、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)呈“1”字型立式安裝，由于中間裝有液力耦合器，可減緩電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的速度沖擊，因此運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。但靠電機(jī)反接制動(dòng)，特別在就位時(shí)，只能靠操作人員“點(diǎn)動(dòng)”。特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，造價(jià)相對(duì)較低，但調(diào)速性能不好。（2）帶渦流制動(dòng)器的力矩電機(jī)行星減速機(jī)小齒輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和減速時(shí)，引入了渦流制動(dòng)器，使之達(dá)到起、制動(dòng)平穩(wěn)。但造價(jià)較高。（3）變頻調(diào)速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)由變頻調(diào)速電機(jī)（鼠籠型）行星減速機(jī)小齒輪組成。通過(guò)變頻器調(diào)整電源頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，但目前尚無(wú)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專用變頻器。（4）由多檔速度的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)液力耦合器行星減速器電磁片式制動(dòng)器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這是一種較好的回轉(zhuǎn)

37、機(jī)構(gòu)，能保證力的傳遞平穩(wěn)而無(wú)磨損。其對(duì)風(fēng)荷調(diào)控作用在于風(fēng)載轉(zhuǎn)矩增大超越限度時(shí)，電動(dòng)機(jī)接電后，制動(dòng)器便首先轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使塔機(jī)免去不必要的倒轉(zhuǎn)，風(fēng)停止后，制動(dòng)器又會(huì)立即松開。當(dāng)工作班結(jié)束后，塔機(jī)非作業(yè)時(shí)，通過(guò)隨風(fēng)轉(zhuǎn)電控或機(jī)械操作裝置使制動(dòng)閘松開，令塔機(jī)猶若一座風(fēng)向標(biāo)可隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不至于被巨風(fēng)強(qiáng)吹扭毀?？紤]在滿足使用要求條件下，降低成本，本次設(shè)計(jì)的QTZ1000型號(hào)塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選用第一種結(jié)構(gòu)型式?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)YTRVF180L1-4F2B5經(jīng)過(guò)力偶合器至行星齒輪減速機(jī)到主動(dòng)小齒輪，再驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承大齒輪。本機(jī)構(gòu)由于采用了液力偶合器聯(lián)結(jié)，使其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊慣性小，進(jìn)而改善

38、了塔機(jī)的工作狀況。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理見圖3.10。1-雙速電動(dòng)機(jī)2-液力偶合器3-Xx4-100型行星齒輪減速器4-驅(qū)動(dòng)小齒輪5-單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承6-回轉(zhuǎn)大齒輪圖3.10回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2.3變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)改變幅度的工作機(jī)構(gòu)，用來(lái)擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。變幅機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒和制動(dòng)器組成。功率和外形尺寸較小。變幅機(jī)構(gòu)按其構(gòu)造和不同的變幅方式分為運(yùn)行小車式和吊臂俯仰式。此次設(shè)計(jì)的QTZ1000型塔式起重機(jī)采用水平臂小車變幅，實(shí)現(xiàn)小車的水平移動(dòng)。由于起重量較大，為避免起重臂臂架應(yīng)力過(guò)度集中，所以采用雙小車變幅。按照小車沿吊臂弦桿行走方式，小車式變幅機(jī)構(gòu)分為自

39、行式和繩索牽引式兩類。在塔式起重機(jī)中大多采用繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)，這樣即可減輕吊臂載荷，又可以使工作可靠，而且因其驅(qū)動(dòng)裝置放在吊臂根部，平衡重也可略為減少。因此選用繩索牽引式小車變幅機(jī)構(gòu)。1.起升卷筒導(dǎo)向滑輪；2.撐架導(dǎo)向滑輪；3.上支座起重量限制器滑輪；4副小車；5.主、副小車連接粱；6.主小車；7.防扭裝置；8.主小車定滑輪；9.下滑輪組滑輪：10.上滑輪組滑輪；11.副小車定滑輪圖3.11雙小車四倍率繞繩3.2.4頂升機(jī)構(gòu)頂升機(jī)構(gòu)的頂升形式有繩輪頂升、鏈輪頂升、齒條頂升、絲杠頂升和液壓頂升等5種。繩輪頂升和鏈輪頂升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不平穩(wěn)，采用較少。液壓頂升機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、平穩(wěn)、安全

40、、操縱方便、爬升速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)。本塔機(jī)采用液壓頂升機(jī)構(gòu)。綜合上述機(jī)構(gòu)選型和原始設(shè)計(jì)參數(shù)得出下面的技術(shù)性能數(shù)據(jù)表：技術(shù)性能數(shù)據(jù)表機(jī)構(gòu)工作級(jí)別起升機(jī)構(gòu)M4回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)M5變幅機(jī)構(gòu)M4整機(jī)工作級(jí)別A4最大起重力矩（t.m）1000獨(dú)立式最大起升高度（m）固定式附著式79200工作幅度（m）最大80最小6.5最大起重量（t）80起升機(jī)構(gòu)型號(hào)QPL4272倍率a=2雙小車a=4雙小車a=8起重量（t）/速度5/10/520/727.628.810/3620/28.840/14.420/40/80/1814.47.2最低穩(wěn)定速度（2倍率）（m/min）W5功率（kW）132變幅機(jī)構(gòu)速度（m/min）035/

41、50功率（kW）18.5回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)速度（r/min）00.5功率（kW）3X18.5頂升機(jī)構(gòu)工作壓力（Mpa）31.5速度（m/min）0.4功率（kW）22總功率（kW）200（不含頂升）平衡重（t）50米臂長(zhǎng)60m臂長(zhǎng)70m臂長(zhǎng)80m臂長(zhǎng)45.445.455.257.4工作電壓380(10%)V50Hz風(fēng)速工作狀態(tài)W20m/s非工作狀態(tài)W46m/s工作溫度（C）-20+403.3驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是塔式起重機(jī)又一個(gè)重要的組成部分。驅(qū)動(dòng)裝置用來(lái)給各種機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，最常用的是YZR與YZ系列交流電動(dòng)機(jī)?？刂葡到y(tǒng)對(duì)工作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置實(shí)行控制，并及時(shí)地將工作情況用各種參量：電流值、電

42、壓值、速度、幅度、起重量、起重力矩、工作位置與風(fēng)速等數(shù)值顯示出來(lái)，以使司機(jī)在操作時(shí)心中有數(shù)。一臺(tái)性能優(yōu)越的塔式起重機(jī)，必須由性能良好、安全可靠、壽命較長(zhǎng)的控制系統(tǒng)與之配合。平衡臂的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1平衡臂總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平衡臂是用來(lái)擱置平衡重、起升機(jī)構(gòu)、電控柜等設(shè)施用的，它是由工字鋼、槽鋼、防鋼管或角鋼組焊而成的平面框架，其上設(shè)有走道和防護(hù)欄桿，便于人員在上面進(jìn)行安裝和檢修作業(yè)。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)的平衡臂相對(duì)較大，約為起重臂長(zhǎng)的1/4左右，前臂分為前后兩節(jié)，節(jié)間用銷軸連接，其根部由銷軸與回轉(zhuǎn)塔身相連接，尾部通過(guò)平衡拉桿與塔頂相連接。平衡重?cái)R置在尾部，起升機(jī)構(gòu)也靠后方布置，電控柜靠前方布置，這樣布置平衡效果最

43、好，而且便于檢查、維護(hù)和管理。平衡臂的載荷是固定不變的，故其結(jié)構(gòu)計(jì)算便于掌握計(jì)算，對(duì)于起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)是一個(gè)動(dòng)載荷激振源，其激振頻率與平衡臂固有頻率相等或與平衡臂固有頻率相接近也會(huì)產(chǎn)生共振。使塔機(jī)工作平穩(wěn)。當(dāng)遇到這樣的情況時(shí)，平衡臂的梁要加大，增加剛性，改變其固有頻率；縮短平衡臂長(zhǎng)度，也可改變固有頻率，但平衡重要增加；還有一個(gè)辦法，是在一節(jié)臂也設(shè)置一個(gè)輔助的拉桿支點(diǎn)，平衡拉桿在中間分叉總拉桿在分拉桿夾角平分線上，形成穩(wěn)定的雙吊點(diǎn)平衡拉桿。這種方法對(duì)改變固有頻率最有效。平衡臂結(jié)構(gòu)形式：上回轉(zhuǎn)塔機(jī)需配設(shè)平衡臂，其功能是支承平衡重(或稱配重)，支承平衡重用以構(gòu)成設(shè)計(jì)上所要求的作用方向與其中力矩方向相反

44、的平衡力矩。在小車變幅水平臂架自升式塔機(jī)中，平衡臂也是延伸了的轉(zhuǎn)臺(tái)，除平衡重外，還常在其尾部裝設(shè)起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一則可以發(fā)揮一部分配種作用；二則增大鋼絲繩卷筒與塔尖導(dǎo)向輪之間的距離，以利鋼絲繩的排繞并避免發(fā)生亂繩現(xiàn)象。平衡臂有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：平面框架式平衡臂：有兩根槽鋼縱梁或有槽鋼焊成的箱形斷面組合梁和系桿組成。在框架的平面鋪有走道版，走道板兩旁設(shè)有防護(hù)欄桿。這種平衡臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易。三角形斷面桁架式平衡臂(正三角形斷面和側(cè)三角形斷面兩種)：此類平衡臂的構(gòu)造與起重臂結(jié)構(gòu)構(gòu)造相似，但較為輕巧，適用于長(zhǎng)度較大的平衡臂。矩形截面桁架式平衡臂：根部與座在回轉(zhuǎn)

45、塔架連接成一體，適用于小車變幅水平臂架特長(zhǎng)的超重型自升式塔機(jī)。平衡臂結(jié)構(gòu)形式的選用原則是：自重比較輕，加工制造簡(jiǎn)單，造型美觀與起重臂匹配得體。起重力矩不超過(guò)1600KNM的自升式塔機(jī)，均以采用平面框架式平衡臂較為適宜。重型和超重型自升塔機(jī)，則可采用倒三角形或矩形截面桁架式的平衡臂。平衡臂的構(gòu)造設(shè)計(jì)必須保證所要求的平衡力矩得到滿足。短平衡臂優(yōu)點(diǎn)：便于保證塔機(jī)在狹窄的空間里進(jìn)行安裝架設(shè)和拆卸，適合在城市建筑密集地區(qū)承擔(dān)施工任務(wù)的塔機(jī)使用，不易受鄰近建筑物的干擾，結(jié)構(gòu)自重較輕。長(zhǎng)平衡臂的主要優(yōu)點(diǎn)是，可以適當(dāng)減少平衡重的用量相應(yīng)的減輕塔身上部垂直載荷。根據(jù)以上分析，QTZ1000型塔式起重機(jī)選用矩形截

46、面桁架式平衡臂。4.2平衡臂特性計(jì)算4.2.1平衡臂截面特性參數(shù)（1）主肢截面形式為等邊角鋼封板：已知：角鋼型號(hào)：L200*20-9430封板型號(hào)：10*177角鋼截面參數(shù)：Ix1=2545.83mm4I1=2545.19mm41Wx1=240-41mm4W1=240.41mm41行心坐標(biāo)：X=10.59mmY1=10.59mm封板截面參數(shù)：Ix2=8049.71mm412=8049.71mm42W2=909.57mm42Wi=910.15mm41形心坐標(biāo)：X2=8.58mmY2=8.58mm斜撐桿截面形式為槽鋼：槽鋼型號(hào)：C12.6槽鋼截面參數(shù)：I=3910000mm4x_xcgI=3800

47、00mm4_xcgW=621000mm3x_xcgW=102000mm3_xcgi”=49.5mmx_zfgi=15.7mmxcgA=1569.2mm2_xcg橫梁截面形式為方管：已知：方管型號(hào)：F70*4方管截面參數(shù)：Ix1=2545416mm4I1=2545416mm41W=56564mm4x1W=56564mm41平衡臂截面A整個(gè)截面的截面特性：截面面積:Adb=2xAh=6983.400mm2_db_zhIdb=2xIh=67400000.000mm4x_dbx_zhW=x-dbX_db=539200mm3HIIy-db=1612495360mm4AxW2=2xL+2xzhdb-zh4

48、W=y-db=3359365.333mmVdb2Ixxi=x_db=98.242mmx-dbA_dbIxyi=_db=480.525mmy-dbA_db4.2.2計(jì)算簡(jiǎn)圖及工況圖4.2中：Q1、Q2：平衡臂自重；G2:起升機(jī)構(gòu)重（10.8t）；G3:配電箱重（100kg）；Q3:平衡重；T：拉索拉力；S：起升鋼絲繩拉力；G1：平衡臂自重（33.09t）；G4：平衡重（57.4t）。計(jì)算工況：本塔式起重機(jī)平衡臂耳板位置的設(shè)計(jì)原則：無(wú)風(fēng)、靜止?fàn)顟B(tài)主肢應(yīng)力等于無(wú)風(fēng)、吊起最大起重量、靜止?fàn)顟B(tài)主肢的應(yīng)力。所以平衡重設(shè)計(jì)工況確定為空載、鋼絲繩全部卷入、風(fēng)垂直吊臂吹。平衡重位置及拉桿確定工況一：滿載P=8O

49、t,高度為最大H=79.95m,鋼絲繩拉力：p=px0+G=80 x0.5(1+1.3)x104+37000=957000(N)q2ndmaxaXq957000+5004x0.98=244260(N)耳二耳5二0.9950G:吊鉤組重（37000N）；dq：鋼絲繩重量（500N）；q：起升機(jī)構(gòu)從卷筒到吊鉤的傳動(dòng)總效率；0a:滑輪組倍率；0:動(dòng)載系數(shù)；0=0.5x（1+1.3）=1.152n2n工況二:空鉤時(shí)，鋼絲繩全部卷入。Smin370004x0.98=9438.8(N)設(shè)工況一和工況二由平衡臂自重qi、q;起升機(jī)構(gòu)重G2；配電箱重G；平衡重；33拉索拉力T；起升鋼絲繩拉力S；軸力分別為Mi

50、、M2和N、N2T=(0.5qx2+qlq(x+x一0.5I)+q(L一x)(x+0.5(L一x)一SsinPx+Gx+GxTOC o 1-5 h z11124q2311max22233/(xsina)N=Tcosa+ScosP11maxM=Tsina(x一x)一Iq(x一x+x一0.5I)一0.5q(L一x)21112q224q232T=(0.5qx2+qI(x+x-0.5I)+q(L-x)(x+0.5(L-x)-Ssinpx+Gx+Gx/(xsina)2112q24q2311min22233N=Tcosa+ScosP22minM=Tsina（x一x）一Iq（x一x+x一0.5I）一0.5q

51、（L一x）2222q2224q232根據(jù)平衡重位置的設(shè)計(jì)原則:（起升機(jī)構(gòu)出工況一和工況二的應(yīng)力相等）mnmn112+2-MNWA12丨222計(jì)算得：x1087mm4工M00 x二(0.5qx2+q-1(x+x-0.5I)+q(Lx)(x+0.5(L-x)S-sinj3-x+G-x+G-x/(x-sina)2112q24q2311min22233=36291.65(N)拉索直徑：2-Td|=-3j130mm取LL152N/mm2故選用0130mm的圓鋼(兩根拉索)a：平衡臂拉桿與平衡臂夾角0:起升繩與平衡臂夾角。4.2.3平衡臂穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算所需部分?jǐn)?shù)據(jù):平衡臂寬：1500mm；主肢20#+51

52、0封板；平衡臂根回轉(zhuǎn)中心距：1850/2+180=1105mm；最大額定起重量：P=801；最小額定起重量：P=1.151；回轉(zhuǎn)速度：0.5r/min；起、制動(dòng)時(shí)間：1=4s。截面特性計(jì)算主肢的截面形式為等邊角鋼焊件封板已知：角鋼型號(hào)20#封板型號(hào)10#角鋼截面系數(shù)：x、I、WxIyx、W、AyA=64.22mm2=Ixxx+斗尹=2545mm4I=I+x2A+(h一2t)3yyy12+1(h-2t)(b-z一x)=2545.19mm42012Ix=240.41mm3hW=y=240.26mm3M(a,a)max12y截面中斜撐桿截面形式：C12.6槽鋼A=1569.2mm2r2AA=5853

53、.3mm2r1cos0cos0=0.6ix亍=49.501iy礦=15.701平衡臂截面：A=2A=13966.8mm201I=2I=432380906mm4xxI=2I+A(l/2)2=6298544046mm4y=2W=2161904mm3x2I=a=8398059mm3b4.2.4載荷計(jì)算(1)平衡臂自重：平衡重均布載荷：q二0.31kg/mq二9.08kg/m2(2)風(fēng)力計(jì)算單位長(zhǎng)度上的風(fēng)力：q50n/mw回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的力矩計(jì)算：由風(fēng)力產(chǎn)生的0點(diǎn)的力矩為：X12=3969000Nm2由起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)?。?二1.35“30t=0.02M=G&x2=6213756Nm

54、125由配重產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為：M=Gx2O=54709323Nm2445由平衡臂自重產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為：=4055524Nm5由配電箱產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力矩為：M=Gqx2O4335二5600800Nm回轉(zhuǎn)平面臂根總力矩：M=M+M+M+M0y1123回轉(zhuǎn)平面吊點(diǎn)處彎矩：+M=68968403Nm4fM0y2q(1x)2.(1x)2.=1+G(xx)2+q(1x)1O=806633Nm2441511454）在起升平面內(nèi)由橫向載荷引起的最大彎矩由起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的最大彎矩：由表查得：e=1.052e=i+o.i(e-1)=i.oo512G-x(x-x)M=2+2=36544350N-mTOC o

55、1-5 h zhx0 x1xM=Gx2=623756N-mhy0225有自重載荷在起升機(jī)構(gòu)處產(chǎn)生的最大彎矩：M=qx(x一x)e=19630404Nmhx1211121Mhy1=q(x-x)2+q(x2w12411-x)32e5=47281Nm（5）計(jì)算九、九xy九=18.5yiy九=70.7xiy6）查表得e=0.786xe=0.984y7）計(jì)算歐拉臨界公式：冗2EAF=019058498Nexx20 x冗2EAF=132297481Neyx20yE=2.06x1058）計(jì)算橫向載荷彎矩系數(shù)：山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書12) C=1-0.2丁C0Sa=0.99hx0FexC=1.00hx1C

56、=1-0.4丁C0Sa=0.999hy1Feyxa=0.87x2TcosaC=1-(1-0.4(3a-a2)-=0.999hy0Fey9）計(jì)算吊點(diǎn)處彎矩：M0 xqi(_Xi)2+q-2x-(x-x)=22730421N-m254510)計(jì)算端彎矩的不等折減系數(shù):C=0.60 xMC=0.6+0.40=06050yM0yy11)計(jì)算穩(wěn)定性F1o=n+1A1F1n0.9FexCM0y0y11廠0.9FeyF=n-申AA=18.67N/mm2G+Gx+Gx+Gx-SsinPx-=-442233min=409596Nsinax1=Tcosa=240520NCM+CM+CM0 x0 xhx0hxohx

57、1hx1+Wx+CM+CMhy1hy1hy0hy0=117.5N/mm2Wy平衡臂單肢穩(wěn)定性驗(yàn)算：主肢】40a+510封板：A=11025mm2I=217989833N/mm4x九=6.24丄=139.5山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 查表得：申二0.998旦+M+M=141.12N/mm2申A12Ftrip=159.68AR整體穩(wěn)定性和單肢穩(wěn)定性均合格。4.2.5拉桿受力計(jì)算t=170MPab40Grt=930MPa=160Mpa；Q345Bbp130mm圓鋼材料為Q345B。1）其抗拉強(qiáng)度為：一I二怎二12&42MParb=170Mpa045mm銷軸材料為40G。r2）其抗拉強(qiáng)度：t二T=36

58、291.65二114.15MPaL-160Mpa2A2兀(0.0225)2其剪切強(qiáng)度：t-卩36291.65-241.94MPAK-QhsunwT:基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T二9550PN-mssnK:繞線異步電動(dòng)機(jī)K=2.1uuF:額定起升載荷F=49372NQQV:額定起升速度V=1.6m/snnn：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率n=0.88n:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=735r/minww中速起吊額定起重量時(shí):9.55F-vK-Qh660N-mT730N-munfsw空吊高速時(shí):9.55F-vK-Qh9.98N-mT730N-munfsw慢速就位時(shí)：9.55F-vK-Qh=64.98N-mT=730N-mu

59、nfsw故過(guò)載校核合格。3）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核T-nrem9550f-KzP：電動(dòng)機(jī)額定功率；nT：最不利工作循環(huán)的等效平均阻力轉(zhuǎn)矩；ren：電機(jī)轉(zhuǎn)速；mK:系數(shù)；K=1-二1-二0.7zz10001000中速時(shí):等效平均阻力矩:T二T-K二660 x0.7二442N-m；rerEn=720r/min；耳=0.88；mT-nrem=5.66kwP=55kw9550f-Kzn空吊高速時(shí):T9.98N-mTr6.986N-mrenm=1440r/minT-n1.40kwP51.5kw9550f;Kzw慢速就位時(shí):T64.98N-mTr45.486N-mren=720r/minm故過(guò)載發(fā)熱校核合格。5.5減速器選擇1）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比確定：2）校核Tnrem9550fKz=4.58KwT表明滿足尖峰在和要求，故所選減速器合格。阻max5.6制動(dòng)器選擇1）制動(dòng)力矩計(jì)算起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩需滿足正點(diǎn)面條件：K-M制制靜K制：制動(dòng)安全系數(shù)；K制=卩M制靜：滿載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩;FDM制靜=Qm.門2IaBF=49372.4NQD=D+(2m-1)D=800+(2x2一1)x20=860mmmiB二37a=4耳二0.88“49372.