QTZ80塔式起重機總體設(shè)計

QTZ63塔式起重機總體設(shè)計整機總體參數(shù)的初步確定1.1設(shè)計參數(shù)指標的合理性分析塔式起重機的主要參數(shù)有尺寸參數(shù)、工作速度參數(shù)、功率參數(shù)、經(jīng)濟性指標參數(shù)，其中最重要的是最大起重量、最大起重力矩、工作幅度、起升速度、回轉(zhuǎn)速度、變幅速度、起升高度、整機重量。主要參數(shù)的選擇選擇塔式起重機主要參數(shù)的基本依據(jù)：設(shè)計任務(wù)書所規(guī)定的有關(guān)參數(shù)、用途和作業(yè)要求、工作條件等；有關(guān)國內(nèi)外同類型、同等級塔式起重機的技術(shù)資料，國家以及企業(yè)的系列標準等；理論分析或經(jīng)驗計算；使用單位的要求和制造廠商的生產(chǎn)條件等；合理的主要參數(shù)應(yīng)該符合以下條件滿足實際使用要求——實用性；適合于生產(chǎn)廠的制造條件——可能性；充分發(fā)揮發(fā)動機功率——經(jīng)濟性；與國內(nèi)外同類型產(chǎn)品相比較有較先進的技術(shù)經(jīng)濟指標和可靠的工作性能——先進性。1.2塔式起重機參數(shù)的初步確定表1QTZ63塔式起重機基本參數(shù)表最大起重量t5最大幅度處額定起重量t1.0最大起重力矩kN·m630工作幅度m2.5-50塔機工作級別A4最小工作幅度2.5機構(gòu)參數(shù)起升機構(gòu)起升速度m/min倍率a=2a=4404.820吊重t2.555電機功率kW245.424回轉(zhuǎn)速度r/min0.6功率2×2.2KW變幅速度m/min33/16.5功率2.4/1.5kW頂升速度m/min0.7功率3kW提升高度獨立式m40附著式m120操作風速m/s20頂升操作風速m/s13m/s工作環(huán)境溫度 oC-20～40整機質(zhì)量平衡重t8.5自重（標塔）t24單節(jié)標準節(jié)重t0.8平衡臂回轉(zhuǎn)半徑m13工作回轉(zhuǎn)半徑m48總功率kW35圖1QTZ型塔式起重機基本參數(shù)圖圖中的h表示起重機的起升高度，n代表標準節(jié)的數(shù)量。圖1QTZ型塔式起重機基本參數(shù)圖1.3QTZ80塔式起重機基本起重性能參數(shù)表2QTZ80塔式起重機基本起重性能參數(shù)表R2.5~151617182022242628Q5R30323435363840424446QR4850Q1.2根據(jù)QTZ80塔式起重機基本起重性能曲線完成上表。圖2起重性能曲線起重量在3.0噸以上時，起重鋼絲繩必須使用4倍率。2.計算原則2.1起重機的工作制度起升機構(gòu)JC=40%回轉(zhuǎn)機構(gòu)JC=25%牽引機構(gòu)JC=15%2.2載荷2.2.1自重：各部件自重及重心位置見表3(下表為QTZ63表3塔機各部件自重及重心位置分布表序號名稱Gi(t)Xi(m)GiXiYi(m)GiYi1平衡臂架1.462-8.3-12.13529.743.42142起升機構(gòu)1.2-9-10.830.236.243平衡臂拉桿0.167-6.3-1.052131.75.29394回轉(zhuǎn)機構(gòu)0.375-0.8-0.327.710.38755回轉(zhuǎn)限位器0.009-0.75-0.006826.70.24036塔頂1.0080031.731.95367起重量限制器0.050.70.03528.71.4358起重臂2.86619.555.88729.785.12029起重臂拉桿0.6571811.82631.720.826910牽引機構(gòu)0.3851.930.211.47611吊鉤0.182.50.4527.74.98612牽引小車0.242.50.629.77.12813操縱室0.350.80.2827.79.69514電氣原理0.5000027.713.850015電氣布線16電氣接線17回轉(zhuǎn)塔身0.850027.723.54518上支座0.950026.725.36519下支座1.30025.733.4120頂升架1.3620022.730.917421頂升裝置0.40021.78.6823塔身7.4250013.5100.23824底架4002.51025回轉(zhuǎn)支承0.580026.715.48626平衡重7-12.8-89.628.7200.9綜合上表，50m不加配重加配重空車時整機總重28.6t34.9t平衡臂部分重1.462t7.462t平衡臂后傾力矩-42.027t·m-132.527t·m平衡臂重心位置-8.164m起重臂部分重5.85t起重臂前傾力矩100.551t·m起重臂重心位置17.755m塔機在中線部分重21.63t空車時整車重心位置未加配重1.793加配重-0.907m空車時整車重心高度未加配重31.618m加配重33.452m2.2包括小車、吊鉤和吊重動載系數(shù)φ2=1.2(3t以下)或φ2=1.15(3t以上)2.2回轉(zhuǎn)慣性力、制動時間：t=8s變幅小車制動：t=5s2..2.4坡度載荷傾斜度取1%2.吊重上的風力PW=CKh·q·AC—風力系數(shù)Kh—高度系數(shù)q—計算風壓機構(gòu)計算時qI=150N/m2結(jié)構(gòu)計算時qII=250N/m2結(jié)構(gòu)非工況qIII=700N/m22.動載按1.1倍額定荷載、靜載按1.25倍額定載2.3載荷組合2.3.包括自重、吊重、慣性力、工作狀態(tài)的最大風壓、基礎(chǔ)最大坡度。選擇危險的載荷組合，進行結(jié)構(gòu)和機構(gòu)的強度、穩(wěn)定性和整機傾翻的穩(wěn)定計算。2.3包括自重、非工作狀態(tài)的風荷以及起重機基礎(chǔ)允許的最大坡度，進行強度和自身穩(wěn)定性計算。2.4材料及許用應(yīng)力2.4.Ｑ235Ａ和20＃鋼n=1.45工作狀態(tài)［σ］＝170MPa（拉、壓、彎）［τ］＝98MPa非工作狀態(tài)［σ］＝210MPa（拉、壓、彎）［τ］＝120MPa16Mn和45#鋼(45#需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理)工作狀態(tài)［σ］＝240MPa（拉、壓、彎）［τ］＝145MPa非工作狀態(tài)［σ］＝300MPa（拉、壓、彎）［τ］＝173MPa40Cr(調(diào)質(zhì)處理)工作狀態(tài)［σ］＝360MPa（拉、壓、彎）［τ］＝210MPa2.4.Ｑ235Ａ和20#鋼，用T42焊條對接焊［σ］＝170MPa［τ］＝120MPa貼角焊［τ］＝120MPa16Mn用T50焊條對接焊［σ］＝240MPa［τ］＝170MPa貼角焊［τ］＝170MPa2.4.3Ｑ235Ａ和20#鋼，用T42焊條對接焊［σ］＝136MPa［τ］＝96MPa貼角焊［τ］＝96MPa16Mn用T50焊條對接焊［σ］＝192MPa［τ］＝136MPa貼角焊［τ］＝136MPa3.平衡重的計算3.1.臂長50m平衡臂對中心線后傾力矩：42.027+13.5G平48m臂對中心線前傾力矩：100.551空載狀態(tài)、整機后傾力矩：M空=13.5G平滿載狀態(tài)的M吊重：12.76mM吊=6×12.76＋(0.24＋0.18)×(12.76-2.5)=80.87t·mM滿=－M空＋M吊=139.394－13.5G平令M空=0.8M13.5G平=0.8(139.394－13.5G平)M空=35.943t·mM滿=44.928t·m3.2.臂長42m時此時GbXb=64.716t·m42m臂對中心線前傾力矩：84.918t·M空=13.5G平－M滿=123.824－13.5令M空=0.8M滿13.5G平－42.954=0.8(123.824－13.5G平)G平=142.013/24.3=5.844tM空=35.94t·mM滿=44.93t·m4.3.臂長36m此時GbXb=51.222t·m36m臂對中心線前傾力矩：71.487t·mM空=13.5G平－M滿=110.33－13.5令M空=0.8M滿13.5G平－29.46=0.8(110.33－13.5G平)G平=117.724/24.3=4.844tM空=35.942t·mM滿=44.936t·m4.4.臂長30m此時GbXb=37.104t·m30m臂對中心線前傾力矩：57.369tM空=13.5G平－M滿=96.212－13.5令M空=0.8M滿13.5G平－15.342=0.8(96.212－13.5G平)G平=92.312/24.3=3.8tM空=35.942t·mM滿=44.912t·m4.5平衡重匯總：48m臂時G平=7.0042m臂時G平=5.84436m臂時G平=4.844t30m臂時G平=3.80t4.塔機的風力計算Pw=CKh·q·A4.1工作工況Ⅰ：Kh=1風從側(cè)面吹來4.1.1C=1.2（非桁架結(jié)構(gòu)）q=250N/m2臂架：A=0.28×14=3.92Pw=1.2×250×3.92=1176NXc=－8起升機構(gòu)：A=1.1mPw=1.2×250×1.1=330NXc=－11平衡重：A=7Pw=1.2×250×7=2100NXc=－13.5m部件綜合：ΣA=3.92＋1.1＋7=12.02ΣPw=1176＋330＋2100=3606NΣMkw=1176×8＋330×11＋2100×13.5=41388N·mXc=-41388/3606=－11.477Yc=43Myw=3606×43=155058N·m4.1.2起重臂：A輪=48×1φ漏=0.2，η重=0.25，C=1.3Kn=1，qⅡ=250N/m2A實=φ(1＋η)A=0.2×1.25×69.6=17.4Pw=1.3×250×17.4=5655N，qw=117.8N/mXc=24.85m，Yc=4.1.3塔頂：A=5.5×1.3×Pw=1.4×250×2.102=735.7NXc=0，Yc=454.1.4Pw=1.2×250×2.5=750NXc=0，Yc=41m4.1.5塔身：C=1.4,Kh=1.0，qⅡ=250N/A外=1.6×43=68.8A實=0.25×1.635×68.8=28.122Pw=1.4×250×28.122=9843NXc=0，Yc=21.54.2工作工況Ⅱ4.2.1平衡臂：C=1.2，A=Pw=1.2×250×2=600NXc=0，Yc=434.2.2起重臂：C=1.3Pw=1.3×250×0.2×0.928×1.333=100.5NXc=0，Yc=43.54.2.3Pw=735.7NXc=0，Yc=454.2.4司機室：同Pw=750NXc=0，Yc=414.2.5C=1.4A=1.2×28.122=33.746N/m2Pw=1.2×9843=11812Nqw=11812/43=275N/mXc=0，Yc=21.54.3非工況C和A值同工作工況Ⅱ但qⅢ=70N/m2，Kh=(h/10)0.3，Kq=700/250=2.8h1015202530354045Kh11.1291.231.321.391.451.521.57把工況Ⅱ的計算結(jié)果乘以Kq和Kh即可平衡臂Pw=Kq·Kh·PwⅡ=2.8×1.55×600=2604N起重臂Pw=2.8×1.55×736=3234N塔頂Pw=2.8×1.57×736=3234N司機室Pw=2.8×1.53×750=3213N塔身按高度分段計算0~10mPw=2.8×275×0.785×10=604510~20mPw=6045×1.129=6824N20~30mPw=6045×1.32=7979N30~40mPw=6045×1.45=8765N塔身合計Pw=29613N風載綜合見表4、5、6。風載綜合表表450m臂長工作工況風載荷單位：N·m序號部件CqⅡAPwXiMkwYiMyw1平衡臂1.225012.023606-11.477-41388431550582起重臂1.325017.4565524.581390043.52459933塔頂1.42502.102735.70045331074司機室1.22502.57500041307505塔身1.425028.12298430021.5211625總計2059097612676533表5工作工況Ⅱ風載荷單位：N·m序號部件CqⅡAPwXiMkwYiMyw1平衡臂1.225026000043258002起重臂1.32500.928100.50043.543723塔頂1.42502.102735.70045331074司機室1.22502.57500041307505塔身1.425033.765118120021.5253958總6非工作工況風載荷序號部件CQⅡKhAPwYiMyw1平衡臂1.27001.5522604431119722起重臂1.37001.550.92843843.5190533塔頂1.47001.572.1023234451455304司機室1.27001.532.53213411317335塔身0~10m17.85604553022510~20m1.1297.8568241510236020~30m1.327.8579792519947530~40m1.457.85876535306775總計391021047123風載的合力中心：5．整機傾翻穩(wěn)定性計算5.1無風靜載工況5.1.1已經(jīng)算過48m臂長時，G平=7.0全機總重：32.639+7.0=39.639tM空=35.943t·m對前邊緣的后傾力矩為M自35.943+(39.639+G壓)×45／2=125.13＋2.25G壓5.1.2吊重（含超載25M吊=(6×1.25＋0.24＋0.18)(12.76－4.5／2)=7.92＋10.51=83.24t·m5.1.30.95(125.13＋2.25G壓)≥自然滿足5.2有風動載情況5.2.1M自=125.13＋2.25G平5.2.2吊重（此時動載系數(shù)取1.15M吊=[(6＋0.18)×1.15＋0.24](12.76－4.5／2)=7.347×10.51=77.217t·m5.2.3風載取工作工況ⅡMyw=30.566tm5.2.4水平慣性力和吊重風力，以吊索傾斜3°Pnx=(6＋0.18)tg3°=0.3239tMnx=0.3239×41=13.279t·m5.2.5坡度載荷，參看表二ΣGiYi=1336Mx坡=0.01×(1336＋6×41)=15.82t·m5.2.60.95M自－Mw－Mnx－Mx坡－1.15M吊≥00.95(125.13＋2.25G壓)≥30.566＋13.279＋15.82＋1.15×77.2175.3突然卸載，或吊具脫落的顫動向后傾翻（以后翻一側(cè)為傾翻邊）M自=(39.639＋G壓)×4.5／2－32.662=56.526＋2.25G壓5.3.1工作風載，但向后吹Mw=30.588t·m5.3.2滿荷吊重突然掉下，向后彈0.2倍力矩M吊=[（6＋0.18）×1.15＋0.24](12.76＋4.5／2)=7.347×15.01=110.28t·m5.3.3Mx坡=15.82t·m5.3.4安全判別0.95M自－Mw－0.2M吊－Mx坡5.4暴風襲擊下的非工作狀態(tài)（風向后吹）5.4.1M自=56.526＋2.25G壓5.4.2風載，見表6，但塔身風荷應(yīng)除以1.2倍Mw=94.605t·m5.4.3Mx坡=15.82t·m5.4.4安全判別，參照西德規(guī)范，風向后吹，不穩(wěn)定風荷只乘0.80.95M自－0.8Mw－Mx坡G壓=17.48t5.5暴風襲擊下的非工作狀態(tài)（風向前吹）5.5.1自重M自=125.13＋2.25G壓5.5.2風載Mw=94.605t·m5.5.3Mx坡=15.82t·m5.5.4安全判別0.95M自－1.1Mw－Mx坡≥0.95(125.13＋2.25G壓)－1.1×94.065－15.82≥5.6安裝工況5.6.1關(guān)于M自的幾種情況5.6.1.1只安裝3平衡臂，此時自重輕，見表2G自=39.639－7.0－5.85=26.789tM后=－42.027t·mM自=(26.789＋G壓)×2.25－42.027=18.248＋2.25G壓對后邊緣線傾