QTZ40塔式起重机——塔身的设计【7张CAD图纸和说明书】
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qtz40
塔式起重机
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第1章 前言
1.1 塔式起重机概述
在建筑工程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多，应用最广泛的是塔式起重机。塔式起重机，又称塔机、塔吊。起源于西欧，是现代工业与民用建筑的主要施工机械之一。在高层建筑中其幅度利用率高(80﹪),相对于其它类型起重机优势明显，故在建筑安装工程中得到广泛应用。作为一种重要的施工机械，塔式起重机有多种类别、形式、性能、大小等，但其共同特点是工作效率高、适用范围广、回转半径大、操作方便等。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价有重要的作用。同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用的不断扩大，现在的塔式起重机必须具备下列特点：
1.起升高度和工作幅度较大，起重力矩大。
2.工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能。
3.要求装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需
要。
QTZ40型自升式塔式起重机，其吊臂长40米，最大起重量4吨，额定起重力矩40吨米。是一种结构合理、性能比较优异的产品，比较目前国内外同规格同类型的塔机具有更多的优点，能满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和构件的调运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。整机结构不算太大，可满足中小型施工的要求。
本机以基本高度（独立式）30米。用户需高层附着施工，只需提出另行订货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度100米，也就是附着高层施工可建高楼32层以上。
1.2 塔式起重机发展情况
塔式起重机是在二次世界大战后才真正获得发展的。战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。欧洲率先成功，1923年成功制成第一台比较完整的塔式起重机，
在我国，塔式起重机的生产与应用已有40多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。
20世纪50年代，为满足国家经济建设的需要，中国引进了前苏联以及东欧一些国家的塔式起重机，并进行仿制。1954年仿制民主德国设计的样机，在抚顺试制成功了中国第一台TQ2-6型塔式起重机。随后又仿照前苏联样机，研制了15t与25t塔式起重机，这个时期中国生产与使用的塔式起重机的数量都较少。
20世纪60年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机，并在工作机构中采用了比较先进的技术，如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力耦合器等。在此时期，中国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。1961年，首先在北京试制成功了红旗-11型塔式起重机，它也是中国最早自行设计的塔式起重机。随后，中国又自行设计制造了TQ-6型等塔式起重机，至1965年全国已有生产厂10余家，生产塔式起重机360多台。这些塔式起重机都是下回转动臂式，可整体托运，能满足六层以下民用建筑施工的需要。
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毕业设计（论文）任务书课题名称QTZ40 塔式起重机塔身的设计系： 专业： 班级： 姓名： 学号： 起 迄 日 期 ：设 计 （ 论 文 ） 地 点 : 指 导 教 师 ： 辅 导 教 师 ： 发任务书日期： 2013 年 3 月 5 日 1、毕业设计（论文）目的：本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、塔身的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。2、毕业设计（论文）任务内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1） 设计任务： 总体参数的选择（QTZ40 级别） 结构形式（2） 总体设计 主要技术参数性能 设计原则 平衡重的计算 塔机的风力计算 整机倾翻稳定性的计算（3） 塔身的设计和计算 塔身的形式及尺寸 设计塔身的强度、稳定性及刚度验算 联接套焊缝强度的计算 高强度螺栓强度的计算 塔身腹肝的计算（4） 要求 主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，独立撰写一份毕业论文，并绘制有关图表。 知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。 能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，完成资料的调研、收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。 综合素质要求：通过毕业设计，学生应掌握正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观与全局观。 设计成果要求：1） 凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分，不应出现缺页、少图纸现象。2） 对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理、整机布置等，均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念，能用图纸完整的表达机械结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等亦有一般了解。3） 说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数学计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械机械制图标准，且清洁整齐。4） 对国内外塔式起重机情况有一般的了解，对各种塔式起重机有一定的分析、比较能力。其他各项应符合本资料有关部分提出的要求。3、毕业设计（论文）成果要求（包括图表、实物等硬件要求）： 计算说明书一份内容包括：设计任务要求的选型、设计计算内容、毕业实习报告等。作到内容完整，论证充分（包括经济性论证） ，字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号） 、批准，字数要求不少于 2 万字；撰写中英文摘要；提倡学生应用计算机进行设计、计算与绘图。 图纸一套不少于四张零号图纸量。4、主要参考文献：1 哈尔滨建筑工程学院主编.工程起重机.北京：中国建筑工业出版社2 董刚、李建功主编.机械设计.机械工业出版社3 机械设计手册.化学工业出版社（5 册）4 GB/T94621999 塔式起重机技术条件5 GB/T137521992 塔式起重机设计规范6 GB51441994 塔式起重机安全规程7 刘品主编互换性与测量技术基础 （第 2 版）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 20018 徐灏主编机械设计手册 （第 2 版） 北京：机械工业出版社 20009 曹双寅主编工程结构设计原理 南京：东南大学出版社 200210刘鸿文主编材料力学 （第 4 版） 高等教育出版社11QTZ50 塔式起重机使用说明书12张青 张瑞军 编著工程起重机结构与设计北京：化学工业出版社，2008.713中华人民共和国国家标准 GB/T 13752-92 塔式起重机设计规范 北京：中国标准出版社 199314范俊祥主编塔式起重机 中国建材工业出版社15许镇宇、邱宣怀主编：机械零件 人民教育出版社16刘佩衡主编塔式起重机使用手册 北京：机械工业出版社，200217中国建设部钢结构设计规范 2003.1218黄靖远 龚剑霞 贾延林 机械设计学北京工业出版社，200219GB/T 75144-1994 塔式起重机安全规程 20孙在鲁 著塔式起重机应用技术北京：中国建材工业出版社，2003.521邢静忠编著ANSYS 应用实例与分析北京：科学出版社，200622张方瑞主编ANSYS 应用基础与实例教程北京：电子工业出版社，2006.923陈精一编著ANSYS 工程分析实例教程北京：中国铁道出版社，2007.55、本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期 工 作 内 容2013.3.25-2013.3.282013.3.29-2013.4.132013.4.14-2013.4.202013.4.21-2013.5.152013.5.16-2013.6.52013.6.6-2013.6.192013.6.20-2013.6.21熟悉整理资料方案选择及总体设计绘制总图塔身设计绘制塔身装配及结构图纸绘制零件图纸准备论文及答辩教研室审查意见：教 研 室 主 任 签 字 ：年 月 日系审查意见：系主任签字：年 月 日毕业设计（论文）任务书课题名称QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计系： 专业： 班级： 姓名： 学号： 起 迄 日 期 ：设 计 （ 论 文 ） 地 点 : 指 导 教 师 ： 辅 导 教 师 ： 发任务书日期：2013 年 3 月 5 日1、毕业设计（论文）目的：本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、塔身的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。2、毕业设计（论文）课题任务内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：（1） 设计任务： 总体参数的选择（QTZ40 级别） 结构形式（2） 总体设计 主要技术参数性能 设计原则 平衡重的计算 塔机的风力计算 整机倾翻稳定性的计算（3） 塔身的设计和计算 塔身的结构形式及尺寸 塔身的设计和有限元分析及计算（4） 要求 主要任务：学生应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制机械与电气工程图纸，独立撰写一份毕业论文，并绘制有关图表。 知识要求：学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。通过学习、钻研与实践，深化理论认识、扩展知识领域、延伸专业技能。 能力培养要求：学生应学会依据技术课题任务，完成资料的调研、收集、加工与整理，正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。 综合素质要求：通过毕业设计，学生应掌握正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工程设计中，应能树立正确的生产观、经济观与全局观。 设计成果要求：1） 凡给定的设计内容，包括说明书、计算书、图纸等必须完整，不得有未完的部分，不应出现缺页、少图纸现象。2） 对设计的全部内容，包括设计计算、机械构造、工作原理、整机布置等，均有清晰的了解。对设计过程、计算步骤有明确的概念，能用图纸完整的表达机械结构与工艺要求，有比较熟练的认识图纸能力。对运输、安装、使用等亦有一般了解。3） 说明书、计算书内容要精练，表述要清楚，取材合理，取值合适，设计计算步骤正确，数学计算准确，各项说明要有依据，插图、表格及字迹均应工整、清楚、不得随意涂改。制图要符合机械机械制图标准，且清洁整齐。4） 对国内外塔式起重机情况有一般的了解，对各种塔式起重机有一定的分析、比较能力。其他各项应符合本资料有关部分提出的要求。3、毕业设计（论文）成果要求（包括图表、实物等硬件要求）： 计算说明书一份内容包括：设计任务要求的选型、设计计算内容、毕业实习报告等。作到内容完整，论证充分（包括经济性论证） ，字迹清楚，插图和表格正规（分别进行统一编号） 、批准，字数要求不少于 2 万字；撰写中英文摘要；提倡学生应用计算机进行设计、计算与绘图。 图纸一套不少于四张零号图纸量。4、主要参考文献：【1】 董刚 李建功 潘风章主编 机械设计 北京：机械工业出版社 1998【2】 张质文，虞和谦等.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社.1997.【3】 成大先主编机械设计手册 （第 4 版）北京：化学工业出版社 2002【4】 顾迪民主编工程起重机 （第 2 版）北京：中国建筑工业出版社 1988【5】 刘品主编互换性与测量技术基础 （哈尔滨：哈尔滨工业大学出版 社 2001【6】 徐灏主编机械设计手册 （第 2 版） 北京：机械工业出版社 2000【7】 曹双寅主编工程结构设计原理 南京：东南大学出版社 2002【8】刘鸿文主编材料力学 （第 4 版） 高等教育出版社【9】 QTZ50 塔式起重机使用说明书 【10】张青 张瑞军 编著工程起重机结构与设计北京：化学工业出版社，2008.7【11】范俊祥主编塔式起重机 中国建材工业出版社【12】许镇宇、邱宣怀主编：机械零件 人民教育出版社【13】刘佩衡主编塔式起重机使用手册 北京：机械工业出版社，2002【14】中国建设部钢结构设计规范 2003.12【15】黄靖远 龚剑霞 贾延林 机械设计学北京工业出版社，2002【16】GB/T 75144-1994 塔式起重机安全规程 【17】孙在鲁 著塔式起重机应用技术北京：中国建材工业出版社，2003.5【18】邢静忠编著ANSYS 应用实例与分析北京：科学出版社，2006【19】张方瑞主编ANSYS 应用基础与实例教程北京：电子工业出版社，2006.9【20】陈精一编著ANSYS 工程分析实例教程北京：中国铁道出版社，2007.55、本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期 工 作 内 容2013.3.25-2013.3.282013.3.29-2013.4.132013.4.14-2013.4.202013.4.21-2013.5.152013.5.16-2013.6.52013.6.6-2013.6.192013.6.20-2013.6.21熟悉整理资料方案选择及总体设计绘制总图塔身设计绘制塔身装配及结构图纸绘制零件图纸准备论文及答辩教研室审查意见：教 研 室 主 任 签 字 ：年 月 日系审查意见：系主任签字：年 月 日 本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计学 科 专 业 班 级 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 毕业实习报告系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 实习成绩 毕业实习报告1. 实习目的毕业实习是我们学院教学计划规定的全部课程后，在进行毕业论文(或设计)之前的一个重要的教学环节，是一个理论联系实际，锻炼和提高学生组织管理能力，培养分析，解决实际问题能力的教学过程。通过实习使我们达到以下目的： 1.加深对所学专业课程的理解,增强综合运用专业知识的能力。 2.熟悉专业工作的内容,提高运用理论知识解决实际问题的能力。 3.为毕业论文(设计)收集资料。 大学的最后半学期，我们的主要任务是进行毕业设计，把我们大学四年所学到的机械知识理论联系现实生产需求进行综合应用，这样我们既可以进一步巩固所学的理论知识，又能对即将走向的工作岗位作一次实战性的演习。而毕业实习则是工本科学生的一个很重要的实践性教学环节，使我们直接接触企业，为毕业设计提供实践材料，是进行毕业设计的前提。 毕业实习的任务是根据机械设计制造及其自动化专业的培养目标，通过参观相关的机械企业或部门，培养我们重视实践、增强理论联系实际的观念，深入调查研究、拓宽视野、增强面向人才市场、服务于社会的观念，培养综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法，并为毕业设计提供资料。其目的是使我们对实践生产有一个基本的了解和认识，能够做到理论联系实际，扩展自己的专业知识；同时锻炼和培养 大学生的业务能力及自身素质，使我们这些当代大学生养成吃苦耐劳的精神，并且能够让我们提前接触社会、了解产业状况、了解基本国情，逐步实现由学生到社会人才的转变；另外通过撰写实习报告，使我们学会综合应用所学知识，提高应用专业知识的能力，并为撰写毕业论文做好准备。事实上，毕业实习给我们的毕业设计提供了一个良好的开始 2. 实习内容 塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。据记载，第一项有关建筑用塔机专利颁发于 1900 年。1905 年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923 年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。1930 年当时德国已开始批量生产塔机，并用于建筑施工。1941 年，有关塔机的德国工业标准 DIN8770 公布。该标准规定以吊载(t) 和幅度 (m)的乘积(tm)一一起重力矩表示塔机的起重能力。 我国的塔机行业于 20 世纪 50 年代开始起步,相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气, 我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。而我们就在导师李老师的带领下我们来到了张家口市建筑工程机械厂，这个厂子主要是塔式起重机的组装厂，其型号是QZT40，接待我们的是我们曾经的学长，首先，学长现对我们进行了安全教育，每个人都带上了安全帽，由于是工厂实习，大家对安全问题还是很关心的，学长们对此也一直强调。接下来我们就进入了实习工厂，在厂里我们首先看到了两种动臂的起重机，塔式起重机的动臂形式分水平式和压杆式两种。动臂为水平式时，载重小车沿水平动臂运行变幅，变幅运动平衡，其动臂较长，但动臂自重较大。动臂为压杆式时，变幅机构曳引动臂仰俯变幅，变幅运动不如水平式平稳，但其自重较小。 塔式起重机的起重量随幅度而变化。起重量与幅度的乘积称为载荷力矩，是这种起重机的主要技术参数。通过回转机构和回转支承，塔式起重机的起升高度大，回转和行走的惯性质量大，故需要有良好的调速性能，特别起升机构要求能轻载快速、重载慢速、安装就位微动。一般除采用电阻调速外，还常采用涡流制动器、调频、变极、可控硅和机电联合等方式调速。在这里我们主要参观了水平式动臂的塔式起重机，我们先参观了塔式起重机起升机构的电机，塔式起重机的电机选择要有起重量来决定，在这里我们发现了两种不同形的电机与卷筒的排列方式，一种是“L”型，一种是 “二”型。 接下来是塔身和起重臂的参观。他们都采用了衍架结构，固定式塔机塔身固定不转，安装在整块混凝土基础上，或装设在条形式 X 形混凝土基础上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。而我们参观的也是固定式塔机。塔身标准节之间的连接螺栓的强度及其紧固要求非常重要。首先螺栓的强度等级必须满足说明书的规定要求，塔式起重机常用的有 88 级和 109 级两种；其次标准节法兰面间始终要保持用于克服转矩产生的剪力的摩擦力，防止法兰面间出现间隙。当自升式塔机在达到其自由高度继续向上顶升接高时，为了增强其稳定系数保持起重能力，必须通过锚固附着于建筑结构上。附着层次与施工层建筑总高度、塔机和塔身结构、塔身自由高度有关。一般来说，设置 2 道锚固着墨已可满足需要。在建筑物上的附着点的选择要注意：两附着加固定点之间的距离适当;固定点应设置在丁字墙和外墙转角处;对框架结构，附着点宜布在靠近柱的根部 ;布置在靠近楼板处以利传力和安装。为了防止配重块之间的晃动，这个厂子还做了次创新，即倾斜压紧措施。紧接着，老师又给我们讲解了塔机总体各工作机构的具体形式。塔式起重机由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和顶升四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。 塔式起重机的起升和变幅机构均由电动机、联轴器、制动器、减速器和卷筒等部件组成。为提高塔机的生产效率，加快吊装的施工进度，各工作机构均应具备较高的工作速度，并要求启动和制动过程中都能平缓进行，避免产生急剧冲击，对金属结构产生破坏性影响。另外，工作机构与金属结构之间的关系协调，互不相碰。起升机构：起升机构是起重机机械的主要机构，用以实现重物的升降运动。起升机构通常由原动机、减速器、卷筒、制动器、钢丝绳、滑轮组和吊钩组成。回转机构:塔机是靠起重臂回转来保障其工作覆盖面的。回转运动的产生是通过上、下回转支座分别装在回转支承的内外圈上并由回转机构驱动小齿轮。小齿轮与回转支承的大齿圈啮合，带动回转上支座相对于下支座运动。我们设计的 QTZ500 塔式起重机的回转机构设成单回转式，通常由回转电动机、液力耦合器、回转制动器、回转减速器和小齿轮组成。变幅机构:变幅机构是实现改变幅度的工作机构，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。变幅机构由电动机、减速器、卷筒和制动器组成。功率和外形尺寸较小。变幅机构按其构造和不同的变幅方式分为运行小车式和吊臂俯仰式。塔机都设有安全保护装置，包括：起升高度限制器、起重量限制器、力矩限制器。老师为我们详细地讲解以后，我对自己的设计又有了更加直观深入的了解。3.实习结果这次毕业实习使我们的视野大大开阔，在实习时不但看到了与我的设计有关的塔式起重机，而且还具体了解了塔机的生产制作过程。通过这次毕业实习使我对所学理论得到了进一步理解、巩固和深化，培养了我收集资料的能力及提高分析问题和解决问题能力，也给我的设计带来了许多灵感。要想搞好设计，就要耐心仔细地查找与设计相关的资料和信息，从多方面找寻与设计相关的东西，它要包括设计产品的基本功能、主要结构、应用特点及其发展前途，市场效益等。除此之外，我们还要对各种零部件型号的选择，从实用性和经济性等方面进行深入的了解，全面的考虑。只有这样才能使自己做出的设计更具创新性和实用性。4.实习总结 这次毕业实习进一步巩固和深化了我们所学的理论知识，弥补了以前理论教学的不足，扩大了我的视野。通过这次毕业实习使我对所学理论得到了进一步理解、巩固和深化，培养了我收集资料的能力及提高分析问题和解决问题的能力，也给我的设计带来了许多灵感。要想搞好设计，就要耐心仔细地查找与设计相关的资料和信息，它要包括设计产品的基本功能、主要结构、应用特点及其发展前途，市场效益等。此次去天力塔吊租赁公司，使我对塔式起重机有了一个比较感性和直观的认识。以前也看到一些塔式起重机，但是没有认真观察过。对于塔式起重机的印象基本上只停留在课本上的几个简单的图片上。通过本次实习，我对塔式起重机有了一个相对全面的基本认识，培养和锻炼了我的综合运用课本所学的基础理论、基本技能和专业知识，为接下来的毕业设计打下一个良好的基础，也为我毕业后走上工作岗位打下一定的基础。总之，在此，感谢老师们给我们带来这次难得的实习机会，使我学到了很多课本以外的知识，同时也提高了自己的能力，积累 了一些宝贵的经验,受益匪浅,我在以后的工作中一定会认真努力，格要求自己，饱满的热情做好自己的本职工作。毕业设计（论文）开题报告课题名称QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 课题来源 导师课题 课题类别 工程设计一、论文资料的准备(一) 塔式起重机概述塔式起重机是一种塔身树立起重臂回转的起重机械，简称塔机，也叫塔吊，起源于西欧。具有工作效率高、使用范围广、回转半径大、起升高度大、操作方便以及安装与拆卸比较简便等特点。主要完成在高层建筑施工中预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作。塔式起重机必须具备下列特点： 起升高度和工作幅度较大、起重力矩大； 工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能； 要求拆装运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需要。(二) 国外塔式起重机的发展现状二次世界大战结束以后，由于许多国家夷为平地，庞大而艰巨的家园重建工作，要求建筑施工实现机械化，以加快建设进度。作为建筑机械化主导机械，塔式起重机得以应运而迅猛发展。近些年来随着机械工业的进步塔式起重机又有了新的发展趋势。 组合塔机或称模块塔机：所谓组合塔机，就是以塔身结构为核心，按结构和功能特点，将塔机分解为若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理将各部分划分并设计成若干模块。根据参数要求，选用适当模块分别组成具有不同技术性能特点的塔机，以满足施工的具体要求。 一些超重型塔机相继问世：近年来由于大功率电站、高坝、近海石油钻井平台、天然气钻井平台以及石油化工业发展的需要，对重型和超重型塔机提出了更多更高的要求。如今，幅度 7090m、最大起重量 5060t、起升高度 100300m 的塔机已非罕见。 适应都市改建需要的城市塔机应运而生，并得到发展，其特点是：采用短平衡臂、可在 4m4m6m6m 尺寸范围内进行 X形底架、运输方便快捷、安装架设速度快、采用较完善的调速、操纵系统和电子仪表。(三) 我国塔式起重机的发展趋势我国大规模经济建设已有二十来年的历史，这二十来年里，大量建筑物的涌现和大型工程的兴建，铁路、公路桥梁的建设，给塔式起重机提供了良好的市场。我国的塔式起重机发展趋势可以分以下几个方面：1 我国塔机产品的品种、型号、规格应向多样化发展，以适应不同工程、不同用户的需求。2 适当发展动臂式自升塔机和折曲式两用臂架自升塔机的生产，以适应塔机出口市场和国内大中型城市内某些特定工程和钢结构高层建筑施工的需要。3 更多的采用组装式结构，做到产品系列化，部件模数化，以不同模数塔身、臂架标准节组合成的变断面塔身和臂架，这不仅能提高塔身、臂架的力学性能，减轻塔式起重机自重，而且可明显减少使用单位塔架、臂架的储备量，为单位节约成本。便于产品更新换代，简化设计制造，提高塔机使用的经济效益。(四) QTZ40塔式起重机概述QTZ40塔式起重机为按照最新标准 JG/T5037-93塔式起重机分类设计的加强型塔式起重机。额定起重力矩 40t m，最大起重量为 4t。该机以基本高度 30m供货，用户若需高层附着施工只需向厂方提出另行供货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度100m,也就是附着高层施工可建高楼 32层以上。(五) ANSYS软件的发展状况“有限元”这个词语于 1965年首次被提出，经过大约 40多年的不断发展和完善，到今天已广泛应用于各种不同的工程之中，有限元思想的核心就是把实际结构离散化，假想地使实际的结构离散为有限数目个类似结构的个体，然后通过分析这些有限个体的性能来求出满足实际工程要求的计算结果，从而代替对于具体复杂实际结构的求解。经过离散化，应用有限元思想，可以解决很多实际复杂的工程问题，并在理论研究和工程应用两方面都具有极其重要的实用价值。1970年，美国著名力学专家、匹兹堡大学教授 John Swanson创建了 ANSYS公司，通过四十余年的发展壮大，已经逐渐成为全球 CAE行业中最大的公司。在发展过程中，ANSYS软件不断改进提高，性能也不断增强，可靠性也不断得到保证，在易用性和适应运行环境等其他方面也日趋完善，基本上完全能够满足当前用户对于有限元分析软件的要求。ANSYS作为一个大型通用软件，可以广泛的应用于结构、流体、声场、热、祸合场、电磁场上面，其使用用户能够涵盖机械、土木建筑、水利、生物、医学、能源、航空航天和交通运输等各行各业的不同领域，利用 ANSYS软件，能够将实际模型置于各种各样不同的复杂实际工况之中，准确并合理的分析，优化设计，减少实际试验的物质和人力投入，提高工作效率，缩短研发周期从而能够为提高利润做出贡献。使用 ANSYS软件分析，包含以下几个过程:建立模型、划分网格、加载和求解、结果后处理。二、本课题的目的（重点及创新点）本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大学生在校所学的基础知识和专业知识，训练学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握塔式起重机的总体设计、塔身的设计、整体稳定性计算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。随着市场竞争的日益激烈，降低成本、提高产品质量及缩短产品开发周期已经成为企业生存和发展的关键。塔式起重机尤其是大吨位的塔机，其施工高度高，塔身成本占总成本的比重较大，通过塔身的结构优化，降低塔身重量是降低塔式起重机成本的关键之一。传统的设计方法，一般是根据经验选定塔身的截面尺寸、主弦杆和腹杆的截面面积以及节距等参数，然后进行校核，这样设计的塔身, 结构自重偏大，材料的利用率低， 成本高，经济效益不好。塔机结构现正经历从传统设计到现代设计方法的过程。传统设计计算复杂、耗时，不利于在激烈市场竞争中缩短设计周期，提高设计质量。计算机辅助设计、优化设计和有限元法等现代设计方法受到塔机科技人员越来越广泛的重视。塔身是塔式起重机的重要组成部分,利用大型有限元软件 ANSYS对 QTZ40塔式起重机塔身进行工作及非工作状态分析计算，得到了塔身工作及非工作状态总位移分布云图、各种状态下塔身当量应力分布云图；根据分析结果对其结构进行了有限元分析法设计，有效控制了可能出现的危险，增强了设备的安全性。三、主要内容、研究方法、研究思路(一) 主要内容（1） 设计任务：总体参数的选择（QTZ40 级别） 结构形式（2） 总体设计主要技术参数性能 设计原则 平衡重的计算 塔机的风力计算 整机倾翻稳定性的计算（3） 塔身的设计和计算塔身的结构形式及尺寸 塔身的设计和有限元分析及计算(二) 研究方法类比法：参考国内同类型塔式起重机设计；有限元分析法：利用有限元分析软件对塔身进行设计计算。(三) 研究思路在毕业设计时,当我们收到设计任务书时首先对研究对象进行细致的调查, 收集国内外有关资料并通过对资料的调研、加工与整理了解国内外的使用、生产、设计和科研情况，并进行分析比较，制定设计原则。设计原则应当保证所设计的机型符合有关的方针政策。在毕业设计工作中，通过掌握正确的设计思想，综合运用多学科的理论、知识与技能在认真的科学态度和严谨的工作作风下分析并解决设计中遇到的问题。先通过整体参数的计算来确定塔式起重机的设计方案，同时了解不同塔式起重机结构的差别。再逐步确定各个装置的结构及具体尺寸，也应参考同类机型的设计，来确定本次塔式起重机整体设计的最终结构及尺寸，最后运用有限元分析法对塔式起重机的塔身进行计算和分析。四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理资料2013.3.29-2013.4.13 方案选择及总体设计2013.4.14-2013.4.20 绘制总图2013.4.21-2013.5.15 塔身设计2013.5.16-2013.6.5 绘制塔身装配及结构图纸2013.6.6-2013.6.19 绘制零件图纸2013.6.20-2013.6.21 准备论文及答辩五、主要参考文献1 哈尔滨建筑工程学院主编.工程起重机.北京：中国建筑工业出版社2 董刚、李建功主编.机械设计.机械工业出版社3 机械设计手册.化学工业出版社（5 册）4 GB/T94621999 塔式起重机技术条件5 GB/T137521992 塔式起重机设计规范6 GB51441994 塔式起重机安全规程7 邢静忠ANSYS应用实例与分析科学出版社20068 刘坤ANSYS有限元方法精解国防工业出版社20059GB/T94621999 塔式起重机设计条件10 GB/T137521992 塔式起重机设计规范11 GB/T51441994 塔式起重机安全规程12刘鸿文材料力学北京：高等教育出版社200213李柱，徐振高互换性与测量技术北京：高等教育出版社200214 张东升机械零件及建筑机械重庆：重庆大学出版社.200315 现行建筑机械规范大全北京：中国建筑工业出版社.1995指导教师意见：指导教师签名： 日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期：系意见：系领导签名： 日期：系盖章课题来源：导师课题、社会实践、自选、其他课题类别：工程设计、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：0设计项目 计算与说明 结果前言塔式起重机概述塔式起重机发展情况第 1 章 前言1.1 塔式起重机概述在建筑工程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多，应用最广泛的是塔式起重机。塔式起重机，又称塔机、塔吊。起源于西欧，是现代工业与民用建筑的主要施工机械之一。在高层建筑中其幅度利用率高(80),相对于其它类型起重机优势明显，故在建筑安装工程中得到广泛应用。作为一种重要的施工机械，塔式起重机有多种类别、形式、性能、大小等，但其共同特点是工作效率高、适用范围广、回转半径大、操作方便等。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价有重要的作用。同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用的不断扩大，现在的塔式起重机必须具备下列特点：1. 起升高度和工作幅度较大，起重力矩大。2. 工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能。3. 要求装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需要。QTZ40 型自升式塔式起重机，其吊臂长 40 米，最大起重量 4 吨，额定起重力矩 40 吨米。是一种结构合理、性能比较优异的产品，比较目前国内外同规格同类型的塔机具有更多的优点，能满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和构件的调运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。整机结构不算太大，可满足中小型施工的要求。本机以基本高度（独立式）30 米。用户需高层附着施工，只需提出另行订货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度 100 米，也就是附着高层施工可建高楼 32 层以上。1.2 塔式起重机发展情况塔式起重机是在二次世界大战后才真正获得发展的。战毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：1设计项目 计算与说明 结果后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。欧洲率先成功，1923 年成功制成第一台比较完整的塔式起重机， 在我国，塔式起重机的生产与应用已有 40 多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。20 世纪 50 年代，为满足国家经济建设的需要，中国引进了前苏联以及东欧一些国家的塔式起重机，并进行仿制。1954 年仿制民主德国设计的样机，在抚顺试制成功了中国第一台 TQ2-6 型塔式起重机。随后又仿照前苏联样机，研制了 15t 与 25t 塔式起重机，这个时期中国生产与使用的塔式起重机的数量都较少。20 世纪 60 年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机，并在工作机构中采用了比较先进的技术，如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力耦合器等。在此时期，中国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。1961 年，首先在北京试制成功了红旗-11 型塔式起重机，它也是中国最早自行设计的塔式起重机。随后，中国又自行设计制造了 TQ-6 型等塔式起重机，至 1965 年全国已有生产厂10 余家，生产塔式起重机 360 多台。这些塔式起重机都是下回转动臂式，可整体托运，能满足六层以下民用建筑施工的需要。20 世纪七十年代，塔式起重机服务对象更为广泛。塔式起重机的幅度、起重量和起升高度均有了显著提高。为了满足市场各方面的要求，塔式起重机又向一机多用方向发展。中国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。1972年中国第一台下回转的轻型轮胎式轨道两用起重机问世；同年为了北京饭店施工，中国又自行设计制造了 QT-10 型自升式塔式起重机，该机的起重力矩为 1600kNm。这一时期还先后开发了 ZT100、ZT120、ZT280 等小车变幅自升式塔式起重机、QT-20 小车变幅内爬式塔式起重机，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60 下回转动臂自行毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：2设计项目 计算与说明 结果塔式起重机的发展趋势架设快装塔式起重机等，其年产量最高超过 900 台，标志着中国塔式起重机行业进入了一个新的阶段。20 世纪 80 年代，中国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要有 QTZ100、QTZ120 等自升式塔式起重机，QT60、QTK60、QT25HK 等下回转快装塔式起重机等。这些产品在性能方面已接近国外 70 年代水平，这一时期的最高年产量达 1400 台。与此同时，随着改革开放和国际技术交流的增多，为满足建筑施工的需要，也从国外引进了一些塔式起重机，其中有联邦德国的 Liebherr、法国的 Potain 以及意大利的 Edilmac 等公司的产品。由于这些塔式起重机制造质量较好，技术性能比较先进，极大地促进了中国塔式起重机产品的设计与制造技术的进步。20 世纪 90 年代以后，中国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了一个新的兴盛时期，年产量连年猛增，而且有部分产品出口到国外。全国塔式起重机的总拥有量也从 20 世纪 50 年代的几十台截至 2000 年约为 6 万台。至此，无论从生产规模、应用范围和塔式起重机总量等角度来衡量，中国均堪称塔式起重机大国。1.3 塔式起重机的发展趋势根据国内外一些技术资料的介绍，塔式起重机的发展趋势具体归纳为以下几个方面。1、吊臂长度加长在 20 世纪 60 年代初，吊臂长度超过 40m 的较少，70 年代吊臂长度已能做到 70m。快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到 35m。自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长一般为 3040m，可以接长到 5060m。重型塔式起重机吊臂则更长。随着塔式起重机设计水平的提高，可以解决由臂长加大带来的一些技术问题，而低合金高强度钢材及铝合金的广泛采用也为加长吊臂提供了非常有利的条件。2、工作速度提高，且能调速由于调速技术的进步，混轮组倍率的可变、双速、三速电动机及直流电动机调速的应用，使塔式起重机工作速度在毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：3设计项目 计算与说明 结果逐渐提高。20 世纪 50 年代生产的塔式起重机工作速度较低，起升速度一般只有 2030m/min，回转速度为0.61r/min，变幅速度为 3040m/min，大车行走速度为1040m/min，而近几年来塔式起重机工作速度已有提高。起升机构普遍做到具有 34 种工作速度，重物起升速度超过 100m/min 者已经很多，构件安装就位速度可在010m/min 范围内进行选择，回转速度一般可在 01r/min之间进行调节，小车牵引和塔式起重机行走大多也有 23种工作速度，小车牵引速度最快可达 60m/min。3、改善操纵条件随着塔式起重机向大型、大高度方向发展，操作人员的能见度越来越差。因此需要在吊臂端部或小车上安装电视摄像机，在操作室利用电视进行操作。有的还采用了双频道的无线电遥控系统，不仅可由地面的操作人员控制吊装，还可以根据事先编排的程序自动进行吊装。4、更多地采用组装式结构为了便于产品更新换代，简化设计制造、使用与管理，提高塔式起重机使用的经济效益，国外塔式起重机专业厂已做到产品系列化、部件模数化。以不同模数塔身、臂架标准节组合成变断面塔身和臂架，这不仅能提高塔身、臂架的力学性能，减轻塔式起重机自重，而且可明显减少使用单位塔架、臂架的储备量，为降低成本、简化管理创造了条件。毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：4设计项目 计算与说明 结果总体设计概述确定总体设计方案金属结构塔顶第 2 章 总体设计2.1 概述总体设计是至关重要的一个环节，它是后续设计的基础和框架。只有在做好总体设计的前提下，才能更好的完成设计。它是对满足塔机技术参数及形式的总的构想，总体设计的成败关系到塔机的经济技术指标，直接决定了塔机设计的成败。总体设计指导各个部件和各个机构的设计进行，一般由总工程师负责设计。在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究，收集国内外的同类机械的有关资料，了解当前的国内外塔机的使用、生产、设计和科研的情况，并进行分析比较，制定总的设计原则。设计原则应当保证所设计的机型达到国家有关标准的同时，力求结构合理，技术先进，经济性好，工艺简单，工作可靠。2.2 确定总体设计方案QTZ40 塔式起重机是上回转液压自升式起重机。尽管其设计型号有各种各样，但其基本结构大体相同。整台的上回转塔机主要由金属结构，工作机构，液压顶升系统，电器控制系统及安全保护装置等五大部分组成。2.2.1 金属结构塔式起重机金属结构部分由塔顶，吊臂，平衡臂，上、下支座，塔身，转台等主要部件组成。对于特殊的塔式起重机，由于构造上的差异，个别部件也会有所增减。金属结构是塔式起重机的骨架，承受塔机的自重载荷及工作时的各种外载荷，是塔式起重机的重要组成部分，其重量通常约占整机重量的一半以上，因此金属结构设计合理与否对减轻起重机自重，提高起重性能，节约钢材以及提高起重机的可靠性等都有重要意义。1. 塔顶自升塔式起重机塔身向上延伸的顶端是塔顶，又称塔帽或塔尖。其功能是承受臂架拉绳及平衡臂拉绳传来的上部载荷，并通过回转塔架、转台、承座等的结构部件或直接通过毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：5设计项目 计算与说明 结果起重臂构造型式转台传递给塔身结构。自升式塔机的塔顶有直立截锥柱式、前倾或后倾截锥柱式、人字架式及斜撑式等形式。截锥柱式塔尖实质上是一个转柱，由于构造上的一些原因，低部断面尺寸要比塔身断面尺寸为小，其主弦杆可视需要选用实心圆钢，厚壁无缝钢管或不等边角钢拼焊的矩形钢管。人字架式塔尖部件由一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。而斜撑式塔尖则由一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。这两种型式塔尖的共同特点是构造简单自重轻，加工容易，存放方便，拆卸运输便利。塔顶高度与起重臂架承载能力有密切关系，一般取为臂架长度的 1/7-1/10，长臂架应配用较高的塔尖。但是塔尖高度超过一定极限时，弦杆应力下降效果便不显著，过分加高塔尖高度不仅导致塔尖自重加大，而且会增加安装困难需要换用起重能力更大的辅助吊机。因此，设计时，应权衡各方面的条件选择适当的塔顶高度。本设计采用前倾截锥柱式塔顶，断面尺寸为1.36m1.36m。腹杆采用圆钢管。塔顶高 6.115 米。塔冒用无缝钢管焊接而成，顶部设有连接平衡臂拉杆和吊臂拉杆的铰销吊耳，以及穿绕起升钢丝绳的定滑轮，顶部应装有安全灯和避雷针。其结构如图 2-1 所示：图 2-1 塔顶结构图2. 起重臂采用前倾截锥柱式塔顶毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：6设计项目 计算与说明 结果分节问题1） 构造型式塔式起重机的起重臂简称臂架或吊臂，按构造型式可分为：小车变幅水平臂架；俯仰变幅臂架，简称动臂；伸缩式小车变幅臂架；折曲式臂架。小车变幅水平臂架，简称小车臂架，是一种承受压弯作用的水平臂架，是各式塔机广泛采用的一种吊臂。其优点是：吊臂可借助变幅小车沿臂架全长进行水平位移，并能平稳准确地进行安装就位。因此此次设计采用小车变幅水平臂架。小车臂架可概分为三种不同型式：单吊点小车臂架，双吊点小车臂架和起重机与平衡臂架连成一体的锤头式小车臂架。单吊点小车变幅臂架是静定结构，而双吊点小车变幅臂架则是超静定结构。幅度在 40m 以下的小车臂架大都采用单吊点式构造；双吊点小车变幅臂架结构一般幅度都大于50m。双吊点小车变幅臂架结构自重轻，据分析与同等起重性能的单吊点小车变幅臂架相比，自重均可减轻 5%-10%。小车变幅臂架拉索吊点可以设在下弦处，也可设在上弦处，现今通用小车变幅臂架多是上弦吊点，正三角形截面臂架。这种臂架的下弦杆上平面均用作小车运行轨道。2） 分节问题臂架型式的选定及构造细部处理取决于塔机作业特点，使用范围以及承载能力等因素，设计时，应通盘考虑作出最佳选择，首先要解决好分节问题。小车臂架常用的标准节间长度有 6、7、8、10、12m 五种。为便于组合成若干不同长度的臂架，除标准节间外，一般都配设 12 个 35m 长的延接节，一个根部节，一个首部节和端头节。端头节构造应当简单轻巧，配有小车牵引绳换向滑轮、起升绳端头固定装置。此端头节长度不计入臂架总长，但可与任一标准节间配装，形成一个完整的起重臂。本次设计选用标准节长度为 6m，另加上 2m 长的延接节。其示意图见图 2-2：采用小车变幅水平臂架选用标准节长度为6m，另加上2m 长的延接节毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：7设计项目 计算与说明 结果截面形式及截面尺度腹杆布置和杆件材料选用图 2-2 臂架分节3） 截面形式及截面尺度塔机臂架的截面形式有三种：正三角形截面、倒三角形截面和矩形截面。小车变幅水平臂架大都采用正三角形截面，本次设计的 QTZ40 采用正三角形截面。选用这种方式的优点是：节省钢材，减轻重量，从而节约成本。其尺寸截面形式如图 2-3 所示：图 2-3 臂架截面及其腹杆布置1-水平腹杆 2-侧腹杆 3-上弦杆 4-下弦杆臂架一-五节：B=1020mm H=800mm臂架六-七节：B=1017mm H=800mm臂架截面尺寸与臂架承载能力、臂架构造、塔顶高度及拉杆结构等因素有关。截面高度主要受最大起重量和拉杆吊点外悬臂长度影响最大。截面宽度主要与臂架全长有关。设计臂架长度为 40m，共分七节。4） 腹杆布置和杆件材料选用矩形截面臂架的腹杆体系宜采用人字式布置方式，而三角形截面起重臂的腹杆体系既可采用人字式布置方式，也可 采用顺斜置式。此两种布置方式各有特点。当采用顺斜置式式，焊缝长度较短、质量不易保证。焊接变形不均匀，节点刚度较差，且不便于布置小车变幅机构。因此本设计选用人字式布置方式。其优点在于，这种布置方采用正三角形截面毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：8设计项目 计算与说明 结果吊点的选择与构造平衡臂和平衡重平衡臂的结构型式式应用区段不受限制，焊缝长度较长，强度易于保证，焊接变形较均匀，节点刚度较好，便于布置小车变幅机构。臂架杆件材料有多种选择可能性。一般情况下，上吊点小车变幅臂架的上弦以选用 16Mn 实心钢为宜，但造价要高。因此本设计选用 20 号无缝圆钢管。其特点是：惯性矩、长细比要小，抗失稳能力高。下弦采用等边角钢对焊的箱型截面杆件，经济实用，具有良好的抗压性能。因此上弦杆选用898、 897，下弦选用的角钢型号为：758、 755，臂间由销轴连接。5） 吊点的选择与构造吊点可分为单吊点和双吊点。其设计原则是：臂架长度小于 50m，对最大起吊量并无特大要求，一般采用单吊点结构。若臂架总长在 50m 以上，或对跨中附近最大起吊量有特大要求应采用双吊点。采用单吊点结构时，吊点可以设在上弦或下弦。吊点以左可看作简支梁，以右可看作悬臂梁。在设计中采用双吊点。3. 平衡臂与平衡重QTZ40 塔式起重机是上回转塔机。上回转塔机均需配设平衡臂，其功能是支撑平衡重（或称配重） ，用以构成设计上所需要的作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩，在小车变幅水平臂架自升式塔机中，平衡臂也是延伸了的转台，除平衡重外，还常在其尾端装设起升机构。起升机构之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一则可发挥部分配重作用，二则增大钢丝绳卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排绕并避免发生乱绳现象。1） 平衡臂的结构型式平衡臂的构造设计必须保证所要求的平衡力矩得到满足。短平衡臂的优点是：便于保证塔机在狭窄的空间里进行安装架设和拆卸，适合在城市建筑密集地区承担施工任务的塔机使用，不易受邻近建筑物的干扰，结构自重较轻。长平衡臂的主要优点是：可以适当减少平衡重的用量，相应减少塔身上部的垂直载荷。平衡重与平衡臂的长度成反比关系，而平上弦选用20 号无缝圆钢管、下弦选用角钢采用双吊点毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：9设计项目 计算与说明 结果平衡重衡臂长度与起重臂之间又存在一定关系，因此，平衡臂的合理设计可节约材料，降低整机造价。常用平衡臂有以下三种结构型式：（1） 平面框架式平衡臂，由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组合梁河系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走到板两旁设有防护栏杆。其特点是结构简单，加工容易。（2） 三角形断面桁架式平臂，又分为正三角形断面和倒三角形断面两种形式。此类平衡臂的构造与平面框架式平衡臂结构构造相似，但较为轻巧，适用于长度较大的平衡臂。从实用上来看，正三角形断面桁架式平衡臂似不如倒三角形断面桁架式平衡臂。（3） 矩形断面格桁结构平衡臂，其特点是根部与座在转台上的回转塔架联接成一体，适用于小车变幅水平臂架特长的超重型自升式塔机。平衡臂结构选用型式的原则是：自重比较轻；加工制造简单，造型美观与起重臂匹配得体。故此次设计选用平面框架式平衡臂。它由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组合梁和系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走道板两旁设有防护栏杆。这种平衡臂的优点是结构简单，加工容易。平衡臂的长度是 10.17m。如图 2-4 所示：图 2-4 平衡臂2） 平衡重平衡重属于平衡臂系统的组成部分，它的用量甚是可观，轻型塔机一般至少要用 34t，重型自升式塔机要装有近30t 平衡重。因此在设计平衡重过程中，应对平衡重的选材、构造以及安装进行认真考虑并作妥善安排。平衡重一般可分为固定式和活动式两种。活动平衡重主采用平面框架式平衡臂毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：10设计项目 计算与说明 结果拉杆上、下支座塔身塔身结构断面型式要用于自升式塔机，其特点是可以移动，易于使塔身上部作用力矩处于平衡状态，便于进行顶升接高作业。但是，构造复杂，机加工量大，造价较高。故国内大部分塔机均采用固定式平衡重。平衡重可用铸造或钢筋混凝土制成。铸铁平衡重的构造较复杂，制造难度大，加工费用贵，但体形尺寸较小，迎风面积较小，有利于减少风载荷的不利影响。钢筋混凝土平衡重的主要缺点是体积大，迎风面积大，对塔身结构及稳定性均有不利影响。但是构造简单，预制生产容易，可就地浇注，并且不怕风吹雨淋，便于推广。因此，本次设计的塔式起重机采用钢筋混凝土式平衡重。4. 拉杆QTZ40 塔式起重机采用双吊点式拉杆结构，拉杆由焊件组成，其材料为 16Mn，拉杆节之间用过渡节连接，由受力特性计算出其拉杆点作为位置，其中在平衡臂和吊臂上设有拉板和销轴用来连接用。5. 上、下支座上支座上部分别与塔顶、起重臂、平衡臂连接，下部用高强螺栓与回转支承相连接在支承座两侧安装有回转机构，它下面的小齿轮准确地与回转支承外齿圈啮合，另一面设有限位开关。下支座上部用高强螺栓与回转支承连接、支承上部结构，下部四角平面用 4 个销轴和 8 个 M30 的高强螺栓分别与爬升架和塔身连接。6. 塔身塔身结构也称塔架，是塔机结构的主体，支撑着塔机上部结构的重量和承受载荷，并将这些载荷通过塔身传至底架或直接传递给地基基础。1） 塔身结构断面型式塔身结构断面分为圆形断面、三角形断面及方形断面三类。圆形断面和三角形断面现在基本上不用，现今国内外生采用固定式平衡重采用钢筋混凝土式平衡重采用方形断毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：11设计项目 计算与说明 结果塔身结构腹杆系统标准节间的联接方式塔身结构设计产的塔机均采用方形断面结构。因此本设计采用的也是方形断面结构。按塔身结构主弦杆材料的不同，这类方形断面塔架可分为：角钢焊接格桁架结构塔身，主弦杆为角钢辅以加强筋的矩形断面格桁架结构；角钢拼焊方钢管格桁架结构塔身及无缝钢管焊接格桁架结构塔身。由型钢或钢管焊成的空间桁架，其成本比较低，且能满足工作需要。因此主弦杆采用由等边角钢拼焊成的方管。这种样式具有选材方便、灵活的优点。常用的矩形尺寸有：1.2m1.2m，1.3m1.3m，1.4m1.4m，1.5m1.5m，1.6m1.6m，1.7m1.7m，1.8m1.8m，2.0m2.0m。此次设计的尺寸为 1.6m1.6m。根据承载能力的不同，同一种截面尺寸，其主弦杆又有两种不同截面之分。主弦杆截面较大的标准节用于下部塔身，主弦杆截面较小的标准节则用于上部塔身。塔身标准节的长度有2.5m，3m，3.33m，4.5m，5m，6m，10m 等多种规格，常用的尺寸是 2.5m 和 3m。选用标准节长度为 2.5m。2） 塔身结构腹杆系统塔身结构的腹杆系统采用角钢或无缝钢管制成，腹杆可焊装与角钢主弦杆内侧或焊装于角钢主弦杆外侧。斜腹杆和水平腹杆可采用同一规格，腹杆有三角形，K 字型等多种布置形式。腹杆不同会影响塔身的扭转刚度和弹性稳定。本次设计腹杆采用三角形布置。适合于中等起重能力塔身结构采用的腹杆布置方式。3） 标准节间的联接方式塔身标准节的联接方式有：盖板螺栓联接，套柱螺栓联接，承插销轴联接和瓦套法兰联接。盖板螺栓联接和套柱螺栓联接应用最广。本次设计的 QTZ40 塔机采用套柱螺栓联接，其特点是：套柱采用齐口定位，螺栓受拉，用低合金结构钢制作。适用于方钢管和角钢主弦杆塔身标准节的联接，虽加工工艺要求比较复杂，但安装速度比较快。4） 塔身结构设计面结构设计的尺寸为1.6m1.6m选用标准节长度为2.5m采用三角形采用套柱螺栓联接毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：12设计项目 计算与说明 结果（1） 轻、中型自升塔机和内爬式塔机宜采用整体式塔身标准节。附着式自升式塔机和起升高度大的轨道式以及独立式自升塔机宜采用拼装式塔身标准节。拼装式塔机塔身标准节的加工精度要求比较高，制作难度比较大，零件多和拼装麻烦，但拼装式塔身标准节的优越性更不容忽视：一是堆放储存占地小；二是装卸容易；三是运输费用便宜，特别是长途陆运和运洋海运，由于利用集装箱装运，其抗锈蚀和节约运费的效果极为显著。QTZ40 属于中型自升式塔机，综合各种型式的特点，塔身结构采用整体式塔身标准节，如图 2-5 所示：图 2-5 塔身结构示意图（2） 为减轻塔身的自重，充分发挥钢材的承载能力，并适应发展组合制式塔机的需要，对于达到 40m 起升高度的塔机塔身宜采用两种不同规格的塔身标准节，而起升高度达到 60m 的塔机塔身宜采用 3 种不同规格的塔身标准节。除伸缩式塔身结构和中央顶升式自升塔机的内塔外，塔身结构上、采用整体式塔身标准节毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：13设计项目 计算与说明 结果塔身的接高问题转台装置回转支承下的外形尺寸均保持不变，但下部塔身结构的主弦杆截面则须予以加大。（3） 塔身的主弦杆可以是角钢、角钢拼焊方钢管、无缝钢管式实心圆钢，取决于塔身的起重能力、供货条件、经济效益以及开发系列产品的规划和需要。（4） 塔身节内必须设置爬梯，以便司机及机工可以上下。在设计塔身标准节，特别是在设计拼装式塔身标准节时，要处理好爬梯与塔身的关系，以保证使用安全及安装便利。爬梯宽度不宜小于 500mm，梯级间距应上下相等，并应不大于 30mm。当爬梯高度大于 5m 时，应从高 2m 处开始装设直径为 650800mm 的安全护圈，相邻两护圈间距为 500mm。当爬梯高度超过 10m 时，爬梯应分段转接，在转接处加一休息平台。对于高档的塔机，可根据用户要求增设电梯，以节省司机的体力，充分体现人机工程学的应用。5） 塔身的接高问题在遇到塔身需要接高问题时，应按下述两种不同情况分别处理：（1） 在额定最大自由高度范围内，根据工程对象需要增加塔身标准节，使低塔机变为高塔机。（2） 根据施工需要，增加塔身标准节，使塔身高度略超越固定式塔机的规定最大自由高度。在进行具体接高操作之前，还应制定相关的安全操作规程，以保证拆装作业的安全顺利进行。7转台装置转台是一个直接坐在回转支承（转盘）上的承上启下的支撑结构。上回转自升式塔机的转台多采用型钢和钢板组焊成的工字型断面环梁结构，它支撑着塔顶结构和回转塔架 ，并通过回转支承及承座将上部载荷下传给塔身结构。8回转支承装置回转支承简称转盘，是塔式起重机的重要部件，由齿圈、毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：14设计项目 计算与说明 结果底架座圈、滚动体、隔离快、连接螺栓及密封条等组成。按滚动体的不同，回转支承可分为两大类：一是球式回转支承，另一类是滚柱式回转支承。1） 柱式回转支承柱式回转支承又可分为：转柱式和定柱式两类。定柱式回转支承结构简单，制造方便，起重回转部分转动惯量小，自重和驱动功率小，能使起重机重心降低。转柱式结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度以及起重量较大的塔机。2） 滚动轴承式回转支承滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列方式可分为：单排四点角接触球式回转支承、双排球式回转支承、单排交叉滚柱式回转支承、三排滚柱式回转支承。滚动轴承式回转支承装置结构紧凑，可同时承受垂直力、水平力和倾覆力矩是目前应用最广的回转支承装置。为保证轴承装置正常工作，对固定轴承座圈的机架要求有足够的刚度。滚动轴承式回转支承，回转部分固定，在大轴承的回转座圈上，而大轴承的的固定座圈则与塔身（底架或门座）的顶面相固结。设计选用球式回转支承，其优点是：刚性好，变形比较小，对承座结构要求较低。钢球为纯滚动，摩擦阻力小，功率损失小。根据构造不同和滚动体使用数量的多少，回转支承又分为单排四点接触球式回转支承、双排球式回转支承、单排交叉滚柱式回转支承和三排滚柱式回转支承。设计采用单排四点接触球式回转支承，它是由一个座圈和齿圈组成，结构紧凑，重量轻，钢球与圆弧滚道四点接触，能同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩。9底架塔机底架构造随着塔身结构特点（转柱式塔身或定柱式塔身） ，起重机的走形方式（轨道式、轮胎式或履带式）及爬升方式（内爬式或外附着自升式）而异。小车变幅水平臂架自升塔机采用的底架结构可分为：十选用球式回转支承采用带撑杆的 x 底架毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：15设计项目 计算与说明 结果附着装置套架与液字型底架，带撑杆的十字型底架，带撑杆的井字型底架，带撑杆的水平框架式杆件拼装底架和塔身偏置式底架。本次设计采用的是带撑杆的 x 底架。底架用工字钢焊接成框架结构，在四角安装有四条辐射状可拆卸支腿，该支腿用槽钢焊接而成，用螺栓与框架结构连接，底架通过 20 个预埋地脚螺栓与基础固定，螺栓为 M36，底架外轮廓尺寸约为：长宽高=46004600250 mm。撑杆的作用是使塔身基础节与底架的四角相连，形成一个空间结构，增加塔机整体稳定性。由于塔身撑杆的设置，塔身危险断面由塔身根部向上移到撑杆的上支承面，同时塔身根部平面对底架的作用减小，从而改善底架的受力情况。底架安装时，将底架拼装组合，放置于混凝土基础上，对正四角的放射形支腿地脚螺栓，使底架垫平牢实，要求校平，平面度小于 1/1000，拧紧 20 个 M36 的地脚螺栓。10. 附着装置附着装置由一套附着框架，四套顶杆和三根撑杆组成，通过它们将起重机塔身的中间节段锚固在建筑物上，以增加塔身的刚度和整体稳定性撑杆的长度可以调整，以满足塔身中心线到建筑物的距离限制塔身附着装置是用角钢对焊组合成的附着框架，由螺栓联接成框形，包箍于塔身标准的外表面，在附着框架下方的塔身主弦杆上分别固定一个小抱箍，以支持附着框架的重量，再由三根可伸缩调整的附着撑杆，通过销轴把该框架与建筑物连接，使塔机在规定高度与建筑物附着。 附着装置如图2-6 所示：毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：16设计项目 计算与说明 结果压顶升机构爬升架顶升机构套架液压顶升2-6 附着装置11. 套架与液压顶升机构1） 爬升架爬升架主要由套架，平台，液压顶升装置及标准节引进装置等组成。套架是套在塔身标准节外部。套架用无缝钢管焊接而成，节高 4.94 米，截面尺寸 2.02.0 米 2。外侧设有平台和套架爬升导向装置爬升滚轮。在套架内侧的下方，还设有支承套架的支块，当套架上升到规定位置时，需将此支块连同套架支托于塔身标准节的踏块上。为便于顶升安装的安全需要特设有工作平台，爬升架内侧沿塔身主弦杆安装 8 个滚轮，支撑在塔身主弦杆外侧，在爬升架的横梁上，焊上两块耳板与液压系统油缸铰接承受油缸的顶升载荷，爬升架下部有两个杠杆原理操纵的摆动爪，在液压缸回收活塞以及引进标准节等过程中作为爬升架承托上部结构重量之用。2） 顶升机构顶升机构主要由顶升套架、顶升作业平台和液压顶升装置组成，用于完成塔身的顶升加节接高工作。3） 套架上回转自升塔机要有顶升套架。整体标准节用外套架。外套架就是套架本体套在塔身的外部。套架本身就是一个空间桁架结构。套架由框架，平台，栏杆，支承踏步块等组成。安装套架时，大窗口应与标准节焊有踏块的方向相反。套架毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：17设计项目 计算与说明 结果的上端用螺栓与回转下支座的外伸腿相连接，其前方的上半部没有焊腹杆，而是引入门框，因此其弦必须作特殊的加强，以防止侧向局部失稳。门框内装有两根引入导轨，以便与标准节的引入。4） 液压顶升（1） 按顶升接高方式的不同，液压顶升分为上顶升加节接高、中顶升加节接高和下顶升加节接高和下顶升接高三种形式。上顶升加节接高的工艺是由上向下插入标准节，多用于俯仰变幅的动臂自升式塔是起重机。下顶升加节接高的优点：人员在下部操作，安全方便。缺点是：顶升重量大，顶升时锚固装置必须松开。中顶升加节接高的工艺是由塔身一侧引入标准节，可适用于不同形式的臂架，内爬，外附均可，而且顶升时无需松开锚固装置，应用面比较广。本次设计的 QTZ40 塔式起重机采用上顶升加节接高。（2） 按顶升机构的传动方式不同，可分为绳轮顶升机构、链轮顶升机构、齿条顶升机构、丝杠顶升机构和液压顶升机构等五种。绳轮顶升机构的特点是构造简单，但不平稳。链轮顶升机构与绳轮顶升机构相类似，采用较少。齿条顶升机构在每节外塔架内侧均装有齿条，内塔架外侧底部安装齿轮。齿轮在齿条上滚动，内塔架随之爬升或下降。丝杠爬升机构的丝杠装在内塔架中轴线处，或装在塔身的侧面内外塔架的空隙里。通过丝杠正、反转，完成顶升过程。本次设计的 QTZ40 塔式起重机采用液压顶升机构。液压顶升机构由电动机驱动齿轮油泵，液压油经手动换向阀、平衡阀进入液压缸，使液压缸伸缩，实现塔机上部的爬升和拆卸。其主要优点是构造简单、工作可靠、平稳、安全、操作方便、爬升速度快。本机构另有一套手动操作的爬升吊装装置与顶升液压系统配合工作。液压顶升系统如图 2-7 所示：采用上顶升加节接高毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：18设计项目 计算与说明 结果基础2-7 液压顶升系统1- 电动机 2-联轴器 3-齿轮泵 4-滤油器5-溢流阀 6-压力表开关 7-压力表 8-手动换向阀9-油缸 10-平衡阀 （3） 顶升液压缸的布置：顶升接高方式又可分为中央顶升和侧顶升两种。所谓中央顶升，是指挥顶升液压缸布置在塔身的中央，并设上，下横梁各一个。液压缸上端固定在横梁铰点处。顶升时，活塞杆外身，通过下横梁支在下部塔身的托座或相应的腹杆节点上。液压缸的大腔在上，小腔在下压力油不断注入液压缸大腔，小腔中液压油则回入油箱，从而使液压缸将塔式起重机的上部顶起。所谓侧顶升式，是将顶升液压油缸设在套架的后侧。顶升时，压力油不断泵入油缸大腔，小腔里的液压油则回流入油箱。活塞杆外伸，通过顶升横梁支撑在焊接于塔身主弦杆上的专用踏步块间距视活塞有效行程而定。一般取 1-1.5m。由于液压缸上端铰接在顶升套架横梁上，故能随着液压缸活塞杆的渐渐外伸而将塔机上部顶起来。侧顶式的主要优点是：塔身标准节长度可适当加大，液压缸行程可以相应缩短，加工制造比较方便，成本亦低廉一些。本次设计的 QTZ40 塔式起重机采用侧顶式。12. 基础固定式塔式起重机，可靠的地基基础是保证塔机安全使用的必备条件。该基础应根据不同地质情况，严格按照规定采用侧顶式毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：19设计项目 计算与说明 结果制作。除在坚硬岩石地段可采用锚桩地基（分块基础）外，一般情况下均采用整体钢筋混凝土基础。钢筋混凝土基础有多种形式可供选用。对于有底架的固定自升式塔式起重机，可视工程地质条件，周围环境以及施工现场情况选用 X 形整体基础，四个条块分隔式基础或者四个独立块体式基础。对于无底架的自升式塔式起重机则采用整体式方块基础。如这种塔机必须安装在深基坑近旁，或者塔机安装位置地质条件较差，则应采用钻孔灌注桩承台基础。1） X 形整体基础的形状及平面尺寸大致与塔式起重机X 形底架相似。塔式起重机的 X 形底架通过预埋地脚螺栓固定在混凝土基础上，此种形式多用于轻型自升式塔式起重机，如图 2-8 所示：图 2-8 X 形整体基础2） 长条形基础由两条或四条并列平行的钢筋混凝土底梁组成，其功能犹如两条钢筋混凝土的钢轨轨道基础，分别支承底架的四个支座和由底架支座传来的上部荷载。如果塔机安装在混凝土砌块人行道上，或是安装在原有混凝土地面上，均可采用这种钢筋混凝土基础。3） 分块式基础由四个独立的钢筋混凝土块体组成，分别承受由底架结构传来的整机自重及载荷。钢筋混凝土块体构造尺寸视塔机支反力大小基地耐力而定。由于基础仅承受毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：20设计项目 计算与说明 结果底架传递的垂直力，故可作为中心负荷独立柱基础处理。其优点是：构造比较简单，混凝土及钢筋用量都比较少，造价便宜。4） 无底架固定式自升式塔机的钢筋混凝土基础，必须是整体大块体式大体积混凝土基础。塔机的塔身结构通过塔身基础节、预埋塔身框架或预埋塔身主角钢等固定在钢筋混凝土基础上。由于塔身结构与混凝土基础联固成整体，混凝土基础能发挥承上启下的作用：将塔机上不得载荷全部传给地基。由于整体钢筋混凝土基础的体形尺寸是考虑塔式起重机的最大支反力、地基承载力以及压重的需求而选定的，因而能确保塔机在最不利工况下均可安全工作，不会产生倾翻事故。基础预埋深度根据施工现场地基情况而定，一般塔式起重机埋设深度为 1-1.5 米，但应注意须将基础整体埋住。本次设计的 QTZ40 塔式起重机，选用的混凝土基础为 x基础（如图 2-9 所示） 。混凝土外轮廓尺寸约为：长宽高=700070001100 mm （长宽高） ，总混凝土方量约11 立方米，基础重量约 25 吨，承载能力为 10N/cm2。基础用钢筋混凝土捣制，混凝土标号为 300 号，在基础内预埋有地脚螺栓、分布钢筋和受力钢筋等。基础的制作应严格按图施工。基础的土质应坚固牢实，要求承载能力大于0.15Mpa，混凝土基础的深度1100mm 。选用 x 基础毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：21设计项目 计算与说明 结果工作机构起升机构图 2-9 塔机设计基础2.2.2 工作机构工作机构是为实现起重机不同的运动要求而设置的。对于自升式塔式起重机，主要包括起升机构，回转机构，变幅机构和顶升机构。依靠这些机构完成起吊重物、运送重物到指定地点并安装就位三项运动在内的吊装作业。为了提高塔机生产率，加快吊装施工进度，无论是起升机构、变幅机构、回转机构均应具备较高的工作速度，并要求从静止到全速运行，或从全速运行转入静停的全过程，都能平缓进行，避免产生急剧冲动，对金属结构产生破坏性影响。对于高层建筑施工用的塔机来说，由于起升高度大，起重臂长，起重量大，对工作机构调速系统有更高的要求。毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：22设计项目 计算与说明 结果起升机构的传动方式起升机构的驱动方1. 起升机构起升机构是塔式起重机使用频繁而又最重要的工作机构。它主要由电动机、减速机、卷筒和制动器、钢丝绳、滑轮组和吊钩等组成。为了提高起重机的工作效率和安全可靠性，要求起升机构具有适合的调速性能。起升机构简图如图 2-10所示。2-10 起升机构简图1-三速电机 2-联轴器 3-液力推杆制动器4-ZQ500 圆柱齿轮减速器 5-卷筒 6-高度限位器根据使用说明书，起升机构由一合三速电动机驱动，电动机型号 YZTDF225M1-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/144r p m。通过弹性联轴节与 ZQ500 型圆柱齿轮变速箱驱动起升卷筒，本机构采用液力推杆制动器。起升速度由电控三速电动机实现其“两快一慢”的动作，本机构还备有高度限位装置，避免起升时卷筒发生过卷现象，通过调整高度限位装器行程开关的碰块的位置，以实现吊钩在最大高度时，起升机构断电，保护高度限位的安全。高度限位器只是一种安全装置，不允许用来作工作装置使用。1) 起升机构的传动方式按照起重机的传动方式不同，起升机构有机械传动，电力-机械传动（简称电力传动） ，和液压-机械传动（简称液毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：23设计项目 计算与说明 结果式起升机构的减速器起升机构的制动器压传动）等形式。（1） 机械传动：其动力是由发动机经机械传动装置传至起升机构起升卷筒，同时也传至其它工作机构，由于集中驱动，为保证各机构独立运动，整机的传动比较复杂。起升机构的调速困难、操作麻烦、但工作可靠。（2） 电力传动：由直流或交流电动机通过减速器带动起升卷筒。直流电动机传动的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但直流电的获得较为困难。交流电机传动由于能直接自电网取得电流，结构简单、机组重量轻。（3） 液压传动：有高速液压马达传动和低速大扭矩液压马达传动。前者重量轻、体积小、容积效率高。后者传动零件少，起、制动性能好，但容积效率较低，易影响机构转速，体积与重量较大。交流电机传动由于能直接自电网取得电流，结构简单，机组重量轻，故电力传动在起升机构上被广泛采用。考虑经济性、工作情况、工作效益等，本次设计采用电力传动。2） 起升机构的驱动方式按照起重机的驱动方式不同，可分为以下大类：多速电机起升机构：这种起升机构构造简单，它是由一个多速电动机配上减速器、钢丝绳卷筒组成。其制动器可以是电机本身带的电磁盘式制动器，也可以是独立的液压推杆制动器。绕线转子异步电动机串接可变电阻调速起升机构：这种由绕线转子异步电动机驱动、串接可变电阻调速的起升机构主要用于轻型快装塔机。由于绕线式电动机本身具有良好的启动特性，通过在转子绕组中串接可变电阻，以凸轮控制器进行控制，从而实现平稳启动和均匀调速的要求。配用电磁换挡减速器的 3 极笼型电动机驱动起升机构：这种调速起升机构具有较前一类更高的调速性能，由三极笼型电动机、电磁换挡 2 挡减速器、传动系统和钢丝绳卷筒组成。采用这种起升机构，可使调速档数增加一倍，从而使工作速度与吊载更相适应，提高起升机构的生产效率。这种调采用电力传动选用多速电机起升机构选用圆柱齿轮减速器毕业设计计算书指导教师：设计题目：QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计 设计人：24设计项目 计算与说明 结果滑轮组倍率回转机构速起升机构由于具有较好的价格性能比，其应用正日趋普及。本设计选用多速电机起升机构。这种起升机构特点是：结构简单、运行可靠，成本低，维护工作量小，并且可以带载变速。但在变换极速时，速度冲击和电流冲击都比较大，故只适用与小容量的电机。3） 起升机构的减速器起升机构采用的减速器通常有以下几种：圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、行星齿轮减速器等。圆柱齿轮减速器效率高，功率范围大，使用普遍，但体积
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