QTZ100塔式起重机简易升降装置设计（全套含CAD图纸）
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塔式起重机
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 i 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题目 塔式起重机简易升降装置 作者 学院 专业 学号 指导教师 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 业设计（论文）任务书 机电工程 院 机械设计制造 系（教研室） 系（教研室）主任 : （签名） 年 月 日 学生姓名 : 1 设计（论文）题目及专题： 塔式起重机简易升降装置 2 学生设计（论文）时间：自 2015 年 3 月 9 日开始至 2015 年 5 月 29 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： 式起重机安装使用说明书：该机为水平起重臂架，小车变幅，上回转自升式多用途塔机，最大幅度： 60m，最大起重量： 8t，独立式起升高度： 着式起升高度 150m。 毕业实习或图书馆及网上所搜集的资料 相关教材、相关规程规范及相关机械设计手册 4 设计（论文）应完成的主要内容： 提升方案的比较及确定 吊笼及导轨主体结构的设计 钢丝绳的选用 起 升机构的结构设计 减速器的设计 减速器装配图 传动系统布置图 编写说明书 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 相关图纸，不少于折合 0 号图 （计算机绘制及打印） ; 编写的设计说明书正文不少于 35 页（按撰写打印规范打印） ; 相关外文（塔式起重机）英译汉文章一篇（中外对照，不少于 2000 字 ) ; 刻录光盘一张（含开题报告、设计说明书、图纸、英译汉文章 )。 6 发题时间： 2015 年 3 月 8 日 指导教师： （签名） 学 生： （签名） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 业设计（论文）指导人评语 主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价 该生在整个毕业设计过程中学习态度端正、认真，能较好地运用所学理论和专业知识解决实验、设计和实际问题；获取资料较为完整、数据可靠、计算准确；能较熟练地利用 工具进行设计与分析，圆满地完成了某部分塔式起重机简易升降装置的主要结构 设计。 该生的毕业设计论文条理比较清楚，论点正确、结论合理，图表基本正确，达到了工科毕业生的要求，准予答辩。 指导人： （签名） 年 月 日 指导人评定成绩： 良 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 业设计（论文）评阅人评语 主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程 度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价 该生设计的部分塔式起重机简易升降装置符合毕业设计大纲要求，设计方案、设计结构以及技术经济指标基本合理；图纸基本正确、规范，撰写的设计说明书论据充分，文理通顺。通过本次毕业设计，表明该同学基本掌握了机械设计、机械制造、 件等方面的基本知识和技能，具有较强的分析与解决问题的能力。 该生的毕业设计论文达到了工科毕业生的要求，准予答辩。 评阅人： （签名） 年 月 日 评阅人评定成绩： 良 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 v 毕业设计（论文）答辩记录 日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文） 答辩委员会下列材料： 1 设计（论文）说明书 共 页 2 设计（论文）图 纸 共 页 3 指导人、评阅人评语 共 页 毕业设计（论文） 答辩委员会 评语： 主要对学生毕业设计 （论文） 的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价 答辩委员会主任： （签名） 委员： （签名） （签名） （签 名） （签名） 答辩成绩： 总评成绩： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要 针对现有塔式起重机没有配备专门的升降装置，工作人员上下机全靠徒手攀爬，极大的增加了工作人员的劳动强度，浪费更多的时间在攀爬塔式起重机上。易造成工作人员不必要的身体疲劳，影响工作效率，很不符合人性化的设计标准。为了改善这种状况，减轻工作人员 的负担，节省工作准备时间，提高工作质量。本设计通过对塔式起重机塔身结构的研究、结合各类提升装置的特点，设计出一种依附于塔式起重机内部，专供塔式起重机工作人员上下机使用的简易升降装置。 关键字 :塔式起重机；升降装置；人性化设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 o at a up by s in it to in it t to In to of in on of of of of a to is by up 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 第一章 绪论 . - 1 - 第二章 升降机总体方案的选择 . - 2 - 述 . - 2 - 笼结构的设计 . - 2 - 轨的设计 . - 3 - 第三章 钢丝绳的选用 . - 5 - 述 . - 5 - 丝绳的结构选用 . - 5 - 丝绳接触方式的选用 . - 5 - 丝绳的捻向 . - 5 - 丝绳具体选用 . - 6 - 第四章 起升机构的结构设计 . - 8 - 动机的选择 . - 8 - 筒的选择计算 . - 8 - 第五章 减速器的设计计算 . - 10 - 定总传动比及分配传动比 . - 10 - 算运动和动力参数 . - 11 - 轴的功率 . - 11 - 轴的转速 . - 12 - 轴的转矩 . - 12 - 计带传动的主要参数 . - 13 - 轮传动设计 . - 16 - 轮类型的选择 . - 16 - 速轴齿轮计算 . - 16 - 速轴的齿轮计算 . - 20 - 的设计计算 . - 23 - 速轴设计 . - 24 - 的设计计算 . - 25 - 的设计计算 . - 27 - 动轴承的选择及计算 . - 31 - 轴轴承的计算 . - 31 - 轴轴承的计算 . - 31 - 轴轴承的计算 . - 32 - 轴器的选择计算 . - 33 - 轴器的选择要点 . - 33 - 择联轴器 . - 34 - 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 凸缘联轴器的主要尺寸计算 . - 34 - 第六章 结论 . - 36 - 参考文献 . - 37 - 致 谢 . - 38 - 湖南科技大学本科生毕业设计 - 1 - 第一章 绪论 “科技以人为本”，随 着我国建筑业的蓬勃发展，对各类机械设备有了更高的要求，使其不仅仅能高效，高质量的完成工作任务，而且能让施工操作人员更方便、舒适的完成工作任务，更具有人性化。 塔式起重机是建筑施工中必不可少的机械设备之一，但据我观察学校周边，以及湘潭市周边十多处施工场地，发现塔式起重机的作业人员目前基本靠徒手攀爬上下机作业 。这样工人劳动强度大，准备时间长，易造成不必要的身体疲劳、影响工作状态，很不符合人性化的设计标准，尤其是中高空的塔式起重机 .。所以结合我在工厂实习时使用桥式起重机的经历，我和老师讨论后决定以此为课题，设计 出一个简易的升降装置供他们上下机。旨在减轻工人负担，节省工作准备时间，提高工作质量。 同时考虑到塔式起重机上的工作人员过少，塔身内部空间狭小，且作业时间仅限于工程期间，无需配备标准的、如电梯之类的升降装置，只需设计一个结构简单，操作方便，安全可靠的简易升降装置即可。 为使本课题所设计的升降装置能适用于大部分的塔式起重机，本设计先对塔式起重机的结构进行了大量的研究分析。从塔式起重机制标准节尺寸、到塔式起重机安装方法，一步步确定出升降装置的升降方式，空间布置，装拆方法等等 。然后再对升降的总体方案，结构尺寸，驱 动装置，安全装置等各方便分别进行设计研究。 本设计的最终目的是在通过对塔式超重机进行大量研究的基础上，设计出一种依附于塔式超重机内部的，起重重量不大、提升高度高、综合使用性能好的塔式起重机简易升降装置。该机械应具有以下几方面的特点： 1、结构简单，装拆方便 2、安全可靠，操作容易 3、通用性好，现有的大部分塔式起重机在稍加改进之后都能使用，其提升形式采用钢丝绳配合卷筒、电机提升式，额定起重为 250大提升高度 150 米。 注： 为叙述方便，塔式起重机简易升降装置在以下简称为升降机。 - 2 - 第二章 升降机总体方案的选择 述 升降机按其传动各类方根分为钢丝绳式和齿轮齿条式，比较两种传动方式，钢丝绳提升工具有结构简单、易于生产制造、强度高、弹性大、韧性好、耐磨并能承受冲击栽荷等特点。而相比而言，齿轮齿条式虽然传递动力大、工作平衡，但制造、安装精度要求较高，成本大。所以在本设计中，我选择钢丝绳提升式做为升降机的传动方式。 确定了传动方式之后，可知升降机大致由以下几部分组成： 1、驱动装置 2、吊笼 3、导轨 4、电气系统 5、传动部分 笼结构的设计 关于升降机，最先考虑的应是吊笼的结 构，因为要简易、安装方便、乘坐，操作容易，最初设计的吊笼结构如图 示。 图 笼初步设想结构图 经研究发现，该方案存在诸多缺点。第一，塔式起重机一般位于施工重地，存在高空坠物伤人的危险，该吊笼设计过于简易，无法保证乘坐人员的人身安全。第二，塔式起重机一般安装的比较高，当该装置将工作人员载送到高空后，该装置周围没有任何类似围栏、扶手的设施，无法保证工作人员使用的舒适性，不符合人性化的设计标准。 而且，通过对塔机标准节的研究分析，发现吊笼的形状不能采用俯视图是矩形或正 - 3 - 方形的。因为塔机标准节的俯视 图是正方形中间加了条对角线（如图 2.2 a），升降机制吊笼只能分布在对角线的两侧。如果吊的俯视图采用矩形（如图 2.2 b），则吊笼的乘坐空间将变得非常有限，甚至无法达到一个人的乘坐空间。而如果采用吊笼俯视图是半圆形（如图 2.2 c）的话，则乘坐空间将大大改善，哪怕是在最小规格的 塔式起重机标准节里，也能保证有足够一个人的乘坐空间。 a b c 图 机标准节及吊笼俯视图 综合上述分析，吊笼俯视图是半圆形的方案 最佳，选择该方案，所以吊笼的形状大致是一个半圆拉伸出来的半圆柱体，再去掉中间部分（如图 另外，考虑到乘坐人员的安全问题和方便观察外部环境等因素，吊笼周围、除了出口以外，应用杆和铁丝网封好，以防坠物伤人的事情发生。 图 笼主体结构透视图 轨的设计 - 4 - 在导轮的设计时，首先对火车导轨进行了研究分析，火车轨道（图 2.4 a）是通过火车轮上的凸缘部分加上火车自身的重力作用，使其能卡在两根火车轨道之间，当然在特殊情况下，例如火车转弯的地方，外边的轨道要比内侧的轨道稍高一些，以便给火车提供向 心加速度，以些保证火车和轨道不那么容易损坏。 但本课题所设计的升降机与火车至少有两点不同的地方需要注意，第一，升降机属于垂直提升机构，所以轨道应该是垂直于地面的，这样的话，就不能利用升降机自身的重力来使它卡在轨道中；第二，升降机在塔式起重机内部做垂直往复运动，没有拐弯这种情况，所以不用考虑向心力的问题。 综合以上各方面情况，本设计的升降机导轨如下（图 2.4 b）所示，通过垂直放入的办法将吊笼的轮子放入固定好的工字钢两端的凹槽中，这样吊笼便被固定在了导轨之上，为了减少吊笼上升下降时与导轨之间的摩擦，吊笼的轮子 准备采用滚动轴承，因为上升下降的过程中，吊笼轮子主要承受径向载荷，所以吊笼轮子选用深沟球轴承。 当然为了保证两导轨之间的平行度，每隔一定距离，就必须在两导轨之间加上一根平的枕钢。 a b 图 轨方案分析 - 5 - 第三章 钢丝绳的选用 述 提升钢丝绳是升降机的一个重要组成部分，它直接关系到升降机的正常运转，以及工作人员的生命安全，因此应予以特别重视。 提升钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成股，再由若干个股围绕绳芯捻成 绳。 提升钢丝绳的钢丝为优质碳素结构钢，直径为 的钢丝绳易于磨损和腐蚀，直径超过 4钢丝在生产过程中难以保证理想的抗拉强度和疲劳性能。由于塔式起重机属于露天作业，为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝绳表面需要镀锌加以保护。钢丝韧性号可分为特号、号、号。本课题升降机属于升降人员用绳，必须采用特号钢丝绳。 丝绳的结构选用 丝绳接触方式的选用 钢丝绳绳股内各层钢丝之间有点、线、面三种接触方式，分别称之为点、线、面接触钢丝绳。 点接触钢丝绳的股内各层钢丝捻成等捻角（不等捻 距），所以各层钢丝间呈点接触，这样当钢丝绳受到拉伸载荷时，绳内各层钢丝的受力在理论上相等，但在生产实践中发现，这种钢丝绳的缺点是受拉伸，尤其是在弯曲时，由于钢丝间的点接触应力集中而产生严重压痕，往往导致钢丝绳疲劳断裂而早期损坏，所以点接触钢丝绳在本设计中不考虑。 线接触钢丝绳的股内各层钢丝是等捻距编捻，从而使股内各层钢丝互相平行而呈线接触。线接触钢丝绳在承受拉伸载荷时，内层钢丝虽会承受较外层钢丝稍大的应力，但它避免了点接触的应力集中和钢丝挤压凹陷变形，消除钢丝在接触点的二次弯曲现象，减少了钢丝绳摩擦阻力，使 钢丝绳在弯曲上有较大的自由度，抗疲劳性能显著增加，是本设计中比较理想的钢丝绳接触类型。 面接触钢丝绳是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形后捻制成绳，股内各钢丝呈面接触。其特点有：结构紧密、表面光滑、耐磨、抗挤压性能好：股内钢丝接触应力极小 ;有效断面积大，抗拉强度高；钢丝间相互紧贴，耐腐蚀能力强，钢丝绳伸长变形小。但这种钢丝绳挠性较差，需要较大直径的滚筒配合使用。由于塔式起重机上方空间狭小，而且除滚筒外还需要安置电机和减速器，所以本设计中不宜采用面接触式的钢丝绳。 丝绳的捻向 - 6 - 钢丝绳外层绳股的捻制方向有左捻和右捻两种，由于绳股呈螺旋线，钢丝绳受拉伸载荷时，便会沿松捻方向转动，因此，在选择钢丝绳时，应注意捻向要求。一般先用捻向的原则是与钢丝绳在滚筒上缠绕时的螺旋线方向一致。目前国产钢丝绳滚筒大部分做右螺旋缠绕，故钢丝绳也先右捻钢丝绳。 绳股中钢丝的捻向与绳中股的捻向相同者称为同向捻钢丝绳，反之称为交互捻钢丝绳。同向捻钢丝绳柔软、表面光滑、接触面积大、弯曲应力小，使用寿命长，绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现。缺点是在无导向装置情况下工作时稳定性差，易打结。本设计所设计升降机具有导轨 导向机构，所以可以选用同向捻钢丝绳。 丝绳具体选用 钢丝是由圆钢条冷拔而成，其抗拉强啊 140200 2/在承受相同终端载荷的情况下，抗拉强度大的钢丝绳其绳径可以选小，但是抗拉强度过高的钢丝绳 疲劳性能差，通常提升用钢丝绳选用 155170 2/为宜。本设计采用 155 2/。 如图 所示为升降机单绳提升计算示意图，由图可知，钢丝绳最大载荷 Q 在 A 点。其值为： m a x(式中 350 Q 额定提升重量（ 250 P ) 150m ） 设 B 为钢丝绳的公称抗拉强度（ 2/，0 2。如要 保证钢丝绳安全工作，必须满足下式： 0(式中 上式中的 P 和0解上式需找出 P 和0 - 7 - 00100 (式中 03/ 将 化简并代入 0100 （ 钢丝绳的比重0可查表得知，也可近似按钢丝绳的平均比重 ，这里取平均比重。根据有关安全规程规定，专为升降人员用的钢丝绳安全系数不得小于 9，所以令，将各已知量代 ，得 即 00/ 查表选定直径为 76 钢丝绳，查表可得其相关性能： 钢丝绳直径： 丝直径： 丝总断面积： 考重量： 00m 钢丝破断拉力总和（不小于）： 6180据所选钢丝绳数据，通过下式（ ）校核其安全系数。 q （ 式中 代入数据得 1 80 所以此直径钢丝绳满足设计要求，可以选用。 - 8 - 第四章 起升机构的结构设计 动机的选择 电动机有交流，直流之分，一般情况下采用交流电动机。交流电动机有鼠笼式和绕线式，绕线式启动力矩大、能满载启动，但 质量大，价格高，因此一般情况下尽量采用鼠笼式。交流电动机又分为同步和异步两种，交流同步电动机主要应用于功率较大，不需调速，长期工作的各种生产机械、如压缩机、水泵、通风机等。交流异步电机被广泛地用来驱动各种金属切削机床，起重机、锻压机、传送带、铸造机械等场合。综上所述，很明显本设计应选用三相交流异步电动机。 参考国产施工升降机提升速度（ 2436m/拟定卷筒转速0r/筒的名义直径 D=本设计升 降机每分钟提升高度为： w （ 即提升速度为 合现标准。 为使减速器的设计能方便，合理，传动比的选择不宜过大，拟定在 3040 之间，则电动机的额定转速范围为 300 1200r/600r/表后选定电机型号为 电机的技术特征如表 示： 表 132动机技术特征 电机型号 机座号 极数 同步转速 频率 额定功率 额定转速 额定电流 132S 4 1500r/0 440r/载效率 功率因数 堵转电流 堵转转矩 最大转矩 转动惯量 重量 A 2.2 2.3 8 筒的选择计算 卷筒分单层光面卷筒和多层槽面卷筒，因为卷筒名义直径 D=果选用单层光面卷筒的话， 150m 钢丝绳需要绕的圈数为 239/150 （ - 9 - 则需要卷筒的长度至少为 150/ D =239 （ 式中 d 为钢丝绳直径，则 39 个长度对于塔式起重机上部的空间来说太大，可能会导致安装困难或根本无法安装，所以本设计应采用多层绕线槽面卷筒，设卷筒长度 名义直径 D=深 a 筒最大绕线层 6m ， 校验该卷筒，由钢丝绳直径 d 和卷筒长度 w (取 z=47,则该卷筒在 m=6 时的容绳量 )( (代入数据得 L=47 6 （ =为容绳量 L=大于钢丝绳的最大悬垂长度 50，所以该卷筒尺寸满足设计要求，可以采用。另外，该卷筒最外层绕线和最里层绕线直径最多相差 D 2d(2 5m= （ 同等转速下（ 40r/外层和最里层绕线速度相差 6040 s=22cm/s （ 这种程度的差别，乘坐人 员几乎感觉不到，可以忽略不计。 - 10 - 第五章 减速器的设计计算 定总传动比及分配传动比 传动装置的总传动比要求应为： 式中 额定转速）， r/r/入数据 i= 40144036 根据该传动比，参考机械设计机械设计基础课程设计续表 3级圆柱齿轮减速器传动比一般小于 5，不符合条件。一级圆锥齿轮减速器传动比一般小于 3，也不符合条件。齿轮 090，太大。所以最终选定减速器的类型为二级圆柱齿轮减速器，该类型减速器传动比一般为 840，用直齿、斜齿或人字具。结构简单，应用广泛。 其中二级圆柱齿轮减速器又分为展开 式、分流式、同轴式三种。展开式的特点是由于齿轮对于轴承为不对称布置，因此沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。分流式的齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大功率、变载荷场全。同轴式长度方向尺寸较小，但轴向较长，刚性较差。 分析三种不同类型的二级圆柱齿轮减速器，同轴式由于较大的轴向尺寸，刚性较差，可以率先不予考虑。另外本设计所设计升降机额定载荷小，起升功率小载荷稳定，不属于大功率、变载荷场合，所以不需要采用分流式，所以减速器类型最终确定为展开式二级圆柱齿轮减速器。 多级传动中，总传动比应为： i 0i 1i 2i 3i （ 其中，0i、 1i 、 2i 、3i、 - 11 - 对于二级展开式圆柱齿轮减速器，通常情 况下 1i =（ i ，由于电动机轴转速较高，为减小启动载荷、缓和冲击，电动机与减速器之间的连接决定采用 V 带连接。参考机械设计机械设计基础课程设计表 3用传动机构的性能及适用范围可知圆柱齿轮常用的单级传动比为 36,V 带传动常用的单级传动比为 24。设减速器一级传动比 1i =6，二级传动比 2i =4,电动机到减速器之间采用 V 带传动，传动比为0i，则根据式 得 0i=21 4636 =外 1i =各传动比均在推荐传动比选择范围之内，可以选用。 算运动和动力参数 轴的功率 1P = 1 (2P = 1P 12 = 1 12 (3P= 21 12 23(4P = 3P 34 = 1 12 23 34 (式中 1P 、 2P 、 3P 、 4P 、轴输入 功率， 01、01、23、34轴、轴与轴、轴与轴、轴与轴间的传动效率。 由电动机至卷筒的传动总效率为： w 423421 (式中， 1 是带传动的效率， 2 是轴承传动的效率， 3 是齿轮传动的效率， 4 是联轴器传动的效率。其大小 参考机械设计机械设计基础课程设计附表 1械传动和摩擦副的效率概略值可得 V 带传动效率 1 =般齿轮传动，即3=子轴承， - 12 - 2 =轴器 4 =已知电动机输出效率 它们分别代 得： 轴的输入功率 1P =1=轴的输入功率 2P = 1P 12 = 1P 23= 轴的输入功率 3P= 2 2=轴的输入功率 4P =3P 34=3P 2 4= 各轴的转速 1n =0 (2n =110 (3n=2210 (式中 1440r/1n 、 2n 、 3n 轴、轴、轴转速，轴为高速轴，轴为低速轴， r/0i、 1i 、 2i 轴和轴至轴、轴至轴的传动比。则 轴的转速 1n =60r/轴的转速 2n =6960r/60r/轴的转速 3n=40160r/0r/轴的转速 4n = 3n =40r/ 各轴的转矩 电动机的输出转矩 - 13 - 550550= (轴的输入转矩 1T =i 01= (0i=带i,01= 1 ) 轴的输入转矩 2T = 1T 1i 12 = 6 (1i =齿1i, 12 =32) 轴的输入转矩 3T= 2T 2 4 (2i =齿2i，23=32） 轴的输入转矩 4T =3T 34= (34= 42 ) 运动和动力参数的计算结如表 示： 表 动和动力参数的计算结果 参数 轴名 电动机轴 轴 轴 轴 轴 转 速n(r 1) 1440 960 160 40 40 功率 P/ 矩T/( ) 410 410 510 610 610 计带传动的主要参数 已知带传动的工作条件：载荷平稳，所需传递的额定功率 p=带轮转速1440n 1 ， 大带轮转速 2n =960，传动比 0i = 设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径传动比 i 4 1 效 率 - 14 - 以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等（因为之前已经按5选择了 V 带传动，所以带的设计按 V 带传动设计方法进行） （ 1）计算功率 (（ 2）选择 V 带型 根据1n 由图 8械设计 择 A 型带（ 12 140 （ 3）确定带轮的基准直径v 初选小带轮的基准直径d，由（机械设计 8 8小带轮基准直径 v d / 0 0 060 1 4 4 01251 0 0 060 11 (因为 5m/ 包角满足条件 （ 7） 计算带的根数 单根 V 带所能传达的功率 ,根据表 8 1n =1440r/125插值法求得0p=根 v 带的传递功率的增量0 型 v 带，小带轮转速 1n =1440r/ 动比 0i=21表 80p=算 v 带的根数 查表 8包角修正系数k= 8带长修正系数 ( 0p + 0p ) k ( （ z= （ 故取 4 根 . （ 8） 计算单根 V 带的初拉力和最小值 ,由表 8 A 型带的单位长度质量 q=m,所以 - 16 - 500pk )+ 2 （ 对于新安装的 V 带 ,初拉力为 :07N 对于运转后的 V 带 ,初拉力为 :79N （ 9）计算带传动的压轴力 =2 4 1382166N=1096N （ （ 10）带轮的设计结构 轮的结构形式为 :腹板式 . 轮传动设计 轮类型的选择 相对于直齿轮，斜齿轮具有以下几个优点： 1、啮合性能好，在斜齿轮轮齿的接触线为与齿轮轴线倾斜的直线，轮齿开始啮合和脱离啮合都是逐渐的，因而传动平稳、噪音小，同时这种啮合方式也减小了 制造误差对传动的影响； 2、重合度大。可以降低每对轮齿的载荷，从而相对的提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，并使转动平稳； 3、斜齿轮标准齿轮不产生根切的最少齿数较直齿轮较少，因此，采用采用斜齿轮传动可以得到更加紧凑的机构。最终选择斜齿轮圆柱齿轮。 但是，斜齿轮传动也有其缺点：在运动时会产生向推力，所以必须和推力轴承配合使用。 速轴齿轮计算 （ 1）选择材料热处理方式 根据工作条件与已知条件知减速器采用闭式软齿面 ,(3508 级精度 ,查表10 小齿轮 40 调质处理 80齿轮 45 钢 调质处理 40 2）按齿面接触强度计算 : 取小齿轮 1z =20，则 2z = 2i 1z ， 2z =20 6=120，为了使各个相啮合齿对磨损均匀、传动平稳， 2z 与 1z 一般互为质数。取 2z =119。并初步选定 15 - 17 - 3 11 12 (确定公式中的各计算数值 荷比较平稳综合选择 .6 0取区域系数 0得 12 21 1T N 。确定需用接触应力 0得材料的弹性影响系数 0得小齿轮的接触疲劳强度极限 因软齿面闭式传动常因点蚀而失效 ,故先按齿面接触强度设计公式确定传动的尺寸 ,然后验算轮齿的弯曲强度 ,查表 9齿轮接触应力 1=600齿轮的为 2=5500算应力循环次数 )365828(19606060 11 hj - 1 - 塔式起重机 塔式起重机 动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物 料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。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、回转和行走四部分。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 布。该标准规定以吊载 (t)和幅度 (m)的乘积 (起以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 , 上海波赫驱动系统有限公司我国的塔机业正处于一个迅速 的发展时期。 从塔机的技术发展方面来看，虽然新的产品层出不穷，新产品在生产效能、操作 简便、保养容易和运行可靠方面均有提高，但是 塔机的技术并无根本性的改变。塔机 的研究正向着组合式发展。所谓的组合式，就是以塔身结构为核心，按结构和功能特 点，将塔身分解成若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理再将各部 分划分成若干模块。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征的 塔机，以满足施工的具体需求。推行组合式的塔机有助于加快塔机产吕开发进度，节 省产品开发费用，并能更好的为客户服务。 塔机分为上回转塔机和下回转塔机两大类。其中前者的承载力要高于后者，在许 多的施工现场我们所见到的就是上回转式上顶升加节接高的塔机。按 能否移动又分 为：走行式和固定式。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。 设备特点和安全装置 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。 为了确保安全，塔式起重机具有良好的安全装置，如起重量、幅度、高度和载荷 力矩等限制装置，以及行程限位开关、塔顶信号 灯、测风仪、防风夹轨器、爬梯护身 圈、走道护栏等。司机室要求舒适、操作方便、视野好和有完善的通 - 2 - 讯设备。 塔式起重机的检验产要点 （ 1) 检查金属结构情况特别是高强度的螺栓，它的连接表面应清除灰尘、油漆、 没迹和锈蚀，并且使用力矩手或专用扳手，按装配技术要求拧紧。 （ 2) 检查各机构传动系统，包括各工作传动机构的轴承间隙是否合适，齿轮啮合 是不是良好及制动器是否灵敏。 （ 3) 检查钢丝绳及滑轮的磨损情况，固定是否可靠。 （ 4) 检查电气元件是否良好，名接触点的闭合程度，接续是否正确和可靠。 （ 5) 检查行走轮与轨道接触是否良好，夹轨钳是否可靠。装设附着装置、内爬装 置时，各连接螺栓及夹块是否牢固可靠。 常用塔机 以下分几个方面来具体介绍房建中常用的塔机。 (一 )、塔机的金属结构 塔机的金属结构由起重臂、塔身、转台、承座、平衡臂、底架、塔尖等组成。 起重臂构造型式为小车变幅水平臂架，再往下分又有单吊点、双吊点和起重臂与 平衡臂连成一体的锤头式小车变幅水平臂架。单吊点是静定结构，双吊点是超静定结 构。锤头式小车变幅水平臂架，装设于塔身顶部，状若锤头，塔身如锤柄，不设塔尖， 故又叫平头式。平头式的使结构形式 更简单，更有利于受力，减轻自重，简化构造等 优点。小车变幅臂架大都采用正三角形的截面。 塔身结构也称塔架，是塔机结构的主体。现今塔机均采用方形断面，断面尺寸应 用较广的有： 塔身标准节常 用尺寸是 3m。塔身标准节采用的联接方式，应用最广的是盖板螺栓联接和 套柱螺栓联接，其次是承插销轴联接和插板销轴联接。标准节有整体式塔身标准节和 拼装式塔身标准节，后者加工精度高，制作难，但是堆放占地小，运费少。塔身节内 必须设置 爬梯，以便司机及机工上下。爬梯宽度不宜小于 500步间距不大于 300 500一护圈。当爬梯高度超过 10m 时，梯子应分段转接，在转接 处加设一道休息平台。 塔尖的功能是承受臂架拉绳及平衡臂拉绳传来的上部荷载，并通过回转塔架、转 台、承座等的结构部件式直接通过转台传递给塔身结构。自升塔顶有截锥柱式、前倾 或后倾截锥柱式、人字架式及斜撑架式。 凡是上回转塔机均需设平衡重，其功能是支承平衡重，用以构成设计上所要求的 作用方面与起重力矩方向相反的平衡力矩。除平衡重外，还常在其尾部装设 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。平衡重的用 量与平衡臂的长度成反比关系，而平衡臂长度与起 - 3 - 重臂长度之间又存在一定比例关 系。平衡重的用量相当可观，轻型塔机一般至少要 3 4t，重型的要近 30t。平衡重 可用铸铁或钢筋混凝土制成：前者加工费用高但迎风面积小 ;后者体积大迎风面大对 稳定性不利，但简单经济，故一般均采用这种。通常的做法是将平衡重预制区分成 2 3 种规格，宽度、厚度一致，但高度 加以调整，以便与 不同长度臂架匹配使用。 (二 )、塔机的零部件 每台塔机都要用许多种起重零部件，其中数量最大，技术要求严而规格繁杂的是 钢丝绳。塔机用的钢丝绳按功能不同有：起升钢丝绳，变幅钢丝绳，臂架拉绳，平衡 臂拉绳，小车牵引绳等。钢丝绳的特点是：整根的强度高，而且整根断面一样大小， 强度一致，自重轻，能承受震动荷载，弹性大，能卷绕成盘，能在高速下平衡运动， 并且无噪声，磨损后其外皮会产生许多毛刺，易于发现并便于及时处置。钢丝绳通常 由一股股直径为 钢丝搓成绳股，再由股捻成绳。塔机用的是 交互捻， 特点是不易松散和扭转。就绳股截面形状而言，高层建筑施工用塔机以采用多股不扭 转钢丝绳最为适宜，此种钢丝绳由两层绳股组成同，两层绳股捻制方向相反，采用旋 转力矩平衡的原理捻制而成，受力时自由端不发生扭转。塔机起升钢丝绳及变幅钢丝 绳的安全系数一般取为 5 6,小车牵引绳和臂架拉绳的安全系数取为 3,塔机电梯升降 绳安全系数不得小于 10。钢丝绳的安全系数是不可缺少的安全储备系数，绝不可凭 借这种安全储备面擅自提高钢丝绳的最大允许安全荷载。由于钢丝绳的重要性，必须 加强对钢丝绳的定期全面检查，贮存于干 燥面封闭的、有木地板或沥青混凝土地面的 仓库内，以免腐蚀，装卸时不要损坏表面，堆放时要竖立安置。对钢丝绳进行系统润 滑可以提高使用寿命。 变幅小车是水平臂架塔机必备的部件。整套变幅小车由车架结构、钢丝绳、滑轮、 行轮、导向轮、钢丝绳承托轮、钢丝绳防脱辊、小车牵引绳张紧器及断绳保险器等组 成。对于特长水平臂架 (长度在 50m 以上 )，在变幅小车一侧随挂一个检修吊篮，可载 维修有员往各检修点进行维修和保养。作业完后，小车驶回臂架根部，使吊篮与变幅 小车脱钩，固定在臂架结构上的专设支座处。 其它的零部件还有滑轮 ，回转支承，吊钩和制动器等。 (三 )、塔机的工作机构 塔机的工作机构有五种：起升机构、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车 走行机构 (行走式的塔机 )。 (四 )、塔机的电气设备 塔机的主要电气设备包括： 电缆卷筒 电动机 ; 操作电动机用的电器，如：控制器、主令控制器、接触器和继电器。 保护电器，如：自动熔断器，过电流继电器和限位开关等。 主副回路中的控制、切换电器，如：按钮、开关和仪表等。 属于辅助电气设备的有：照明灯、信号灯、电铃等。 (五 )、塔机的液压系统 塔机液压系统中的主要元器件是液压泵、 液压油缸、 - 4 - 控制元件、油管和管接头、 油箱和液压油滤清器等。 液压泵和液压马达是液压系统中最为复杂的部分，液压泵把油吸入并通过管道输 送给液压缸或液压马达，从而使液压缸或马达得以进行正常运作。液压泵可以看成是 液压和心脏，是液压的能量来源。我国的塔机液压顶升系统采用的液压泵大都是 齿轮泵，齿轮的代号， 赫格隆 G 为固定的轴向间隙，工作压力为 12。 5 16 液压缸是液压系统的执行元件。从功能上来看，液压缸与液压马达同是所工作油 流的压力能转变为机械能的转换装置。不同的是液压马达是 用于旋转运动，而液压是 用于直线运动。 一个液压顶升接高的全过程是： 移动平衡重，使塔身不受不平衡力矩，起重臂就位，朝向与引进轨道方位相同 并加以锁定，吊运一个塔身标准节安放在摆渡小车上 ; 顶升 ; 定位销就位并锁定，提起活塞杆，在套架中形成引进空间 ; 引进标准节 ; 提起标准节，推出摆渡小车 ; 使标准节就位，安装联接螺栓 ; 微微向上顶升，拔出定位锁使过渡节与已接高的塔身联固成一体。 (六 )、塔机的安全装置 安全装置是塔机必不可少的关键设备之一，可以分为：限位开关 (限位器 );超负荷 保险器 (超载断电装 置 );缓冲止挡装置 ;钢丝绳防脱装置 ;风速计 ;紧急安全开关 ;安全保 护音响信号。 限位开关按功能有：吊钩行程限位开关，回转限位开关，小车行程限位开关，大 车行程限位开关。 (七 )、塔机的防倾翻规定 严禁超载运行 ;不得斜牵重物 ;不许猛然急制动 ;禁止在大风中运行吊运作业 ;工作 班后，必须把夹轨器夹紧，以防大风将塔机吹动溜出轨道。 (八 )、自升式塔机的附着锚固 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。 要保证塔机的安全使用和取得比较长的使用寿命，必须对它进行润滑、故障排除、 定期保养与零部件的检修。 我国塔式起重机行业的发展 50 年代初，我国塔机由仿制开始起步， 1954 年仿制
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