机械毕业设计（论文）-120TM塔式起重机大车运行机构及起升机构设计【全套图纸】 .pdf

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 i 页 120tm 塔式起重机大车运行机构及塔式起重机大车运行机构及 起升机构设计起升机构设计 摘要 塔式起重机作为建筑施工现场的主要建筑机械，被广泛使用于建筑施工现场。本次 毕业设计专题部分是塔身， 包括结构设计和参数选择。 采用 autocad 绘制图纸。 在设计、 计算、绘图的基础上了解、掌握一些设计工艺和制造工艺。首先，从总体设计开始，对 qtz 12 塔式起重机的四大机构，即起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构进行了 大体设计。qtz 12 塔式起重机采用电力传动的单卷筒单轴式起重机；qtz 12 塔式起重 机选择滚动轴承式旋转支撑机构，其旋转驱动机构选用机械驱动部分装在非旋转部分 上，而最后一级大齿轮则固定在起重机的旋转部分上；qtz 12 塔式起重机采用自行式， 其驱动的主动轮采用对角布置。经过参照塔式起重机设计手册中的资料，进行了 qtz 12 塔式起重机的塔身机构和参数设计。根据自重载荷、起重载荷、风载荷、惯性载荷，借 助技术资料，设计了塔身机构，选择了其组成型材的参数。然后对塔身片、基础节、套 架的主弦杆、腹杆进行稳定性校核、疲劳强度校核，还对整塔进行了抗倾翻性计算。之 后，采用 autocad 绘制图纸。所绘图纸包括塔身片、基础节、顶升套架、顶升横梁、附 着框架等。除此之外我还搜集了一些关于塔式起重机的材料，如“塔式起重机的分类和 特点” ， “塔式起重机的使用和保养”等。 关键词：塔式起重机; 塔身节; 附着框架；起升机构；回转机构 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 ii 页 the design of the gantry travel machine and the hoisting machine of the 120tm crane tower abstract crane tower as a major construction machinery, has been widely used in building construction site. my graduate design special subject part is design of the tower. the design is comprised of design of machinery and selection of parameter. then adopting the autocad to draw the diagram papers. at the foundation of designing, computing and ploting, understanding and command some design craf and produce craft is necessary. first of all, starting from the total design of four greatest machines of the crane tower. the four greatest machines are telescoping machine, gyring machine , changing- breadth machine, and hoofing machine. qtz12 crane tower adopts single electric power cylinder with a single shaft telescoping machine; qtz12 crane tower uses circumrotate bolster machine with rolling bearing, its drive machine is fixed on the section that does not gyre, and its big wheel gear in the last one class is fixed on the section that gyres; the changing- breadth machine uses dolly to change the breadth, and the cordage traction machine is used in the dolly; qtz12crane tower adopts proper motion hoofing machine, and the drivers that drive machine are fixed on the cross position. by referring to the technique data from mechanical design manual, design machinery and select parameter. according as deadweighth load, lifting load, winding load, inertia load, and in virtue of the technique data, design the structure and select the parameter of the profiled bars which compose the tower body, then make stability calibration and fatigue intensity of main staff and assistant pole. in addition, it is necessary to make checking computations of resist- tiping capability. after that, adopting the autocad to draw the diagram papers, which includes the mast section, telescopic cage, anchorage frame, etc. besides that, i also collect some information with regard to crane tower. for example, “peculiarity and sort of the crane tower”, “using and maintain of the crane tower” and so on. keywords:crane tower ; mast section ; anchorage frame ; hoisting machine ; gyring 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 iii页 machine 目录目录 摘要摘要 . i abstract ii 1 塔式起重机概述塔式起重机概述 . 1 1.1 塔式起重机简介 . 1 1.2 我国塔式起重机的发展概况 . 2 1.3 塔式起重机的发展趋势 . 3 1.4 塔式起重机的基本参数 . 4 1.5 塔式起重机的分类和特点 . 6 2 塔式起重机构造及设计塔式起重机构造及设计 9 2.1 金属结构 . 9 2.1.1 基础行走台车与地盘 9 2.1.2 塔身标准节 . 10 2.1.3 上转台、驾驶室与塔帽 . 10 2.1.4 起重臂 . 10 2.1.5 平衡臂 . 12 2.1.6 上支座 . 12 2.1.7 下支座 . 12 2.1.8 回转塔身 . 12 2.2 工作机构设计 . 13 2.2.1 起升机构 . 13 2.2.2 回转机构 . 18 2.2.3 小车牵引机构 . 20 2.2.4 液压系统 . 21 2.2.5 绳轮系统及倍率装置 . 23 2.2.6 变幅机构 . 23 2.2.7 行走机构 . 25 2.3 附着装置和塔机安全装置 30 2.3.1 附着装置 . 30 2.3.2 限位开关 . 30 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 iv 页 2.3.3 超载断电装置 . 31 2.3.4 自动空气开关（带欠压保护） . 31 2.3.5 过载保护 . 31 2.3.6 缓冲止档装置 . 31 2.3.7 风速报警装置 . 32 2.3.8 短路保护 . 32 2.3.9 电源指示装置 . 32 2.3.10 吊钩高度限位 32 2.3.11 小车的最大幅度与最小幅度限位 32 2.3.12 力矩保护 32 2.3.13 超重保护 33 2.3.14 红色障碍灯 33 2.3.15 电铃 33 3 塔式起重机稳定性计算塔式起重机稳定性计算 . 34 3.1 塔式起重机稳定性 35 3.1.1 工作状态稳定性 . 35 3.1.2 非工作状态稳定性 . 37 3.2 疲劳强度校核 39 3.2.1 支座反力 . 40 3.2.2 疲劳强度 . 40 3.2.3 静强度计算 . 40 4 塔式起重机的使用与维护塔式起重机的使用与维护 . 42 4.1 起重机的操作 42 4.2 安全装置的调整 43 4.2.1 起重力矩限制器调整 . 43 4.2.2 起重量限制器调整 . 45 4.2.3 起升装置超高、低度限位装置 . 45 4.2.4 小车变幅前、后限位装置 . 46 4.2.5 回转限位的调整 . 46 4.2.6 安全注意事项 . 46 4.3 塔式起重机的维护与保养 47 4.3.1 概述 . 47 4.3.2 液压爬升系统的维护和保养 . 48 4.3.3 金属结构的维护和保养 . 48 4.3.4 电气系统的维护和保养 . 48 5 塔式起重机技术经济分析塔式起重机技术经济分析 50 6 塔式起重机的环保知识塔式起重机的环保知识. 52 6.1机械部分的保养和修理.52 6.2其它主要部件的保养.53 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 v 页 结束语结束语 54 致致 谢谢 . 55 参考文献参考文献 . 56 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1 塔式起重机概述塔式起重机概述 1.1 塔式起重机简介塔式起重机简介 塔式起重机是现代工业与民用建筑的主要施工机械之一。在高层建筑施工中，它的 幅度利用率高.如图 1.1 所示， 由于其能靠近建筑物， 故其幅度利用率可达全幅度的 80%， 普通履带式，轮胎式的幅度利用率不超过 50%，而且随着高度的增加还会急剧减少。因 此塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。 应用塔式起重机 对于加快施工进度，缩短工期，降低工程造价起着重要的作用。同时，为了适应建筑物 结 构 件 的 预 制 装 配 化 ， 工 厂 化 ， 现 在 的 塔 式 起 重 机 必 须 具 备 下 列 特 点 ： （a）塔式起重机;（b）直线臂轮胎起重机； （c）带附臂轮胎起重机 图 1.1 幅度利用率比较 （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，及适应频繁转移之需。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 1.2 我国塔式起重机的发展概况我国塔式起重机的发展概况 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）一起以重力矩表示塔机的起重能力。 在我国，塔式起重机的生产与应用已有 50 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。 我国的塔机行业于 20 世纪 50 年代开始起步,为了满足国家经济建设的需要， 引进了 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建筑师 - 型塔式起重机，在抚顺试制成功了我国第一台 tq2- 6 型塔式起重机。随后又仿照苏 联样机，研制 15t 与 16t 塔式起重机，这个时期我国生产与使用的塔式起重机的数量较 少。 到了 20 世纪 60 年代，我国开始进入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- 型塔式起重机，它也是我国最早自行设计的塔式起重机。 随后，我国又自行设计制造了 tq- 6 型塔式起重机，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，可整体拖运，能满足六 层以下民用建筑施工的需要。 进入 20 世纪 80 年代，我国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要又 qt80a,qtz100,qtz120 等自升式塔式起重机，qt60,qtk60,qt25hk 等下回转快装塔 式起重机和 qt90 上回转动臂下顶升接高塔式起重机等。这些产品在性能方面已经接近 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，也极大促 进我国的设计与制造技术的进步。 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。进入 20 世纪 90 年代以后，我国塔式起重机行业年产量猛增，而且 部分产品出口到国外，至此，无论从生产规模，应用范围和塔式起重机总量的角度来衡 量，我国均堪称塔式起重机大国。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 1.3 塔式起重机的发展趋势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为： （1）吊臂长度加长 在 60 年代初，吊臂长度超过 40 米的较少，70 年代吊臂长度亦 能做到 70 米。快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到 35 米。自升式塔式起重机 吊臂是可以接长的，标准臂长一般为 3045 米，可以接到 5060 米。重型塔式起重机吊 臂则更长。吊臂加长可带来更好的技术经济效果；随着塔式起重机的设计水平提高，能 解决一些由臂长加大带来的问题。 低合金高强度钢材及铝合金的广泛使用也为件加长吊 臂提供了非常有利的条件。 （2）工作速度的提高且能调速 由于调速技术的进步，滑轮组倍率的可变，双速， 三速电机及直流电机调速的应用， 使塔式起重机工作在逐渐提高。 50 年代生产的工作速 度较低，起升速度一般 2030 米/分，回转速度 0.61 转/分，变幅速度 3040 米/分，大 车行走速度 1040 米/分。近年来塔式起重机工作速度已有提高。起升机构普遍具有 34 种工作速度，重物起升速度超过 100 米/分者也很多。构件安装就位速度可在 010 米/ 分范围进行选择。回转速度一般可在 01 转/分之间进行调节。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 60 米/分。 （3）改善操作条件 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 愈来愈差。 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 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品开发进度，节省产品开发费 用，并能更好的为客户服务。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 1.4 塔式起重机的基本参数塔式起重机的基本参数 塔式起重机基本参数是指直接影响塔式起重机工作性能，结构设计，制造成本的各 种参数，它们是：起重力矩，起重量，工作幅度，起升高度，轨距和各种工作机构的工 作速度等。 起重力矩是确定和衡量塔式起重机起重能力的主要参数。和轮胎式起重机不同，塔 式起重机经常在大幅度的情况下工作，所以用最大起重量衡量起重能力是没有意义的。 必须以起重量和幅度的乘积(起重力矩)表示其能力。 对铭牌上的起重力矩的计算方法目 前很不致，有的以最大工作幅度与相应的最大起重量的乘积值计，也有以最大起重量 与相应的工作幅度的乘积值计。我国从实际使用出发，以基本臂的最大工作幅度与相应 的最大起重量的乘积值计。 为了使塔式起重机产品做到系列化，通用化，标准化，进一步合理扩大新品种，我 国已制订出塔式起重机基本参数系列(jwjb0178)，见表 1.1 ： 表表 1.1 jwjb0178 起重力矩 吨米 起重量 吨 最大起重量 吨 工作幅度 米 起升高度 米 轨距 米 16 1.0 2.0 16 18 2.8 25 1.25 2.5 20 23 3.2 60 3.0 6.0 20 27 4.5 80 3.2 8.0 25 45 5.0 120 4.0 10.0 30 50 以下自行， 附 着到 120 6.5 160 5.3 12.0 30 50 以下自行， 附 着到 160 6.5 250 7.0 16.0 35 7.5 400 11.4 25.0 35 50 以下自行 8.5 系列中规定的起重量是指基本臂最大幅度时能吊起的重量(包括吊具重也称总起重 量)。在小幅度时，起重量可以提高，所以系列中还规定最大起重量，它指塔式起重机 能吊起的最大额定起重量。 系列对工作速度还没有正式规定，但提出了推荐值，见表 1.2 ： 表表 1.2 工作速度等参数推荐值工作速度等参数推荐值 起 重 力 矩 起升速度 米/分 最大重物 慢就位速 行走速度 不小于 回转速度 米分 结构自重不 包括压重不 推荐形式 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 吨 x 米 度米分 米分 大于吨 16 25 25 0.81.0 10(动臂) 13(小车) 轨式、 轮胎式； 下回、 动臂、 小车； 整体拖运、 自行架设 25 25 25 0.81.0 13(动臂) 15(小车) 轨式、 轮胎式； 下回、 动臂、 小车；整体拖 60 25 05 20 0.60.8 25(动臂) 轨式、 轮胎式； 下回、 动臂、 小车； 整体拖运， 自行架设 80 2550 04 20 0.60.8 50(动臂) 轨式、 轮胎式； 下回、 上回、 动臂、 小车； 整体拖运和解 体拖运 120 2080 03 15 0.6 待定 轨式、上回、动臂、小车； 解体拖运 160 2080 03 15 0.6 待定 轨式、上回、动臂、小车； 解体拖运 250 2080 02 10 0.5 待定 轨式、上回、动臂、 小车； 解体拖运 400 待定 02 10 0.5 待定 轨式、上回、动臂； 解体 拖运 塔式起重机基本参数系列（jwjb0178）也规定了我国塔式起重机代号的含义，见 表 1.3 ： 表表 1.3 jwjb0178 我国塔式起重机代号含义我国塔式起重机代号含义 塔式起重机 q.t 型 代号 代号含义 轨道式 轮胎式 履带式 内爬式 削着式 固定式 qtg qtl qtu qtp qtf qtd 轨道式塔式起重机 轮胎式塔式起重机 履带式塔式起重机 内爬式塔式起重机 附着式塔式起重机 固定式塔式起重机 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 例如 额定起重力矩为 800knm 的上回转自升式塔式起重机的产品型号为：qtz 80 1.5 塔式起重机的分类和特点塔式起重机的分类和特点 塔式起重机按起重机工作制度级别(以工作速度、起重能力与作业频度为依据)可分 为轻级、中级、重级和特重级四种。般建筑用塔式起重机规定为中级。塔式起重机结 构形式较多，如从其主体结构与外形特征考虑，基本上可按架设要求、变幅形式、旋 转部位以及塔架加节形式区分。 (1) 按使用架设的要求分类 自升式塔式起重机分为固定式、轨道行走式、附着式和内爬式四种。四种塔式起重 机在用途上各有优缺点，在选择机型时，应根据工地上实际使用要求来确定。 (2) 按塔式起重机的起重变幅形式分类 起重臂架改变仰角可进行变幅的塔式起重机 这类塔式起重机与其他类型塔式起重机相比，在同样臂趾高度的情况下，具有 一定的高度优势，尾部回转半径小，起重臂架重量较轻。但是在没有补偿卷筒的 条件下达不到起重与变幅的平移目的。所以，般在塔式起重机平台上增设补偿 卷筒来弥补。另外，此类机械的臂架变幅形式，对近塔身小心的变幅半径利用有 一定的损失，因为臂架的仰角受到限制。 起重小车变幅的塔式起重机 这类塔式起重机起重臂架始终处于水平位置，起重小车在臂架的下弦杆上移动。它 的优点是水平变幅就位快、效率高，并具有起重幅度上的优势。一般大幅度的塔式起重 机多采用这种结构形式。 但是由于臂架受力以弯矩为主， 故臂架设计后的本身重量较大。 另外，在同样臂趾高度的情况下，起重小车变幅形式比臂架可俯仰或可折臂的塔式起重 机的起重高度利用范围小，故适用于自升塔式起重机。 折臂变幅的塔式起重机 它是介于上述两种塔式起重机之间的臂架结构形式，是国外近年发展起来的产品。 主要是在起重高度与幅度上弥补了上述两种塔式起重机使用范围的局限性， 它的平衡臂 短，但是这种塔式起重机的变幅机构比较复杂、制造工艺与安装麻烦，因而在高层建筑 工程中的使用与发展受到了定限制。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 (3) 按塔式起重机旋转部位所处的位置分类 可分为上旋式和下旋式两种结构形式: 下旋式塔式起重机 重机是指回转支承布置在塔身的下部，塔式起重机旋转时塔身与上部起重臂架一起 旋转。这类塔式起重机重心较低，塔身弦杆单向受力，大部分结构都布置在转台上，增 加了起重的稳定性，维修保养方便。但是这类塔式起重机不宜使用在起重高度较高的自 升塔式起重机上，因为塔式起重机旋转时塔身无法附着或内爬。另外，它的回转支承装 置较复杂，制造精度要求也高。 上旋式塔式起重机 该机回转支承布置在塔式起重机的塔身上部，当塔式起重机旋转时塔身不旋转。由 于这类塔式起重机上部起重与变幅的绳轮系统不与下部转台联系， 所以适宜于自升塔式 起重机，它起重高度高，对回转机构以及结构受载的要求低，制造工艺简便。但是也带 来了塔式起重机重心较高稳定性差的弱点，且塔身旋转方向改变时主弦杆交变受力，塔 身间联接螺栓需施加一定，的预紧力才能保证塔式起重机正常工作。 (4) 按塔式起重机塔身加节形式分类 可区分为上加节，中加节和下加节三种 。 塔身上加节形式的让塔式起重机 这类塔式起重机在加节塔身时，起重吊钩把标准节塔身装进起重机顶部中心位置就 位， 然后利用液压顶升机构逐步爬升， 以达到自升的目的(如国产z80型白升塔式起重机)。 采用这种加节安装的方法，塔身标准节一次安装的高度大，安装效率高，并简化爬升平 台。但是，由于采用上加节形式，故在安装工况下的平衡较复杂，而由于顶部中心翻板 安装较麻烦，因而容易产生安全问题。 塔身中加节形式的塔式起重机 这类塔式起重机自升时，塔身由爬升套架(又称外套架)的侧面横向加节，并借助于液 压顶升机构自升。这类塔式起重机又分两种， 一种是采用外套架内塔身加节(如国产 qtzl20型自升塔式起重机)；另一种是采用内套架外塔身加节，外塔身往往足顶升前在平 台上临时拼装起来。在一般的自升塔式起重机中，采取中加节形式居多。 塔身下加节形式的塔式起重机 塔身加节是在近地面进行的(如国产qic80型自升塔式起重机)， 其外套架连在塔式起重 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 机底部机座上，因而地面加节较安全，安装比方便。但是，这类塔式起重机只能用在下 旋式，且加节的液压缸随着塔身的升高而荷载加大，故起重高度受到定的限制。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 2 塔式起重机构造及设计塔式起重机构造及设计 塔式起重机构造简述： 塔式起重机由金属结构、驱动机构、液压爬升、电气控制以及安全保护装置等组成， 现按各部分的不同特点简介如下 ： 2.1 金属结构金属结构 金属结构主要包括：行走台车架、支腿、底架平台、塔身、套架、回转承座、转台、 驾驶室(包括电器控制室)、塔帽、起重臂架、平衡臂架以及绳轮系统支架等组成。 2.1.1 基础行走台车与地盘基础行走台车与地盘 塔式起重基础随起重机构造、使用条件而异：轨道式塔式起重机采用轨道基础：固 定式和附着式塔式起重机常采用混凝土基础；内爬式塔式起重机可以以建筑结构为基 础。以下仅介绍常见的轨道式塔式起重机的行走台车和地盘(底架)。 行走台车与底盘(底架) 行走台车架 根据台午架上有无动力装置，分主动与从动两种台车架。为了促使台车架一个支点 上两个车轮同时着地行走正作，般均设计成均衡结构。行走台车架端部装有夹轨器， 其作用是在非工作状况或安装阶段钳住轨道，以保证塔式重机的自身稳定。 行走支腿与底架平台 塔式起重机的行走支腿与底架平台主要是承受塔身上部的载荷， 并能保证塔式起重 机在所铺设的轨道上行走自如。 底架与支腿之间的结构形式行又三种： (a)水母式 行止支腿能在底架销轴作水平方向灵活转动。 它可在曲线轨道上行走， 们在平时需用水平支撑相互固定。 (b)井架式 支腿与底架联成一体成井字形。制造简便，底架上空间高度大，安放 压铁较容易，但安装麻烦。底架平台上的平衡压铁有两种：一种是铸铁制成，比重大、 体积小；另一种是钢筋混凝土预制，体积大，但价格便宜。 (c)十字架式 底架与支腿联成十字形。架构轻巧，用钢量省，占用高度空间小，是 目前较先进的一种结构形式。但是，它唯一缺点是用作行走式时，塔式起重机不能作弯 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10页 轨运行。 2.1.2 塔身标准节塔身标准节 塔身结构是塔式起重机骨架中的主体，支承着塔机上部的重量和载荷的重量，重量 通过塔身传至底架和行走台车上或直接传至塔机的基础上。 塔身标准节主弦杆亦是用角钢扣方而成，扣方的主弦杆与其它型钢杆件焊而成，主 弦杆中心线为：146514652800，每节之间用 16 件 m20/10.9 级特制高强螺栓联接。 塔身标准节的连接形式可分为：法兰盘连接、螺栓连接、套柱螺栓和销轴连接以及 对开轴瓦式连接等。 2.1.3 上转台、驾驶室与塔帽上转台、驾驶室与塔帽 上部旋转台通过人的双排滚珠轴承支承在回转承座上。在它的上面与塔帽或驾驶室 金属结构联结。在转台上一般对称地安装两套回转机构，以保证上部塔帽及起重臂、平 衡臂 360 度回转工作。 驾驶室与塔帽般都连在一起，有时候在驾驶室顶上还设有电器室，以便于电器控 制系统维修保养。驾驶室内安装有各种操纵与电子控制仪器盘。在用作内爬式时，还设 有施工现场电视摄像显示装置，以确保驾驶员对现场起重物的视野保持在最佳状态。 塔帽起着起重臂、平衡臂和塔身联系的转向平衡作用。塔帽的金属结构顶部形式共有四 种：前部直立、后部倾斜；前部倾斜、后部直立：两面倾斜：整个塔帽简化成后顷或直 立三角撑。四种塔帽形式各有结构特点，根据塔式起重机的需要来确定，塔帽顶上设有 避雷针，测风仪及指示灯。 塔帽是由角钢，方管、钢板等组焊成的斜锥体，上端通过拉杆使起重臂与平衡臂保 持水平， 下端用 16 支 m20100 螺栓与回转塔身连接， 为了安装吊臂拉杆和平衡臂拉杆， 在塔顶上部设有工作平台和滑轮组。 2.1.4 起重臂起重臂 塔式起重机臂架的形式一般有三种：桁架压杆式臂架、桁架水平压弯式臂架、桁架 混合式臂架，如图 2.1 所示。臂架主要承受轴向压力，依靠改变臂架的倾角来实现塔机 的工作幅度的改变，压杆式臂架亦称动臂式臂架。桁架水平压弯式臂架如图所示，工作 时臂架主要承受轴向力及弯矩作用， 依靠起重小车的移动来实现塔式起重机工作幅度的 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11页 改变。桁架混合式臂架如图所示。是一 种综合了动臂 变幅和小车变幅优点的折臂式臂架。这种臂架是由钢 丝绳、人字架、a 子架及后臂架组成的平行四边形 后段和由钢丝绳、 a 字架及前臂架组成的三角形前段铰 接而成的。当变幅钢丝绳收进时，两段相对曲折，前 臂架始终处于水平状态。当前后两段折弯成 90 度时， 后段垂直接高塔身，提高了起升高度。 图 2.1 臂架结构 塔式起重机的臂架长，自重较大，臂架设计的是否合理将直接影响起重机的承载能 力。在保证臂架的强度、刚度和整体稳定性的条件下，如何减轻臂架的重量是一个值得 研究的问题。 目前塔式起重机常采用桁架压杆式臂架和桁架水平压弯式臂架两类。压杆式臂架的 的截而以矩形为主，而水平压弯式臂架常以三角形截面为主。臂架的弦杆和腹杆可采用 型钢和无缝钢管制成。 起重臂的构造 桁架压杆式臂架如图 2.2 所示， 桁架压杆式 臂架在变幅平面(或称起升平面)的受力情况相 当于根两端简支 梁的受力情况。 臂架中间部 分采用等截面平行弦杆，两端为梯形。 臂架在回转平面相当于根悬臂梁的受力情 图 2.2 桁架压杆式臂架 况。通常臂架制成顶部尺寸小、根部尺寸大的形式。为了便于运输，安装和拆卸，臂架 中间部分可以制成若干段标准节，用螺栓将它们连接起来。 起重臂是组合式可变结构,共分九节。 起重臂上、 下弦杆都是用两条角钢拼焊而成的 方管，整个臂架为三角形截面，节与节之间用销轴连接，拆装方便，为了提高起重性能， 减轻吊臂的重量，吊臂采用双吊点变截面空间桁架结构，在起重臂第一节放置小车牵引 机构，在小车上设置有吊篮，便于安装与维修，臂架根部第一节与回转塔身用销轴连接。 为了保证起重臂水平，在第二节、第六节臂设有两吊点，通过这两点与塔帽连接。 起重臂在组装时，必须严格按照每节臂上序号标记组装，不允许错位或随意组装， 起重臂最长为 30 米，根据施工要求也可以组装成 28 米臂长和 24 米臂，其中变 28 米臂 长时，拉杆吊点位置不变；变 24 米臂长时拉杆吊点位置也不变。两组起重臂拉杆上端 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12页 通过特制的销轴与塔帽耳板连接， 其下端通过特制销轴分别与起重臂上弦杆的吊点销孔 连接而将起重臂悬挂为水平形式。 30 米臂组装顺序：1+2+3+4+5+6+7+8+9 28 米臂组装顺序：1+2+3+4+5+6+7+9 24 米臂组装顺序：1+2+3+4+5+6+9 2.1.5 平衡臂平衡臂 平衡臂为工字钢及角钢组焊而成的结构，分两节，用耳板销轴连接，平衡臂上设有 栏杆及过道，尾部设置工作平台，平衡臂的一端用两根特制的销轴与回转塔身相连，另 一端组合刚性拉杆同塔帽相连，尾部装有平衡重和起升机构，起升机构本身有独立的底 座，用四根销轴平衡在平衡臂上，平衡重的重量随吊臂长度改变而变化，30 米臂时为 13 吨，28 米臂时为 12 吨，24 米臂时为 11 吨。平衡臂拉杆分两组，通过特制的销轴分 别将塔帽和平衡臂尾部的拉杆耳板连接，将平衡臂挂至水平位置。 2.1.6 上支座上支座 上支座上部用 16 个 m30100 高强度螺栓与回转塔身底部的法兰板连接，下部用 36 个 m24 高强度螺栓与回转支承内圈连接， 在上支座两侧对称地安装两套回转机构， 安 装在它下部的小齿轮准确地与回转支承外齿圈啮合。 2.1.7 下支座下支座 下支座是上部通过回转支承与上支座连接，下部与塔身标准节和套架连接的金属结 构，它主要是由钢板拼焊而成的，它的上部平面用 36 个 m24 高强度螺栓与回转装置的 外齿圈连接，支承上部结构，下部四个支脚和四角平面分别用 16 套 m30100 高强度螺 栓与套架连接，用 16 套 m30/10.8 级高强度螺栓与塔身连接。 2.1.8 回转塔身回转塔身 回转塔身是用角钢扣方而成的主弦杆与其它形钢组焊而成的,上端用法兰与塔帽连 接,下端通过法兰与上支座连接。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13页 2.2 工作机构及其设计工作机构及其设计 机械传动部分包括起升机构、行走机构、变幅机构、回转机构、液压顶升机构、电 梯卷扬机构以及电缆卷筒等组成。分别简介如下： 2.2.1 起升机构起升机构 一、起升机构的组成和型式 起升机构(见图 2.3)是起重机械的主要机构，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、离合器、钢丝绳滑轮组和吊钩等组成。 按照超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(简称液压传动)等型式。 1三速电动机动 2弹性联轴节 3液力推机制动器 4. 圆柱齿轮减速器 5十字滑块联轴器 6卷筒 7高度限位器 8.涡流制动器 图 2.3 起升机构简图 二、起升机构起重零部件的选择计算 1.吊钩 由于最大起重量 q1=10000 kg ,即 fq1=98000 n , fq1+fq= fq ， fq1+2.5%fq= fq ， 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14页 所以 fq=2513 n; fq=100513 n. 2.起升机构滑轮组倍率 通常起升机构的倍率与额定起重量有一定的关系，初选时可参考表 2.1 表表 2.1 滑轮组倍率滑轮组倍率 选a=6 。 3.钢丝绳计算 起升机构钢丝绳直径按最大静载荷来确定。 钢丝绳中的最大静拉力 smax (绕入卷筒的钢丝绳分支上的拉力)，由下式确定： 见参考文献【2】第 6768 页 db q a f s = max n (2.1) 式中 fq最大起升载荷，n，其中所含吊具自重载荷 fq=2.5%fq ； a滑轮组倍率； b滑轮组总效率，b=0.95 ； d导向滑轮效率，d=0.98 。 由于最大起重量 q1=10000 kg,即 fq1=98000 n, fq1+fq= fq，fq1+2.5%fq= fq， 所以 fq=2513 n; fq=100513 n. 17994 98 . 0 95 . 0 6 100513 max = = = db q a f s n 所选钢丝绳的破断拉力 fp必须满足下式： max nsfp n (2.2) 式中 n 安全系数，选定工作级别为 m5 级，则 n=5.5 。 所以98967179945 . 5 max = nsfp n 选取钢丝绳型号为：6w（19）16170i光右交 gb 110274 4.卷筒的尺寸及转速的计算 额定起重量 q 3 5 8 12 16 25 40 65 100 倍 率 a 2 3 46 6 68 810 10 1216 1720 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 15页 （1）卷筒最小卷绕直径dhd min1 mm 式中 h与机构工作级别和钢丝绳有关的系数，按下表 2.2 选用； d钢丝绳的直径，mm 。 表表 2.2 系数系数 h 机构工作 级别 卷筒 滑轮 普通钢丝绳 不旋转钢丝绳 普通钢丝绳 不旋转钢丝绳 m1m3 14 16 16 18 m4 16 18 18 20 m5 18 20 20 22.4 m6 20 22.4 22.4 25 由于机构工作级别为 m5，所以选取 h=18，d=16 mm 。 得 2881618 min1 =dhd mm 取 卷筒计算直径 d1=500 mm 。 （2）单层绕有槽卷筒的长度 lz 210 2llllz+= （2.3） 式中 l1固定钢丝绳端部所需要的长度 （mm） ， 一般取 l13t，（t 为绳槽节距， 取 t=18 mm）; l2卷筒两端空余部分的长度，根据结构和工艺需要而定，取 l2=20mm； l0卷筒上车螺旋槽部分长度，mm。 l0取决于起升高度、滑轮组的倍率、卷筒计算直径及绳槽节距。按下式确定： tz d ha l += 0 1 0 mm （2.4） 式中 h起重机最大起升高度，h=35 m=35000 mm; a滑轮组倍率，a=6 ； z0钢丝绳附加安全圈数，一般取 1.53 圈，这里取 z0=2 。 故卷筒总长度为： 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16页 4 . 2536202183182 500 635000 2 210 1 =+ + =+ += lltz d ha lz mm （3）卷筒壁厚 d 计算 采用 q235 钢板制成的焊接卷筒， 取 d=d=16 mm (卷筒壁厚)。 对卷筒壁厚进行强度校核 卷筒壁上的压应力为： cc t s = max mpa （2.5） 式中 smax钢丝绳的最大拉力，smax =17994 n； t绳槽节距，t=18 mm； d卷筒壁厚，d=16 mm； sc卷筒材料的许用压应力（mpa） 。对钢 5 . 117 2 235 2 = s c mpa（ss 为屈服极限） 。 6 33 max 10 5 . 62 10181016 17994 = = = t s c pa 5 .62= mpa 5 . 117= c mpa 所以卷筒壁厚 d=16 mm 满足强度校核。 （4）卷筒转速的计算 卷筒转速 n 可按下式计算： 1 d va n = r/min （2.6） 式中 a滑轮组的倍率，a=6； v起升速度，v=50 m/min ； d1卷筒卷绕直径，d1=300 mm 。 所以卷筒转速 191 10500 506 3 1 = = = d va n r/min 三、起升机构功率计算 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17页 1计算电动机的静功率 见参考文献【2】第 6970 页 100060 = vf p q j kw （2.7） 式中 fq最大起升载荷，fq=100513 n； 机构总效率， chtdb =（b=0.95 为滑轮组总效率，d=0.98 为导 向滑轮效率，t=0.98 为卷筒的机械效率，ch=0.95 为传动机构的机械效 率） ； v起升速度，v=50 m/min 。 所以 6 . 96 95 . 0 98 . 0 98 . 0 95 . 0 100060 50100513 100060 = = = vf p q j kw 初选电机： 根据工作级别、作业特点以及电动机的工作特性，同时为了满足电动机启动和不过 热要求，所选电机的额定功率应满足下式： jjcjc pkp kw （2.8） 式中 pjc电动机额定功率，kw； pj起升静功率，kw； kjc稳态负载平均系数，与接电持续率 jc 有关，这里 jc 取 40%，相应的 kjc 取 0.78 。 故 3 . 75 6 . 9678 . 0 = jjcjc pkp kw 所以 取 pjc =80 kw 。 2.电动机过载能力校验 起升机构要求电动机在有电压损失（交流电动机为 15%，直流不考虑） 、最大转矩允 许差（交流电动机 10%，直流不考虑）时，可起吊 1.25 倍的额定起重量。故电动机的额 定功率应符合下式的要求，以便保证有足够的过载能力。 100060 vf z h p q m jc kw （2.9） 式中 pjc基准接电持续率时的电动机额定功率，pjc=80 kw； zm电动机台数，zm =2； 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 18页 电动机转矩的允许过载倍数，=1.5； h考虑电压降及转矩允差以及静载实验超载的系数，绕线异步电动机取 h=2.1，笼型异步电动机取 h=2.2，直流电动机取 h=1.4 。 由于6 .67 87 . 0 100060 50100513 5 . 12 1 . 2 100060 80= = = vf z h p q m jc kw 所以电动机额定功率 pjc =80 kw 满足电动机过载能力校验。 塔式起重机采用了 yzr200l2- 4/8/32 三速带涡流制动电机， 通过带制动轮的联轴器 带动变速箱再驱动卷筒获得三种绳速， 根据吊重再选择不同的滑轮倍率。 当选用 2 绳时， 速度可达到 10、40、80 米/分三种；为达到启动和制动迅速又平稳，在电动机的另一端 带有涡流制动器。 该电机本身带有涡流制动器，它与起动调速电阻相配合，使电机的起动，调速性能 得到很大改善，较好地满足塔机使用的要求,卷扬机停止时,由 ywz-315/45 型液压推杆 制动。操作时，将两操作手柄置于零位后，按下起动按钮 sb2，线路接触器 k 闭合，再 逐档操作手柄，逐档地切除电阻，就可以平稳起吊重物，应注意档位的切换必须顺序进 行，重载时每一档至少停留 3-4 秒才能切换到下一档位以减少冲击。应特别注意低速带 涡流档每 10 分钟内的使用时间不得超过 1.5 分钟，否则涡流制动器有过热损坏的危险。 当需要反方向运行时，必须将操作手柄逐档扳回零位，待电机停止后，再逆向逐档扳动 手柄，禁止单方向运转中突然打反转。 2.2.2 回转机构回转机构 使起重机的旋转部分相对于非旋转部分实现回转运动的装置称为回转机构。回转机 构是塔式起重机的主要工作机构之一， 它的作用是使已备齐在空中的货物绕起重机的垂 直轴线而内作圆弧运动，以达到在水平面内运输货物的目的。用回转机构来完成水平运 动的优点是不需要庞大的轨道和支撑机构，运动阻力也较小：缺点是结构构比较复杂， 移动范围有限