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QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计【word+16张CAD图纸全套】【优秀机械毕业设计】 【带任务书+开题报告】

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QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计【优秀机械毕业设计】

【word+16张CAD图纸全套】【带任务书+开题报告+实习报告】【73页@正文34070字】【详情如下】.bat

QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计任务书.doc

QTZ40起重机计算说明书.doc

内套.dwg

吊钩.dwg

吊钩组.dwg

夹板.dwg

套.dwg

实习报告.doc

挡板.dwg

摆臂轴.dwg

支撑螺母.dwg

整体总装图.dwg

横梁.dwg

开题报告.doc

毡圈.dwg

滑轮.dwg

滑轮轴.dwg

目录摘要.doc

衬套.dwg

起升机构总图.dwg

隔圈.dwg

毕业设计(论文)任务书

QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计

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、起升机构的设计和吊钩组的设计等内容,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:

①总体参数的选择(QTZ40级别)

②结构形式

(2)总体设计

①主要技术参数性能

②设计原则

③平衡重的计算

④塔机的风力计算

⑤整机倾翻稳定性的计算

(3)起升机构的设计和计算

①起升机构的形式

②确定起升机构滑轮组倍率  

③确定卷筒尺寸

④选择电动机、减速器、制动器、联轴器

⑤验算实际起升速度

⑥验算起、制动时间

⑦电动机发热验算

⑧卷筒强度的计算

(4) 吊钩组的设计

①   吊钩组的形式

②   吊钩组横梁的强度计算

(5) 设计要求

①  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。

②   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。

③   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。

④   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。

⑤   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):

①  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。

  ②  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/T9462—1999  塔式起重机技术条件

[5] GB/T13752—1992  塔式起重机设计规范

[6] GB5144—1994  塔式起重机安全规程

5、本毕业设计(论文)课题工作进度计划:

起 迄 日 期工   作   内   容

2013.3.25-2013.3.28

2013.3.29-2013.4.13

2013.4.14-2013.4.20

2013.4.21-2013.5.15

2013.5.16-2013.6.5

2013.6.6-2013.6.19

2013.6.20-2013.6.21

熟悉整理资料

方案选择及总体设计

绘制总图

起升机构的设计

绘制起升机构装配图

绘制零件图纸

名称QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计                    

目录

第1章 前言1

 1.1塔式起重机概述1

 1.2塔式起重机的发展趋势1  

第2章 总体设计1

 2.1 概述2

 2.2 总体设计方案的确定2

   2.2.1金属结构2

   2.2.2工作机构19

   2.2.3安全保护装置26

2.3总体设计原则 28

  2.3.1整机工作级别 28

  2.3.2机构工作级别 28

  2.3.3主要技术性能参数 29

 2.4平衡臂与平衡重的计算29

 2.5起重特性曲线31

 2.6塔机风力计算32

    2.6.1工作工况Ⅰ33

   2.6.2工作工况Ⅱ36

   2.6.3非工作工况Ⅲ 39

 2.7整机的抗倾翻稳定性计算41

   2.7.1工作工况Ⅰ42

   2.7.2工作工况Ⅱ43

   2.7.3非工作工况Ⅲ44

   2.7.4工作工况Ⅳ45

第3章 起升机构的设计和计算47

 3.1起升机构的形式47

 3.2 确定起升机构滑轮组倍率49

 3.3 钢丝绳的选择50

 3.4 确定卷筒的尺寸51

 3.5 选择电动机52

 3.6计算传动比,确定卷筒直径53

 3.7 校验卷筒54

 3.8 选择滑轮54

 3.9 选择减速器、制动器、联轴器55

 3.10 电动机及起升机构起、制动时间校验58

第4章 吊钩组的设计61

 4.1 吊钩组的形式61

 4.2 吊钩的形式61

 4.3 吊钩计算62

 4.4 吊钩横梁计算64 毕业设计小结66

参考文献67

摘要

塔式起重机作为建筑施工的主要设备,在建筑等行业发挥着极其重要的作用。塔式起重机属于臂架型起重机,由于其臂架铰接在较高的塔身上,且可回转,臂架长度较大,结构轻巧、安装拆卸运输方便,适于露天作业,因此大多数用于工业与民用建筑施工。

塔式起重机是为了满足高层建筑施工、设备安装而设计的新型起重运输机械,QTZ40塔式起重机是由建设部长沙建设机械研究院设计的新型建筑用塔式起重机,该机为水平臂架,小车变幅,上回转自升式多用途塔机。

本设计的题目是固定式QTZ40塔式起重机起升系统的设计。QTZ40塔式起重机有多种形式,此次设计的形式为上回转液压顶升自动加节,可随着建筑物的升高而升高,固定式高度为30米,在附着状态下可达到100米,其工作幅度为40米。

本设计书主要包括四部分:第一部分主要是对现今国内外塔式起重机的发展现状、趋势以及QTZ40塔式起重机特点、应用场合,做了一个简要的概述;第二部分是QTZ40塔式起重机总体方案的选择及总体设计计算过程;第三部分是起升机构设计和计算;第四部分是吊钩组的设计。

关键词:  QTZ40塔式起重机    起升机构   吊钩组

ABSTRACT

As an important facility, the tower crane plays an important role in construction industry. The tower crane belongs to the arm rack type crane. Its arm is hinged on the high tower body, and it may rotate. It has longer arm, dexterous structure. What’s more, it is easy to be assembled, disassembled and transported. It is suitable for the open-air work and mainly used for industry and civil construction

Tower cranes are to meet high-rise construction building, equipment installation and design as a new type machinery of lifting transport. The QTZ40 tower cranes are new tower cranes designed by Changsha Institute of the Ministry of Construction Machinery used in construction building. The aircraft is horizontal boom, trolley luffing, on the back or decanted from the tower-type multi-purpose machines .

The design topic is the stationary QTZ40 tower crane system and the design of lifting structure. There are many kinds of QTZ40 tower crane. The form of this design is as below. With an upper rotating hydraulic pressure propping system, the machine could add height automatically and thus rise with the building ascension. The stationary type is 30meter high; it could reach the height of 100meters when it is being adhered. Its work scope is 40 meters.

This design book mainly includes four parts. The first part summarizes the present situation and the development tendency of the Tower crane in both our country and abroad, as well as the characteristic and application occasion.The second part is the QTZ500 tower crane overall concept choice and the system design computation process; the third part is the organization design and the computation of lifting mechanism;and the last is the design of the hook group.

 KEY WORDS:   QTZ40 tower crane  lifting mechanism  hook group

第1章  前言

1.1 塔式起重机概述

塔式起重机是我们建筑机械的关键设备,在建筑施工中起着重要作用,我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程,如今已达到发达国家九十年代末期水平并跻身于当代国际市场。

QTZ40型塔式起重机简称QTZ40型塔机,是一种结构合理,性能比较优异的产品,比较国内同规格同类型的塔机具有更多的优点,能够满足高层建筑施工的需要,可用于建筑材料和预制构件的吊运和安装,并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。高层建筑施工中,它的幅度利用率比其他类型起重机高,其幅度利用率可达全幅度的80%。

QTZ40型塔式起重机是400kN·m上回转自升式塔机。上回转自升塔式起重机是我国目前建筑工程中使用最广泛的塔机,几乎是万能塔机。它的最大特点是可以架得很高,所以所有的高层和超高层建筑、桥梁工程、电力工程,都可以用它去完成。这种塔式起重机适应性很强,所以市场需求很大。

1.2 塔式起重机发展趋势

  塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。在六十年代,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,如可控硅调速、涡流制动器等。进入七十年代后,它的服务对象更为广泛。因此,幅度、起重量和起升高度均有了显著的提高。

就工程起重机而言,今后的发展主要表现在如下几个方面:①整机性能:由于先进技术和材料的应用,同种型号的产品,整机重量要轻20%左右;②高性能、高可靠性的配套件,选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥;③电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用;④操作更方便、舒适、安全,保护装置更加完善;⑤向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。

第2章 总体设计

2.1 概述

总体设计是毕业设计中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1.36m×1.36m。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

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1~2个3~5m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:

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89×8、89×7,下弦选用的角钢型号为:75×8、75×5,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3~4t,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:1.2m×1.2m,1.3m×1.3m,1.4m×1.4m,1.5m×1.5m,1.6m×1.6m,1.7m×1.7m,1.8m×1.8m,2.0m×2.0m。此次设计的尺寸为1.6m×1.6m。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

(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。

参考文献

【1】范俊祥、陆念力.塔式起重机.北京:中国建材工业出版社.2004

【2】华玉洁.起重机械与吊装.北京:化学工业出版社.2006.1

【3】张质文、虞和谦、王金诺、包起帆.起重机设计手册.北京:中国铁道出版社.2001

【4】刘佩衡.塔式起重机使用手册.北京:机械工业出版社.2002.8

【5】严大考、郑兰霞.起重机械.郑州大学出版社.2007

【6】机械设计手册编委会.机械设计手册(3册).机械工业出版社.2004.8

【7】机械设计手册编委会主编. 机械设计手册(2册). 北京:机械工业出版社,2004.8

【8】起重机课程设计.北京钢铁学院编,冶金工业出版社,2002

【9】胡宗武 顾迪民编.起重机设计计算 北京科技技术出版社,1987

【10】起重机的计算实例. 中国标注出版社, 1984

【11】GB6067-85 起重机械安全规程.

【12】GB3811-83 起重机设计规范.

【13】机械设计师手册.吴宗泽主编, 机械工业出版社,2002

【14】成大先主编. 机械设计图册(第一卷 上册). 北京化学工业出版社,1997

【15】成大先主编. 机械设计图册(第一卷 下册). 北京:化学工业出版社,1997

【16】陆玉、荷在洲、佟延伟编. 机械设计课程设计. 北京:机械工业出版社,2003

【17】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


内容简介:
毕业设计开题报告课题名称QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计系 别: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机械094 学生姓名: 刘志勇 学 号: 2009307428 指导教师: 李常胜 课题来源导师课题课题类别工程设计一、 论文资料的准备1、 现状 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。 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。起重机起升机构制动系统,主要包括:机械传动链中减速器的高速轴上装工作制动器,卷筒法兰盘上安装的液压式安全制动器;由工业控制计算机或可编程序控制器PLC与控制电路组成的电气控制系统;在正常情况下只要起重机主电源接通,安全制动器始终处于通电打开状态;在起重机供电系统故障及起升机构故障情况下安全制动器闭合;其特点是在起升机构发生故障,检测元件检测出的信号送入工业控制计算机或可编程序控制器PLC,经计算及逻辑判断,再输出信号控制工作制动器先闭合,并经过延时后,安全制动器再闭合;或者在紧急停电情况下利用安全制动器节流阀作用,使安全制动器滞后闭合。减小安全制动器闭合时对机械传动链造成的冲击载荷,避免了零部件损坏,确保了设备和工作人员安全。塔式起重机上的起升系统,操作人员只需携带轻巧的发射系统,自由走动并选择最佳(安全)视觉位置实行操作,消除了以往由于视线不清、环境恶劣或指挥配合不当等因素造成的事故隐患,保证了安全操作;操作、系缆、挂钩可由一人单独承担,无需他人指挥,节省了人力资源;操作人员独立判断,操作的准确性、连贯性比以往得以显著提高,从而大幅度提高了生产效率。2、发展趋势重点产品大型化,高速化和专用化由于工业生产规模不断扩大,生产效率日益提高,以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加,促使大型或高速起重机的需求量不断增长,起重量越来越大,工作速度越来越高,并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作,容易维护,而且安全性要好,可靠性要高,要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。工业生产方式和用户需求的多样性,使专用起重机的市场不断扩大,品种也不断更新,以特有的功能满足特殊的需要,发挥出最佳的效用。系列产品模块化、组合化合标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法,将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途,有相同联接要素和可互换的标准模块,通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进,只需针对某几个模块。设计新型起重机,只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产,实现高效率的专业化生产,企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能,降低制造成本,提高通用化程度,用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品,充分满足用户需求通用产品小型化、轻型化和多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用,工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广,考虑综合效益,要求起重机尽量降低外形高度,简化结构,减小自重和轮压,也可命名整个建筑物高度下降,建筑结构轻型化,降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展,并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。产品性能自动化、智能化和数字化起重机的更新和发展,在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合,将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统,实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性,以适合多批次少批量的柔性生产模式,提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置,使起重机具有优良的调速和静动特性,可进行操作的自动控制、自动显示与记录,起重机运行的自动保护与自动检测,特殊场合的远距离遥控等,以适应自动化生产的需要。二、本课题的目的(重点及拟解决的关键问题)起重机是指能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械,具有动作间歇性和作业循环性,多用于人力不能完成的任务。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。随着科学技术和计算机技术的进一步发展,现代工程技术正向着实用、可靠、安全、经济以及规范的方向发展。在这样的发展背景下,对塔式起重机起升机构的设计也提出了新的要求,实现塔式起重机起升机构在安全可靠的基础上的经济性受到了人们越来越多的重视。同时,在塔式起重机起升机构的传统设计过程中,设计人员更多的依靠经验、试凑、静态定性分析和手工劳动,导致了设计产品的设计周期长,设计质量差,设计费用高,产品缺乏竞争力。因此,研究塔式起重机起升机构的优化设计方法,对于提高塔式起重机起升机构设计的效率和质量具有重要的作用。 论文主要在分析了塔式起重机在工程实际中的应用情况、主要形式及其作用,提出了对塔式起重机,特别是对塔式起重机的咽喉设备起升机构进行研究,使其使用更加方便,成本更加低廉,具有重要现实意义的思想。本论文在理论和实践中的主要成果与特色如下: (1)应用设计方法学对塔式起重机起升机构的总体方案进行了优化决策,采用基于数学规划的优化设计方法对塔式起重机起升机构的减速器进行了参数优化设计,提出使用基于有限元法的优化设计方法对起升卷筒进行目标优化设计。 (2)论述了设计方法学,包括功能分析法和层次分析法的基本原理和设计思想。其中,运用功能分析法对门式起重机起升机构总体方案进行定性的分析,而运用层次分析法对塔式起重机起升机构总体方案进行定性和定量相结合的方法。重点:塔式起重机总体及其起升系统的设计,以及各个部件的设计。需要解决的问题:1、在塔式起重机总体设计中,要考虑到起重机每个部件的的合理及其安全性能。1)吊钩是桥式起重机用得最多的取物装置,它承担着吊运的全部载荷,在使用过程中,吊钩一旦损坏断裂易造成重大事故。吊钩一旦发现裂纹要按照GB10051-88给予报废,坚决不要对吊钩进行焊补。2)减速器是桥式起重机的重要传动部件,通过齿轮啮合对扭矩进行传递,把电动机的高速运转调到需要的转速,在传递扭矩过程中齿轮会出现轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶和、齿面磨损等机械故障。3)制动器是桥式起重机重要的安全部件,具备阻止悬吊物件下落、实现停车等功能,只有完好的制动器对起重机运行的准确性和安全生产才能有保证,在起重机作业中制动器会出现制动力不足、制动器突然失灵,制动轮温度过高与制动垫片冒烟、制动臂张不开等机械故障。根据以上常见问题,来考虑各个部件的基本设计和技术要求。4)在安全方面采用多种措施,能保证当同一轴线上的电动机发生故障时,另一轴线上 的两个电动机仍可以继续工作;机构中在高速轴上装置有块式制动器,在卷筒上再设置夹钳盘式紧急制动器;在卷筒及电机轴上安装有脉冲发生器,根据脉冲信号的变化判断系统是否发生故障,并采用相应得紧急措施;采用手动操作对非常事故进行处理。三、主要内容、研究方法、研究思路1、主要内容(1)设计任务: 总体总体参数的选择(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) 起升机构的设计和计算 起升机构的形式 确定起升机构滑轮组倍率 确定卷筒尺寸 选择电动机、减速器、制动器、联轴器 验算实际起升速度 验算起、制动时间 电动机发热验算 卷筒强度的计算(4) 吊钩组的设计 吊钩组的形式 吊钩组横梁的强度计算2、研究方法及思路 (1)资料的准备 通过上网和毕业实习,搜集同类已研发产品相关资料,了解国内外塔式起重机总体设计和起升系统的设计的已研发的产品,借鉴这些产品的设计思路为自己的设计做准备。了解所做设计中的标准部件的相关信息,为以后设计做好准备。 (2)参数确定根据所查资料,了解到起重机的相关参数,和对标准部件的了解,选择能免租条件的相关零件。根据传统设计方法并结合相似的产品结构进行具体的设计,在设计中确定个关节的合理尺寸和形状。整体和各个部件的形状和尺寸确定后,用二维作图工具(autoCAD等)绘制出个主要部件的图形图和总装图。明确产品的具体具体设计尺寸和形状。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 熟悉设计内容并收集资料2013.3.29-2013.4.13 总体参数确定及总体设计2013.4.14-2013.4.20 绘制总图2013.4.21-2013.5.15 起升机构、吊钩组的设计2013.5.16-2013.6.5 绘制起升机构、吊钩组装配图2013.6.6-2013.6.17 绘制零件图纸2013.6.18-2013.6.
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本文标题:QTZ40塔式起重机总体及起升系统的设计【word+16张CAD图纸全套】【优秀机械毕业设计】 【带任务书+开题报告】
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