QTZ40塔式起重机总体及塔顶优化设计
102页 34000字数+说明书+任务书+开题报告+15张CAD图纸【详情如下】
QTZ40塔式起重机总体及塔顶优化设计开题报告.doc
QTZ40塔式起重机总体及塔顶优化设计说明书.doc
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塔帽装配图.dwg
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总装图.dwg
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爬梯护栏.dwg
设计图纸14张.dwg
目录
第一章前言·1
1.1塔式起重机概述1
1.2塔式起重机的发展趋势1
第二章总体设计2
2.1 概述2
2.2 确定总体设计方案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·27
2.3 总体设计设计总则·29
2.3.1 整机工作级别 29
2.3.2 机构工作级别·29
2.3.3主要技术性能参数· 30
2.4 平衡臂与平衡重的计算·30
2.5 起重特性曲线·32
2.6 塔机风力计算 34
2.6.1 工作工况Ⅰ·34
2.6.2 工作工况Ⅱ·38
2.6.3 非工作工况Ⅲ·40
2.7整机的抗倾翻稳定性·43
2.7.1工作工况Ⅰ·44
2.7.2工作工况Ⅱ·45
2.7.3工作工况Ⅲ·46
2.7.4工作工况Ⅳ·47
2.8固定基础稳定性计算·49
第三章塔顶的总体结构和受力分析51
3.1 塔顶总体·51
3.1 塔顶尺寸设计·52
3.1 塔顶受力分析·53
第四章塔顶的模型简化和有限元分析55
4.1 塔顶模型建立的几点简化及分析过程·55
4.2 塔顶结构的有限元分析·55
4.2.1塔顶模型的建立·56
4.2.2有限元分析计算·57
第五章塔顶受力校核
5.1 塔顶稳定性校核·98
5.2 塔顶刚度校核·99
5.3 塔顶强度校核·99
第六章毕业设计小结·100
致谢·101
主要参考文献102
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。
本次设计在参照同类塔式起重机基础上，对QTZ40型塔式起重机进行总体设计及塔顶分析设计。在塔顶设计工程中，采用了有限元法对其进行分析计算，采用了ANSYS10.0软件进行分析。
按照整机主要性能参数，确定各机构类型及钢结构型式，主要确定了塔顶的结构参数。通过对塔顶作适当的简化，应用ANSYS10.0软件建立塔顶的有限元模型，施加各工况载荷，进行求解，进而可得各节点受力情况及各单元所受轴向力、轴向应力大小及各工况下塔顶的变形挠度大小，并能演示塔顶加载过程的动画，清晰的展现了各工况下塔顶的受力性能。
本设计为QTZ400塔式起重机总体及塔顶优化设计，主要分为以下几个方面： 首先，进行总体设计，包括平衡臂与平衡重计算、塔机风力计算和整机的抗倾覆稳定性计算；其次是塔顶的设计包括受力分析、结构简化、有限元分析、受力校核（包括校核强度、刚度和稳定性）等。
本次设计分析通过修改模型参数共准备了三种不同方案，进而对不同模型方案进行分析比较。由比较不同模型在相同工况下的受力状况及刚度状况，综合分析强度和刚度条件，可得出受力最为合理的一组模型参数，通过对此组参数下模型进行强度及刚度校核，进而获得塔顶的最终参数结果
关键词：QTZ40型塔式起重机 塔顶 有限元分析 ANSYS10.0
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
Based on the design of the similar tower crane, this design is composed of the system design and the tower top design of the QTZ40 tower crane. In the tower top design progress, it has carried Finite Element Method on the analysis computation, and used ANSYS10.0 software.
According to the entire machine main performance parameters, various organizations type and the steel structure pattern have been determined. Through the reasonable simplification of the tower top, the tower top finite element model is established by applying ANSYS10.0 software, and then it’s exerted various operating modes loads, and carried on the solution. Then ANSYS10.0 software can calculate various nodes stress situation, the axial stress various units receive, and the tower top distortion size under various operating modes. Also it can demonstrate the animation in the loads-carrying process on the tower top, which has clearly displayed the stress performance of the tower body under various operating modes.
The design for the QTZ400 tower crane and lifting the whole set of frame design, divided into the following aspects: First, to design, including the balance weight calculation, calculation and wind machine tower crane anti-tipping stability calculation; Secondly, tower top design, including tower top force analysis and model simplification and finite element analysis and check analysis (including strength check and stiffness check and stability check).
Through the revision of the model parameters, three different schemes have been prepared for the analysis comparison, which is carried on the different models. Because the stress condition and stiffness condition of different model are compared under the same operating mode, and a comprehensive analysis of the intensity and the stiffness condition is carried on, a most reasonable model parameter can be obtained. Through the intensity and the stiffness examination regarding this model, then the final parameter result of the tower top can be obtained.
Key words: QTZ40 tower crane Tower top Finite element analysis ANSYS10.0
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：
主要参考文献
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