QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计开题报告.doc

QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计【20张CAD图纸-3A0+毕业论文】

收藏

压缩包内文档预览:
预览图 预览图 预览图 预览图 预览图 预览图
编号:417099    类型:共享资源    大小:2.30MB    格式:RAR    上传时间:2015-03-20 上传人:上*** IP属地:江苏
39
积分
关 键 词:
qtz40 塔式起重机 总体 有限元分析 设计 cad图纸 毕业论文
资源描述:

QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计

131页 37000字数+说明书+任务书+开题报告+20张CAD图纸【详情如下】

QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计开题报告.doc

QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计论文.doc

上接架.dwg

任务书.doc

塔身基础节装配图.dwg

塔身标准节.dwg

实习报告.doc

封皮.doc

封面.doc

底架部件图.dwg

总装图.dwg

零件图纸15张.dwg

目录

第1章 前言·1  

1.1塔式起重机概述1

1.2塔式起重机的发展情况1

1.3塔式起重机的发展趋势·3

第2章 总体设计5

2.1 概述· 5

2.2 确定总体设计方案5

2.2.1 金属结构·5

2.2.2 工作机构·22

2.2.3 安全保护装置·29

2.3 总体设计设计总则·32

2.3.1 整机工作级别 32

2.3.2 机构工作级别·32

2.3.3主要技术性能参数· 33

2.4 平衡重的计算·33

2.5 起重特性曲线·35

2.6 塔机风力计算 36

2.6.1 工作工况Ⅰ37

2.6.2 工作工况Ⅱ41

2.6.3 非工作工况Ⅲ·43

   2.7整机的抗倾翻稳定性·45

       2.7.1工作工况Ⅰ46

       2.7.2工作工况Ⅱ47

       2.7.3非工作工况Ⅲ49

       2.7.4工作工况Ⅳ50

   2.8固定基础稳定性计算·51

第3章 塔身的有限元分析设计·53

3.1 塔身模型简化·53

3.2 有限元分析计算·54

   3.2.1 方案一·54

   3.2.2 方案二79

   3.2.3 方案三98

第4章 塔身的受力分析计算121

4.1 稳定性校核121

4.2 塔身的刚度检算122

   4.3 塔身的强度校核124

4.4 链接套焊缝强度的计算125

4.5 塔身腹杆的计算126

4.6 高强度螺栓强度的计算127

第5章 毕业设计小结·129

致谢·130

主要参考文献131

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。

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1600kN·m。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30~40m,可以接长到50~60m。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20~30m/min,回转速度为0.6~1r/min,变幅速度为30~40m/min,大车行走速度为10~40m/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3~4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0~10m/min范围内进行选择,回转速度一般可在0~1r/min之间进行调节,小车牵引和塔式起重机行走大多也有2~3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。

主要参考文献

【1】 董刚 李建功 潘风章主编 《机械设计》(第3版) 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】 《机械设计手册》(第1卷)(新版)机械设计手册编委会编著 

北京:机械工业出版社 2004.8

【4】 《机械设计手册》(第2卷)(新版)机械设计手册编委会编著 

北京:机械工业出版社 2004.8

【5】 成大先主编《机械设计手册》(第4版)北京:化学工业出版社 2002

【6】 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

【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 2001

【8】 徐灏主编《机械设计手册》(第2版) 北京:机械工业出版社 2000

【9】 曹双寅主编《工程结构设计原理》 南京:东南大学出版社 2002

【10】刘鸿文主编《材料力学 Ⅰ》(第4版) 高等教育出版社

【11】《QTZ50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,2008.7

【13】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 1993

【14】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,2002

【17】中国建设部《钢结构设计规范》      2003.12

【18】黄靖远 龚剑霞 贾延林  《机械设计学》北京工业出版社,2002

【19】GB/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,2003.5

【21】邢静忠编著《ANSYS应用实例与分析》北京:科学出版社,2006

【22】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

【23】陈精一编著《ANSYS工程分析实例教程》北京:中国铁道出版社,2007.5

内容简介:
河北建筑工程学院毕业设计(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: 机械工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机095 学生姓名: 王龙飞 学 号: 2011407526 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(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40tm,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2006 8 刘坤ANSYS有限元方法精解国防工业出版社2005 9GB/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2002 13李柱,徐振高互
温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
提示  人人文库网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计【20张CAD图纸-3A0+毕业论文】
链接地址:https://www.renrendoc.com/p-417099.html

官方联系方式

2:不支持迅雷下载,请使用浏览器下载   
3:不支持QQ浏览器下载,请用其他浏览器   
4:下载后的文档和图纸-无水印   
5:文档经过压缩,下载后原文更清晰   
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

网站客服QQ:2881952447     

copyright@ 2020-2025  renrendoc.com 人人文库版权所有   联系电话:400-852-1180

备案号:蜀ICP备2022000484号-2       经营许可证: 川B2-20220663       公网安备川公网安备: 51019002004831号

本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网,我们立即给予删除!