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】

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

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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