摘要
本次设计是对K50/50塔式起重机吊臂进行设计，它的吊臂全长70米，分为9个部分，由八节臂架和臂头组成。其中前四节臂架均为10米长，第五、八节臂架各长5米，第六、七节臂架各长10米。吊臂上面安装了牵引机构，变幅小车，吊钩等。起吊重物时，分为两种形式：第一种是单车二倍率时，臂端吊5吨，最大起重量为10吨；第二种是双车四倍率时，臂端吊4.185吨，最大起重量为20吨。
为了解决上述设计时出现的问题，设计初始期运用已经编好的程序。这样，设计者只要按要求输入特定的原始参数，计算机就能自动的进行设计计算，输出满足强度和稳定性的设计方案，达到经济性和社会性的统一，使初始设计方案更合理，更实用。
除此之外，当设计图纸完成之后还使用ANSYS有限元分析软件进行塔式起重机起重臂的静态分析，计算出最后的结果，看材料是否满足要求，并与上面所提及的程序计算的结果对比，得出最后的设计方案，保证了设计的可靠性。
关键词：塔式起重机；吊臂；铰点；钢丝绳；吊钩
Abstract
The tower crane is an important constructive machine and also a representative of lifting machine. At the same time ， its usage working whole structure condition complications of is also a biggest building machine of risk. Crane was designed by means of analogy or manual calculation and the more safe factory were considered, so that it is too difficult to reach the best unity of economy and reliability .The designers must do a great deal of complicated calculation with lower efficiency and often they tend to make many mistake.
In this graduation design, the author designs jibs of the K50/50 tower crane, which is 70 meters long, divided into nine sections, equipped with traction mechanism, range- changing car, hook etc. Its crane weight is in 5-20 tons.
In order to resolve the above-mentioned problem, the author made full use of program with FOTTRAN77 computer language, what the users need to do is to input the primary design parameters, according to the demands of program, The optimum method is used to make design result get the economic aim during programming for design calculation .The optimum design parameters are used to meet the requirements of strength and stability, so that the load bearing capacity of material of each part is completely used to get the results with the lightest weight and the lowest cost.
In addition, I still use the software of finite element analysis carries on structural analysis of the tower, and with the calculating result contrast of procedure above-mentioned, that guaranteed dependableness of the design.
Key words: tower crane；crane’s jib structure ；pin-connected joins ；steel rope ；amplitude variation mechanism
目录
第一章 前言1
第二章 吊臂设计方案及起重特性分析2
2.1起重臂设计方案2
2.2 K50/50塔式起重机起重特性分析2
2.2.1分析计算起重特性曲线（单小车）2
2.2.2计算起重特性曲线（双小车）5
第三章 吊臂力学分析7
3.1 起升平面内力学分析7
3.1.1 力学模型7
3.1.2 超静定结构的计算方法8
3.1.3 位移计算9
3.1.4 以上各位移在计算机程序中的表示方法20
3.1.5 解超静定结构23
3.1.6 起升平面内内力计算24
3.2 回转平面内力学计算28
3.2.1力学模型28
3.2.2载荷计算28
3.2.3 转平面内力计算29
3.3 应力计算与稳定性计算31
3.3.1上弦杆31
3.3.2 下弦杆(迎风一侧)31
3.3.3 下弦杆(背风一侧)32
3.3.4 斜腹杆33
3.3.5 水平腹杆34
3.3.6 局部弯矩计算与跨中弯矩计算34
第四章 程序说明39
4.1程序结构39
4.2程序说明39
第五章 程序变量说明41
第六章 材料选择43
第七章 输入数据计算44
7.1 第一、二节臂44
7.2 第三、四节臂45
7.3 第五、六节臂46
7.4 第七、八节臂47
第八章 K50/50程序输入参数及程序输出结果49
8.1 第一、二、三、四节输入数据49
8.2 第五、六、七、八节输入数据49
8.3程序输出结果49
第九章 应力结果分析56
第十章 ANSYS分析K50/50塔式起重机吊臂57
10.1 建立起重机吊臂模型57
10.2 定义约束57
10.3 施加载荷57
10.3.1自重载荷G57
10.3.2起升载荷58
10.3.2风载荷60
10.3.3水平惯性载荷64
10.4求解73
10.5处理结果73
第十一章 计算结果比较80
11.1 解超静定部分计算结果可靠性分析80
11.2结构应力计算分析80
第十二章 销轴校核81
12.1连接下弦杆的销轴81
12.2连接上弦杆的销轴82
第十三章 耳板校核84
第十四章 主要焊缝校核85
第十五章 技术经济分析86
第十六章 结论87
参考文献88
致谢89
附录一 中文翻译
附录二 外文资料原文
附录三 程序
K50/50塔式起重机吊臂设计
第一章 前言
塔机是现代化工业和民用建筑的主要施工机械之一。在高层建筑中，塔机的利用幅度比其他类型的起重机高，在社会经济飞速发展的今天，高层建筑越来越多，塔机的运用也成为高层建筑中不可缺少的机械之一，尤其是现代化建设日新月异的今天，塔机的身影更无处不在。由于塔机可以靠近建筑，幅度利用率可达到全幅的80%，而普通的轮胎式、履带式起重机幅度利用率只达到50%，而且随着高度的增加而急剧减少，相比之下塔机显示出了独有的优势。因此塔机在工业与民用建筑施工中一直处于领先地位。运用塔机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要作用。同时，新技术的不断出现反过来对塔机的性能和参数提出了更高的要求。相信随着经济的继续发展，塔机将会发挥出更显著的作用，贡献更大力量。
本次设计的K50/50塔式起重机，可广泛应用于工业与民用建筑。本机有起升、回转、变幅三个工作机构，可以单独或复杂动作以提高工作效率。水平臂架、小车变幅、灵活可靠、起吊就位准确，可一次满足施工中垂直及水平运输的要求。该机与同类塔机相比具有以下优点：
一、外形美观、结构布局合理。
二、工作速度快，提高了工作效率
三、拆装方便，降低了工作强度
四、设计制造符合有关标准，工作安全
五、具有可靠的安全装置，完善的自动控制系统
六、结构简单，价格低廉，经济实惠
鉴于该机具有以上优点，且兼具其余同类塔机的同类性能，可以预见，这种塔机将是施工企业理想的起重机械，在现代的工业和民用建筑物中发挥更强更大作用。
第二章 吊臂设计方案及起重特性分析
2.1起重臂设计方案
起重臂采用等腰三角形桁架结构，上弦杆为圆钢，下弦杆为等边角钢焊成的方管。斜腹杆为圆钢管，节点间距为2000mm。
臂架全长为70米长，由八节臂组成。其中前四节臂均为10米长，第五、八节臂各长5米，第六、七节臂各长10米，第一节臂装有小车牵引机构和小车挡板。吊臂共有四种。吊臂结构如图(2-1)；组成方式如图(2-2)。
图（2-1）结构图
图(2-2) 组成方式
2.2 K50/50塔式起重机起重特性分析
2.2.1计算起重特性曲线（单小车）
1.单小车二倍率
川公网安备: 51019002004831号