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QTZ40塔式起重机总体及变幅机构的设计【53张CAD图纸+毕业论文】

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qtz40 塔式起重机 总体 整体 机构 设计 全套 cad 图纸 毕业论文
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目录

第1章 前言································1

1.1塔式起重机概述······················1

 1.2塔式起重机的发展趋势···············1

第2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 选择确定总体参数············· 2

   2.2.2工作机构·························20

2.2.3安全保护装置·················· 28    

  2.3 总体设计设计总则·················30

   2.3.1 整体工作级别··················30

2.3.2 机构工作级别···············30

2.3.3 主要技术性能参数···········31

2.4 平衡重的计算······················31  

2.5 起重特性曲线······················33

2.6 塔机风力计算···················· 35

   2.6.1工作工况Ⅰ·················· 35

   2.6.2工作工况Ⅱ·················· 39

2.6.3非工作工况Ⅲ················41

2.7 整机的抗倾覆稳定性计算·········44

2.7.1工作工况Ⅰ················· 45

   2.7.2工作工况Ⅱ·················· 46

2.7.3非工作工况Ⅲ···············47

2.7.3非工作工况Ⅳ················48

2.8 固定基础稳定性计算·············49

第3章 变幅机构的设计和计算····· 51

3.1变幅机构的形式···················· 51

3.2 确定卷筒的尺寸·····················51

   3.2.1 卷筒的名义直径·············51

3.2.2 多层绕卷筒相关参数计算·····52

3.3. 选择电动机、减速器、制动器、联轴器······················· 53

3.3.1选择电动机················ 53

3.3.2 选择减速器··················· 54

3.3.3 变幅机构制动器的选择·······54

3.3.4变幅机构联轴器的选择······ 55

  3.4. 验算变幅速度·····················57

  3.5验算起、制动时间验算············ 57

  3.6电动机发热校验···················· 59

  3.7 校验卷筒强度······················60

第4章  变幅小车的设计············61

  4.1 变幅小车的形式····················61

  4.2 变幅小车的设计···················61

     4.2.1绳索牵引式小车构造及其驱动方式·

      4.2.2 运行小车牵引力计算·········63

4.2.3牵引绳最大张力·············66      

      4.2.4 选择牵引绳·················67

     4.2.5 牵引卷筒计算···············67

毕业设计小结·····························71

致谢········································ 72

参考文献·································· 74


摘要 


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,本次设计的塔式起重机为水平臂架,小车变幅,上回转自升式多用途塔机。该机能够随建筑高度的升高而加升,具有占地面积小和拆装方便等优点,塔机上部能借助于液压顶升机构,根据施工的建筑物的增高而相应地升高,使司机操作方便,视野宽并始终保持高清晰。

本设计的题目是QTZ40塔式起重机—变幅系统的设计,主要设计理念是通过参照同类塔式起重机进行设计。此次设计的QTZ40塔式起重机形式为上回转液压顶升自动加节,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。本机性能先进,结构合理,操作使用安全可靠.其主要特点是起重高度大,工作幅度宽。

本设计书主要包括三部分:第一部分是QTZ40塔式起重机总体方案的选择及总体设计计算过程;第二部分是变幅机构的设计与计算:包括变幅机构的形式、确定卷筒尺寸、选择电动机、减速器、制动器、联轴器;验算实际变幅速度 验算起、制动时间;电动机发热验算;卷筒强度的计算;第三部分是变幅小车的设计:包括变幅小车的形式、变幅小车的强度计算。

关键词:QTZ40塔式起重机  总体设计: 变幅系统


ABSTRACT


Tower cranes are to meet high-rise construction building, equipment installation and design as a new type machinery of lifting transport. The design of Tower crane is horizontal boom, trolley luffing, on the back or decanted from the tower-type multi-purpose machines . To the building of the height of the rise and add up, this crane covers an small area and open a convenient advantages of the tower on top of the department have the promotion, according to the construction of buildings improves and correspondingly increase, the driver is easy to operate with wide and remained high.

The design of the topic was QTZ40 tower crane-minus its finite  luffing system design. My design concept is refered to similar crane under design QTZ40 crane. There are many forms, the design form for the promotion and hydraulic automatic increase in fixed for 30 meters in height, which can achieve 100, the rate is 40 meters. The crane have good performance, logical structure and operation of using safe . Its main characteristics are lifting a great job in the wide .

This design mainly includes three parts: the first is the QTZ40 tower crane overall scheme selection and overall design calculation process; 

The second part is to become the design and calculation of Trolley travelling:Include to become a form of organization, certain book tube size, choose electric motor, decelerate a machine, make a machine, allied stalk machine;Check to calculate to physically become speed to check to start to calculate and make time;The electric motor has fever to check to calculate;The calculation of book tube strength;The third part is to become the design of a small car:Include to become a form of small car and become the strength calculation of a small car.

Keywords: QTZ40 tower crane    The total design:luffing system



1.1 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 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。


内容简介:
哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 三环齿轮减 速器的 载荷分配系数( 的 理论计算和实验研究 梁永生,李华敏,李瑰贤 (中国,哈尔滨工业大学,机电学院 , 150001,) 摘要:本文 中分析了三环齿轮减速器的制造和装配错误 . 三环减速器是一种新的传输类型 , 它 的中间环板和侧环板 之间的 偏心相位差 是 120o。 中间环板的质量与边环板相等或相差 180,并且中间环板的质量是边环板的两倍 , 其影响两侧环之间的载荷分布。 主要制造和装配错误包括偏心套偏心误差 齿板 n。 本文提出了一种新的理论方法,将 用 荷载分配系数荷载( , 用间隙元法( , 一个有限元法( 计算 环板的齿根弯曲应力 。 理论计算和实验研究提出了 , 测量环板通过粘贴应变计的中间环板内齿轮副 的 齿根弯曲应力 。理论计算与实验结果比较 可以发现 两种三环齿轮减速器偏心套之间的相位差是 分别是 120o 和 180o。 研究表明,理论计算结果与实验研究一致 , 也就是说,理论计算方法是可行的 。 关键词 : 三环齿轮减速器 (载荷分布系数 ( 有限元 分析( ; 间隙元法 (中图分类号 : 文献标识码: A 文章编号: 10052006)06 05。 三环齿轮减速器( 一个在中国传播的发明 , 作为一个传输装置,它的工作基于 少齿差 速 传动 的 原理 。 三环的传动结构如图 1 所示。 三环的传输是由两个高速输入轴 1与三 个 偏心轴护套 组成,它们 之间 的相位差 分别 为 12080o,一个低速输出轴 2, 3和三环板内齿轮和输出轴上的外齿轮 4 组装 , 所有的轴 都是 平行 的。 在本文中, 第一种被提到的 三环减速器的偏心套之间的 偏心相位差 是120o,第二种 被提到的三环减速器偏心套之间的 偏心相位差 是 180o。 三环板组装成 高速轴 1,在飞机上的话它们和外部齿轮 4 啮合,它具有大的传动比, 两个输入轴可能是有司机分别分离和驱动的。 三环齿轮减速器的传动比,如下所示 : 哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 其中 3分别 代表三环减速器的 外齿轮的齿 数 和内齿轮 齿数 图 1三环传输的基本 图 三环齿轮传动具有以下特点 : 他们的齿廓曲率方向相同,所以在相对正常的曲率和大负荷能力很小 ; 内齿板和外齿轮齿之间的距离很小,所以多齿啮合 会 增加其承载能力 ; 由于其优良的承载能力和过载能力,它已经广泛的应用在许多相关的领域,如国防,化工,轻工,举重和运输,工程,食品工业和制造工程等 。 1 负载分布和误差分析 从图 1,我们可以看到每一个内齿板 是 双曲柄机构,三个内齿板的外齿轮输出轴 是在 同一时间 传动 的。 理论上,在每个内部齿轮 的 载荷 在任何 时间 都是相等的 , 但事实上,由于部分失真和不可避免的制造和装配误差, 使得 内部各齿轮载荷不平等 , 也就是说,内齿板之间负荷分布不均衡 , 这将对其承载能力的影响 。三偏心误差 是 影响三环减速器载荷分布的主要因素, 齿轮 和 外齿轮 的 偏心误差 。 根据啮合传动的几何关系,三偏心误差可以被转换成 输出轴 上的 等效中心误差 , 们的最大值可以表示如下 : m r/2 (2) w 这里, a 代表是啮合角。 添加负载平衡机制来补偿部分的错误 是 一种有效 的 减少和消除三 个 错误影响的方法 , 本文的目的是从理论上用非线性有限元法计算两种三环减速器无负载均衡机制,通过实验研究确认结果 。 这可能与设计的负载均衡机制提供必要的技术规范。此外,比较和分析 了 两种三环减速器的载荷分布的能力 。 外部齿轮轴 的三偏心误差造成 的 等效径向位移 Y 等于矢量和等效中心误差 , 它可以表示如下 : 哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 y=ym+yr+ (3) 事实上,相当于中央的错误的时间周期函数及其相位向量的概率密度分布符合 , 他们在任何时候都不相同,因此通过对这三个偏心误差的最大值计算等效中心误差显然是不合适的 , 通过这三个偏心误差平方和计算等效中心误差是合理的 。参考文献 3 的最大浮点值的概率的计算方法,等效径向位移 y 的最大值表示如下 : 根据我们的原型 三环减速器的设计参数,三偏心误差 计算 如下 : 所以等效径向位移 的 最大值 换句话说,三偏心误差会导致 ,无负载平衡 的 减速机构的外部齿轮中心 ,产生 向位移 。 2种计算方法 : 在行星传动的 载荷分布系数 (判定其分布载荷能力的一个重要标准 ,在一般情况下,它可以被定义为一个行星齿轮 的 传动减速器 上平均负载的 最大载荷 。 对三环减速器,它可以被定义为在环板的平均负荷 下 的最大负荷率。 载荷分布系数 其中, 极值 出于这其中的 最大值 2 2, 2 由于齿根弯曲应力 与 环板负荷成正比,载荷分布系数 哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 其中,极值出于这其中的最大值 1 2 1, 2, 板上的 平均齿根弯曲应力 ; 1 2 板上的 最大齿根弯曲应力 ; 因此,只要 环板可以得到 齿根弯曲应力,该减速器 载荷分布系数 以通过 ( 7) 表达 有限元法( 构设计和力学分析 时 是一种有效的数值分析方法 , 集成设计工程分析软件( I 一种实用的综合设计和分析软件 , 少齿差减速器 和 n 内齿环板,如图 2 所示 。 在图 2 中的环板的主应力可以通过运用 到,载荷和边界约束条件符合实际工况条件 。 所以这少齿差减速器的载荷分布系数 7) 表达 。 图 2 n 环板少齿差减速器有限元分析图 3 实例计算 在本文中, 将对 两种三环载荷分布系数 进行 计算 , 第一种三环减速器如图3所示 ,其有三个厚度相同的相位差为 120 传输规格如下 : 2, 4,m=h *a=0.8,c*=b=25mm,尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 据三环的传动原理,我们可以得知,内部齿 轮 是一个 驱动和外部齿轮 是另一个 驱动 , 因此, 边界条件是制约内啮合齿轮的径向运动和外齿 轮副 及 加 了 扭矩的外齿轮沿切线圆周运动 。 齿 轮啮合 是 在平面应力问题的范围 之内。 因此,我们可以采用四节点单元和节点的厚度等于环板的厚度的 方法 计算齿根弯曲应力 。 根据传动结构,我们建立的细胞类型, 依据 细胞大小和材料特性,然后运用啮合模块生成 13 156 个四 节点细胞 和 13 852 个 节点 , 它的有限元分析模型如图 4 所示 , 根据以上的误差分析,约束集与解集可以通过运用 间隙元法 建立 。 采用溶液模型计算结果如下所示 : 1= 2= 3= 4=92以我们可以得到 中 , 第二种三环减速器的是如图 5所示的 有 三 个 环板 , 两个侧环板厚度相同,中间的是 一 侧的 两倍厚, 且 它们之间的相位差是 180o。 为了克服 死点, 两个 输入轴 共同驱动, 传输规格如下 : 2, 4,m=h *a=0.8,c*= 8mm,9本文中,对第二种三环减速器环板上的两个内齿轮 采用插齿机 同步加工 。环板上的 两个鞘 被精密车床,钻孔和 铣凹槽 后 截切成合适大小 。 因此,我们认为他们是相同的,可能会加入到一个 b *2=2 b 2= 38照 平面应力问题,边界条件和扭矩与第一种三环减速器相同 , 因此,我们可以采用四节点单元和节点的图 4 第一种三环减速器的 有限元分析模型 图 5第二 种 三环减速器 (偏心相位差为 180o) 图 3 第一 种 三环减速器 (偏心相位差为 120o) 哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 图 6第二种三环减速器的 有限元分析模型 厚度等于环板的厚度计算齿根弯曲应力 。 根据传动结构,我们建立的细胞类型,依据 细胞大小和材料特性,然后运用啮合模块生成 10 503个四 节点细胞 和 11 066个 节点 。 它的有限元分析模型如图 6所示 , 根据以上的误差分析,约束集与解集可以通过运用 间隙元法建立 , 采用溶液模型计算结果如下所示 : 1= 3= 2= 以我们可以得到 实验研究 在本实验 中 电阻应变片作为传感器来测量内齿环板的载荷 , 应变片粘贴在三环板的齿根相同的位置 。 他们的粘贴位置如图 7 所示 , 半桥电路是由电阻应变计 建立的, 负荷信号 是通过 动态电阻应变仪输入到 1232 A / D 转换器 的,因此,环板的应变信号 被 记录 了。 在这个实验中,环板 数量 3, 表达式 ( 6)可以简化为如下 : 其中,极值出于这其中的最大值 2, 代表对环板应变信号的平均值 ; 代表对环板的应变信号的最大值 . 在本次 实验 中用到了 由日本协和公司 生产的 应变片 ,它的编号是量长度为 的电阻是 3有 稍微 的 不同 。 所以式( 8)可以简化为如下 : 哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 最大和平均三环板的应变信号可以通过不同 的输入速度和输出转矩的条件下的实验得到 , 载 荷分布系数可通过表达式( 9) 计算 , 载荷分布系 数 与第一种三环减速器的扭矩实验结果图如图 8 所示 ,载荷分布系数 与第 二 种三环减速器的扭矩实 验结果图如图 9 所示 , 在 给定的输入转速 n = 800 r/ 条件 下 ,三环减速器的载荷分布系数 被定 图 7 应变片粘贴位置图 义为 三环板的载荷分布系数之 中 的最大值 。 对 于第 一种三环减速器,参考文献 6 得到的 实验结果如下 : 所以我们可以得到 对 于 第二类 的 三环减速器,实验结果如下 : 所以我们可以得到 图 8 载荷分布系数 与三环减速器的 图 9 载荷分布系数 与三环减速器的 第 一 种扭矩实验示意图 第 二 种扭矩实验示意图 哈尔滨 工业大学 学报(新系列), 2006 年第 6 期 来自实验研究 的 两种三环 齿轮减速器的载荷分布系数 与理论计算结果一致 ,这表明,运用 间隙元法 的 理论计算方法 是可行的 。 5 结论 1) 在本文中提出了一种运用有限元分析法和间隙元法对三环齿轮减速器的载荷分 布系数进行理论计算的方法, 这样提出的 理论满足了三环齿轮 减速器负载均衡机制 的 设计基础 。 2) 两种三环 减速器的载荷分布系数 不仅在理论上而且 在 实验 都得已计算, 在相同的制造和装配误差条件 下 , 第二种 三环 齿轮 减速器的偏心相位差等于 180o, 其 动态平衡的惯性力及其 载荷分布系数小于第一种三环减速器, 第一种三环齿轮减速器的 偏心相位差等于 120o。 换句话说,它的负荷分配能力 比第一种 三环减速器 要好。 3) 研究表明,两种三环 齿轮减速器的载荷分布系数的 实验研究 结果 与理论计算结果一致 , 也就是说, 运用间隙元法的 理论计算 是可行的 。 参考文献 1 陈宗元,刘朝文,王志德等其他人。 三环减速 (增加速度 )传动装置【 P】 5 106692A,198
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