塔式起重机总体及动臂部分设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985本科毕业设计（论文）题目塔式起重机总体及动臂部分设计学院专业班级姓名指导教师买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985摘要塔式起重机是一种塔身竖立而起重臂转动的起重机械。它具有适用范围广，回转半径大，效率较高、起升高度较高、操作简单，装卸较为方便等特点。目前在我国建筑工程中已得到广泛的应用，特别是在高层工业和民用建筑中，成为必不可少的施工机械之一。本设计在参靠同类塔式起重机基础上，对QTZ400型塔式起重机进行总体设计及塔身分析设计。在塔身设计过程中，应用有限元法对塔身结构进行分析计算。首先按照整体主要技术参数，确定各个机构类型及钢结构型式，塔身的结构参数，设备组成及功能分析，重物起升、小车平移和塔身回转驱动能力计算、驱动元件的选择。并对平行于起重臂方向的风载荷，与起重臂方向呈45度角的风载荷，两种工况分析。通过对塔机各个结构部位进行受力分析，最终在满足额定载荷的前提下，对在不同工作情况下对塔机的安全性和稳定性进行计算、校核，以确保塔机在安装使用时的安全性、稳定性和良好的使用性能。关键词塔式起重机回转起升机构稳定性机构买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985IABSTRACTTHETOWERCRANEISATOWERERECTEDANDLIFTINGARMLIFTINGMACHINERYITHASTHECHARACTERISTICSOFWIDEAPPLICATION,LARGERADIUSOFROTATION,HIGHEFFICIENCY,HIGHLIFTHEIGHT,SIMPLEOPERATION,CONVENIENTLOADINGANDUNLOADING,ETCATPRESENTOURCOUNTRYARCHITECTURALENGINEEERINGITHASBEENWIDELYAPPLIED,ESPECIALLYINHIGHRISEINDUSTRIALANDCIVILCONSTRUCTION,CONSTRUCTIONMACHINERYHASBECOMEONEOFTHEESSENTIALTHISDESIGNISBASEDONTHESIMILARTOWERCRANE,THEOVERALLDESIGNANDTOWERBODYANALYSISDESIGNOFTHEQTZ400TOWERCRANEINTHEPROCESSOFTOWERBODYDESIGN,THEFINITEELEMENTMETHODISUSEDTOCALCULATETHETOWERSTRUCTUREFIRSTINACCORDANCEWITHTHEOVERALLMAINTECHNICALPARAMETERSTODETERMINETHEMECHANISMOFEACHTYPEANDSTEELSTRUCTURETYPE,THESTRUCTUREPARAMETERSOFTHETOWER,EQUIPMENTCOMPOSITIONANDFUNCTIONANALYSIS,LIFTWEIGHTS,TRANSLATINGTROLLEYANDTHETOWEROFTHEROTARYDRIVECAPABILITYCALCULATION,ADRIVINGCOMPONENTSELECTIONANDTHEWINDLOADPARALLELTOTHEDIRECTIONOFTHEBOOM,AWINDLOADANGLEOF45DEGREESWITHTHEBOOMDIRECTION,ANALYSISOFTWOCASESTHROUGHANALYZINGTHESTRESSOFTOWERCRANEOFTHEVARIOUSPARTSOFTHESTRUCTURE,EVENTUALLYUNDERTHEPREMISEOFSATISFYINGTHERATEDLOAD,CALCULATIONTOTHESECURITYANDSTABILITYOFTHETOWERCRANEUNDERDIFFERENTWORKINGCONDITION,CHECKTOENSURETHETOWERCRANEINTHEINSTALLATIONANDUSEOFSECURITY,STABILITYANDGOODPERFORMANCEKEYWORDSTOWERCRANEROTARYHOISTINGMECHANISMSTABILITYMECHANISM买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709850目录第1章绪论1第2章总体设计221概述322选择确定总体参数423机结构设计524塔机工作机构1725塔机总体设计计算2126整机的抗倾翻稳定性24第3章动臂部分设计2831单吊点与双吊点的优缺点线2832吊点位置的选择2933吊点结构参数的选择2934臂架的主要参数选择计算30第4章驾驶室设计4241驾驶室结构4842电气部分布置48致谢44参考文献45附外文原文外文译文实习报告买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851第1章绪论塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。作业空间较大，主要应用于建筑施工中材料的垂直和水平输送及建筑构件的安装，在建筑施工中有着着重要作用，我国只用了六十年左右的时间走完了发达国家上百年塔机发展的路程，现如今已达到发达国家二十一世纪九十年代末的塔机水平并跻身于当代国际塔机市场，占有一席之地。据记载，第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年。1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。1930年，当时德国已经开始批量地生产塔式起重机，并将其应用于建筑施工。1941年，和塔机相关的德国工业标准DIN8770公布于众。该标准规定塔机的起重能力以吊载T与幅度M的乘积TM得出的重力矩来表示。塔机分为上回转塔机和下回转塔机两大类。其中上回转塔机的承受载荷能力要大于下回转塔机，我们通常所见到的许多施工现场上的塔机就是上回转式上顶升加节增高塔机。主要原因；此类塔机有以下优点1随建筑物高度的增加而增加，对高层建筑物作业施工有较高的适应性；2在基础施工阶段就可以即装即用，使机械构件的利用率得以改善，缩短工期，提高工作生产率；3施工场地占用很小甚至可以不占用，特别适合于大城市改建时，施工现场狭窄的“插入式”建筑工程；4操纵室直接布置在塔顶下面，司机视野好；5塔机应用自行升高高度的方法，可以避免产生较大安装应力，也因此结构可避免很笨重，节约钢材料的用量；6方便安装和拆卸。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。该机采用塔帽结构，上回转、水平臂架、小车变幅、液压自升塔机。起重力矩为400。独立式起升高度为30米。附着高度可达120米，最大起重量为4T，最大工作幅KNM度为40米。该机设计合理，采用有塔帽结构，安装十分方便，质量安全可靠。它的最大特点是塔身可以架得很高，因此所有的高层和超高层建筑、桥梁工程、电力工程，都可以由它去作业完成。这种塔式起重机适应性很强，所以市场需求很大。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709852就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面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；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；电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用；操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善；向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709855买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709856买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709857买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709859买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098511买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098512买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098513买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098514买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098515买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098516第2章总体设计21概述总体设计是塔机设计中最为关键的环节之一，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，一般由技术负责人（总工程师）主持进行。在接受设计任务以后，应进行探入细致的调查研究，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，并进行比较分析，制定总体设计原则。设计原则应当保证所设计的机型达到国家的有关标准的同时，力求结构合理，技术先进，经济性好，工艺简单，工作可靠。总的设计原则1遵循“三化”即零件标准化、产品系列化、部件通化。2采用“四新”即新技术、新结构、新材料、新工艺。3满足“三好”即好制造、好使用、好维修。制定设计总则以后，便可以编写设计任务书，在调研的基础上运用所学的知识，确定总体设计方案，保证设计的成功。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851722确定整体设计方案221选择确定总体参数1总体参数的选择本次设计的课题是QTZ400级别的塔式起重机。2结构形式本次设计的塔式起重机的结构形式为上回转平衡臂架液压自升式。222确定塔机的主要技术参数机1额定起重力矩400MKN2最大起升重量4T3最大工作幅度404最小工作幅度35最大重量幅度A22097MA410966最大幅度起升重量1T7基本臂30米处最大起升重量134T8起升高度9独立32M附着A2120MA43010起升速度表21倍率A2A4速度M/MIN703565351753311稳定下降速度表22倍率A2A4速度M/MIN73512起升功率15/75/35KW13回转速度075/0376MIN/R14回转机构功率3/45买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或119709851815变幅速度425/21MIN/16变幅机构功率24/15KW17顶升速度05I/18配重66T223设计原则1起重机的工作级别根据GB/T1375292塔式起重机设计规范选取本次设计的自升式建筑用塔机的工作级别为A4，利用等级为U4，载荷状态为Q2，起升等级为HC2。2工作机构级别根据参考书GB/T1375292塔式起重机设计规范取定起升机构、回转机构、牵引机的工作级别如表23所示表23工作机构级别起升机构回转机构变幅机构顶升机构T4L2M4T3L3M4T3L2M3T1L2M1注T机构使用等级；L机构载荷状态；M机构工作级别3安全系数的选定结构工作状态N135；工作状态整体稳定性N15；非工作状态整体稳定性N11；起升钢丝绳N5；小车牵引钢丝绳N5。结构非工作状态N122；224塔机的金属结构塔式起重机的金属结构主要由塔身、吊臂、平衡臂、上下支承座、转台等主要部件组成。金属结构是塔式起重机的重要组成部分之一，一般占整体塔机的70左右，对于个别特殊用途的塔式起重机，由于存在机构构造上的差异，有所增减个别部件金属分量。金属结构是塔式起重机的骨架。因而必须要使塔机金属结构的强度、刚度、稳定性及其他方面的安全性、可靠性得到一定的保证。金属结构设计是否合理对减轻起重机自重，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。塔机金属结构的设计必须满足以下要求（引用）1重量轻、材料省。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985192塔式起重机的金属结构应适应建筑施工的作业空间大小，保证工作高度和作业半径满足作业要求，另外还要求适应塔机各工作机构的布置并且与之协调。3满足塔机安全可靠的要求金属结构的重量占据着塔式起重机总重量的很大部分，而整个塔机的总重量是塔机的技术经济指标。因此降低金属结构的重量可以节约钢材，减轻工作及整机的负荷，降低整机的造价。23塔机结构设计231地基基础固定式塔式起重机，可靠的地基基础是保证塔机安全使用的必备条件。实践证明有不少重大安全事故都是由于塔吊基础存在问题而引起的，它是影响塔吊整体稳定性的一个重要因素。做塔吊基础的时候，一定要确保地耐力符合设计要求，钢筋混凝土的强度至少达到设计值的80。该基础应根据此设计参考书目塔式起重机P176，不同地质情况要严格按照规定制作。除在坚硬岩石地段可采用锚桩地基（分块基础）外，一般情况下均采用整体钢筋混凝土基础。钢筋混凝土基础有多种形式可供选择。对于有底架的固定自升式塔式起重机，可视工程地质条件，周围环境以及施工现场情况选用X形整体基础，四个条块分隔式基础或者四个独立块体式基础。而对于无底架的自升式塔式起重机则采用整体式方块基础。如果这种塔机必须安装在深基坑近旁，或者塔机安装位置地质条件较差，则应采用钻孔灌注桩承台基础。（1）X形整体基础的形状和平面尺寸大小大致与塔式起重机的X形底架相似。如图21所示。塔式起重机的X形底架通过预先埋地脚螺栓固定在混凝土基础上，此种形式一般多应用于轻型的自升式的塔式起重机。图212长条形基础由两条或四条并列平行的钢筋混凝土底梁组合而成，其功能如同两条钢筋混凝土的钢轨轨道，支承底架四个支座和由底架支座传第过来的上部分荷载。如果塔机安装在混凝土砌块的人行道上，或是安装在原有的混凝土地面上，均可采用这种钢筋混凝土试的基础，如图22所示买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098520图22长条型基础3分块式基础由四个独立的钢筋混凝土块体组成，分别承受由底架结构传来的整机自重及载荷。优点构造相对简单，混凝土和钢筋的使用量较少，造价较为便宜，如图23所示。图23分块式基础4独立式整体钢筋混凝土基础适合应用于无底架固定式自升式塔式起重机。构造特点塔身基础节、预埋塔身框架或着预埋塔身主角钢等方式固定在钢筋混凝土地基上，使塔身结构与混凝土基础联和凝固成一整体，且将塔机上部的载荷全部传递给地基。由于整体钢筋混凝土基础的体形尺寸是考虑塔式起重机的最大支反力、地基承载力以及压重的需求而选定的，因而能够保证塔机在最不利工况下都可以安全正常的工作，不会发生倾翻大事故，如图24所示。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098521图24独立整体基础1预埋塔身标准节2钢筋3架设箍筋综上所述本设计采用X形整体钢筋混凝土基础2底架结构底架有工字钢焊接成整体框架结构。在四角辐射状安装有四条可拆支腿，该支腿有工字钢焊接而成，运输时拆除支腿，以减小运输尺寸。底架上有20个预埋地脚螺栓，规格M35。混凝土外轮廓尺寸约为500050001000MM（长宽高），基础表面平整。图25长方条结构232塔身的结构塔身结构也称塔架，是塔机结构的主体，支撑着塔机上部结构的重量和承受载荷，并将这些载荷通过塔身传至底架或直接传递给地基基础。有转与不转之别，并有内塔身和外塔身之分。按高度不同可分为固定式、伸缩式、折叠式和接高式。根据构造的不同又可分为整体式和分片拼装式两种。下回转快速安装塔机的塔身结构采用整体构造是可转的并可折叠，且有些采用塔身可伸缩式结构；上回转自升式塔机的塔身是固定不动的，但其最大的优点是可以顶升接高。本次设计的QTZ400塔机采用的是上回转液压顶升结构，其塔身固定不转，但可以顶升接高1塔身结构断面形式买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098522塔身结构断面分为圆形断面、三角形断面及方形断面三类。圆形断面和三角形断面现在基本上不用，现金国内外生产的塔机均采用方形断面结构。按塔身结构主弦杆材料的不同可分为角钢焊接格桁结构塔身，主弦杆为角钢铺以加强筋的矩形的断面格桁结构；角钢拼接方钢管格桁结构塔身及无缝钢管焊接格桁结构塔身。常用的断面尺寸有12M12M，13M13M，14M14M，15M15M，16M16M，17M17M，18M18M，20M20M。根据承载能力的不同，同一种截面尺寸，其主弦杆又有两种不同截面之分。主弦杆截面加大的标准节用于下部塔身，主弦杆截面较小的标准节则用于上部塔身2塔身标准节长度有25M，3M，333M，45M，5M，6M，10M等多种规格，常用的尺寸是25M和3M。本次设计采用角钢拼接方钢管格桁结构塔身，其中塔身截面尺寸采用15M15M，标准节的长度为25M。图26标准节塔身标准节用无缝钢管焊接而成，高2500。在标准节下部管口处车有定位止口，而另一端则焊有定位凸台，靠相应的接合面定位。上下端各用8个M27的40CR螺栓联结。各标准节均设有供人上下的爬梯，每三个标准节设置一个休息台。塔身标准节的联接方式有盖板螺栓联接，套柱螺栓联接，承插销轴联接和瓦套法兰联接。本次设计的QTZ400塔机采用套柱螺栓联接，其特点是套柱采用止口定位，螺栓受拉，用低合金结构钢制作。适用于方钢管和角钢主弦杆塔身标准节的联接，虽加工工艺要求比较复杂，但安装速度比较快。3塔身结构腹杆系统塔身结构主线杆可以是角钢，角钢拼焊方钢管，无缝钢管或实心圆钢，取决于塔机的起重能力，供货条件，经济效益以及开发系列产品的规划和需要。腹杆可焊装与角钢主弦买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098523杆内侧或焊装于角钢主弦杆外侧。斜腹杆和水平腹杆可采用同一规格，腹杆有三角形，K字型等多种布置形式。腹杆不同会影响塔身的扭转刚度和弹性稳定塔身标准节腹杆选材多为角钢和圆管。相比而言，单肢角钢的力学特性不如圆管，相同截面面积的腹杆，角钢的承载能力小于圆管，且管结构的迎风面积小于角钢，但角钢的价格远低于圆管。本次设计腹杆采用三角形布置。适合于中等起重能力塔身结构采用的腹杆布置方式。4塔身结构设计1）中型自升塔机和内爬式塔机宜采用整体式塔身标准节。附着式自升式塔机和起升高度大的轨道式以及独立式自升塔机宜采用拼装式塔身标准节。拼装式塔机塔身标准节的加工精度要求比较高，制作难度比较大，零件多和拼装麻烦，但拼装式塔身标准节的优越性更不容忽视一是堆放储存占地小；二是装卸容易；三是运输费用便宜，特别是长途陆运和运洋海运，由于利用集装箱装运，其抗锈蚀和节约运费的效果极为显著。2）为减轻塔身的自重，充分发挥钢材的承载能力，并适应发展组合制式塔机的需要，对于达到40M起升高度的塔机塔身宜采用两种不同规格的塔身标准节，而起升高度达到60M的塔机塔身宜采用3种不同规格的塔身标准节。3）塔身的主弦杆可以是角钢、角钢拼焊方钢管、无缝钢管式实心圆钢，取决于塔身的起重能力、供货条件、经济效益以及开发系列产品的规划和需要。4）塔身节内需要设置有爬梯，以方便司机及机工人员可以上下爬动。爬梯的宽度不应比500MM小，梯级之间的间距应该上下大小相等，并且其大小不应大于30MM。当爬梯的高度大于5M时，应从高2M处开始装设直径为650800MM的安全护圈，相邻两护圈间距为500MM。当爬梯高度超过10M时，爬梯应分阶段段转接，且在转接处添加设置一休息平台。休息平台应该能够承受相当于3000N大小的移动且集中载荷。休息平台的铺板可以用防滑花纹的钢板或穿孔板、拉网板。休息平台应必须设置有非常牢固的护栏，护栏的立柱高度大小应该不小于1000MM，立柱间距不宜过大，立柱之间需设置有水平的横栏杆，第一道水平栏杆距铺板的高度宜为450MM，立柱的底部需设置有高度不小于70MM的挡脚板。护栏的任何一处都应能承受任何方向1KN的载荷而不发生破坏。5塔身的接高问题当遇到塔身需要接高时，应按下述两种情况处理1）在额定的最大的自由高度范围内，依据工程吊装对象增加塔身标准节，使低塔机高度得以增加变为高塔机。2）根据施工需要，增加塔身标准节，使塔身高度略超越固定式塔机的规定最大自由高度。由于接高塔身超越了原来固定式自升塔基的最大自由度，实质上式对原来设计的一种否定，因此，理所当然必须函请生产厂家合作，就能否如愿接高给予肯定的答复，并提供所需的塔身标准节部件。在进行具体接高操作之前，还应制定相关的安全操作规程，以买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098524保证拆装作业的安全顺利进行。233套架和液压顶升机构1爬升架爬升架主要由套架，平台，液压顶升装置及标准节引进装置等组成。套架是套在塔身标准节外部。套架用无缝钢管焊接而成,上部用销轴与下支座相连，高6961米，截面2020米2，外侧设有平台和套架爬升导向装置爬升滚轮。2液压顶升1）按顶升接高方式的差异，可分为上顶升加节接高、中顶升加节接高和下顶升加节接高三种形式上顶升、中顶升、下顶升本次设计的QTZ400塔式起重机采用的是中顶升接高方式。中顶升加节接高的工艺方法是从塔身一侧接入标准节，可应用于不同形式结构的臂架，内爬，外附均可，而且顶升时不必松开锚固装置，应用面较广泛。2）根据顶升机构的传动方式不同，可分为绳轮顶升机构、链轮顶升机构、齿轮顶升机构、丝杠顶升机构和液压顶升机构等五种。绳轮顶升机构的特点是构造简单，但不平稳。链轮顶升机构与绳轮顶升机构类似，采用较少。齿条顶升机构在每节外塔架内侧均装有齿条，内塔架外侧底部安装齿轮。齿轮在齿条上滚动，内塔架随之爬升或下降。丝杠爬升机构的丝杠装在内塔架中轴线处，或装在塔身的侧面内外塔架的空隙里。通过丝杠正、反转，完成顶升过程。本次设计的QTZ400塔式起重机采用液压顶升机构。3）顶升液压缸的布置，顶升接高方式又可分为中央顶升和侧顶升两种。所谓中央顶升，是指顶升液压缸布置在塔身的中央，并设上，下横梁各一个。液压缸上端固定在横梁铰点处。顶升时，活塞杆外身，通过下横梁支在下部塔身的托座或相应的腹杆节点上。所谓侧顶升，是将顶升液压油缸设在套架的后侧。顶升时，压力油不断流入油缸大腔，小腔里的液压油则回流入油箱。活塞杆向外伸出，通过顶升横梁支撑在焊接于塔身主弦杆上的专用踏步块间距视活塞有效行程而定（一般取115M）。本次设计的QTZ400塔式起重机采用的为侧顶升接高方式。液压顶升机构主要由液压泵、管路、工作油缸、电动机等部件组成，是目前市场上应用最广泛的一种机构。其优点构造简单、工作平稳、可靠、安全、操作简单、方便、爬升速度较快。液压顶升系统如图27。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098525图27液压顶升示意图1虑油器2齿轮泵3电动机4手动换向阀5平衡阀6顶升油缸7精虑油器8压力表9溢流阀0油箱顶升的接高过程（1）将顶升横梁两端的轴头放入踏步的半圆槽内；（2）启动动液压系统使活塞杆伸出，找正塔机顶部的平衡；继续启动液压系统直至两个爬升销轴能担在上面一个踏步上；（3）将两个爬升销轴推进同时操纵换向阀停止顶升而后转为活塞杆收缩，直到顶升横梁两端的轴头能放入上面一个踏步的槽内为止；（4）再次使油缸活塞杆伸出，直到塔身上方恰好有能装入一个标准节的空间。然后引入标准节，由以上过程可以看出标准节踏步、顶升横梁和爬升销轴等件在塔机的顶升过程起着关键作用。234塔顶自升塔机塔身向上延伸的顶端是塔顶又称塔幅或塔尖。其功能是承受起重臂拉杆和平衡臂拉杆传来的上部载荷，通过回转塔架转台，轴承座等的结构部件或直接通过转台传递给塔身结构。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1/71/10，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。本设计采用主弦杆为角钢拼焊的前倾截锥柱式塔顶，腹杆采用圆钢管。断面尺寸为094M094M。腹杆采用圆钢管。塔顶高6米。顶部设有连接平衡拉杆和起重臂拉杆的铰销吊耳，以及穿绕起升钢丝绳的定滑轮。塔冒用无缝钢管焊接而成，顶部应装有安全灯和避雷针。塔顶结构如28图所示买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098526图28塔顶示意图235平衡臂平衡臂的构造设计要求设计所要求的平衡力矩得到保证。短平衡臂的优点有利于保证塔机在较窄空间仍能进行安装、架设和拆卸，一般适合城市建设密集的区域承担吊装，不易受到附近建筑物的干扰，结构自重相对较轻。长平衡臂优点适量减少平衡臂的金属用量，相应的减少了塔身上部的垂直负荷。1常用的平衡臂有以下几种结构（1）平面框架式平衡臂，有两跟槽钢纵梁或者有槽钢焊接成德箱形断面组合梁和系杆组成。在框架的上平面上铺有走到板，走道杆两旁设有防护栏。这种平衡臂的特点是结构简单，加工容易。有些动臂式上回转塔机也采用这种平衡臂。（2）三角形断面桁架式平衡臂，又分为正三角形和倒三角形两种形式。此类平衡臂的构造与起重臂的构造类似，但较为轻巧，适用于长度较大的平衡臂。（3）矩形断面格桁架结构平衡臂，其特点主要是根部与座在转台上的回转塔架连结成一体，适用于小车变幅水平臂架超长的超重型自升塔机。2平衡臂的结构选择在平衡臂结构选择中本着的原则是自重比较轻，加工制造简单，造型美观与起重臂配合得体。QZT400的臂架不超过50米，起升重力矩没有超过1600的自升塔机采用平MKN面框架式平衡臂较为合适。它由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组合梁和系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走道板两旁设有防护栏杆。这种平衡臂的优点是结构简单，加工容易。平衡臂的构造设计必须保证所要求的平衡力矩得到满足。平衡力矩的计算公式买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098527LQQAGLBM21平式中B平衡重（T）自平衡重重心至塔机回转中心线的水平距离（M）LG起重臂自重（T）A自起重臂重心至塔机回转中心线的水平距离（M）Q吊载（最大幅度吊载）（T）Q变幅小车及吊钩及滑轮重量（T）L自起重臂端头变幅小车重心至塔机回转中心线水3平衡臂长度的确定平衡臂重的用量与平衡臂长度成反比关系，而平衡臂长度与起重臂长度之间的关系如表24所示。塔式起重机类型起重臂长度/M平衡臂与起重臂的长度比40500150225560020255060025035承担城市建设改建，进行见缝插针式施工的城市塔机一般高层建筑施工用塔机长臂架、重型和超重型塔机608003036表24平衡臂与起重臂长度比的变化关系则根据QZT400的技术要求臂长选择的平衡臂长度与其匹配的起重臂的长度比为02。已知臂架的总长度为45，则初选平衡臂的长度为9。MM236平衡重平衡重属于平衡臂系统的组成部分，它的用量甚是可观，轻型塔机一般至少要用34T，重型自升式塔机要装有近30T平衡重。因此在设计平衡重过程中，应对平衡重的选材、构造以及安装进行认真考虑并作妥善安排。平衡重一般可分为固定式和活动式两种。活动平衡重主要用于自升式塔机，其特点是可以移动，易于使塔身上部作用力矩处于平衡状态，便于进行顶升接高作业。但是，构造复杂，机加工量大，造价较高。故国内大部分塔机均采用固定式平衡重。平衡重可用铸造或钢筋混凝土制成。铸铁平衡重的构造较复杂，制造难度大，加工费用贵，但体形尺寸较小，有利于减少风载荷的不利影响。钢筋混凝土平衡重的主要缺点是体积大，受风载荷面大，对塔身构造和稳定性都产生不利影响。但是构造相对简易，预制生产方便，可以就地直接进行浇注，且不用考虑风吹雨淋，便于推广。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098528因此，本次设计的塔式起重机采用钢筋混凝土式平衡重。平衡重如图29所示。图29237起重臂1起重臂的结构形式起重臂简称臂架或吊臂，按构造形式可分为1）小车变幅水平臂架2）俯仰变幅臂架，简称动臂3）伸缩式小车变幅臂架4）折曲式臂架综合考虑各构造形式的优缺点，本设计采用小车变幅水平臂架。小车变幅水平臂架又概分为三种不同形式单吊点小车变幅臂架、双吊点小车变幅臂架和起重机与平衡臂架连成一体的锤头式小车变幅臂架。单吊点小车变幅臂架是静定结构，而双吊点小车变幅臂架则是超静定结构。双吊点小车变幅臂架结构自重轻，据分析与同等起重性能的单吊点小车变幅臂架相比，自重均可减轻510。小车变幅臂架拉索吊点可以设在下弦处，也可设在上弦处，现今通用小车变幅臂架多是上弦吊点，正三角形截面臂架。这种臂架的下弦杆上平面均用作小车运行轨道。本QZT400设计采用双吊点小车变幅水平臂架，拉索吊点设在上弦处。2臂架构造设计的几个问题1）分节问题；小车臂架常用的标准节长度有6、7、8、10、12M，为便于组合成若干不同长度（例如35、40、45、50M）的臂架，除标准节间外，一般都配设12个35M长的延接节，一个根部节，一个首部节和端头节。端头节构造应当简单轻巧，配有小车止挡缓冲总长，但可与任一标准节配装形成一个完整的起重臂。本设计的QTZ400塔机工作幅度为45M，为了便于安装及运输，选用7个6M标准节间和1个5M的延接节。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098529图21045米臂架示意图2）截面形式及截面尺寸塔机臂架的截面形式有三种正三角形截面、倒三角形截面和矩形截面。本次设计的QTZ400塔机选用正三角形截面臂架截面尺寸与臂架承载能力为臂架构造。截面高度主要与臂架全长有关系，臂架越长，截面宽度应越宽，上弦杆受力可以随着截面宽度增大而减小一些，但是如果臂架截面太大，由腹杆增大而增加的重量可能会抵消上弦杆的减重效果。增大臂架的宽度可以减轻臂架下弦的受力情况，臂架的重量也可能由于下弦杆截面积的减少而减轻，但增大截面高度和截面宽度，也可能会产生负面影响。添加了装运作业的麻烦和恶化了小车作业条件，故参考同类塔机选取截面尺寸如图211所示。图211臂架截面图其中MH17B03）臂架材料选择臂架上弦杆材料选择16MN实心圆钢，其优点是，迎风阻力小，吊点构造简单，不易发生撞击变形，万一产生弯曲，容易调整复原，实心圆钢上弦杆与腹杆连接处刚度比较好，臂架的下弦以采用等边角钢对箱形截面杆件最为经济实用，具有良好的抗弯曲性能。因此上弦杆选用768，下弦选用的角钢型号为705，臂间由销轴连接。4）起重臂腹杆形式三角形截面起重臂的腹杆体系采用人字形布置方式，有时限于弦杆选用材料的特性，在臂架的某一区段的人字式腹杆体系中加设竖腹杆，以增大弦杆节间的抗压、抗弯能力。5）吊点位置确定当小车行驶到吊臂端部时，在吊点处桁架弦杆中产生的最大值与小车行驶到吊点内跨中某处时，该处桁架弦杆中的最大应力值相等的等强度或等稳定度条件。双吊点吊臂是超静定结构，一般可初选L1027L，L2052L，L3023L（L为吊臂总长）。6拉杆QTZ400塔式起重机采用双吊点式拉杆结构，拉杆由焊件组成，其材料为16MN，拉杆买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098530节之间用过渡节连接，由受力特性计算出其拉杆点作为位置，其中在平衡臂和吊臂上设有拉板和销轴用来连接。7上、下支座上支座上部分别与塔顶、起重臂、平衡臂连接，在支承座两侧安装有回转机构，它下面的小齿轮准确地与回转支承外齿圈啮合，另一面设有限位开关。下支座部用高强螺栓与回转支承连接、支承上部分结构，下部分四角平面用4个销轴和8个M27的高强螺栓分别与爬升架和塔身连接。238回转支承装置回转支承简称转盘，是塔式起重机的重要部件，由齿圈、座圈、滚动体、隔离快、连接螺栓及密封条等组成。按照滚动体的差异，回转支承可分为两大类球式回转支承和滚柱式回转支承。本设计采用球式回转支承，其优点是刚性好，变形小，对轴承座结构要求较低。钢球为纯滚动，摩擦阻力较小，功率损失小。根据构造结构的差异和滚动体安装应用的数量，回转支承又分为单排四点接触球式回转支承、双排球式试回转支承、单排交叉滚柱式回转支承和三排滚柱式回转支承。这次设计选取单排四点接触球式回转支承，它由一个座圈和一个齿圈构成，结构紧凑，重量轻，钢球和圆弧滚道多处接触，能够同时承载轴向力、径向力和倾翻力矩。回转支承和回转支承装置结构简图如下图212所示。图212回转支承及回转支承装置简图1电动机2液力耦合器3制动器4减速器5小齿轮6驱动小齿轮7单排球式回转支承8大齿轮9回转限239附着装置附着装置是由一套附着框架，四套顶杆和三根承杆组成，通过它们将起重机塔身的中间节段锚固在建筑物上，以增加塔身的刚度和整体稳定性承杆的长度可以调整，以满足塔身中心线到建筑物的距离限制通常这个距离以355M设计附着装置如图213所示。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098531图213附着机构示意图24塔机工作机构工作机构是为实现起重机不同的运动要求而设置的。塔机的工作机构大致有五部分起升机构、变幅机构、回转机构、小车牵引机构和大车走行机构。依靠这些机构完成起吊重物、运送重物到指定地点并安装就位三项运动在内的吊装作业。本次设计的QTZ400塔机的工作机构有起升机构、变幅机构、回转机构等。而行走机构不必设计，故此塔机属于固定式塔式起重机。本次设计要求改善提高塔机的生产效率，加快本起重机吊装物品施工的进度，起升机构、变幅机构和回转机构进行作业时工作速度都应较高，并且要求从静止启动到全速运行工作，或从全速运行工作状态进入静止的过程（即启动和制动过程）都能过度平缓的进行，避免产生剧烈冲击碰撞，使金属结构破坏。高层建筑施工多采用自升式塔式起重机，要求起升高度高，起重臂够长，起重重量大，就要求塔机工作机构的调速系统更敏捷，稳定。241起升机构起升机构是塔式起重机功率最大的机构，调速范围广、重载荷下工作，也因此是塔式起重机工作时最难驾驭的机构。起升机构是起重机械的重要机构，用来使重物实现上升下降。起升机构一般组件分是原动机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩等。1起升机构的传动方式机械传动动力由发动机经过机械传动装置传递给起升机构带动卷筒，同时也传递给其它的工作机构，由于是靠集中驱动，为使各机构可以独立运动，整个塔机的传动是比较复杂的。起升机构调速有些困难、操作繁琐、但是工作可靠性高。电力传动由直流或交流电动机通过减速器带动起升卷筒。直流电动机的传动机械特性适用于起升机构工作要求，调速性好，但是要获取直流电较为不易。交流电机传动的电流可由电网直接获取，结构简单、机组较轻。液压传动分为高速液压马达传动和低速大扭矩液压马达传动。高速液压马达重量轻、体积小、容积效率较高。后者传动零件少，起、制动性能好，但容积效率较低，易影响机买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098532构转速，体积与重量较大。综上，考虑经济性、工作情况、工作效益等，本次设计采用电力传动。2起升机构采用的减速器通常有以下几种圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、行星齿轮减速器等。3起升机构按其结构特点可分为单卷筒单轴式、双卷筒单轴式和双卷筒双轴式三种型式。卷筒单轴式起升机构是最基本的型式，只有一个卷筒安装在一根轴上，结构简单，一般中小型轮胎起重机及塔式起重机的起升机构上使用。本设计的QTZ400塔机采用三速电机，通过联轴器带动减速器驱动卷筒，使卷筒获得三种速度，根据吊重可选择不同的滑轮倍率，当选用2绳时，速度可达到70/30/65米/分三种，若选用4绳时，则速度可达到35/175/33米/分三种。联轴器处装有电力液压推杆制动器，起升机构不工作时制动器永远处在制动位置，在卷筒轴另一端装有高度限位器。高度限位器可依据实际的需要进行调整。起升机构的简图如下图所示。图2141三速电动机2联轴器3液力推杆制动器4圆柱减速器5卷筒6高度限位器4滑轮组倍率在起升机构中，滑轮倍率装置是为了让起升机构的起重能力提高一倍，但是起升速度会降低一倍，这样起升机构就能够更加灵活地满足施工的需要。变换倍率的方法吊钩降至地面，取出中间的倍率销轴，然后开动起升机构将上滑轮夹板提升到载重小车下部顶住。这时，吊钩滑轮由四倍率变为二倍率。当变为四倍率时只需将吊钩落地放下滑轮夹板，用销轴将上下夹板连接即可。242变幅机构按照小车沿吊臂弦杆行走方式，小车式变幅机构分为自行式和绳索牵引式两类。前者驱动装置直接装在小车上，依靠车轮与吊臂轨道间的附着力驱动车轮使小车运行。电动滑车沿吊臂弦杆行走就是这类变幅机构的典型例子，由于牵引力受附着力的限制，而且小车自重也比较大，故这种自行式小车变幅机构只适用于小型塔式起重机。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098533变幅钢丝绳穿绕方式如图215所示。图215变幅机构钢丝绳穿绕示意图图216运行小车由设置在起重臂架上的卷筒驱动。驱动卷筒通常分为普通牵引卷筒和摩擦卷筒两种。前者工作稳定可靠，但牵引卷筒的长度比较长，且要求有两根钢丝绳。后者牵引卷筒及钢丝绳的长度均可减少一半，但是必须安装装设定引导轮。且要经常调节牵引绳的引力，来保证摩擦卷筒能够正常的工作。因为牵引力受到一定的限制，所以小型塔式起重机通常用摩擦卷筒。如图216243回转机构1回转机构回转机构由回转支承装置和回转驱动装置组成，。使塔式起重机的回转部分相对塔式起重机的固定部分实现回转的装置称为回转驱动装置。2回转支承装置在塔式起重机中主要使用转柱式和定柱式两类。滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列方式可分为单排四点角接触球式回转支承、双排球式回转支承、单排交叉滚柱式回转支承、三排滚柱式回转支承滚动轴承式回转支承装置结构紧凑，可同时承受垂直力、水平力和倾覆力矩是目前应用最广的回转支承装置。为保证轴承装置正常工作，对固定轴承座圈的机架要求有足够的刚度。3回转驱动装置在塔机回转机构中长常用的是下列两种形式的机械传动装置1）卧式电动机与蜗轮减速器传动。2）立式电动机与行星齿轮减速器传动。第一种传动方案采用的行星齿轮减速器有摆线针轮传动减形式、少齿差和谐波传动等行星传动，具有传动比大，结构紧凑等优点，是塔式起重机回转机构较理想的传动方案。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098534图217回转机构和回转支撑简图1电动机2液力耦合器3制动器4减速器5小齿轮6驱动小齿轮7单排球式回转支承8大齿轮塔式起重机的电动回转机构一般选用常开式制动器，可以人工操纵，以防止制动作用过于猛烈，当遇到强风时也能够自动地回转到顺风位置，以将倾覆危险降到最低（采用常开式制动器时，应有制动器制动的锁住装置）。综上所述，本设计采用转柱式回转支承，驱动装置采用立式电动机与行星齿轮减速器传动，对称布置在两侧。244安全保护装置安全装置是塔式起重机必不可少的关键设备之一，其作用是防止误操作和违章操作，以避免由误操作或违章操作所导致的严重后果。塔式起重机的安全装置可分为限位开关、断电装置、钢丝绳防脱装置、风速计、紧急安全开关、安全保护音响信号。1限位开关限位开关又称限位器。主要有以下几种吊钩行程限位开关。用以防止吊钩行程超越极限，以免碰坏起重机臂架结构和出现钢丝绳乱绳现象。回转限位开关。用于限制塔式起重机的回转角度，防止扭断或损坏电缆。凡是不装设中央集电环的塔式起重机，均应配置回转限位开关。小车行程限位开关。用以使小车在到达臂架头部或臂架根端之前停车，防止小车越位事故的发生。2起升高度限制器为了防止起升卷筒过卷而拉断钢丝绳，工程起重机均装设有起升高度限制器。起升高度限制器主要有重锤式和螺杆式。重锤式高度限制器优点是结构简单，使用方便；缺点是用钢丝绳悬挂，重锤经常与起升钢丝绳摩擦。螺杆式高度限制器常用于小车变幅式塔式起重机，这种限制器装有两个限位开关，还可以做双向控制。3起重量限制器起重量限制器只控制或只显示起重机的极限载荷。在正常的起重机作业中，起升钢丝绳的合力R对转轴的力矩MRA与弹簧力N对转轴的力矩MNB相平衡,而弹簧的变形12买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098535量较小，当超载时，弹簧产生较大的变形，撑杆打开限位开关，使起升机构停止工作，起限制超载的作用。4力矩限制器力矩限制器主要有传感器装置，吊臂长度检测装置，吊臂仰角检测装置，运算系统及显示部分和执行机构所组成。当实际值大于额定值时，起重机已处于危险工作状态，这时力矩限制器会发出声响和灯光警报。5风速仪风载荷是塔式起重机的基本载荷，风荷与风速有关，还会随高度升高而增大。因此，风速仪是一种极其重要的安全预警装置，对每台自升式塔式起重机均是必备之物。风速仪应安装在塔机顶部至吊具最高位置间的不挡风处。6钢丝绳防脱装置GB5144塔式起重机安全规程规定滑轮、起升卷筒及动臂式塔机的变幅卷筒应设有钢丝绳防脱装置，该装置与滑轮或卷筒侧板最外缘的间隙不得超过钢丝绳直径的20。除此之外还有许多电子安全装置，用以保证工人工作的安全，使他们在安全、舒适的环境下工作。7电子安全装置塔机上采用的电子安全装置主要有三种电子力矩限制器、电子作业区域限制器和电子防止互撞系统。目前因价性比关系（价格性能比），仅在少数塔机上应用。25塔机总体设计计算251平衡重的计算平衡重的设计要求满载工作时，塔身承受的前倾弯矩接近于空载非工作状态时塔身的后倾弯矩。A工作状态的前倾弯矩为吊臂自重引起弯矩、吊臂拉杆引起弯矩、变幅机构引起弯矩及最大起重力1M2M3M矩之和减去平衡臂引起弯矩、起升机构引起弯矩、平衡重引起弯矩，即MAXM45665321AXB非工作状态时的后倾弯矩为平衡臂引起弯矩、起升机构引起弯矩、平衡重引起弯矩之和减去吊臂自重456引起弯矩、吊臂拉杆引起弯矩及变幅机构引起弯矩，即12331654M由得M即123MAX456456123得6AX450买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或1197098536QTZ400塔式起重机参照同类型塔基，取各部件参数如下表25塔式起重机各部件对塔身的中心力矩序号名称重量（T）坐标X（M）力矩（TM）1起升机构1264477282回转机构0215003变幅机构01836606584液压顶升机构06059005平衡臂拉杆0208565411766变幅小车01754782257回转限位装置000150560000848平衡重G平11681168G69吊钩组016147756710吊臂拉杆0671891266311吊臂27652366525412平衡臂14346488683213塔帽10330014塔身68440015物品0794683697216底架06590017套架232500