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120t.m塔式起重机大运行走机构及起升机构设计【说明书+CAD】,120,塔式起重机,运行,机构,设计,说明书,CAD

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辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V页120tm塔式起重机大车运行机构及起升机构设计摘要塔式起重机作为建筑施工现场的主要建筑机械，被广泛使用于建筑施工现场。本次毕业设计专题部分是塔身，包括结构设计和参数选择。采用AutoCAD绘制图纸。在设计、计算、绘图的基础上了解、掌握一些设计工艺和制造工艺。首先，从总体设计开始，对QTZ 12 塔式起重机的四大机构，即起升机构、变幅机构、回转机构、行走机构进行了大体设计。QTZ 12 塔式起重机采用电力传动的单卷筒单轴式起重机；QTZ 12 塔式起重机选择滚动轴承式旋转支撑机构，其旋转驱动机构选用机械驱动部分装在非旋转部分上，而最后一级大齿轮则固定在起重机的旋转部分上；QTZ 12 塔式起重机采用自行式，其驱动的主动轮采用对角布置。经过参照塔式起重机设计手册中的资料，进行了QTZ 12 塔式起重机的塔身机构和参数设计。根据自重载荷、起重载荷、风载荷、惯性载荷，借助技术资料，设计了塔身机构，选择了其组成型材的参数。然后对塔身片、基础节、套架的主弦杆、腹杆进行稳定性校核、疲劳强度校核，还对整塔进行了抗倾翻性计算。之后，采用AutoCAD绘制图纸。所绘图纸包括塔身片、基础节、顶升套架、顶升横梁、附着框架等。除此之外我还搜集了一些关于塔式起重机的材料，如“塔式起重机的分类和特点”，“塔式起重机的使用和保养”等。关键词：塔式起重机; 塔身节; 附着框架；起升机构；回转机构The Design of the Gantry Travel Machine and the Hoisting Machine of the 120tm Crane TowerAbstract Crane tower as a major construction machinery, has been widely used in building construction site. My graduate design special subject part is design of the tower. The design is comprised of design of machinery and selection of parameter. Then adopting the AutoCAD to draw the diagram papers. At the foundation of designing, computing and ploting, understanding and command some design craf and produce craft is necessary. First of all, starting from the total design of four greatest machines of the crane tower. The four greatest machines are telescoping machine, gyring machine , changing-breadth machine, and hoofing machine. QTZ12 Crane tower adopts single electric power cylinder with a single shaft telescoping machine; QTZ12 Crane tower uses circumrotate bolster machine with rolling bearing, its drive machine is fixed on the section that does not gyre, and its big wheel gear in the last one class is fixed on the section that gyres; The changing-breadth machine uses dolly to change the breadth, and the cordage traction machine is used in the dolly; QTZ12Crane tower adopts proper motion hoofing machine, and the drivers that drive machine are fixed on the cross position. By referring to the technique data from Mechanical Design Manual, design machinery and select parameter. According as deadweighth load, lifting load, winding load, inertia load, and in virtue of the technique data, design the structure and select the parameter of the profiled bars which compose the tower body, then make stability calibration and fatigue intensity of main staff and assistant pole. In addition, it is necessary to make checking computations of resist-tiping capability. After that, adopting the AutoCAD to draw the diagram papers, which includes the mast section, telescopic cage, anchorage frame, etc. Besides that, I also collect some information with regard to crane tower. For example, “Peculiarity and Sort of the Crane Tower”, “Using and maintain of the Crane Tower” and so on.Keywords:Crane tower ; Mast section ; Anchorage frame ; Hoisting machine ; Gyring machine目录摘要IAbstractII1 塔式起重机概述11.1 塔式起重机简介11.2 我国塔式起重机的发展概况21.3 塔式起重机的发展趋势31.4 塔式起重机的基本参数41.5 塔式起重机的分类和特点62 塔式起重机构造及设计92.1 金属结构92.1.1基础行走台车与地盘92.1.2塔身标准节102.1.3上转台、驾驶室与塔帽102.1.4起重臂102.1.5平衡臂122.1.6上支座122.1.7下支座122.1.8回转塔身122.2 工作机构设计132.2.1 起升机构132.2.2 回转机构182.2.3 小车牵引机构202.2.4 液压系统212.2.5 绳轮系统及倍率装置232.2.6变幅机构232.2.7行走机构252.3 附着装置和塔机安全装置302.3.1 附着装置302.3.2 限位开关302.3.3 超载断电装置312.3.4 自动空气开关（带欠压保护）312.3.5 过载保护312.3.6 缓冲止档装置312.3.7 风速报警装置322.3.8 短路保护322.3.9 电源指示装置322.3.10 吊钩高度限位322.3.11 小车的最大幅度与最小幅度限位322.3.12 力矩保护322.3.13 超重保护332.3.14 红色障碍灯332.3.15 电铃333 塔式起重机稳定性计算343.1 塔式起重机稳定性353.1.1 工作状态稳定性353.1.2 非工作状态稳定性373.2 疲劳强度校核393.2.1 支座反力403.2.2 疲劳强度403.2.3 静强度计算404 塔式起重机的使用与维护424.1起重机的操作424.2安全装置的调整434.2.1 起重力矩限制器调整434.2.2 起重量限制器调整454.2.3 起升装置超高、低度限位装置454.2.4 小车变幅前、后限位装置464.2.5 回转限位的调整464.2.6 安全注意事项464.3 塔式起重机的维护与保养474.3.1 概述474.3.2 液压爬升系统的维护和保养484.3.3 金属结构的维护和保养484.3.4 电气系统的维护和保养485 塔式起重机技术经济分析 506 塔式起重机的环保知识 526.1机械部分的保养和修理526.2其它主要部件的保养53结束语54致 谢55参考文献56辽宁科技大学本科生毕业设计 第 57页 1 塔式起重机概述1.1 塔式起重机简介 塔式起重机是现代工业与民用建筑的主要施工机械之一。在高层建筑施工中，它的幅度利用率高.如图1.1所示，由于其能靠近建筑物，故其幅度利用率可达全幅度的80%，普通履带式，轮胎式的幅度利用率不超过50%，而且随着高度的增加还会急剧减少。因此塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度，缩短工期，降低工程造价起着重要的作用。同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化，工厂化，现在的塔式起重机必须具备下列特点：（a）塔式起重机;（b）直线臂轮胎起重机；（c）带附臂轮胎起重机图1.1 幅度利用率比较（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，及适应频繁转移之需。1.2 我国塔式起重机的发展概况塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。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年当时德国已开始批量生产塔机，并用于建筑施工。1941年，有关塔机的德国工业标准DIN8770公布。该标准规定以吊载（t）和幅度（m）的乘积（tm）一起以重力矩表示塔机的起重能力。 在我国，塔式起重机的生产与应用已有50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。我国的塔机行业于20世纪50年代开始起步,为了满足国家经济建设的需要，引进了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建筑师-型塔式起重机，在抚顺试制成功了我国第一台TQ2-6型塔式起重机。随后又仿照苏联样机，研制15t与16t塔式起重机，这个时期我国生产与使用的塔式起重机的数量较少。到了20世纪60年代，我国开始进入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-型塔式起重机，它也是我国最早自行设计的塔式起重机。随后，我国又自行设计制造了TQ-6型塔式起重机，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，可整体拖运，能满足六层以下民用建筑施工的需要。进入20世纪80年代，我国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要又QT80A,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和QT90上回转动臂下顶升接高塔式起重机等。这些产品在性能方面已经接近国外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，也极大促进我国的设计与制造技术的进步。相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气, 我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。进入20世纪90年代以后，我国塔式起重机行业年产量猛增，而且部分产品出口到国外，至此，无论从生产规模，应用范围和塔式起重机总量的角度来衡量，我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为： （1）吊臂长度加长 在60年代初，吊臂长度超过40米的较少，70年代吊臂长度亦能做到70米。快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到35米。自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长一般为3045米，可以接到5060米。重型塔式起重机吊臂则更长。吊臂加长可带来更好的技术经济效果；随着塔式起重机的设计水平提高，能解决一些由臂长加大带来的问题。低合金高强度钢材及铝合金的广泛使用也为件加长吊臂提供了非常有利的条件。（2）工作速度的提高且能调速 由于调速技术的进步，滑轮组倍率的可变，双速，三速电机及直流电机调速的应用，使塔式起重机工作在逐渐提高。50年代生产的工作速度较低，起升速度一般2030米/分，回转速度0.61转/分，变幅速度3040米/分，大车行走速度1040米/分。近年来塔式起重机工作速度已有提高。起升机构普遍具有34种工作速度，重物起升速度超过100米/分者也很多。构件安装就位速度可在010米/分范围进行选择。回转速度一般可在01转/分之间进行调节。小车牵引和塔式起重机行走大多也有23种工作速度。小车牵引速度最快可达60米/分。（3）改善操作条件 随着塔式起重机向大型，大高度方向发展，操作人员的能见度愈来愈差。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 从塔机的技术发展方面来看，虽然新的产品层出不穷，新产品在生产效能、操作简便、保养容易和运行可靠方面均有提高，但是塔机的技术并无根本性的改变。塔机的研究正向着组合式发展。所谓的组合式，就是以塔身结构为核心，按结构和功能特点，将塔身分解成若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理再将各部分划分成若干模块。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征的塔机，以满足施工的具体需求。推行组合式的塔机有助于加快塔机产品开发进度，节省产品开发费用，并能更好的为客户服务。 1.4 塔式起重机的基本参数 塔式起重机基本参数是指直接影响塔式起重机工作性能，结构设计，制造成本的各种参数，它们是：起重力矩，起重量，工作幅度，起升高度，轨距和各种工作机构的工作速度等。 起重力矩是确定和衡量塔式起重机起重能力的主要参数。和轮胎式起重机不同，塔式起重机经常在大幅度的情况下工作，所以用最大起重量衡量起重能力是没有意义的。必须以起重量和幅度的乘积(起重力矩)表示其能力。对铭牌上的起重力矩的计算方法目前很不致，有的以最大工作幅度与相应的最大起重量的乘积值计，也有以最大起重量与相应的工作幅度的乘积值计。我国从实际使用出发，以基本臂的最大工作幅度与相应的最大起重量的乘积值计。 为了使塔式起重机产品做到系列化，通用化，标准化，进一步合理扩大新品种，我国已制订出塔式起重机基本参数系列(JWJB0178)，见表1.1 ：表1.1 JWJB0178起重力矩吨米起重量吨最大起重量吨工作幅度米起升高度 米轨距米161.02.016182.8251.252.520233.2603.06.020274.5803.28.025455.01204.010.03050以下自行，附着到1206.51605.312.03050以下自行，附着到1606.52507.016.0357.540011.425.03550以下自行8.5 系列中规定的起重量是指基本臂最大幅度时能吊起的重量(包括吊具重也称总起重量)。在小幅度时，起重量可以提高，所以系列中还规定最大起重量，它指塔式起重机能吊起的最大额定起重量。 系列对工作速度还没有正式规定，但提出了推荐值，见表1.2 ：表1.2 工作速度等参数推荐值起重力矩吨x米起升速度米/分最大重物慢就位速度米分行走速度不小于米分回转速度米分结构自重不包括压重不大于吨推荐形式1625250.81.010(动臂)13(小车)轨式、轮胎式；下回、动臂、小车；整体拖运、自行架设2525250.81.013(动臂)15(小车)轨式、轮胎式；下回、动臂、小车；整体拖602505200.60.825(动臂)轨式、轮胎式；下回、动臂、小车；整体拖运，自行架设80255004200.60.850(动臂)轨式、轮胎式；下回、上回、动臂、小车；整体拖运和解体拖运120208003150.6待定轨式、上回、动臂、小车；解体拖运160208003150.6待定轨式、上回、动臂、小车；解体拖运250208002100.5待定轨式、上回、动臂、 小车；解体拖运400待定02100.5待定轨式、上回、动臂； 解体拖运塔式起重机基本参数系列（JWJB0178）也规定了我国塔式起重机代号的含义，见表1.3 ：表1.3 JWJB0178我国塔式起重机代号含义塔式起重机Q.T型代号代号含义轨道式轮胎式履带式内爬式削着式固定式QTGQTLQTUQTPQTFQTD轨道式塔式起重机轮胎式塔式起重机履带式塔式起重机内爬式塔式起重机附着式塔式起重机固定式塔式起重机 例如 额定起重力矩为800kNm的上回转自升式塔式起重机的产品型号为：QTZ 801.5 塔式起重机的分类和特点 塔式起重机按起重机工作制度级别(以工作速度、起重能力与作业频度为依据)可分为轻级、中级、重级和特重级四种。般建筑用塔式起重机规定为中级。塔式起重机结构形式较多，如从其主体结构与外形特征考虑，基本上可按架设要求、变幅形式、旋转部位以及塔架加节形式区分。(1) 按使用架设的要求分类自升式塔式起重机分为固定式、轨道行走式、附着式和内爬式四种。四种塔式起重机在用途上各有优缺点，在选择机型时，应根据工地上实际使用要求来确定。(2) 按塔式起重机的起重变幅形式分类 起重臂架改变仰角可进行变幅的塔式起重机 这类塔式起重机与其他类型塔式起重机相比，在同样臂趾高度的情况下，具有一定的高度优势，尾部回转半径小，起重臂架重量较轻。但是在没有补偿卷筒的条件下达不到起重与变幅的平移目的。所以，般在塔式起重机平台上增设补偿卷筒来弥补。另外，此类机械的臂架变幅形式，对近塔身小心的变幅半径利用有一定的损失，因为臂架的仰角受到限制。 起重小车变幅的塔式起重机这类塔式起重机起重臂架始终处于水平位置，起重小车在臂架的下弦杆上移动。它的优点是水平变幅就位快、效率高，并具有起重幅度上的优势。一般大幅度的塔式起重机多采用这种结构形式。但是由于臂架受力以弯矩为主，故臂架设计后的本身重量较大。另外，在同样臂趾高度的情况下，起重小车变幅形式比臂架可俯仰或可折臂的塔式起重机的起重高度利用范围小，故适用于自升塔式起重机。 折臂变幅的塔式起重机 它是介于上述两种塔式起重机之间的臂架结构形式，是国外近年发展起来的产品。主要是在起重高度与幅度上弥补了上述两种塔式起重机使用范围的局限性，它的平衡臂短，但是这种塔式起重机的变幅机构比较复杂、制造工艺与安装麻烦，因而在高层建筑工程中的使用与发展受到了定限制。 (3) 按塔式起重机旋转部位所处的位置分类 可分为上旋式和下旋式两种结构形式: 下旋式塔式起重机重机是指回转支承布置在塔身的下部，塔式起重机旋转时塔身与上部起重臂架一起旋转。这类塔式起重机重心较低，塔身弦杆单向受力，大部分结构都布置在转台上，增加了起重的稳定性，维修保养方便。但是这类塔式起重机不宜使用在起重高度较高的自升塔式起重机上，因为塔式起重机旋转时塔身无法附着或内爬。另外，它的回转支承装置较复杂，制造精度要求也高。 上旋式塔式起重机 该机回转支承布置在塔式起重机的塔身上部，当塔式起重机旋转时塔身不旋转。由于这类塔式起重机上部起重与变幅的绳轮系统不与下部转台联系，所以适宜于自升塔式起重机，它起重高度高，对回转机构以及结构受载的要求低，制造工艺简便。但是也带来了塔式起重机重心较高稳定性差的弱点，且塔身旋转方向改变时主弦杆交变受力，塔身间联接螺栓需施加一定，的预紧力才能保证塔式起重机正常工作。 (4) 按塔式起重机塔身加节形式分类 可区分为上加节，中加节和下加节三种 。 塔身上加节形式的让塔式起重机 这类塔式起重机在加节塔身时，起重吊钩把标准节塔身装进起重机顶部中心位置就位，然后利用液压顶升机构逐步爬升，以达到自升的目的(如国产Z80型白升塔式起重机)。采用这种加节安装的方法，塔身标准节一次安装的高度大，安装效率高，并简化爬升平台。但是，由于采用上加节形式，故在安装工况下的平衡较复杂，而由于顶部中心翻板安装较麻烦，因而容易产生安全问题。 塔身中加节形式的塔式起重机 这类塔式起重机自升时，塔身由爬升套架(又称外套架)的侧面横向加节，并借助于液压顶升机构自升。这类塔式起重机又分两种， 一种是采用外套架内塔身加节(如国产QTZl20型自升塔式起重机)；另一种是采用内套架外塔身加节，外塔身往往足顶升前在平台上临时拼装起来。在一般的自升塔式起重机中，采取中加节形式居多。 塔身下加节形式的塔式起重机 塔身加节是在近地面进行的(如国产QIc80型自升塔式起重机)，其外套架连在塔式起重机底部机座上，因而地面加节较安全，安装比方便。但是，这类塔式起重机只能用在下旋式，且加节的液压缸随着塔身的升高而荷载加大，故起重高度受到定的限制。2 塔式起重机构造及设计塔式起重机构造简述：塔式起重机由金属结构、驱动机构、液压爬升、电气控制以及安全保护装置等组成，现按各部分的不同特点简介如下 ：2.1 金属结构金属结构主要包括：行走台车架、支腿、底架平台、塔身、套架、回转承座、转台、驾驶室(包括电器控制室)、塔帽、起重臂架、平衡臂架以及绳轮系统支架等组成。2.1.1基础行走台车与地盘塔式起重基础随起重机构造、使用条件而异：轨道式塔式起重机采用轨道基础：固定式和附着式塔式起重机常采用混凝土基础；内爬式塔式起重机可以以建筑结构为基础。以下仅介绍常见的轨道式塔式起重机的行走台车和地盘(底架)。行走台车与底盘(底架)行走台车架根据台午架上有无动力装置，分主动与从动两种台车架。为了促使台车架一个支点上两个车轮同时着地行走正作，般均设计成均衡结构。行走台车架端部装有夹轨器，其作用是在非工作状况或安装阶段钳住轨道，以保证塔式重机的自身稳定。行走支腿与底架平台塔式起重机的行走支腿与底架平台主要是承受塔身上部的载荷，并能保证塔式起重机在所铺设的轨道上行走自如。底架与支腿之间的结构形式行又三种：(a)水母式 行止支腿能在底架销轴作水平方向灵活转动。它可在曲线轨道上行走，们在平时需用水平支撑相互固定。(b)井架式 支腿与底架联成一体成井字形。制造简便，底架上空间高度大，安放压铁较容易，但安装麻烦。底架平台上的平衡压铁有两种：一种是铸铁制成，比重大、体积小；另一种是钢筋混凝土预制，体积大，但价格便宜。(c)十字架式 底架与支腿联成十字形。架构轻巧，用钢量省，占用高度空间小，是目前较先进的一种结构形式。但是，它唯一缺点是用作行走式时，塔式起重机不能作弯轨运行。2.1.2 塔身标准节 塔身结构是塔式起重机骨架中的主体，支承着塔机上部的重量和载荷的重量，重量通过塔身传至底架和行走台车上或直接传至塔机的基础上。 塔身标准节主弦杆亦是用角钢扣方而成，扣方的主弦杆与其它型钢杆件焊而成，主弦杆中心线为：146514652800，每节之间用16件M20/10.9级特制高强螺栓联接。塔身标准节的连接形式可分为：法兰盘连接、螺栓连接、套柱螺栓和销轴连接以及对开轴瓦式连接等。2.1.3 上转台、驾驶室与塔帽 上部旋转台通过人的双排滚珠轴承支承在回转承座上。在它的上面与塔帽或驾驶室金属结构联结。在转台上一般对称地安装两套回转机构，以保证上部塔帽及起重臂、平衡臂360度回转工作。 驾驶室与塔帽般都连在一起，有时候在驾驶室顶上还设有电器室，以便于电器控制系统维修保养。驾驶室内安装有各种操纵与电子控制仪器盘。在用作内爬式时，还设有施工现场电视摄像显示装置，以确保驾驶员对现场起重物的视野保持在最佳状态。 塔帽起着起重臂、平衡臂和塔身联系的转向平衡作用。塔帽的金属结构顶部形式共有四种：前部直立、后部倾斜；前部倾斜、后部直立：两面倾斜：整个塔帽简化成后顷或直立三角撑。四种塔帽形式各有结构特点，根据塔式起重机的需要来确定，塔帽顶上设有避雷针，测风仪及指示灯。塔帽是由角钢，方管、钢板等组焊成的斜锥体，上端通过拉杆使起重臂与平衡臂保持水平，下端用16支M20100螺栓与回转塔身连接，为了安装吊臂拉杆和平衡臂拉杆，在塔顶上部设有工作平台和滑轮组。2.1.4 起重臂 塔式起重机臂架的形式一般有三种：桁架压杆式臂架、桁架水平压弯式臂架、桁架混合式臂架，如图2.1所示。臂架主要承受轴向压力，依靠改变臂架的倾角来实现塔机的工作幅度的改变，压杆式臂架亦称动臂式臂架。桁架水平压弯式臂架如图所示，工作时臂架主要承受轴向力及弯矩作用，依靠起重小车的移动来实现塔式起重机工作幅度的改变。桁架混合式臂架如图所示。是一 种综合了动臂变幅和小车变幅优点的折臂式臂架。这种臂架是由钢丝绳、人字架、A子架及后臂架组成的平行四边形 后段和由钢丝绳、A字架及前臂架组成的三角形前段铰接而成的。当变幅钢丝绳收进时，两段相对曲折，前臂架始终处于水平状态。当前后两段折弯成90度时， 后段垂直接高塔身，提高了起升高度。 图2.1臂架结构 塔式起重机的臂架长，自重较大，臂架设计的是否合理将直接影响起重机的承载能力。在保证臂架的强度、刚度和整体稳定性的条件下，如何减轻臂架的重量是一个值得研究的问题。 目前塔式起重机常采用桁架压杆式臂架和桁架水平压弯式臂架两类。压杆式臂架的的截而以矩形为主，而水平压弯式臂架常以三角形截面为主。臂架的弦杆和腹杆可采用型钢和无缝钢管制成。起重臂的构造桁架压杆式臂架如图2.2所示，桁架压杆式臂架在变幅平面(或称起升平面)的受力情况相当于根两端简支 梁的受力情况。臂架中间部分采用等截面平行弦杆，两端为梯形。 臂架在回转平面相当于根悬臂梁的受力情 图 2.2桁架压杆式臂架况。通常臂架制成顶部尺寸小、根部尺寸大的形式。为了便于运输，安装和拆卸，臂架中间部分可以制成若干段标准节，用螺栓将它们连接起来。起重臂是组合式可变结构,共分九节。起重臂上、下弦杆都是用两条角钢拼焊而成的方管，整个臂架为三角形截面，节与节之间用销轴连接，拆装方便，为了提高起重性能，减轻吊臂的重量，吊臂采用双吊点变截面空间桁架结构，在起重臂第一节放置小车牵引机构，在小车上设置有吊篮，便于安装与维修，臂架根部第一节与回转塔身用销轴连接。为了保证起重臂水平，在第二节、第六节臂设有两吊点，通过这两点与塔帽连接。起重臂在组装时，必须严格按照每节臂上序号标记组装，不允许错位或随意组装，起重臂最长为30米，根据施工要求也可以组装成28米臂长和24米臂，其中变28米臂长时，拉杆吊点位置不变；变24米臂长时拉杆吊点位置也不变。两组起重臂拉杆上端通过特制的销轴与塔帽耳板连接，其下端通过特制销轴分别与起重臂上弦杆的吊点销孔连接而将起重臂悬挂为水平形式。30米臂组装顺序：1+2+3+4+5+6+7+8+928米臂组装顺序：1+2+3+4+5+6+7+924米臂组装顺序：1+2+3+4+5+6+92.1.5 平衡臂 平衡臂为工字钢及角钢组焊而成的结构，分两节，用耳板销轴连接，平衡臂上设有栏杆及过道，尾部设置工作平台，平衡臂的一端用两根特制的销轴与回转塔身相连，另一端组合刚性拉杆同塔帽相连，尾部装有平衡重和起升机构，起升机构本身有独立的底座，用四根销轴平衡在平衡臂上，平衡重的重量随吊臂长度改变而变化，30米臂时为13吨，28米臂时为12吨，24米臂时为11吨。平衡臂拉杆分两组，通过特制的销轴分别将塔帽和平衡臂尾部的拉杆耳板连接，将平衡臂挂至水平位置。2.1.6 上支座上支座上部用16个M30100高强度螺栓与回转塔身底部的法兰板连接，下部用36个M24高强度螺栓与回转支承内圈连接，在上支座两侧对称地安装两套回转机构，安装在它下部的小齿轮准确地与回转支承外齿圈啮合。2.1.7 下支座 下支座是上部通过回转支承与上支座连接，下部与塔身标准节和套架连接的金属结构，它主要是由钢板拼焊而成的，它的上部平面用36个M24高强度螺栓与回转装置的外齿圈连接，支承上部结构，下部四个支脚和四角平面分别用16套M30100高强度螺栓与套架连接，用16套M30/10.8级高强度螺栓与塔身连接。2.1.8 回转塔身 回转塔身是用角钢扣方而成的主弦杆与其它形钢组焊而成的,上端用法兰与塔帽连接,下端通过法兰与上支座连接。2.2 工作机构及其设计机械传动部分包括起升机构、行走机构、变幅机构、回转机构、液压顶升机构、电梯卷扬机构以及电缆卷筒等组成。分别简介如下：2.2.1 起升机构 一、起升机构的组成和型式 起升机构(见图2.3)是起重机械的主要机构，用以实现重物的升降运动。起升机构通常由原动机、减速器、卷筒、制动器、离合器、钢丝绳滑轮组和吊钩等组成。按照超重机的传动方式不同，起升机构有机械传动、电力机械传动(简称电力传动)和液压机械传动(简称液压传动)等型式。 1三速电动机动 2弹性联轴节 3液力推机制动器 4. 圆柱齿轮减速器5十字滑块联轴器 6卷筒 7高度限位器 8.涡流制动器图 2.3 起升机构简图二、起升机构起重零部件的选择计算1.吊钩由于最大起重量Q1=10000 Kg ,即FQ1=98000 N , FQ1+Fq= FQ ，FQ1+2.5%FQ= FQ ，所以Fq=2513 N; FQ=100513 N.2.起升机构滑轮组倍率通常起升机构的倍率与额定起重量有一定的关系，初选时可参考表2.1额定起重量Q 35812162540 65100倍 率a234666881010 12161720表2.1 滑轮组倍率选a=6 。3.钢丝绳计算起升机构钢丝绳直径按最大静载荷来确定。钢丝绳中的最大静拉力Smax (绕入卷筒的钢丝绳分支上的拉力)，由下式确定：见参考文献【2】第6768页 N (2.1)式中 FQ最大起升载荷，N，其中所含吊具自重载荷Fq=2.5%FQ ； a滑轮组倍率； B滑轮组总效率，B=0.95 ；d导向滑轮效率，d=0.98 。由于最大起重量Q1=10000 Kg,即FQ1=98000 N, FQ1+Fq= FQ，FQ1+2.5%FQ= FQ，所以Fq=2513 N; FQ=100513 N. N 所选钢丝绳的破断拉力Fp必须满足下式： N (2.2)式中 n 安全系数，选定工作级别为M5级，则n=5.5 。 所以 N选取钢丝绳型号为：6W（19）16170I光右交 GB 110274 4.卷筒的尺寸及转速的计算 （1）卷筒最小卷绕直径 mm式中 h与机构工作级别和钢丝绳有关的系数，按下表2.2选用； d钢丝绳的直径，mm 。 表2.2 系数h机构工作级别卷筒滑轮普通钢丝绳不旋转钢丝绳普通钢丝绳不旋转钢丝绳M1M314161618M416181820M518202022.4M62022.422.425由于机构工作级别为M5，所以选取h=18，d=16 mm 。得 mm取 卷筒计算直径 D1=500 mm 。（2）单层绕有槽卷筒的长度LZ （2.3）式中 L1固定钢丝绳端部所需要的长度（mm），一般取L13t，（t为绳槽节距，取t=18 mm）; L2卷筒两端空余部分的长度，根据结构和工艺需要而定，取L2=20mm； L0卷筒上车螺旋槽部分长度，mm。L0取决于起升高度、滑轮组的倍率、卷筒计算直径及绳槽节距。按下式确定： mm （2.4）式中 H起重机最大起升高度，H=35 m=35000 mm; a滑轮组倍率，a=6 ； Z0钢丝绳附加安全圈数，一般取1.53圈，这里取Z0=2 。故卷筒总长度为： mm（3）卷筒壁厚d计算采用Q235钢板制成的焊接卷筒， 取d=d=16 mm (卷筒壁厚)。对卷筒壁厚进行强度校核卷筒壁上的压应力为： MPa （2.5）式中 Smax钢丝绳的最大拉力，Smax =17994 N； t绳槽节距，t=18 mm； d卷筒壁厚，d=16 mm； sc卷筒材料的许用压应力（MPa）。对钢 MPa（ss为屈服极限）。 Pa MPa MPa所以卷筒壁厚d=16 mm 满足强度校核。（4）卷筒转速的计算卷筒转速n可按下式计算： r/min （2.6）式中 a滑轮组的倍率，a=6； v起升速度，v=50 m/min ； D1卷筒卷绕直径，D1=300 mm 。所以卷筒转速 r/min三、起升机构功率计算1计算电动机的静功率 见参考文献【2】第6970页 kW （2.7）式中 FQ最大起升载荷，FQ=100513 N； 机构总效率，（B=0.95为滑轮组总效率，d=0.98为导向滑轮效率，t=0.98为卷筒的机械效率，ch=0.95为传动机构的机械效率）；v起升速度，v=50 m/min 。所以 kW初选电机：根据工作级别、作业特点以及电动机的工作特性，同时为了满足电动机启动和不过热要求，所选电机的额定功率应满足下式： kW （2.8）式中 PJC电动机额定功率，kW； PJ起升静功率，kW； KJC稳态负载平均系数，与接电持续率JC有关，这里JC取40%，相应的KJC取0.78 。故 kW所以 取PJC =80 kW 。2.电动机过载能力校验起升机构要求电动机在有电压损失（交流电动机为15%，直流不考虑）、最大转矩允许差（交流电动机10%，直流不考虑）时，可起吊1.25倍的额定起重量。故电动机的额定功率应符合下式的要求，以便保证有足够的过载能力。 kW （2.9）式中 PJC基准接电持续率时的电动机额定功率，PJC=80 kW； Zm电动机台数，Zm =2； 电动机转矩的允许过载倍数，=1.5； H考虑电压降及转矩允差以及静载实验超载的系数，绕线异步电动机取H=2.1，笼型异步电动机取H=2.2，直流电动机取H=1.4 。由于 kW所以电动机额定功率PJC =80 kW 满足电动机过载能力校验。 塔式起重机采用了YZR200L2-4/8/32三速带涡流制动电机，通过带制动轮的联轴器带动变速箱再驱动卷筒获得三种绳速，根据吊重再选择不同的滑轮倍率。当选用2绳时，速度可达到10、40、80米/分三种；为达到启动和制动迅速又平稳，在电动机的另一端带有涡流制动器。 该电机本身带有涡流制动器，它与起动调速电阻相配合，使电机的起动，调速性能得到很大改善，较好地满足塔机使用的要求,卷扬机停止时,由YWZ-315/45型液压推杆制动。操作时，将两操作手柄置于零位后，按下起动按钮SB2，线路接触器K闭合，再逐档操作手柄，逐档地切除电阻，就可以平稳起吊重物，应注意档位的切换必须顺序进行，重载时每一档至少停留3-4秒才能切换到下一档位以减少冲击。应特别注意低速带涡流档每10分钟内的使用时间不得超过1.5分钟，否则涡流制动器有过热损坏的危险。当需要反方向运行时，必须将操作手柄逐档扳回零位，待电机停止后，再逆向逐档扳动手柄，禁止单方向运转中突然打反转。2.2.2 回转机构 使起重机的旋转部分相对于非旋转部分实现回转运动的装置称为回转机构。回转机构是塔式起重机的主要工作机构之一，它的作用是使已备齐在空中的货物绕起重机的垂直轴线而内作圆弧运动，以达到在水平面内运输货物的目的。用回转机构来完成水平运动的优点是不需要庞大的轨道和支撑机构，运动阻力也较小：缺点是结构构比较复杂，移动范围有限。回转机构与运行机构配合工作可将服务范围扩大。 回转机构主要由两部分组成：旋转支撑装置和旋转驱动机构(1)旋转支撑装置的型式与构造 旋转支撑装置的任务是保证起重机旋转部分有确定的旋转运动，从运动学的观点看，它应提供所要求的旋转运动的约束：从受力方面来看，它应能承受起重机各种载荷所引起的垂直力、水平力和倾覆力矩。 旋转支撑的型式有两大类：柱式旋转支撑装置和转盘式旋转支撑装置，前者的主要优点是承受倾覆力矩的能力好，后者的主要优点是所占的空间高度较小。 柱式旋转支撑机构 柱式旋转支撑机构主要有一个柱，两个水平支撑及一个垂直推力支撑组成，有时用一个向心推力支撑代替一个水平支撑与垂直推力支撑。根据柱式固定或旋转分为定柱式和旋柱式两类。 定柱式的下部直径较大，采用水平支撑滚轮的型式，滚轮装在转动部分，可以使滚轮的位置适应倾覆力矩的方向，用于支撑力较大的情况。旋柱式支撑装置也是将滚轮装在旋转部分，使滚轮的位置适应倾覆力矩的方向，由于滚轮是在圆滚道里面滚动，接触点的曲率比较有利，使滚轮能承受较大的支撑力。下支撑的作用是承受旋转部分的重量和水平力，所以一般采用一个有自动调位作用的推力轴承和一个球面径向滚动轴承，为了保证自动调位作用，应使两个轴承的球面中心重合于点。 转盘式旋转支撑装置 这种旋转支撑装置的特点是没有很长的柱子机构，起重机的旋转部分装在一个大转盘上，转盘通过滚动体(滚轮、滚子、滚珠)支撑与固定部分上。转盘旋转支撑装置有：轮式、滚子及滚动轴承式。 轮式旋转支撑装置的旋转部分支承在三个或四个有车轮装置构成的支点上。载荷不大时，每个支点可用一个车轮；载荷较大时，每个支点可用两个车轮，装在均衡架上。三个支点抗倾覆的作用较小，它的优点是静定、轮压可由平衡条件完全确定，对于车轮安装较低。 滚子式旋转支承装置将圆锥或圆柱滚子装在上下两个环形轨道之间。转动部分的环形轨道制成前后两段圆弧，目的是提高支承抗倾能力。滚子是旋转支承装置的滚动体敬目很多，它的承受载能力比滚式大，对于相同的倾覆力矩，所需轨道直径较小，可是结构比较紧凑。圆锥滚子多用于轨道直径较小的情况，避免了附加摩擦与磨损。由于有轴向力，滚子装载由许多拉杆构成的保持架上。 滚动轴承式旋转支承装置的优点是：结构紧凑：装配与维护简单，密封剂润滑条件好，轴向间隙小，工作平稳，消除了大的冲击；旋转阻力小，磨损也小，寿命长。轴承中央可作为通道，对于起重机的总体布置带来某些方便。 回转机构(如图2.4)由两台YZR132M-6/2.2kW电机驱动。经液力偶合器带动小齿轮,从而带动塔机上部的起重臂、平衡臂等左右回转，其速度为0.62r/m，由于采用液力偶合器联结，因此塔机在起动和制动中平稳无冲击。内置式电磁停止器可对塔机起重臂作精确定位，使得物品就位准确。 1电动机 2液力偶合器 3内置式（常开）电磁止动器4少齿差行星减速器 5 主动小齿轮 6单排球式回转支承图2.4 回转机构及回转支承装置简图操作时需要注意的是：进行回转操作时禁止瞬时正、反转操作；禁止瞬时全速运转操作，应由慢到快逐步操纵。回转机构设有左、右限位开关（S9-1、S9-2），使回转机构回转两圈半即自动停止；以保护电缆不缠绕。 2.2.3 小车牵引机构 小车牵引机构（见图2.5）是载重小车变幅的驱动装置，由YDEJ132S-4/8二速电机驱动，经由液力推动制动器，摆线针轮减速器带动卷筒，通过钢丝绳（6W19-14-155-I-甲-镀-右交GB1102-74）使载重小车以20/40米/分的速度在臂架轨道上来回变幅运动。两牵引绳均一端缠绕后固定在卷筒上，另一端则固定在载重小车上，变幅时靠绳的一收一放来保证载重小车正常工作。1.制动器 2.卷筒 3.减速器 4.联轴器 5.电动机 6、7.运行小车 8.变幅钢丝绳 9.导向滑轮图2.5 小车牵引机构及钢丝绳穿绕简图由YDEJ132-4/8 3.3/2.2kW电机驱动,采用操作手柄控制接触器，可快、慢二速控制。2.2.4 液压系统 液压机构（如图2.6）是利用高压油液来传递能量的一种驱动机构液压驱动的旋转机构可归纳为下列两大类： a复式液压传动 原动机带动油泵，高压又经过分配阀进入工作油缸，利用工作油缸中活塞杆或缸体的往复运动，通过绳索牵引或齿轮齿条传动，将往复运动转变为起重机的旋转运动。 这种旋转驱动机构的特点是结构紧凑，自重轻，工作平稳。但一般只能做非整周的旋转运动。 b.回转式液压传动 这与前者的差别在于采用回转式的液压马达，而不用往复式的液压油缸。液压马达是油油泵来的高压油驱动。液压马达可选用高压马达，用减速机传动，与机械传动方案一样；也可选用低速大扭矩马达，可以省去或减少中间传动装置，驱动最后级大齿轮，实现起重机的旋转运动。 这种液压旋转驱动机构的特点是结构紧凑，工作平稳，自重轻，可实现多周旋转。但液压马达的制造和安装精度要求较高。图2.6 液压机构原理图液压顶升系统的工作，主要是靠安装在套架内侧面的一套液压油缸、泵、阀和油压系统来完成。当需要顶升时，由起重吊钩吊起标准节送进引入架，拆去塔身标准节与下支座的16个M36的连接螺栓，开动电机使液压缸工作，顶升上部结构之后借助操纵爬爪支持上部重量，收回活塞，再次顶升，这样两次工作循环可接一标准节。液压顶升过程的液压动力是这样传递的，当Y132M-4型5.5kw的电机开动时，带动油泵，输出20MPa的油压和10L/min流量液压动力。油泵供出的高压油进入手动三位四通换向阀，中间装有一支Y-60压力表，便于观察油压读数，手动换向阀为的是控制油液的进油和回油的方向，然后手动换向阀的液压油经过平衡阀送到油缸中去进行油缸的伸缩顶升工作。工作油缸的高压腔接有平衡阀，主要是防止起重机在自升过程中，由于油路系统故障引起起重机超速下降。另外，在手动换向阀并联回油箱的管路中间还装有一支溢流阀，为的是起安全作用。整个液压系统的主要性能参数如下： 顶升速度： V=0.69 m/min 工作流量： Q=10 L/min 安全溢流阀调定压力 P=20 MPa 油缸最大行程：H=1600 mm 顶升力： W=40 t用自动开关控制液压顶升机构的油泵电机Y132S-4 5.5kW，自动开关QM1装在油泵电机旁的防雨罩内。2.2.5 绳轮系统及倍率装置 起升钢丝绳的穿绕如图2.7，起升机构滑轮倍率装置的目的，为的是使起升机构的起重能力提高一倍，而起升速度降低一倍，这样，起升机构能够更加灵活地满足施工需要。更换吊钩倍率的方法如下： 吊钩降至地面，取出中间的销轴，然后，开动起升机构，将上滑轮夹板提升到小车下部顶住，这时，吊钩滑轮由四倍率变为二倍率；利用同一原理若需要从二倍率变成四倍率，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。图2.7 起升钢丝绳的穿绕简图2.2.6 变幅机构 变幅机构型式绝大部分工程起重机为了满足重物装、卸工作位置的要求，充分利用其起吊能力(幅度减少能提高起重量)，需要经常改变幅度。变幅机构则是实现改变幅度的：工作机构，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。 (1)非工作性变幅机构和工作性变幅机构 工程起重机变幅机构按其工作性质可分为非工作性变幅机构和工作性变幅机构二种。 非工作性变幅机构指只是在空载条件下变幅的机构。它在空载时改变幅度，以调整取物装置的位置，而在重物装、卸移动过程中，幅度不再改变，因此变幅过程属于非工作性的。这种变幅机构变幅次数一般较少，而且采用较低的变幅速度，以减少变幅机构的驱动功率。其优点是构造简单、自重轻。 工作性变幅机构是能在带载的条件下变幅的机构。为了提高起重机的生产率和更好地满足装卸工作的需要，常常要求在吊装重物时改变起重机的幅度。这种类型的变幅机构变幅次数频繁，般采用较高的变幅速度以提高生产率。工作性变幅机构驱动功率较大，而且要求安装限速和防止超载的安全装置，与非工作性变幅机构相比，构造较复杂，自重也较大，但工作机动性却大为改善。塔式起重机变幅机构则可以工作性的，亦可以是非工作性的。一般说来，非作性变幅机构用于起重量大、工作不太频繁的有轨行走式塔式起重机上，例如一般大型工业设备安装用塔式起重机及各种轻型的有轨行走塔式起重机，此时重物装卸点位置的改变靠行走和回转机构协调联合动作来完成。工作繁忙的轨道塔式起重机有时亦采用工作性变幅机构。 为了防止俯仰吊臂时制动失效，工作性变幅机构要求装有可靠的制动安全装置，通常均装设各种类型的限速器或停上器。考虑到带载变幅在增大幅度时容易超载，工作性变幅机构常要求起重机装设起重力矩限制器。完善的工作性变幅机构还要求在变幅过中重物水平或近似水平移动，这样可以减小变幅功率，但为简化构造起见，工作性变幅机构也允计重物在变幅时作非水平移动。 (2)运行小车变幅和吊臂俯仰摆动变幅方案比较 工程起重机变幅机构按其构造和不同的变幅方式，基本上可分为两种：运行小车式(简称小车式)和吊臂俯仰摆动式(简称动臂式)。 塔式起中重机两种方案都采用。 小车式变幅方案是通过移动牵引小车实现变幅的。工作时吊臂安装在水平位置，小车由变幅牵引机构驱动，沿着吊臂的轨道移动。这种变幅方案的优点是：变幅时重物作水平移动，给安装工作带来了方便，速度快、功率省，幅度有效利用率大。它的缺点足：吊臂承受较大的弯矩，所以吊臂结构笨重，用钢量大。 动臂式变幅机构则是通过吊臂俯仰摆动实现变幅的，可用钢丝绳滑轮组或变幅油缸使吊臂作俯仰运动。动臂变幅具有较大的起升高度，在建筑群中施工不容易产尘死角，拆装也比较方便。其缺点是：幅度的有效利用率低，变幅速度不均匀，没有装设补偿装置时，重物不能做到水平移动，安装就位不太方便，变幅功率也大。小车变幅和动臂变幅各有特点，国内外两种方案均得到广泛采用。一般塔式起重机的工作性变幅机构常采用小车式变幅方案，因为这种方案重物作水平移动，安装就位准确、变幅速度快。在场地狭窄的高层建筑群中施工的塔式起重机，往往优先采用动臂变幅方案。 综合以上两种方案的优点，有的塔式起重机同时采用两种变幅方案，吊臂作用，既可使小车沿吊臂水平移动，又可将小车固定在臂端实现吊臂俯仰变幅。 运行小车式变幅机构 按照小车沿吊臂弦杆行走的方式，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之间的附着力，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，而且小车自重也较大，故这种自行小车变幅机构只适用于小型塔式起重机。绳牵引式变幅机构的小车依靠绳索牵引沿吊臂轨道运行。它的驱动力不受附着力的限制，故能再略呈倾斜的轨道上行走。而且由于驱动装置在小车外部，小车自重大为减少，所以它适用于幅度大，起重量较大的起重机。在塔式起重机中，大都采用绳索牵引式变幅机构，这样就可以使工作可靠，减轻吊臂载荷，而且引起驱动装置放在吊臂根部，平衡重亦可略为减少。 综上所述，塔式起重机采用绳索牵引式变幅机构。2.2.7 行走机构运行机构的任务是使起重机或载重小车作水平运动。工作性的运行机构用来搬运货物；非工作性的运行机构只是用来调整起重机的工作位置。一、 行走阻力计算在露天工作的塔式起重机，当沿着有一定坡度的轨道行驶时，其总行走阻力包括摩擦阻力、坡度阻力、风阻力、和惯性阻力。1. 摩擦阻力Ff由车轮平衡条件得： Nm （2.10）因为 所以 N （2.11）式中 T驱动力矩，Nm ； T1、T2分别为轴径擦阻力矩，变形引起的滚动阻力矩，Nm ；FQ+G塔式起重机的额定起重量和自重之和，N ；轴承摩擦系数，=0.015 ；f车轮滚动阻力系数， m ；D、d车轮直径D=0.6 m ,d=0.15 m 。车轮轮缘与轨道侧面的摩擦引起的附加摩擦阻力，一般用增加附加阻力摩擦系数Kf=1.5，即将上式乘以系数Kf得： （2.12）塔式起重机的总质量m: 见参考文献【2】第54页 （2.13）式中 m塔式起重机的总质量，t； a系数，取a=0.36 ； R幅度，R=30 m ； H起升高度，H=35 m ； 额定起重量，t 。所以 t 故 N 所以摩擦阻力 2.轨道坡度阻力Fs 当塔式起重机沿具有一定坡度轨道行驶时，由重物和起重机自重沿轨道坡度的分力引起的运行阻力Fs ，由下式确定： N （2.14）式中 a轨道倾斜角（），建议取 ； Ks坡度阻力系数，Ks=0.005 。所以 N二、运行机构电动机功率计算塔式起重机有轨运行机构电动机的功率，根据塔式起重机满载稳定运行时的静阻力Fj计算。1.初选电机考虑摩擦力、坡道阻力的电动机静功率Pj按下式计算： kW （2.15）式中 Fj行走静阻力，N ； v塔式起重机的行驶速度，m/s ； Zm驱动电动机数目 ； h行走机构的总效率，可取h=0.850.95 。 所以 kW所选电动机的额定功率PJC应满足下式： kW取PJC=14 kW所选电机型号为：YZR180L-6 PJC =17 kW ，n=955 r/min 2.电动机的发热验算电动机不过热条件： kW (2.16)等效静阻力矩 Nm式中 n为电机额定转数； KG为系数，对运行机构KG=0.670.79，取0.69 ； KZ为系数，取KZ =0.97 。 kW 所以PJC =17 kW满足电动机的发热要求。 (1)运行支承装置 起重机最常用的运行支承装置是有轨式运行支承装置，这种装置采用钢制车轮，在钢制轨道上运行。它的优点是承载能力大，运动阻力小，制造和维护费用小。 许用轮压常受基础构造的限制，常采用增加车轮数目的方法来降低轮压，这是采用均衡梁的方法，使各车轮的轮压均等，称为均衡装置。 有轨起重机的行走轮，按其有无轮缘可分为双轮缘、单轮缘和无轮缘式三种塔式起重机的行走机构中，均采用双轮缘行走机构。行走轮按其踏面的几何形状不同，又可分为柱面、锥面和鼓面三种。塔式起重机中，多用柱面行走轮。 轨道 对于轨道的主要要求： a.顶面能承受车轮的挤压应力； b.底面有足够的宽度以减轻基础的挤压应力； c.截面具有良好的抗弯强度。 轨顶有平顶和凸顶两种。圆柱踏面的凸轮与平顶轨道可以接触在一条直线上，成为线接触。圆柱或圆锥踏面与凸顶轨道接触在个点上，成为点接触。经验证明，采用凸顶轨道的车轮比采用平顶轨道的车轮道的车轮寿命长。因此塔式起重机采用的轨道制成凸顶的。 起重机的轨道场铺设在金属结构上，这是对轨道的底面面积与截面模数要求甚低，采用方钢或扁钢即可。 材料及型号 钢轨用含碳、锰较高的钢制成(C=0.50.8，Mn=0.61.0%），使它的断面具有足够的强度和韧性，同时顶面具有足够的强度。 运行驱动机构的布置 (2)主动轮的布置方式 为了保证足够的驱动力，起重机应该有足够数目的驱动轮(主动轮)，通常约为总轮数的一半。速度小的起重机，加速度小，也可采用四分之一的驱动轮。速度高时，需全部车轮驱动。 在部分驱动的行走轮系统中，主动轮的布置应能保证主动轮在任何情况下具有足够的总驱动轮压，从而保证足够的驱动附着力。如果布置不当，就会使主动轮在轮压不足的情况下打滑，使车轮的寿命降低，更严重的是使起重机长期不能启动，使车轮严重磨损。 半数驱动的主动轮，其布置方案有以下几种： 单边布置驱动力不对称，只用于轮压本身不对称的起重机，如半龙门重机，半门式起重机。 对面布置用于桥式起重机、龙门起重机，这是能够保证主动轮压之和不以小车位置而变。这种布胃方式不适合旋转类起重机，因为当臂架转到从动轮一边时，主动轮的轮压很小。 对角布置用于中小型旋转类型起重机，如起重量不大的门座起重机。这种布置方式能够保证主动轮轮压之和基本上不随臂架位置变化。 四角布置用于大型起重机，可以保证主动轮总轮压不变。 塔式起重机采用第三种方案。2.3 附着装置和塔机安全装置2.3.1 附着装置 一般塔式起重机的高度超过3040m就需要设置附着装置，在装设第一道附着装置后，塔身每隔1420m需架设一道附着装置。根据塔式起重机的高度及结构特点，一台塔式起重机可设置34个附着装置或更多道附着装置。 塔式起重机的附着装置由锚固环、附着杆、固定耳环及连接销轴等附件组成。锚固环通常由型钢及钢板焊成方形断面梁拼装而成。锚固环可用连接板与塔身腹杆相连，并通过楔紧件与塔身主弦杆卡固。 附着拉杆可由多种布置形式，应根据工地结构对象和塔机安装现场的位置而选用，般附墙距离不超过6m，距离大的可采用桁架式的附着装置。附着拉杆的受力大小取决于锚固点以上塔身的载荷以及附墙装置的尺寸及形式。一般自升式塔机附着装置的具体要求在塔机说明书中提供，按要求进行设置。为保证施工安全，塔机的附着装置进行安装和拆除时应注意以下几点：附着装置的安装应在现场施工间隙时进行，在安装前用经纬仪观察塔身是否垂直，附着拉杆应水平。 当塔身达倒自由高度的最大值时，必须先安装好附着装置然后再进行顶升接高。 附着装置只有在五级风以下才能进行安装。附着装置必须经常定期检查螺栓是否松动、焊缝有无开裂。发现情况必须立即停机加固。拆除附着装置必须按规定顺序进行，由上而下逐层松解附着装置。2.3.2 限位开关限位开关又称限位器，其作用范围可分为：吊钩行程限位开关它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。高层建筑施工用的塔式起重机(附着式塔式起重机和内爬式塔式起重机)的吊钩行程限位开关又可分为：吊钩起升限位开关(高度限位)和吊钩下降限位开关(深度限位)。回转限位开关 它用以限制塔式起重机的回转角度，以免扭断或损坏电缆。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(又称小车幅度限位器)它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。动臂俯仰限位开关它用以防止俯仰变幅臂架在变幅过程中，山于误操作而使臂架向上仰起过度，导致整个臂架向后翻倒事故。大车行程限位开关它用以限制大车行走范围。防止由于大车越位行走而造成的出轨倒塔事故。2.3.3 超载断电装置 它又称超负荷保险器，可分为： 起重量限制器根据塔式起重机起升机构的工作特性，常装有高速档位起重量限制器和低速档位起重量限制器。有些塔式起重机的起升机构采用三速或四速减速箱，因此，在超载断电装置方面，也应对应各档位，设置三个或四个起重量限制器。 力矩限制器 它用以防止塔式起重机因超载而导致的整机倾翻事故。日前使用的有电子式力矩限制器和机械式力矩限制器。后一种力矩限制器性能较为可靠，造价便宜应用较广。2.3.4 自动空气开关（带欠压保护）在起升卷扬机、小车牵引机构和回转机构的供电线路中，装有总空气开关QM2，若线路超负载或欠压，可自动切断电源。2.3.5 过载保护在起升机构、回转机构中分别装有负载空气开关或热继电器，作为电机的过载保护之用。2.3.6 缓冲止档装置根据装设部位的不同，可分为：车缓冲止档装置装设寸：小车变幅臂架两端，用以防止小车行程越位。 大车缓冲止档装置 分别设于钢轨两端尽头，用以防止塔式起重机冲出轨道。2.3.7 风速报警装置 用以发出风速警报，提醒塔式起重机机组人员及时采取防范措施，以免大风造成的灾害。2.3.8 短路保护在控制回路、照明及线路中都装有熔断器或空气开关作为短路保护。2.3.9 电源指示装置司机室内有三相电源指示电压表，操作台上有主回路通电指示灯，转动电压换相开关QS2，若三相电压 均在380V5%10%范围，即可运行。2.3.10 吊钩高度限位在起升卷筒旁装有多功能限位器S5，卷扬机构运行时，卷筒转动圈数，反映了吊钩的高度。2.3.11 小车的最大幅度与最小幅度限位在小车牵引机构的卷筒旁装有多功能限位器S8，牵引机构运行时，卷筒转动的圈数，也就是小车的幅度，通过一个小变速箱传递给行程开关，当小车到达最大或最小幅度位置时，行程开关动作，切断小车往大或小幅度方向运行。2.3.12 力矩保护为了保证塔机的起重力矩不于额定力矩，本塔机设有力矩保护装置。当起重力矩达到其额定值的80%时，S7-3行程开关动作，变幅小车只能慢速运动。当起重力矩达到其额定值的90%时，S7-4行程开关动作，蜂鸣器发出断续预警声响，当起重力矩超过额定值并达到额定值的105%时，S7-1、（S7-2）、KA5动作，停止卷扬机在起升方向及变幅小车向外方向的动作，蜂鸣器发出长鸣声警报，H5指示灯亮，这时，可将小车向内变幅运动，以减少起重力矩，然后再驱动卷扬机。2.3.13 超重保护塔机起升机构的工作方式分轻载高速、重载低速二档，每一档都规定了该速的最大起重量。为了使各档起重量在规定值以下，本塔机设有起重量限制器。它是通过行程开关控制继电器来实现的，当起升机构工作在轻载高速档位时，如果起重量超过轻载档的最大起重量时（倍率a=4，起重量为3.7吨；a=2，起重量为1.5吨）行程开关S6-1接通使KA3动作自动转入低速运行，指示灯H3亮，蜂鸣器断续声示警，此时只有将升降手柄回零位停车，解除自动换速状态后再用低速起升。当在重载低速档位时，如果起重量超过低速档最大起重量时（a=4，起重量为6吨；倍率a=2，起重量为3吨），开关S6-2接通使KA4动作，自动停止上升运动，指示灯H4亮，蜂鸣器长鸣报警，但可以下降，放下重物，减轻后再起吊。2.3.14 红色障碍灯本塔机装有红色障碍灯两个，一个装在塔顶，另一个装在起重臂外端。2.3.15 电铃作为塔机开车信号，按动手柄按钮，用电铃音响通知周围工作人员。另外当上落人员处于固定与回转按合部时，可按SB4按钮通知司机适当时停止回转，以便上落，保证安全。3 塔式起重机稳定性计算塔式起重机设计计算数据如下表3.1 ：表3.1 数据表起 升 机 构电动机型号YZR200L-8功率 kW24/24/5.4电机极比4/8/32制动器型号YWZ3315/45制动力矩 N.m630减速器形式二齿差减速器中 心 距 mm550中 心 高 mm250传动比40钢丝绳6W（19）16170I光右交 GB 110274倍率 a=6起升速度m/min5、10、20最大起重量t4、6、10回 转 机 构电动机型号YZR112M-6功率 kW2.2 转速 r/min960制动器内置常开式电磁停止器少齿差减速器i=80回转支承 GB/T276-94变 幅 机 构电动机型号YDEJ132S-4/8功率 kW3.3/2.2转速 r/min1500/750减速器涡轮蜗杆减速机制动器液压推杆制动器钢丝绳6W19-14-155-I-甲-镀-右交GB1102-74行走机构电动机型号YZR180L-6功率 kW173.1 塔式起重机稳定性塔式起重机高度与其支承轮廓尺寸的比值很大，因而保证整机稳定性是一个非常重要的问题。它的计算基本上和轮胎式起重机稳定性计算相同。所不同的是，由于塔式起重机其有幅度大，高度高的特点，所以计算公式中一般都考虑风荷，惯性载荷和地面轨道倾斜度的影响。3.1.1 工作状态稳定性 (1) 无风静载工况(见图3.1)起重机自重和起升载荷对倾覆边力矩之和大于或等于零(M0)，则起重机认为稳定。计算时规定起稳定作用的力矩符号为正，使起重机倾覆的力矩符号为负。考虑各种载荷对稳定性的实际影响程度，载荷力矩应分别乘一个载荷系数(见表3.2)。表 3.2 载荷系数工况自重载荷起升载荷惯性载荷风载荷坡度载荷说明1.基本稳定性1.01.50002.动态稳定性1.31.01.01.0风压Pw23.风暴侵袭001.20风压Pw24.突然卸载-0.201.00风压Pw2 验算公式为： （3.1）式中 Rmax最大幅度Rmax=30m；G起重机自重力(不计吊 具重)G=6258.7 kW ；FQ起升载荷FQ=100.5 kW；c起重机自重G重心离回转中心距离c=0.1 m ；b轨距之半，b=3.25 m 。 图 3.1无风静载工况所以 KN.m 0 (2) 有风动载工况 1.无水平侧向力作用带载稳定回转，重物升降起制动，吊臂垂直于轨道，风作用于臂架平面（如图3.2）。 图 3.2有风动载工况 此时起重机在最大幅度吊额定起重量，轨道前低后高建筑塔式起重机轨道差一般100mm，或 r =1- 2；作用着最大工作风 压和对稳定性不 利的升降起，制动惯性力，以及回转时的离心力。在这种情况下稳定力矩仅是起重机自重G(不计吊具自重但包括配重)对倾覆边引成的力矩。而使起重机倾覆的力矩有： 吊重力力和吊具产生的力矩；风力矩；坡度力矩；回转离心力矩；起升惯性力矩(由起升载荷的载荷系数加以考虑)等。验算公式为 ：（3.2）式中 Fw1作用在塔式起重机上的风力，kN；Fw2作用在起升载荷上的风力，kN；Fp作用在起升载荷上的离心力，kN；h塔式起重机重心至轨面的垂直高度，m；h1Fw作用线至轨道面的垂直距离，m；h2起重臂架端部至轨道面的垂直距离，m；a轨道高度差，度。所以(3).吊着额定载荷在倾斜轨道上行走，并突然制动，起重臂平行与轨道，风作用于臂架平面。 此时，风从后向前吹，轨道呈前低后高状，坡度为1%，塔机吊重向前行走并制动，该情况下的稳定性计算公式如下： G（a+c）-1.3FQ（R-a）Fw1h1-Fw2h2-Ghsina0 （3.3）式中 R起升载荷与塔式起重机回转中心距离，m；a轮距之半，m；g重力加速度，9.81m/;v行走速度，m/s;t制动速度，s；a轨道坡度角，度。G（a+c）-1.3FQ（R-a）Fw1h1-Fw2h2-Ghsina=6261（6.5+0.1）-1.3102（30-6.5）-62612036/(9.830)-1022044.35/(9.830)- 2543-10044.35-626136sin1.5=10847.9 kN.m 03.1.2 非工作状态稳定性 (1).突然卸载或吊具脱落时的自身稳定性突然卸载或吊具突然脱落时，结构产生振动，作用于臂架端部有一向上的力。具有刚性悬挂吊臂(或柔性悬挂的吊臂在最小幅度极限位置碰撞限位装置时)的塔式起重机在此力作用下会向后方倾翻，为保证起重机安全工作，用下列不等式进行验算： Gd-0.2FQ（Rmax+b）-Fwh0 （3.4）式中 Fw工作状态风力，kN； Rmax最大工作幅度，m； FQ 起升载荷，kN； h风力作用点高度，m；G起重机自重力，kN；b塔式起重机回转中心离后倾覆边的距离，m； d起重机重心至后倾覆边距离，m。 Gd-0.2FQ（Rmax+b）-Fwh= 62612-0.2102(30+3)-5030= 10348.8 kN.m 0(2)暴风侵袭下的起重机稳定性 在非工作状态不能自由回转的起重机 回转机构采用闭式制动的塔式起重机必须满足下列不等式：G d-1.2Fw3 h0 （3.5）式中：G起重机自重力，kN； d起重机重心至后倾覆边距离，m； h风力作用点高度，m； Fw3工作状态风力，kN。G d-1.2Fw3 h=62612-1.210035=8322 kN.m0 在非工作状态下能随风自由回转的塔式起重机 非工作状态下回转机构制动器松开的塔式起重机，因臂架迎风面积大，计算时风应向前吹，防止起重机向前倾倒。必须满足下式： Ge-1.2Fw3h0 （3.6）式中 G起重机自重力，kN； e起重机重心至前倾覆边距离，m； h风力作用点高度，m； Fw3工作状态风力，kN。 Ge-1.2Fw3h=305011-1.210035=64671 kN.m 0综上可见，塔式起重机在各工况下均处于稳态。 3.2 疲劳强度校核 通过做草图得到卷筒心轴的支点位置，并参考有关资料，决定心轴的各段直径。（见图3.3） 图3.3卷筒心轴受力图 3.2.1 支座反力RA=RB=Fmax / 2=980002=49000 N故心轴中央处弯矩最大：Mw=R285=49000285=13.97 Nmm3.2.2 疲劳强度 对于疲劳强度计算采用等效弯矩，查得等效系数=1.1，等效弯矩： M d=Mw=1.113.97=15.37 Nm 弯曲应力： w= Md / d3=15.37 703=44.8 MPa心轴的载荷变化为对称循环，查得许用弯曲应力：轴材料用45钢，其b=600 MPa ; s=300 MPa ; -1w=0.43b=258 MPa -1w =-1w/(Kn) (3.7)式中 n=1.6安全系数； K应力集中系数，K=KxKm=1.41.15=1.61; Kx=1.4与零件几何形状有关的应力集中系数（D/d=78/70=1.11,r/d=7/70=0.1）； Km=1.15与零件表面加工粗糙度有关的应力集中系数。 故 -1w =-1w/(Kn) =2581.611.6 =100.2 MPa 由于w -1w ,所以满足疲劳强度校核。3.2.3 静强度计算 卷筒轴属于起升机构低速轴零件，其动力系数查得c=1.2 Mwmax=c Mw=1.22.69106 Nmm=3.23106 Nmm max= Mwmax / d3 = 3.23106 703=94.17 MPa许用应力：w =s / n=3000/1.6=187.5 MPa所以 max 113560沿水平方向最小安全距离（m）1.530.01（V-50）+3注：安全距离计算以起重臂最外端为起点4.3 塔式起重机的维护与保养4.3.1 概述 起重机应当经常进行检查，维护和保养，传动部分应有足够的润滑油，对易损件必须经常检查、维修或更换，对机械螺栓，特别是经常振动的零件，如塔身连接螺栓应进行检查是否松动，如有松动则必须及时拧紧或更换。 各机构的制动器应经常进行检查和调整制动瓦和制动轮的间隙，保证灵活、可靠，其间隙保证在0.5毫米之间。在磨擦面上，不应有污物存在，遇有污物必须用汽油或稀料洗掉。减速箱、变速箱、外啮合齿轮等部分的润滑及液压油均按润滑表中的要求进行。经注意检查各部钢丝绳有无断丝和松股现象，如超过有关规定，必须立即换新。经常检查各部件的连接情况，如有松动，应予拧紧。塔身连接螺栓应在塔身受压时检查松紧度（要采用旋转臂架的方法去造成主弦杆受压状态），所有的连接 销都有必须装有开口销，并需张开。经常检查各机构运转是否正常，有无噪音，如发现故障，必须及时排除。安装、拆卸和调整回转机构，要注意回转机构减速小齿轮的中心线与大齿轮的中心线平行，其啮合间隙要适当。4.3.2 液压爬升系统的维护和保养 使用液压油严格按润滑表中的规定进行加油和换油，并清洗油箱内部。溢流阀的压力调整后，不得随意更动，每次进行爬升之前，应用油表检查其压力是否正常。应经常检查各部管接头是否紧固严密，不准有漏油现象。滤油器要经常检查有无堵塞，检查安全阀在使用后调整值是否变动。油泵、油缸和控制阀，如发现渗漏应及时检修。组装和大修初次起动油泵时，应检查入口和出口是否接反，转动方向是否正确。吸油管是否漏气，然后用手试转，最后在规定转速内起动和试运转。在冬季起动时，要开开停停往复数次，待油温上升和控制阀动作灵活后再正式使用。 4.3.3 金属结构的维护和保养在运输过程中应尽量设法防止构件变形及碰撞损坏。在使用期间，必须定期检修和保养，以防锈蚀。经常检查结构连接螺栓、销轴、焊缝及构件是否损坏、变形和松动等到情况。每隔1至2年喷刷油漆一遍。4.3.4 电气系统的维护和保养电器控制与安全保护部分包括电动机、控制器、动力线、照明灯灯安全保护装置以及中央集电环等组成。本塔机的控制与操纵使用先进的国外广泛采用的联动操作台。操作台置于驾驶室前部，分左操作台和右操作台两部分，每部分设一个操作手柄，每个手柄可同时控制两个机构的运行。左边手柄控制变幅与回转，右边手柄控制起升和下降。操纵台上设有指示灯、按钮辅助开关，司机操作方便舒适。塔机的电源固定在塔机的底部，通过YC 325+110mm2电缆接到塔机上部的电箱中。塔机的控制箱有两个：（1）主控制箱放在平衡臂前部，回转及起升电阻箱设在主控制箱旁边。（2）驾驶室控制箱置于驾驶室内。 开机前应检查：工地电源状况，基础接地是否良好，电缆线是否有破损及漏电现象，检查完毕后合闸送电。合上刀开关，再合上司机室的空气开关，电压表指示电源电压，主电路及各控制回路均带电。经常检查所有电线电缆有无损伤，发现有损伤的部分，要及时的包扎和更换。遇到电动机过热现象要及时刹车，排除故障后再继续运行，电机润滑要良好。电机滑环部位的电刷，其接触碳要保持清洁，调整电刷压力，使其接触面不少于50%。各控制箱，配电箱等到经常保持清洁，及时清扫电气设备上的灰尘。各安全装置的开关的触点开闭必须可靠，触点弧坑要及时磨光。每年摇测保护接地电阻两次（春、秋）,保证不大于4欧姆。5 塔式起重机技术经济分析 在塔式起重机（以下简称塔机）设计规范中将塔机静态刚性作为非常重要的设计指标提出。一般来说塔机静态刚性的测试值与设计预期值会存在一定的误差，导致这种误差的因素很多，然而毫无疑问的是在塔机设计阶段就准确的分析塔机静态刚性对减少这种误差、提高塔机设计质量，确保塔机静态刚性，满足塔机设计规范的要求是很有帮助的。 塔机静态刚性分析是采用结构线性静力分析方法或是结构几何线性分析方法，其分析结果会有一定的差别，由于塔身的结构特性和受力特性采用结构几何非线性分析方法分析塔机静态刚性会更加准确反映塔机静态刚性的真实情况。 随着建筑业的迅猛发展，高层建筑物在城市建设中越来越普遍。塔机作为建筑施工现场的主要建筑机械，因其起升高度大、覆盖范围广，能够极大程度地缩短工期、方便拆卸等特点而被广泛应用于建筑施工现场，担负着主要的垂直运输任务。但它在提高工作效率的同时，也对安全生产带来负面影响，成为建筑施工现场的重大危险源，如控制不好，进而会成为安全事故发生的主要隐患之一。例如，陕西某施工企业施工的小区工程在2007年5月初由于现场塔机突然折塔造成了1人死亡，1人重伤的严重事故，给企业和职工带来重大的生命和财产损失。近年来，全国建筑业类似事故也为数不少。因而，加强塔机的安全使用与管理引起了生产厂家、施工企业及监管机构的高度重视。本文将结合相关规定就塔机使用、管理和检测方面知识进行一些分析。一、塔