塔式起重机设计毕业设计

1、塔式起重机设计毕业设计目录第一章关于塔式起重机,1.1设备特点与安全装置,(D1.2塔式起重机的安全使用与管理,(1-4)1.3塔式起重机的检验要点,(第二章塔机小车吊臂设计，,，5)2.1吊臂的主要结构形式及主要寸,(5)2.2吊臂的主要材料,(52.3吊臂的机构形式,(5)2.4吊臂的尺寸，,，(5-6)2.5吊H位置的确aE,(6)2.6吊臂运输单元划分,(6-7)2.7吊臂计算简图、载荷、内力计算及在和组合,(7)2.8吊臂自重小车及变幅机构引起的内力，(7-8)2.9吊重引起的内力,(8-10)2.9.1水平反力HA(HB产生的偏心弯矩,(10-11)2.9.2风载引起的内力,(11

2、-12)2.9.3回转水平惯性力,(12-13)2.9.4起升绳牵引力产生的轴心压力,(13)2.9.5小车轮压产生下弦局部弯矩,(14)第三章吊臂截面的选择计算3.0吊臂的几何特征尺寸计算(14-19)3.1 整体稳定性的计算,(19-23)3.2 单肢(上、下弦杆)验算,，(23-26)3.3 缀条的计算,(26-28)3.4 整体强度计算,(28-29)参考文献,XX学院2011届毕业设计（论文）第一章关于塔式起重机1.1 设备特点和安全装置1 .设备特点塔式起重机的动臂形式分水平式和压杆式两种。动臂为水平式时，载重小车沿水平动臂运行变幅，变幅运动平衡，其动臂较长，但动臂自重较大。动臂为

3、压杆式时，变幅机构曳引动臂仰俯变幅，变幅运动不如水平式平稳，但其自重较小。塔式起重机的起重量随幅度而变化。起重量与幅度的乘积称为载荷力矩，是这种起重机的主要技术参数。通过回转机构和回转支承，塔式起重机的起升高度大，回转和行走的惯性质量大，故需要有良好的调速性能，特别起升机构要求能轻载快速、重载慢速、安装就位微动。一般除采用电阻调速外，还常采用涡流制动器、调频、变极、可控硅和机电联合等方式调速。2 .安全装置为了确保安全，塔式起重机具有良好的安全装置，如起重量限位器、幅度限位器、高度限位器和载荷力矩限位器等限位装置，以及行程限位开关、塔顶信号灯、测风仪、防风夹轨器、爬梯护身圈、走道护栏等。司机室

4、要求舒适、操作方便、视野好和有完善的通讯设备。1.2 塔式起重机的安全使用与管理1 .资料管理施工企业或塔机机主应将塔机的生产许可证、产品合格证、拆装许可证、使用说明书、电气原理图、液压系统图、司机操作证、塔机基础图、地质勘察资料、塔机拆装方案、安全技术交底、主要零部件质保书（钢丝纯、高强连接螺栓、地脚螺栓及主要电气元件等）报给塔机检测中心，经塔机检测中心检测合格后，获得安全使用证，以及安装好以后同项目经理部的交接记录，同时在日常使用中要加强对塔机的动态跟踪管理，作好台班记录、检查记录和维修保养记录（包括小修、中修、大修）并有相关责任人签字，在维修的过程中所更换的材料及易损件要有合格证或质量保

5、证书，并将上述材料及时整理归档，建立一机一档台帐。2 .拆装管理XX学院2011届毕业设计（论文）塔机的拆装是事故的多发阶段。因拆装不当和安装质量不合格而引起的安全事故占有很大的比重。塔机拆装必须要具有资质的拆装单位进行作业，而且要在资质范围内从事安装拆卸。拆装人员要经过专门的业务培训，有一定的拆装经验并持证上岗，同时要各工种人员齐全，岗位明确，各司其职，听从统一指挥，在调试的过程中，专业电工的技术水平和责任心很重要，电工要持电工证和起重工证，我们通过对大量的塔机检测资料进行统计，发现我市某拆装单位今年到目前一共安装54台塔机，而首检不合格47台，首检合格率仅为13%,其中大多是由于安装电工的

6、安装技术水平较差，拆装单位疏于管理，安全意识尚有待进一步提高。因此，我们对该单位进行了加强业务培训的专项治理，并取得了良好的效果。另外还由于拆装市场拆装费用不按照预算价格，甚至出现400500元安装一台塔机，这也导致安装质量下降的一个重要原因。拆装要编制专项的拆装方案，方案要有安装单位技术负责人审核签字，并向拆装单位参与拆装的警戒区和警戒线，安排专人指挥，无关人员禁止入场，严格按照拆装程序和说明书的要求进行作业，当遇风力超过4级要停止拆装，风力超过6级塔机要停止起重作业。特殊情况确实需要在夜间作业的要有足够的照明，特殊情况确实需要在夜间作业的要与汽车吊司机就有关拆装的程序和注意事项进行充分的协

7、商并达成共识。3 .塔机基础塔机基础是塔机的根本，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。有的事故是由于工地为了抢工期，在混凝土强度不够的情况下而草率安装，有的事故是由于地耐力不够，有的是由于在基础附近开挖而导致甚至滑坡产生位移，或是由于积水而产生不均匀的沉降等等，诸如此类，都会造成严重的安全事故。必须引起我们的高度重视，来不得半点含糊，塔吊的稳定性就是塔吊抗倾覆的能力，塔吊最大的事故就是倾翻倒塌。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%有地下室工程的塔吊基础要采取特别的处理措施：有的要在基

8、础下打桩，并将桩端的钢筋与基础地脚螺栓牢固的焊接在一起。混凝土基础底面要平整夯实，基础底部不能作成锅底状。基础的地脚螺栓尺寸误差必须严格按照基础图的要求施工，地脚螺栓要保持足够的露出地面的长度，每个地脚螺栓要双螺帽预紧。在安装前要对基础表面进行处理，保证基础的水平度不能超过1/1000。同时塔吊基础不得积水，积水会造成塔吊基础的不均匀沉降。在塔吊基础附近内不得随意挖坑或开沟。4 .安全距离塔吊在平面布置的时候要绘制平面图，尤其是房地产开发小区，住宅楼多，塔吊如林，更要考虑相邻塔吊的安全距离，在水平和垂直两个方向XX学院2011届毕业设计(论文)上都要保证不少于2m的安全距离，相邻塔机的塔身和起

9、重臂不能发生干涉，尽量保证塔机在风力过大时能自由旋转。塔机后臂与相邻建筑物之间的安全距离不少于50cm。塔机与输电线之间的安全距离符合要求。塔机与输电线的安全距离不达规定要求的要塔设防护架，防护架搭设原则上要停电搭设，不得使用金属材料，可使用竹竿等材料。竹竿与输电线的距离不得小于1m还要有一定的稳定性的强度，防止大风吹倒。5 .安全装置为了保证塔机的正常与安全使用，我们必须强制性要求塔机在安装时必须具备规定的安全装置，主要有：起重力矩限制器、起重量限制器、高度限位装置、幅度限位器、回转限位器、吊钩保险装置、卷筒保险装置、风向风速仪、钢丝纯脱槽保险、小车防断绳装置、小车防断轴装置和缓冲器等。这些

10、安全装置要确保它的完好与灵敏可靠。在使用中如发现损坏应及时维修更换，不得私自解除或任意调节。6 .稳定性塔式起重机高度与底部支承尺寸比值较大，且塔身的重心高、扭矩大、起制动频繁、冲击力大，为了增加它的稳定性，我们就要分析塔机倾翻的主要原因有以下几条：一、超载。不同型号的起重机通常采用起重力矩为主控制，当工作幅度加大或重物超过相应的额定荷载时，重物的倾覆力矩超过它的稳定力矩，就有可能造成塔机倒塌。二、斜吊。斜吊重物时会加大它的倾覆力矩，在起吊点处会产生水平分力和垂直分力，在塔吊底部支承点会产生一个附加的倾覆力矩，从而减少了稳定系数，造成塔吊倒塌。三、塔吊基础不平，地耐力不够，垂直度误差过大也会造

11、成塔吊的倾覆力矩增大，使塔吊稳定性减少。因此，我们要从这些关键性的因素出发来严格检查检测把关，预防重大的设备人身安全事故。7 .电气安全按照建筑施工安全检查标准(JGJ59-99)要求，塔吊的专用开关箱也要满足“一机一闸一漏一箱”的要求，漏电保护器的脱扣额定动作电流应不大于30mA额定动作时间不超过0.1so司机室里的配电盘不得裸露在外。电气柜应完好，关闭严密、门锁齐全，柜内电气元件应完好，线路清晰，操作控制机构灵敏可靠，各限位开关性能良好，定期安排专业电工进行检查维修。8 .附墙装置当塔机超过它的独立高度的时候要架设附墙装置，以增加塔机的稳定性。附墙装置要按照塔机说明书的要求架设，附墙间距和

12、附墙点以上的自由高度不能任意超长，超长的附墙支撑应另外设计并有计算书，进行强度和稳定性的验算。附着框架保持水平、固定牢靠与附着杆在同一水平面上，XX学院2011届毕业设计（论文）与建筑物之间连接牢固，附着后附着点以下塔身的垂直度不大于2/1000,附着点以上垂直度不大于3/1000o与建筑物的连接点应选在混凝土柱上或混凝土圈梁上。用预埋件或过墙螺栓与建筑物结构有效连接。有些施工企业用膨胀螺栓代替预埋件，还有用缆风纯代替附着支撑，这些都是十分危险的。9 .安全操作塔式起重机管理的关键还是对司机的管理。操作人员必须身体健康，了解机械构造和工作原理，熟悉机械原理、保养规则，持证上岗。司机必须按规定对

13、起重机作好保养工作，有高度的责任心，认真作好清洁、润滑、紧固、调整、防腐等工作，不得酒后作业，不得带病或疲劳作业，严格按照塔吊机械操作规程和塔吊“十不准、十不吊”进行操作，不得违章作业、野蛮操作，有权拒绝违章指挥，夜间作业要有足够的照明。塔机平时的安全使用关键在操作工的技术水平和责任心，检查维修关键在机械和电气维修工。我们要牢固树立以人为本的思想。10 .安全检查塔式起重机在安装前后和日常使用中都要对它进行检查。金属结构焊逢不得开裂，金属结构不得塑性变形，连接螺栓、销轴质量符合要求，在止退、防松的措施，连接螺栓要定期安排人员预紧，钢丝纯润滑保养良好，断丝数不得超标，绝不允许断股，不得塑性变形，

14、纯卡接头符合标准，减速箱和油缸不得漏油，液压系统压力正常，刹车制动和限位保险灵敏可靠,传动机构润滑良好，安全装置齐全可靠，电气控制线路绝缘良好。尤其要督促塔机司机、维修电工和机械维修工要经常进行检查，要着重检查钢丝纯、吊钩、各传动件、限位保险装置等易损件，发现问题立即处理，做到定人、定时间、定措施，严格杜绝机械带病作业。11 .退出机制国家明令淘汰机型要坚决禁止使用，年久失修塔机在鉴定修复后要限制荷载使用，对于塔机的使用年限没有统一标准，众说纷纭、各地有不同的规定，都在浓度之中，有些生产厂家为了迎合施工企业的要求，扩大销售，占领市场，将独立高度加大，将起重臂加长以增加塔机覆盖面，这样一来势必降

15、低塔机稳定性，减少额定起重量，增加不安全的因素。还有一些私自改装的塔机及私人从事组凭的塔机，这部分塔机年代较久，二手购进价格便宜，不愿意多投入资金维修，因而故障频出，这些都应引起我们的高度重视，我们应该实事求是、因地制宜，在广泛征求各方意见的基础上出台相关的配套政策解决这一问题。1.3塔式起重机的检验要点XX学院2011届毕业设计（论文）1）检查金属结构情况特别是高强度的螺栓，它的连接表面应清除灰尘、油漆、没迹和锈蚀，并且使用力矩手或专用扳手，按装配技术要求拧紧。2）检查各机构传动系统，包括各工作传动机构的轴承间隙是否合适,齿轮啮合是不是良好及制动器是否灵敏。3）检查钢丝绳及滑轮的磨损情况，固

16、定是否可靠。4）检查电气元件是否良好，名接触点的闭合程度，接续是否正确和可靠。5）检查行走轮与轨道接触是否良好，火轨钳是否可靠。装设附着装置、内爬装置时，各连接螺栓及夹块是否牢固可靠。第二章塔机小车吊臂设计2.1 吊臂的主要结构形式及主要尺寸上弦杆16Mn下弦杆20缀条202.2 吊臂的主要材料上弦采用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。万一发生撞击变形，容易调整复原，实心圆钢上弦杆与腹杆连接处刚度比较好。下弦杆采用等边角钢对焊的箱形截面杆，具有良好的抗压曲性能，间作小车轨道。吊臂采用变截面设计，腹杆的布置方式总体采用三角式布置方式，而限于弦杆选用材料的特性

17、，在水平桁架加设竖腹杆以增大弦杆节间的抗压弯能力。2.3 吊臂的机构形式本塔式起重机采用小车变幅，根据变力和构造等要求，吊臂结构决定采用等腰三角形截面的型式。上弦杆使用16Mn实心圆钢，下弦杆为两个箱型截面，具有良好的抗弯曲性能。每个箱型截面由两个等边角钢焊接而成，兼作小车轨道用。臂架上设有吊点通过钢丝绳与塔帽顶部连接。为便于安装运输和组合成不同长度的臂架，将吊臂分为若干段，由根部节、端部节和若干标准节组成，各节间通过螺栓和销轴联接。2.4 吊臂的尺寸截面高度和宽度：根据强度、刚度、稳定性以及构造等要求来确定，对于本设计中的三角形截面的吊臂，截面高度h=（1/501/25）L,截面宽度b应与上

18、塔身宽度配合，截面简图见图2-1。吊臂要求：h=2m（h/L=1/35）XX学院2011届毕业设计（论文）b=1.8m图2-12.5 吊点位置的确定确定吊点位置的原则：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应力，于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条件。桁架水平式吊臂拉杆吊点可以设在上弦或下弦，今从减小臂端垂度出发，吊点设在上弦。臂架总长L=70m采用单吊点结构。取L2/L1=0.4,见图2-2。2-22.6 吊臂运输单元划分考虑到安装运输条件及材料长度的限制，通常将吊臂做成若干节段（运输单元），各节段在工厂做好后运到工地，在工地上再用销轴

19、连接。本设计将吊臂划分为八个运输单元，起分节尺寸见图2-3。XX学院2011届毕业设计(论文)图2-3吊臂自重16800kg蝙蝠机构重330kg力矩传感器及装置10kg12G=16800+330+10=17140kg2.7 吊臂计算简图、载荷、内力计算及在和组合(1)计算简图：在起升平面内，吊臂可作为伸臂梁计算；在回转平面内，吊臂可视为悬臂梁计算。载荷组合：自重+吊重+工作状态风载(风向垂直吊臂)+其它惯性力。计算中忽略离心力等影响，因塔式起重机工作级别为A4,故不验算刚结构的疲劳强度。(2)计算工况：在最大幅度起吊额定载荷，风向垂直吊臂，计算吊点截面和臂架根部截面应力。即70m吊重3.3t,

20、作用点C。在跨中位置起吊额定载荷，风向垂直吊臂，计算跨中载荷内力，即幅度16m吊重12t,作用点D在最小幅度起吊额定载荷，风向垂直吊臂，计算臂架根部截面内力，即幅度3m吊重12t,作用点E。(3)计算截面：臂架根部截面A点，该处起升平面内Mx=Q但在回转平面内的弯矩My最大。臂架吊点截面B点，该处起升平面内负弯矩最大。臂架跨中截面D点，该处起升平面内正弯矩最大。2.8 吊臂自重小车及变幅机构引起的内力先假设吊臂自重为均布载荷q=2352N/m小车变幅机构自重R=3243N,感应装置P2=98N吊臂所受载荷如图2-4所示。N0HXX学院2011届毕业设计（论文）T2Ma(F)=FbsineX35

21、+FbcoseX2也PlX82P2X7=0拉杆拉力Fb=683711N,Vb=Fb=127170N,Hb=672088N二。,A点支反力V=qL+R+P2-VB=40802N剪力Q=40802NQd=40802-3234-235216=-64N弯矩Mf4080216X16-16X2352X8-3234X8=325904Nm2M右=2352X352/2+98X35=1444030Nm2.9 吊重引起的内力工况1:R=70mQ=3.3t,吊具重qi=2%Q=66kg起重小车q2=0.4t,M=0.8m/s,吊臂所受载荷如图2-5所示。起开动载系数2=1.05+0.4(M-0.02)=1.29m/s

22、Q=C2(Q+qi)g+q2g=1.29X(3300+66)乂9.8+400乂9.8=46473N,VaX35+QX35=0Va=-46473NXX学院2011届毕业设计（论文）Fy二0,Vb+VtQc=0.Vb=92946N,Fb=491313NFb=49957N剪力Qb=46473N,QbC=46473N弯矩Mb=-QcXL/2=-46473X35N-m=1626555N-mMd=-46173X16Nm=743568Nm轴力Nxb=-491317NNbC=0图2-6工况2:R=16mQ=12t,吊具重q1=2.5%Q=300kg起重小车q2=0.4t,吊臂所受载荷如图2-6所小。CD=42

23、(Q+qi)g+q2g=1.29X(12000+300)X9.8+400X9.8=159417NZmb=o,QdX(35-16)=Va35Va=86541NFy=0,%+VtQd=0.Vb=72876N,XX学院2011届毕业设计（论文）Fk=385223NFb=392000N剪力Qd=86541N,Qdb=-78876N弯矩Md=86541X16Nm=1384656Nm轴力Nxb=-385223N图2-7工况3:R=3mQ=12t,吊具重qi=2.5%Q=300kg起重小车q2=0.4t,吊臂所受载荷如图2-6所示。Q=42(Q+q)g+q2g=1.29X(12000+300)乂9.8+40

24、0乂9.8=159417NQeX32-VaX35=0Va=145753NVb+Va-Qe=0.Vb=13664N,Fb=72228NFb=73499N剪力Qe=145753N,2.9.1 水平反力HA(HB产生的偏心转矩吊臂自重Mb=HBX2=683711X2=1344167Nm工况1:MfHBX2=491313X2=982626Nm10XX学院2011届毕业设计(论文)工况2:MfFBX2=385223X2=770446N-m2.9.2 风载引起的内力(1)吊臂风载风载荷计算公式FvfGPaA按工作状态最大计算风压选P=250Pa依据塔式起重机设计规范表8单片结构的风力系数Q,选G=1.5迎

25、风面积按结构件在与风向垂直平面上的投影面积计算A=wAi式中：A结构的迎风面积；w结构充实率，按表9选取w=0.3Ai结构外形轮廓面积A=70X2=140南。2A=0.3X140=42陷风载荷RR=1.5X250X42=15750N。均布风压q=F/L=15750/70N=225N。剪力Qa产15750NQdh225X(70-16)=12150NQy=225X35=7875N弯矩May=225X702/2=551250N2MDy=225X54/2=328050NMBy=225X352/2=137813N(2)吊重引起的风载起重物品的迎风面积按其实际外形尺寸在垂直风向平面上的投影计算。当当迎风面

26、积无法确定时，作用在物品上的风载荷按额定起重量的3刈算，沿最不利载荷组合方向水平作用于物品上，但其值不小于500No工况1:Q=3.3t,估算风载Fv=330OX9.8X3%=970N剪力ACQk970N弯矩May=970X70=67900N-mMdy=970X54=52380N-m11XX学院2011届毕业设计(论文)Mby=970X35=33950Nm工况2:Q=12t,估算风载Fw=12000X9.8X3%=3528N弯矩May=3528X16=56448Nm2.9.3 回转水平惯性力(1)吊臂自身重量产生的回转惯性力GirnL+2aF假惯30gt2吊臂重G=17140c250,5x10

27、T入16.85x106N56.272(3)稳定性的验算吊臂的整体稳定性计算公式:ChxMhxChyMHyWxJ；系数，对空间桁架结构,仲二1。20XX学院2011届毕业设计（论文）吊臂所受载荷的内力组合见【附录一吊臂内力组合表】。工况1：截面A处的内力组合吊臂截面的轴向力N=1184677N;载荷引起的吊臂截面上对X、Y轴的弯矩,MHk0,Mhy=1532860kj;横向载荷弯矩系数：CHX=l-0.2=1-0.2CHy=1-0.2=1-0.2EX118467737.54X1061184677=0.99316.85X106=0.985代入数据有,11846771CT-I250.5X10-4x1

28、xH846770,9X16.85X1060,985x1532860*15357XW6=153.94MPaol=180MPa截面B处得内力组合吊臂截面的轴向力N=11874681;载荷引起的吊臂截面上对X、Y轴的弯矩Mhx-2087959右一3070585Nr】i，52函Uin；横向载荷弯矩系数:ChxN10.2Nex11846811-0225.89x1060.99121XX学院2011届毕业设计（论文）Chy二N1-0.2-=Ney11846811-0.2-v=0.98425.89X106代入数据有,0.991x208795934081X10-611846811228.7X1O-4X1+1w“

29、S1r0.9X2,B9X106i118460110.9X15.31X1060.984x52688615357X10-6=152.72MPao=180MPa工况2:截面D处的内力组合吊臂截面的轴向力N=1096185N;载荷引起的吊臂截面上对X、Y轴的弯矩,Mhx=171056oN.卜Mhy=589444横向载荷弯矩系数：=0.999=0.9871096185Cnx=l-2-小37.54x1061096185m16.85x106代入数据有,22XX学院2011届毕业设计（论文）1096185(1250.5xlOTxi+：10961850.9X37.54x1060.999X1710560(1341

30、71x10-610961850.9X16.85X1060.987X58944415357X10-6=13628MPaa=180MPa3.2单肢（上、下弦杆）验算分肢稳定性校核：（pA1J1 _L可取缀条节点间的长度,rmin式中A二,其中i是分肢计算长度,Tmin分肢型钢截面的最小回转半径。(1)截面A:工况1验算:My=1532860|jjN=1184677N下弦杆轴心压力：NA下Mv1184677X861532860N=1=1下Ab250.51.8=1054947N166入11.1(p-0.99414.923XX学院2011届毕业设计(论文)1054947cpA下0,994(2)截面B:工

31、况2验算左面M=-2087959NM=526886NIILN=-1184681N右面M=-3070585N1,M=526886NlitN=-21276N八sL246.8MPaX43X104左面，上弦杆轴心压力：_MxNA上_20879591184681x56.7N上=TIT2228.1=748卿右面，上弦杆轴心压力:M*2087959T=1043980NN上1043980567X10-4184.12MPah2左面，下弦轴心压力：MxMvNA下N下F+妥丁20879595268861184681x86-+-42x218228.7二126136N24XX学院2011届毕业设计（论文）N下12613

32、61a-.-160.12MPacpA下0.916X86X10-4截面D:工况2验算：Mx=1710560NMy=589444N；）,N=1096185N上弦杆轴心压力：MxNA上上hA17105601096185x78,5250.5二1198795N132入x二入y二不十二2654.98_N_1198795Q-A7-78.5XIO-4查表得（p-0.969二157.6MPa下弦轴心压力：MxMvNA下N下F+会丁17105605894441096185X86-+-42x218250.5二378773N轮压产生的下弦杆局部弯矩:M局=10797N25XX学院2011届毕业设计(论文)N下M局37877310797(T-1-1-A购86x10-4175.9x10-6二105.42MPa3.3缀条的计算(1)侧面斜缀条肌00x5二16811mA=14.92ci7i2,r=3.36cm臂架截面简图如图2-9所示，L8图29I12=V0.92+22=2193m2cos00.9122.19326XX学院2011届毕业设计(论文)图2-10组合剪力Q=186555N吊臂侧面如图2-10所示。单根侧缀条剪力：1865552cos92X0.912=102278%“3-72-9132+0.662-2.29m单根斜缀条内力:N=10