塔式起重机课程设计说明书

1、. . . . 1 / 65目录摘要 31.绪论 51.1 动臂塔式起重机发展状况 51.2 动臂塔机发展趋势 52.整机方案设计 72.1 设计原则和参数 72.1.1 工作级别 72.2 部件方案的确定 83.整体稳定性校核 133.1 钢筋混凝土基础的选择 133.2 钢筋混凝土基础的计算 153.2.1 计算理论 153.2.2 15固定式基础计算 164.起重臂的稳定性计算 364.1 起重臂材料的选择与截面特性的计算 364.2:拉杆拉力计算 404.3 起重臂自重引起的载荷计算 424.4 风载荷计算 434.5 起升时拉杆拉力产生的弯矩 454.6 回转时的臂节离心力和回转惯性

2、力和回转惯性力力矩的计算 464.7 起升钢丝绳拉力，水平惯性力等的计算 51. . . . 2 / 654.8 吊臂的整体稳定性计算 545.机构的校核计算 615.1.起重臂仰角为 15时 625.2.起重臂仰角为 45时 625.3.起重臂仰角为 71时 625.4.起重臂仰角为 83时 625.5.起重臂从地面吊装时拉杆的最大拉力 635.6.钢丝绳的最大拉力 635.7 电动机功率验算 645.7.1 电动机的选择：645.7.2 过载校核 645.7.3 发热校核 656、结论 66辞 68参考文献 69. . . . 3 / 65摘 要 随着农村城镇化建设的开始，以与大中小城市的

3、进一步拓展，以与国家多种大工程的上马，建筑业出现了前所未有的新局面。在这种大好形势下，为建筑业服务的建筑机械行业也有了新的发展机遇。同时，为了和世界接轨，塔机的设计应该有更多更新的创新来适应新的发展机遇、新的发展挑战。所以说，塔机的创新设计，动臂塔机的发展进一步提上日程。促使我们在塔机原有的基础上提出更多更新颖的创意来促进国塔机业水平的进一步提高，促进动臂塔机在国的发展。 这就要求我们在塔身、平衡臂、起重臂、上转台，A 形架的设计上突破原有的惯性设计思维，运用现代化的设计方法、方式以与设计工具，对设计数据进行有效的优化以与受力的有限元 AGLOR 分析计算。从而使塔机的生产成本在符合应力要求的

4、前提下大大降低。关键词：动臂塔式起重机、回转机构、上转台、有限元 ALGORABSTRACTBecause the village town turns the beginning of construction, and further expand of the greatly medium small city, and the last horse of various big engineering in the nation. The building industry appeared unprecedented new situation.Under this kind of

5、greatly good situation, the building machine contributing efforts to the building industry the profession also had new ofDevelop opportunity. In the meantime, for being in line with the world, the design of tower machine should include the innovation of more renewals to adapt new development opportu

6、nity, new of developmentChallenge.So say, the creative design of tower machine, the combination design of tower machine lifts further up the agenda.Urge the top of the foundation that we originally possessed in the tower machinePut forward heel many creativities to promote the further exaltation of

7、local tower machine industry level.This . . . . 4 / 65will beg us in the tower body, tower hat, equilibrium arm, rise heavy arm of design up break original inertial design thinking, usage modernDesign method, way and design tool of turn, carry on to the design data effectively excellent turn and be

8、subjected to the ANSYS analysis of dint a calculation.Make thusThe production cost of tower machine under the premise that meet at the request of dint consumedly lower.Keyword:tower crane slewing gear slewing gear finite element1.绪论1.1 动臂塔式起重机发展状况中国塔机始于 20 世纪 50 年代。综观 50 年发展史，我国塔机行业从无到有，从小到大，逐步形成了较为

9、完整的体系和比较完整的系列型谱，塔机成为建筑施工中的关键设备，塔机行业也成为我国发展最快的建筑机械行业之一。我们只用了 50年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程，如今中国塔机已经批量走进国际市场。目前我国已成为世界塔机生产大国，也是世界塔机主要需求市场之一。 近 20 年来，随着经济的发展，建筑楼群的密集，使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展，新制定的领空权许可制度与跨占邻居领地产生的纠纷等因素，迫使人们改变已有的传统观念，从小车变幅改变为臂架俯仰，为塔机作业创造有利空间，推动了各种类型动臂塔机的改造和发展，全世界塔机生产厂家在设计时都考虑了这些因素，研制出了相应的改进型塔机。随着

10、国大型基础设施建设不断上马，新农村. . . . 5 / 65建设的展开，大中小型塔机将长期看好，大中型企业的并存状况将长期存在。应继续提高大中型塔机技术含量和质量水平，满足大型重点工程需要，开拓国际市场；整顿提高中小型塔机，提高塔机的安全可靠性。根据施工需要，开发多种结构型式的塔机产品，平头式、动臂式塔机近几年得到了快速发展。动臂式塔机由于臂架可在一定围变动，非常适合密集与狭窄地区施工，有独特的施工特点，因此越来越受到重视。在一些超高层钢结构建筑施工中（如环球金融中心、央视新大厦、国贸三期等）国已经进口了多台澳大利亚 FAIVO 公司的大型动臂塔机，应该引起生产厂家的重视。目前，我国塔机性能

11、与现代智能化、数字化控制技术还有很大差距，跟不上市场的需要。在实验手段上，多数企业不具备对原材料的预处理和配套件的进厂检验能力；在配套件生产上，企业多，品种重复，生产质量差。特别是液压件、电器件等不过关，直接影响到主机的质量和可靠性等。1.2 动臂塔机发展趋势根据我国塔式起重机的发展形式和市场需求，在产品品种方面预计今后几年塔式起重机要向大型化(1O00)以上的和小型化(40)以下的发展；在技术性能方面t mt m要向产品智能化、数字化和机电液一体化方向发展；在结构型式方面要发展一机多用的塔机，如吊重、布料、高空作业集为一体等；要加大力度研究解决高性能、高技术含量、高可靠性的塔机，最低限度降低

12、塔机事故率。国外塔机由小向大、由轻向重、由单一向多功能、由俯仰变幅臂架向小车变幅臂架向俯仰变幅臂架发展，工作速度由低向高发展。同时已广泛使用屈服极限=600900N的高强度轻质合金钢制作臂架，聚合材料也被普遍采用以减轻s2mm自重，提高工作性能。开始应用自动控制与遥控技术，利用智能微电脑控制的力矩限位器。还采用组合设计方法以少量通用标准部件组合成数量、品种多的塔机来满足多种不同需要的变型塔机。随着建筑工程量以与建筑形式的多种多样，建筑机械也出现了多种多样的形式，动臂塔式起重机也随之得到广泛应用。随着经济的发展，建筑楼群的密集，使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展，新制定的领空权许可制度与跨

13、占邻居领地产生的纠纷等因素,加之许多国家在. . . . 6 / 65建筑法规中明文规定，吊装作业不能超出施工的作业领域即臂架不能超出建筑围栏，迫使人们改变已有的传统观念，从小车变幅改变为臂架俯仰，为塔机作业创造有利空间，从建筑行业发展趋势来看，城市愈来愈拥挤，在拥挤的城市里施工唯有动臂式塔机能满足施工要求，动臂式塔机的应用会愈来愈多。若能够将本次毕业设计课题研究成果应用到实际大批生产中去，新型 QTD63-630 塔机开发成功后，必然增强其市场竞争力。具体表现在：（1）采用最新平面布置理论将塔式起重机整体布置协调统一。（2）采用新型安装方法提高了塔机组装与拆卸的速度从而提高效率。（3）新的安

14、装拆卸方法更加提高了塔机的安全性能。因此动臂塔式起重机具有其他起重机无法比拟的优越性。动臂塔机可避免多台塔机作业的干涉，以与在非工作状态的平衡稳定性优于水平臂塔机。本次毕业设计，我们选择动臂式塔式起重机作为设计的对象，原因是动臂塔式起重机具有其他起重机无法比拟的优越性：2.整机方案设计2.1 设计原则和参数2.1.1 工作级别（一） 起重机的工作级别1、 载荷状态 Q2 名义载荷谱系数 25. 0rK 2、 利用等级 U5 总的工作循环次数 5105N 3、 起重机的工作级别 A5（二） 结构的工作级别1、 应力状态 S22、 名义应力谱系数 Ks=0.25 应力循环等级 N4 总应力循环次数

15、 5105 . 2. . . . 7 / 653、结构的工作级别 B4（三）机构的工作级别1、载荷状态： 起升机构 L2 回转机构 L3 变幅机构 L3 顶升机构 L22、利用等级：起升机构 T4 回转机构 T4 变幅机构 T3 顶升机构 T1 3、工作级别起升机构 M5 回转机构 M5 变幅机构 M3 顶升机构 M1 总的设计寿命 h=500002.2 部件方案的确定根据国动臂塔机开放中反映出的问题，如结构选择、安全保护、设计技算等特殊要求，进行了分析讨论，最终确定本次设计塔机型号为 QTD63 的动臂塔机的整机方案。本次塔机设计总体方案确定的关键技术如下：1、 起重臂的臂根铰接点后置回转中

16、心 2m动臂塔机由于臂架仰角为 1583，无论是工作状态或非工作状态均需考虑随仰角增大而变大的弯矩，这也是为什么动臂塔机塔身自身高度应按臂架长度来确定的原因。非工作状态时塔身高度应满足以下条件：. . . . 8 / 65由于臂架自重产生的力矩尽可能小，使较短的平衡臂方向获得的后倾力矩较大，以抵抗暴风侵袭。臂架仰角也不能过大，以尽量减小臂架的迎风高度。因此采用臂架臂根处后置 2m，既避免了仰角过大容易后倾又可使臂架自重产生的力矩减小。2、 起重臂臂架截面形式与材料起重臂臂架截面形式采用三角形截面臂架。理由是：其自重轻、腹杆数量少、臂根与臂头节无需改变截面，更重要的原因在于三角形截面臂架形成的构

17、造偏心使轴向压力和臂架自重产生的的弯矩在某些幅度会抵消一部分，减小了臂架的力。动臂塔机的臂架主要受压，以结构稳定为主，刚度比强度影响更大，采用高强度合金钢，如果热处理、焊接工艺不恰当，会造成应力集中，使其抗冲击能力下降，另外还要考虑到塔机的生产成本，还有即使强度、刚度均可保证，臂架自重降低过多，在摸个特殊工况是有害的，根据以上分析动臂塔机的臂架采用过高强度的材料是不合适的。因此选用 Q345 的碳素结构钢。3、 A 形架与防倾覆装置过去 A 形架的撑杆和拉杆向颈部收缩，前后两面均成三角形或梯形，其好处是顶部的定滑轮组支撑轴或梁较短，但它产生了撑杆或拉杆的侧向水平分力，杆端支座受力复杂，且增加制

18、造成本，如果两侧的杆件均设计成平衡，就会克服以上缺点。仔细分析还会发现两侧平行结构可减小 A 形架顶点垂直于臂架起升平面的位移，有助于提高臂架的侧向稳定性。由于 A 形架顶部横向尺寸变宽，不会使顶部的起升和变幅钢丝绳与顶部结构侧干涉、擦碰。A 形架顶部横向尺寸变宽，后置的起重臂仰角变大时不会与 A 形架撑杆的主弦侧干涉，碰撞。. . . . 9 / 65图 2.1防后倾装置工作状态起重臂仰角较大时，强风从前方吹来，由于此时回转机构可能处于制动状态，吊钩又是空载，变幅钢丝绳不能承受来自前方的推力，如果臂架自重力矩如果小于前吹风产生的力矩，就会使臂架后倾而失去控制，当阵风骤然停止时，臂架在自重作用

19、下会反弹下坠，可能造成变幅拉杆或钢丝绳受冲击载荷而断裂。因此各种正常的工作仰角下，自重力矩应超过风载力矩，否则应限制工作仰角。由此可以看出防后倾装置是非常重要的。4、 固定平衡重关于配重在变幅时是否要移动或摆动，目前欧洲塔机业已有定论：虽然移动的配重可以抵消动臂产生的静载力矩的 20%，但是采用移动配重需要额外的检查与维护保养，成本高，并且研制费用也高。因此它是不必要的，增加的繁琐，不安全因素几乎抵消了其调节塔顶力矩的好处。5、 上转台与平衡臂的布置（简称回转平台）回转平台上布置 A 形架，臂根铰点支座，起升和变幅机构，平衡重、配电箱等，其作用和位置与水平臂塔机的塔顶一样，目前动臂塔机回转平台

20、的的支撑方式主要有两种， （1）回转上支座与回转平台合二为一或连接成一个整体，. . . . 10 / 65或者是回转平台铰接在三角支架上，三角支架在铰接在上转台上，并在回转平台后部用撑杆支撑在上转台上，由于三角支架要承受全部回转转矩，避免不了扭转产生的冲击载荷，而上转台则要承受交变的集中载荷，因此不如图3 所示的结构传力直接简单，图 2.2 形支架式 图 2.3该结构将平衡臂与上转台通过销轴连接为一体，还降低了回转支撑承受到的风载荷力矩，另外上述结构的安装也比较繁琐，特别是回转平台与上转台间的连杆制造比较复杂，对机械加工要求较高，也影响人员通过和回转机构的安装拆卸。6、 塔身标准节的连接采用

21、销轴连接塔身主要承受其以上起重臂、吊重、吊钩、平衡臂、A 形架、配重、上下转台、以与起升、回转和变幅三大机构等的自重以与塔机的吊重和以上各部分产生的弯矩，塔身标准节的连接直接影响到塔机的整机稳定性。. . . . 11 / 65 图 2.4 塔机示意图因此塔身标准节的连接形式尤为重要。塔身标准节采用的连接方式主要有盖板螺栓联接、套柱螺栓联接、销轴联接和瓦套法兰盘连接。其中应用最广的是盖板螺栓联接和套柱螺栓连接，其次销轴联接。高强螺栓连接易造成应力分布不均，容易造成应力集中；高强螺栓需要经常维护，且螺纹外牙和和牙容易折断和磨损，造成塔机安全事故；高强螺栓连接时需要增加一定的预紧力，而且要不定期的

22、维护检查螺栓是否松动以保持塔机整体稳定。由此会增加塔机在使用过程中的成本和降低塔机的安全性。而销轴连接制造简单，成本低，不需要进行经常的维护，且销轴不会松动，因此销轴连接方式安全性更高，便于加工，成本低。因此本次设计标准节间采用销轴连接而非高强螺栓连接。7、 动臂自升式塔机可以采用的底架主要有：十字型底架，井字型底架和预埋支腿式底架。预埋支腿式底架所用的混凝土材料较多，成本较高而且工程量大。十字形底架的塔身危险断面在塔身的根部，这样对塔身的材料要求提高。带撑. . . . 12 / 65杆的十字形底架由于塔身撑杆的位置塔身危险断面由塔身根部移动到撑杆的上支撑面，同时塔身根部平面对底架的作用载荷

23、得以减小，从而改善底架的受力情况。节省所用的底架混凝土，但占地面积较大，井字形底架具有带支撑的十字形底架的优点，而且可反复利用，降低成本。所以本次设计的动臂自升式塔式起重机选择井字型底架。3.整体稳定性校核以上为动臂塔机 QTD63 整体方案设计中的部分结构，具体各部件设计由小组成员自行决定。3.1 钢筋混凝土基础的选择 高层建筑施工用地塔机，采用小车变幅水平臂架或动臂变幅臂架，幅度多在 50m以上，无需移动作业围即可覆盖整个施工围，因此多采用钢筋混凝土基础。塔机直接坐落在混凝土基础上，通过混凝土基础将整机支反力传给地基，保持塔机稳定运行工作。 钢筋混凝土基础有多种形式可以选择。对于有底架的固

24、定自生塔机，可视工程地质条件、周围环境与施工现场情况选用 X 形整体式钢筋混凝土基础，条块分隔式钢筋混凝土基础、四个独立块体式钢筋混凝土基础、独立式大块体基础、井字形基础。（1）X 形整体基础 X 形整体基础的形状与平面尺寸大致与塔式起重机 X 形底架相似，塔机的 X 形底架通过预埋地脚螺栓固定在混凝土基础上。这种基础不仅起着承上启下的作用将塔机的荷载传给地基，同时还发挥部分压重作用，保证塔机的稳定性。（2）条块分隔式钢筋混凝土基础 长方形基础由两条或 4 条并列平行的钢筋混凝土低梁组成，其功能犹如两条钢筋混凝土的钢轨轨道基础，分别支承底架的 4 个支座和由底架支座传上来的上部载荷。如果塔机安

25、装在混凝土砌块人行道上，或是安装在原有混凝土地面上，均可采用这种钢筋混呢凝土基础。 （3）四个独立块体式钢筋混凝土基础这种分块式钢筋混凝土基础由 4 个独立混凝土块体组成，分别承受有底架结构传来的整机自重与荷载：钢筋混凝土块体构造尺寸视塔机支反力大. . . . 13 / 65小与地耐力而定。由于基础仅承受底架传递的垂直力，故可作为中心负荷独立柱基础处理。其优点是：构造比较简单，混凝土与钢筋用量都比较少，造价便宜。（4）独立式大块体基础 独立式大块体基础适用于无底架固定式自升式塔式起重机。其构造特点是：塔式起重机的塔身结构通过塔身基础节、预埋塔身框架或预埋塔身主角钢等固定在钢筋混凝土基础上，从

26、而使塔身结构与混凝土基础连成一体，并将起重机上部载荷全部传递给地基。由于整体钢筋混凝土基础的体型尺寸是考虑塔式起重机的最大支反力、地基承载力以与压重的需求而选定的，因而能确保塔式起重机在最不利工况下均可安全工作，不会产生倾覆事故。（5）井字形基础 井字形基础底架通过预埋地脚螺栓固定在混凝土基础上。这种基础不仅起着承上启下的作用将塔机的荷载传给地基，同时还发挥部分压重作用，保证塔机的稳定性。X 形整体式钢筋混凝土基础底架的塔身危险断面在塔身的根部，这样对塔身的材料要求提高。带撑杆的 X 字形底架由于塔身撑杆的位置塔身危险断面由塔身根部移动到撑杆的上支撑面，同时塔身根部平面对底架的作用载荷得以减小

27、，从而改善底架的受力情况。节省所用的底架混凝土，但占地面积较大，井字形底架具有带支撑的十字形底架的优点，而且可反复利用，降低成本。所以本次设计的动臂自升式塔式起重机选择井字型底架。. . . . 14 / 653.2 钢筋混凝土基础的计算3.2.1 计算理论图 3.1 抗倾翻稳定性计算简图1.固定式塔式起重机使用的混凝土基础的设计应满足抗倾翻稳定性和强度条件混凝土基础的抗倾翻稳定性按公式（1） 计算 （1）地面压应力按公式（2）计算 （2）式中：e偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离，m ；M作用在基础上的弯矩， Nm ；Fv 作用在基础上的垂直载荷，N 作用在基础上的水平载荷，N ；Fg

28、混凝土基础的重力， N； 地面计算压应力； ；. . . . 15 / 65 b混凝土基础的宽度；m； h混凝土的高度，m； 地面许用压应力，由实地勘探和基础处理情况确定，一般取 。2.计算时按以下四种工况验算工况说明1.基本稳定性工作状态、静态、无风2.动态稳定性工作状态、动态、有风3.暴风侵袭非工作状态4.突然卸载工作状态，料斗卸载3.每种工况的载荷系数工况自重载荷（）起升载荷（）惯性载荷（）风载荷（）说明11.50021.31.01.0风压3001.2风压41.0-0.201.0风压3.2.2 15固定式基础计算基本数据见附表 13.2.2.1 工况一. 基本稳定性 1.偏心距 e 的计

29、算（1）混凝土基础的重量. . . . 16 / 65b=5.2；h=1.3；混凝土基础的密度 ，=2.32t；799215.9N；（2）起升载荷， = 21210N （3）作用在基础上的垂直载荷 =281217.14N（4）作用在基础上的弯矩 M，）1000 =829692.8896Nm0.78m2.地面压应力计算 （1）方形基础，弯矩方向与基础边长平行。138167.0708方形基础，弯矩沿基础对角线方向。图中 b=a当 ac0 时，见图 3.2.1：. . . . 17 / 65图 3.2根据力平衡和力矩平衡的原则，得出公式 ：（e+c）两个公式联合求解得到：G=解得C=3.097m=7

30、7k. . . . 18 / 65基础底面离开基土的面积 S，S=0.4739基础面积 A.A=bb=13.52SA，故基础满足稳定性要求。 当 ca 时，见图 3.3图 3.3根据力平衡和力矩平衡原则，得出公式：两个公式联合求解得：. . . . 19 / 65根据三角形相似原理，求得解得与相矛盾。故此种情况不成立。综上（1）（2）说明，当弯矩方向与基础边线夹角为 45时满足稳定性要求。3.2.2.2 工况二.动态稳定性1.计算偏心距 e（1）系数起升载荷系数，=1.35；风载荷系数，=1.0；（2）起升载荷 =21210N（3）作用在基础上的水平载荷， =15100.174N（4）作用在基

31、础上的弯矩 M，）1000 = 732101.369 Nm0.7m2.计算地面压应力（1）方形基础，弯矩与基础边长平行. . . . 20 / 65137759.1862（2）方形基础，弯矩沿对角线方向。当 ac0 时，见图 3.4图 3.4根据力平衡和力矩平衡的原则，得出公式：（e+c）两个公式联合求解得到：G=解得 c=3.35m=79k基础底面离开基土的面积 S，=0.1875基础底面积，. . . . 21 / 65A=bb=13.52S，故基础稳定性满足要求。当 ca 时，见图 3.2.4根据力平衡和力矩平衡原则，得出公式：两个公式联合求解得：根据三角形相似原理，求得图 3.5解得-

32、1998.3730097.93.22m. . . . 22 / 65与相矛盾，故当时不满足稳定性要求。综上（1）（2）说明，当弯矩方向与基础边线夹角为 45时满足稳定性要求。3.2.2.3 工况三.暴风侵袭1.比较回转中心左侧、右侧迎风面积在非工作状态，若动臂能够随风转，则暴风将吹平衡臂，则可减少迎风面积，防止塔机倾翻。故工况三应选择较大的动臂角度，选取 60作为校核角度。系数风载荷系数，=1.2；风压风压计算回转中心左侧风载荷回转中心左侧迎风面积：动臂左侧迎风面积1.3上转台左侧迎风面积 1.5859平衡臂迎风面积1.488变幅机构迎风面积0.7配电箱迎风面积0.4平衡重迎风面积1.959起

33、升机构迎风面积0.78.1329计算回转中心右侧迎风面积回转中心右侧迎风面积：动臂右侧迎风面积7.54上转台右侧迎风面积0.72688.2668比较回转中心左侧风载荷，10735.428N. . . . 23 / 6510912.176N由于右侧风载荷大于左侧风载荷，故塔机可以随风转，满足稳定性要求。2.计算偏心距 e作用在基础上的垂坠载荷=248955.14N作用在基础上的弯矩 M）1000= 1612051.468Nm偏心距 e1.53m2.地面压应力计算方向基础，弯矩方向与基础边长平行。136807.4554方形基础，弯矩沿基础对角线方向。图中 b=a当 ac0 时，见图：3.6. .

34、. . 24 / 65图 3.6根据力平衡和力矩平衡的原则，得出公式 ：（e+c）两个公式联合求解得到：G=m因为，则稳定性满足要求。当时，见图 3.7. . . . 25 / 65图 3.7根据力平衡和力矩平衡原则，得出公式：两个公式联合求解得：根据三角形相似原理，求得解得因为 c 不满足要求，故当时不满足要求。3.2.2.4 工况四.突然卸载1计算偏心距 e. . . . 26 / 65突然卸载时，塔机有后倾的趋势，当 83时后倾力矩最大，故选取 83作为验算突然卸载稳定性。基本数据见附表 2系数起升载荷系数，=-0.2；风载荷系数，=1；起升载荷 =60892.78N作用在基础上的垂直载

35、荷297538.82N作用在基础上的水平载荷=14973N作用在基础上的弯矩 M10001084688 Nm偏心距 e1.0m2.地面压应力计算. . . . 27 / 65方向基础，弯矩方向与基础边长平行。140333.6379方形基础，弯矩沿基础对角线方向。图中 b=a当 ac0 时，见图：3.8根据力平衡和力矩平衡的原则，得出公式 ：（e+c）两个公式联合求解得到：G=. . . . 28 / 65图 3.8解得1.482m109K因为，故基础满足稳定性要求。当 ca 时，见图 3.9. . . . 29 / 65图 3.9根据力平衡和力矩平衡原则，得出公式：两个公式联合求解得：根据三角

36、形相似原理，求得解得因为与相矛盾，故当时稳定性不满足要求。. . . . 30 / 65附表一152T 载荷构建名称载荷形式载荷大小距离形式距离（mm）弯矩（Nmm）自重载荷21560回转中心16669359383640动臂风载荷3522塔身底部42586149987892自重载荷8960.14回转中心5467.548989565.45平衡臂风载荷470.6塔身底部37248.7517529261.75自重载荷49000回转中心7638374262000平衡重风载荷587.7塔身底部3690621689656.2自重载荷25480回转中心5538141108240变幅机构风载荷210塔身底部3

37、76077897470自重载荷1470回转中心42006174000配电箱风载荷120塔身底部378574542840自重载荷17640回转中心313855354320起升机构风载荷210塔身底部378467947660自重载荷24885回转中心132532972625上转台风载荷693.84塔身底部3710025741464自重载荷11760回转中心00下转台风载荷234.654塔身底部36461.528555841.514自重载荷88200塔身风载荷8924.78塔身底部18000160646040钢丝绳自重载荷876回转中心3500030660000吊钩自重载荷1470回转中心35000

38、51450000吊重自重载荷19600回转中心35000686000000. . . . 31 / 65附表二836T 载荷构建名称载荷形式载荷大小距离形式距离（mm）弯矩（Nmm）自重载荷21560回转中心200043120000动臂风载荷3522塔身底部42586149987892自重载荷8960.14回转中心5467.548989565.45平衡臂风载荷470.6塔身底部37248.7517529261.75自重载荷49000回转中心7638374262000平衡重风载荷587.7塔身底部3690621689656.2自重载荷25480回转中心5538141108240变幅机构风载荷21

39、0塔身底部376077897470自重载荷1470回转中心42006174000配电箱风载荷120塔身底部378574542840自重载荷17640回转中心313855354320起升机构风载荷210塔身底部378467947660自重载荷24885回转中心132532972625上转台风载荷693.84塔身底部3710025741464自重载荷11760回转中心00下转台风载荷234.654塔身底部36461.528555841.514自重载荷88200塔身风载荷8924.78塔身底部18000160646040钢丝绳自重载荷919.2回转中心3500032172000吊钩自重载荷1470回

40、转中心3500051450000吊重自重载荷58800回转中心350002058000000. . . . 32 / 654.起重臂的稳定性计算4.1 起重臂材料的选择与截面特性的计算主肢为 70*70*6 的方钢，材料为 Q345 腹杆为 50*4 的圆管材料为 Q235选取三个截面计算截面特性：截面一到臂端距离为 35300mm，截面二到臂端距离为19150mm，截面三到臂端距离为 3050mm截面一截面特性的计算：结果如下表所示：附表三：截面特性表截面一（截面三角形）截面特性名称数值单位宽度1000mm高度1000mm臂端到截面35300mm臂节长度6000mm节距1500mm 15 度

41、34097mm距吊重处距离 71 度11521mm 83 度4302mm上弦杆方钢材料Q345名称数值单位长度6000mm边长70mm边宽70mm厚度6mm面积 A1443mm2惯性矩 Ix956792mm4惯性矩 Iy956792mm4. . . . 33 / 65抗弯模量 Wx27337mm3抗弯模量 Wy27337mm3回转半径 rx25.7 mm回转半径 ry25.7 mm长细比 x58.3 c长细比 y58.3 o.722下弦杆方钢材料Q345名称数值单位长度6000mm边长70mm边宽70mm厚度6mm面积 A1443mm2惯性矩 Ix956792mm4惯性矩 Iy956792mm

42、4抗弯模量 Wx27337mm3抗弯模量 Wy27337mm3回转半径 rx25.7 mm回转半径 ry25.7 mm长细比 x58.3 c长细比 y58.3 c0.722 水平腹杆钢管材料Q345名称数值单位长度1000mm外径50mm. . . . 34 / 65厚度4mm面积 A578mm2惯性矩 Ix154051mm4惯性矩 Iy154051mm4抗弯模量 Wx6162mm3抗弯模量 Wy6162mm3回转半径 rx16.3mm回转半径 ry16.3mm长细比 x61.35 c长细比 y61.35 0.70 水平斜副杆钢管材料Q345名称数值单位长度1803mm外径50mm厚度4mm面

43、积 A578mm2惯性矩 Ix154051mm4惯性矩 Iy154051mm4抗弯模量 Wx6162mm3抗弯模量 Wy6162mm3回转半径 rx16.3mm回转半径 ry16.3mm长细比 x110.6 c长细比 y110.60.413垂直斜副杆钢管材料Q345. . . . 35 / 65名称数值单位长度1346mm外径50mm厚度4mm面积 A578mm2惯性矩 Ix154051mm4惯性矩 Iy154051mm4抗弯模量 Wx6162mm3抗弯模量 Wy6162mm3回转半径 rx16.3mm回转半径 ry16.3mm长细比 x82.58 c长细比 y82.580.562整个截面材料

44、特性面积 A4329mm2h333.3 惯性矩 Ix964870376mm4惯性矩 Iy724370376mm4抗弯模量 Wx11375112.17抗弯模量 Wx22619557.6 mm3抗弯模量 Wy1353963.3 mm3回转半径 rx472.1 mm回转半径 ry409.1 mmux1uy2x12.7 y29.3 0.896 . . . . 36 / 654.2:拉杆拉力计算15 度时对起重臂进行受力分析F-拉杆拉力 NF1-吊重 19600NF2-起重臂的支座反力 NG1-起重臂自重 22000NG2-吊钩自重 1500NG3-钢丝绳自重 1128.96N15 度时，吊重两吨，起重

45、臂受力平衡，在起升平面，根据受力情况知，起重臂臂根所受弯矩为零Fsin11.7838701+Fcos11.78333.3=G118497.5+(F11.1+G2+G3)36995得 F=158869.2795N71 度时对起重臂进行受力分析. . . . 37 / 65F-拉杆拉力 NF1-吊重 58800NF2-起重臂的支座反力 NG1-起重臂自重 22000NG2-吊钩自重 1500NG3-钢丝绳自重 1747.3N71 度时，吊重六吨，起重臂受力平衡，在起升平面，根据受力情况知，起重臂臂根所受弯矩为零Fsin10.4639151+Fcos10.46333.3=G16250+(F11.1+

46、G2+G3)12500得 F=134265.9536N83 度时对起重臂进行受力分析 F-拉杆拉力 N. . . . 38 / 65F1-吊重 58800NF2-起重臂的支座反力 NG1-起重臂自重 22000NG2-吊钩自重 1500NG3-钢丝绳自重 1789.92N83 度时，吊重六吨，起重臂受力平衡，在起升平面，根据受力情况知，起重臂臂根所受弯矩为零Fsin8.0140370+Fcos8.01333.3=G12334+(F11.1+G2+G3)4668得 F= 62468.50098 注：回转与起升时的拉杆拉力略有差距，详见计算表根据受力分析，对起重臂的三个角度（15 度，71 度，8

47、3 度） ，各三个截面（截面一距臂根 3000mm，截面二距臂根 19150mm，截面三距臂根 36000mm）进行校核4.3 起重臂自重引起的载荷计算起重臂第一节自重 3446N 起重臂第二节自重 3446N 起重臂第三节自重 3446N 起重臂第四节自重 3446N 起重臂第五节自重 3446N 起重臂第六节自重 3446N 起重臂第七节自重 1321N15 度时起重臂自重产生的载荷，自重对截面一的弯矩W1=（132134150+344630000+344624000+344618000+3446 12000+34466000）cos15=343138051.7N.mm自重对截面二的弯矩W

48、2=（132118000+344613850+34467850+34461850）cos15=101353142.7N.mm 自重对截面三的弯矩 W3=13211900cos15=2424312.41N.mm71 度时起重臂自重产生的载荷自重对截面一的弯矩W1=（132134150+344630000+344624000+344618000+3446 12000+34466000）cos71= 115670100N.mm. . . . 39 / 65自重对截面二的弯矩W2=（132118000+344613850+34467850+34461850）cos71= 34165631.28N.mm

49、自重对截面三的弯矩 W3=13211900cos71= 817223.44N.mm83 度时起重臂自重产生的载荷自重对截面一的弯矩W1=（132134150+344630000+344624000+344618000+3446 12000+34466000）cos83= 43305237.09N.mm自重对截面二的弯矩W2=（132118000+344613850+34467850+34461850）cos83= 12791125.47N.mm自重对截面三的弯矩 W3=13211900cos83= 305956.81N.mm附表四：起重臂自重产生的载荷15 度起重臂自重产生的载荷系数截面一截面

50、处截面二截面处截面三截面处弯矩 M（N.mm）343138051.7101353142.72424312.41自重产生的垂直力 N2027410998.51667132171 度起重臂自重产生的载荷系数截面一截面处截面二截面处截面三截面处弯矩 M（N.mm）11567010034165631.28817223.44自重产生的垂直力 N2027410998.51667132183 度起重臂自重产生的载荷系数截面一截面处截面二截面处截面三截面处弯矩 M（N.mm）43305237.0912791125.47305956.81自重产生的垂直力 N2027410998.5166713214.4 风载荷

51、计算 风载荷在回转平面，所以起重臂起升角度大小对风载荷产生的弯矩大小没有影. . . . 40 / 65响风载荷大小计算 FW=CWPWAFW-作用在塔式起重机和物品上的风载荷 NCW-风力系数（1.31.25）P-计算风压 pa A-垂直于风向的迎风面积（第一节迎风面积 1278900mm第二节迎风面积1378400 mm第三节迎风面积 1378400 mm第四节迎风面积 1378400 mm第五节迎风面积 1378400 mm第六节迎风面积 1378400 mm第七节迎风面积 498900 mm） 风载荷大小：第一节 519.553125N 第二节 559.975N 第三节 559.975

52、N 第四节559.975N第五节 559.975N 第六节 559.975N 第七节 202.678125N风载荷对截面一产生的弯矩W1=202.6834150+559.9830000+559.9824000+559.98 18000+559.9812000+559.986000+519.55/21500= 57708872.81N.mm风载荷对截面二产生的弯矩W2=202.6813850+559.987850+559.981850+559.98 4.85/6 2425= 16897331.41N.mm风载荷对截面三产生的弯矩 W3=202.681900= 385088.4375N.mm附表五

53、：起重臂风载荷风载荷工作状态风压单肢长度迎风面积风载荷 N平均风载荷N/mm名称风力系数pammmm2工作状态工作状态起重臂第一节1.62525060001278900519.5531250.086592188起重臂第二节1.62525060001378400559.9750.093329167起重臂第三节1.62525060001378400559.9750.093329167起重臂第四节1.62525060001378400559.9750.093329167起重臂第五节1.62525060001378400559.9750.093329167起重臂第六节1.625250600013784

54、00559.9750.093329167. . . . 41 / 65起重臂第七节1.6252502300498900202.6781250.088120924整体平均3830086698003522.106250.091960999起重臂风载荷产生的弯矩 N.mm名称截面一截面处截面二截面处截面三截面处弯矩 M（N.mm）57708872.8116897331.41385088.4375风载荷产生的水平力 N3262.3296881775.274583202.6781254.5 起升时拉杆拉力产生的弯矩15 度时拉杆拉力产生的弯矩：起重臂 15 度时拉杆角度 11.78 度，拉杆拉力 158

55、869.2795，距截面一距离 35701，距截面二距离 19551，距截面三距离 345115 度时拉杆拉力对截面一产生的弯矩 W1=158869.2795*sin11.78*35701=115792104115 度时拉杆拉力对截面二产生的弯矩 W2=158869.2795*sin11.78*19551=634114289.915 度时拉杆拉力对截面三产生的弯矩 W3=158869.2795*sin11.78*3451=11192923271 度时拉杆拉力产生的弯矩：起重臂 71 度时拉杆角度 10.46 度，拉杆拉力 134265.9536 距截面一距离 36150，距截面二距离 2000

56、0，距截面三距离 390071 度时拉杆拉力对截面一产生的弯矩 W1=134265.9536*sin10.46*36150=881187155.971 度时拉杆拉力对截面二产生的弯矩 W2=134265.9536*sin10.46*20000=487517098.771 度时拉杆拉力对截面三产生的弯矩 W3=134265.9536*sin10.46*3900=95065834.2583 度时拉杆拉力产生的弯矩：起重臂 83 度时拉杆角度 8.01 度，拉杆拉力 62468.50098距截面一距离 37368，距截面二距离 21218，距截面三距离 511883 度时拉杆拉力对截面一产生的弯矩

57、W1=62468.50098*sin8.01*37368=3252784. . . . 42 / 6509.283 度时拉杆拉力对截面二产生的弯矩 W2=62468.50098*sin8.01*21218=184696994.483 度时拉杆拉力对截面三产生的弯矩 W3=62468.50098*sin8.01*5118=44550816.16回转时拉杆拉力有所变化，对截面的弯矩也有变化，详见下表：附表六：拉杆产生的弯矩起升时拉杆拉力产生的弯矩 N.mm起重臂角度拉杆角度拉力 N距截面一距离 mm弯矩 N.mm距截面二距离 mm弯矩 N.mm距截面三距离 mm弯矩 N.mm15 度11.7815

58、8869.279535701115792104119551634114289.9345111192923271 度10.46134265.953636150881187155.920000487517098.7390095065834.2583 度8.0162468.5009837368325278409.221218184696994.4511844550816.16回转时拉杆拉力产生的弯矩 N.mm起重臂角度拉杆角度拉力 N距截面一距离 mm弯矩 N.mm距截面二距离 mm弯矩 N.mm距截面三距离 mm弯矩 N.mm15 度11.78162791.42973570111865076891

59、9551649769245.13451114692530.671 度10.46135216.252236150887423963.820000490967614.8390095738684.8983 度8.0162899.575737368327523049.221218185971528511844858246.794.6 回转时的臂节离心力和回转惯性力和回转惯性力力矩的计算分别计算 15 度 71 度 83 度时，截面一截面二截面三的离心力回转惯性力和回转惯性力力矩15 度时，截面一的离心力回转惯性力和回转惯性力的力矩的计算，起重臂第一节自重 344.6kg 回转半径 898mm 回转速度

60、 0.61r/min 回转制动时间 4s 起重臂第二节自重 344.6kg 回转半径 6694mm 回转速度 0.61r/min 回转制动时间 4s 起重臂第三节自重 344.6kg 回转半径 12490mm 回转速度 0.61r/min 回转制动时间 4s 起重臂第四节自重 344.6kg 回转半径 18286mm 回转速度 0.61r/min 回转制动时间 4s 起重臂第五节. . . . 43 / 65自重 344.6kg 回转半径 24082mm 回转速度 0.61r/min 回转制动时间 4s 起重臂第六节自重 344.6kg 回转半径 29878mm 回转速度 0.61r/min