QTZ63型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計說明書.doc

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1、山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 摘 要 塔式起重機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中起到非常重要的地位，它是現(xiàn)代社會進(jìn)步的一個標(biāo)志， 是人類建設(shè)不可缺少的重要設(shè)備。它的高效性、安全穩(wěn)定性是塔機(jī)行業(yè)較普遍關(guān)心和 注意的問題。本設(shè)計就塔式起重機(jī)的頂升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、受力分析、核心受力件材料等 幾個方面， 結(jié)合我國自行生產(chǎn)的 QTZ63型塔式起重機(jī)為例，通過研究、分析踏步和頂 升橫梁的受力情況，明確踏步和頂升橫梁的結(jié)構(gòu)和尺寸的確定方法，以及對套架關(guān)鍵 尺寸的確定。以及根據(jù)頂升載荷確定頂升機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)。確保塔式起重機(jī)能夠安全、 穩(wěn)定的實行頂升加節(jié)過程，保證塔式起重機(jī)的安全施工。 關(guān)鍵詞 頂升機(jī)構(gòu) 踏步 頂升橫梁

2、 安全 穩(wěn)定 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 2 Abstract The tower crane plays a very important role in modern construction. As an indispensable and important construction equipment, it is a marking of progress in modern society . In the crane area ,the cranes high efficiently and safe stability is the key concern.

3、With the example of tower crane QTZ63 made by China , this article introduces the rise structure of the tower crane, force analysis and the key component material. Through studying and analsing the force conditions of the tramper and top rising beam , make clear how to calculate and definite the dim

4、ensions and structure of top rising beam and tramper. So does the key size definition of frame. Make sure that tower crane can work safety , steady in its rising process, guarantee the safe construction of tower crane. Keywords Rising mechanism Tramper Rising beam Safety stability 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明

5、書 3 目錄 1.引言 1 1.1 我國塔式起重機(jī)行業(yè)發(fā)展概況 1 2 設(shè)計任務(wù)書 5 2.1 產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)、目的及意義 5 2.2 產(chǎn)品的用途及適用范圍 6 2.3 基本技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo) 6 2.4 頂升機(jī)構(gòu)工作原理 7 2.5 關(guān)鍵問題及其解決方案 7 2.6 塔式起重機(jī)的構(gòu)造 7 2.7 工作機(jī)構(gòu) 10 3.設(shè)計計算說明書 11 3.1 頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的確定 11 3.2 塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 15 4.使用說明書 24 4.1 頂升作業(yè) 24 4.2 頂升過程的注意事項 25 4.3 液壓頂升系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng) 25 4.4 一般說明 26 4.5 起重機(jī)的塔身升、降作業(yè)說明

6、26 4.6 起重機(jī)的操作 27 5 標(biāo)準(zhǔn)化審核報告 27 結(jié)論 28 參考文獻(xiàn) 29 致謝 30 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 4 1.引言 二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，由于許多國家夷為廢墟，龐大而艱巨的家園重建工作， 要求建筑施工實現(xiàn)機(jī)械化，以加快建設(shè)進(jìn)度。作為建筑機(jī)械化主導(dǎo)機(jī)械，塔式起重機(jī) 得以應(yīng)運而迅猛發(fā)展。 1.1我國塔式起重機(jī)行業(yè)發(fā)展概況 我國塔式起重機(jī)行業(yè)于 20 世紀(jì) 50 年代開始起步，1953 年由原民主德國引進(jìn)建筑 師-型塔式起重機(jī)（Baumeister ）,1954 年撫順試制成功第一臺 2-6t 塔式起重機(jī)，仿 建筑師- 型。初名 TQ2-6 塔式起重機(jī)。首次

7、在北京用于大型砌塊民用建筑施工，并取 得成功。1965 年列入國家生產(chǎn)計劃的沈陽建機(jī)廠開始批量生產(chǎn)紅旗-16 型塔式起重 機(jī)。 20 世紀(jì) 80 年代隨著改革開放和國際技術(shù)交流增多，我國曾先后有原聯(lián)邦德國.法 國.意大利及丹麥引進(jìn)了為數(shù)可觀的塔式起重機(jī)產(chǎn)品，特別是 1984 年由法國 POTAIN 公司引進(jìn)的三種機(jī)型（H3/36B.F0/23B.GTMR360B）的生產(chǎn)許可證，極大地促進(jìn)了我國 塔式起重機(jī)產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)的進(jìn)步。通過消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，對基礎(chǔ)部件，如 電動機(jī).電器.回轉(zhuǎn)支承.傳動機(jī)構(gòu)及安全裝置等進(jìn)行定點生產(chǎn)，一些生產(chǎn)主機(jī)的專業(yè)大廠 還進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造，增設(shè)鋼材預(yù)處理生產(chǎn)線

8、，從而使國產(chǎn)塔式起重機(jī)的質(zhì)量迅 速提高，一些主要機(jī)種已達(dá)到或接近國外同類產(chǎn)品質(zhì)量水平。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以后，我國塔式起重機(jī)行業(yè)隨著全國范圍建筑任務(wù)的增加進(jìn) 入了一個新的興盛時期，年產(chǎn)量連年猛增，全國塔式起重機(jī)總擁有約為 10 萬臺。塔式 起重機(jī)出口業(yè)務(wù)曾一度極為興旺。至此，無論從生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)用范圍和塔式起重機(jī)總 量來衡量，我國均堪稱世界首號塔式起重機(jī)大國。 改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)的騰飛和投資規(guī)模的擴(kuò)大，促進(jìn)了建筑機(jī)械行業(yè)的不斷 發(fā)展，為塔機(jī)行業(yè)提供了良好機(jī)遇和發(fā)展空間。 據(jù)有關(guān)方面提供的信息：我國西部開發(fā)建設(shè)、國家能源建設(shè)、煤炭基本建設(shè)、油 田建設(shè)、住宅建設(shè)、城市地鐵建設(shè)等眾多項

9、目，預(yù)計 20012005 年全社會固定資產(chǎn)投 資規(guī)模約為 60000 億元，用于購置建筑機(jī)械的費用每年約為 700 億元左右，其中相當(dāng) 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 數(shù)額用于購置塔機(jī)。 近幾年來，我國的塔式起重機(jī)制造行業(yè)發(fā)展速度很快。出現(xiàn)了一大批塔機(jī)制造廠 家，開發(fā)了系列化塔機(jī)產(chǎn)品，實現(xiàn)了產(chǎn)品更新?lián)Q代，積累了不少經(jīng)驗，市場競爭局面 逐漸形成，特別是我國加入 WTO 以后，國際競爭更趨激烈。為了塔機(jī)企業(yè)在競爭中立 于不敗之地，必須生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品。但是我們的塔機(jī)企業(yè)與國外先進(jìn)企業(yè)相比 存在一些不足之處，如產(chǎn)品檔次低，質(zhì)量不夠穩(wěn)定，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，更新?lián)Q代速度慢， 技術(shù)管理與生產(chǎn)

10、管理落后等，因而難以有效地滿足市場不斷變化的需求，也制約了企 業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。 對比國外先進(jìn)企業(yè)的經(jīng)驗，經(jīng)過認(rèn)真分析，我們認(rèn)為：其中一個重要的原因是與 企業(yè)對標(biāo)準(zhǔn)化工作的重視程度和標(biāo)準(zhǔn)貫徹力度不足有很大的關(guān)系。企業(yè)要使產(chǎn)品技術(shù) 性能的先進(jìn)性，結(jié)構(gòu)的合理性，操作使用的可靠性得到持續(xù)改進(jìn)，就必須不折不扣地 達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，并結(jié)合工藝技術(shù)的完善和管理水平的提高，使產(chǎn)品的制造成本逐步 降低。因此塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的采標(biāo)、學(xué)習(xí)和貫徹工作就顯得十分重要。 1.2國外塔式起重機(jī)發(fā)展概況 據(jù)資料報道，目前生產(chǎn)塔式起重機(jī)的國家有：德、法、意、英、西班牙、丹麥、 瑞典、南斯拉夫、波蘭、捷克、俄、日等。國外著名塔式起重機(jī)工廠

11、生產(chǎn)的塔式起重 機(jī)多達(dá) 600 多余種型號，擁有塔式起重機(jī)的最多的是德國和俄國。 20 世紀(jì)末 20 余年國外塔式起重機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要特點是： (1)組合塔式起重機(jī)得到迅速發(fā)展 所謂組合塔式起重機(jī)，就是以塔身為核心，按結(jié) 構(gòu)和功能特點，將塔式起重機(jī)分解為若干部分，并依據(jù)系列化和通用化要求，遵循摸 數(shù)制原理將各部分劃分并設(shè)計成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求，選用適當(dāng)模塊分別組拼成 具有不同技術(shù)性能特點的塔式起重機(jī)，以滿足施工的具體要求。 (2)一些超重型塔式起重機(jī)相繼問世 近年來，由于大功率電站.高壩，近海石油轉(zhuǎn) 井平臺.天然氣轉(zhuǎn)井平臺以及石油化工業(yè)工業(yè)的發(fā)展的需要，對重型和超重型塔式起重 機(jī)提出了更多

12、更高的要求。目前，幅度 7090m，最大起重量為 5060t, 起升高度 100300m 的塔式起重機(jī)已非罕見?，F(xiàn)今世界最大的超重型塔式起重機(jī)當(dāng)推法國 POTAIN 廠 2005 年推出的 MD22500 型塔式起重機(jī)，其最大幅度 100m 時的起重量為 180t,起升高度為 99m。 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 6 (3)適應(yīng)都市改建需要的城市塔式起重機(jī)應(yīng)運而生并得到發(fā)展城市鬧市區(qū)改建工廠 的特點是，場地狹窄，建筑基地面積小；建筑密度大，道路交通擁塞，塔式起重機(jī)回 轉(zhuǎn)障礙多；地質(zhì)條件差，地下管道多；但道路交通不能中斷，所在地區(qū)銀行、商業(yè)銀 行、商業(yè)辦公設(shè)施必須繼續(xù)正常營業(yè)。為

13、適應(yīng)這種都市改建工程的特點，西方某些工 廠率先推出 400700 KNm 級的城市塔式起重機(jī)。在德國，把這種適應(yīng)在鬧市施工 需要的“城市改建塔式起重機(jī)”,簡稱為 E Crane、經(jīng)濟(jì)塔式起重機(jī)。其特點是： 采用短平衡臂，便于在建筑密集地區(qū)進(jìn)行架設(shè)、拆除、以避免在回轉(zhuǎn)過程中與 建筑物突出部分發(fā)生矛盾。 采用尺寸可在 4m4m6m6m 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)的 X 形底架，以利于在人行 道上和馬路旁安裝固定。 塔式起重機(jī)的塔尖（塔帽） 、轉(zhuǎn)臺、司機(jī)室、起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、小車牽引機(jī) 構(gòu)、小車、吊鉤滑輪、平衡臂以及臂架根部拼裝成一個擴(kuò)大組件。安裝后，接通電源 即可投入運行。 運輸方便快捷，一般只需三、四輛重

14、型拖車便可將塔式起重機(jī)部件運至工地， 并可立即交付安裝。 安裝架設(shè)速度快，450900kNm 級 E 塔機(jī)借助液壓伸縮臂汽車起重機(jī)作為安 裝輔機(jī)，在 46 天內(nèi)可安裝完成。 采用較完善的調(diào)速、操縱系統(tǒng)和電子儀表。 1.3我國塔式起重機(jī)產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域 (1)為適應(yīng)城鎮(zhèn)興建經(jīng)濟(jì)實用住房的需要，應(yīng)積極發(fā)展工效高.投產(chǎn)便捷可與汽車吊 競爭的 160250 kNm 級下回轉(zhuǎn)快裝塔式起重機(jī)的生產(chǎn)。與此同時，還應(yīng)適當(dāng)發(fā)展安 裝投產(chǎn)均比較簡便的輪胎式輕型塔動兩用起重機(jī)。 (2)大力開發(fā)經(jīng)濟(jì)型城市塔式起重機(jī)。按額定起重力矩，這類塔式起重機(jī)分為三擋； 450、600、1000 kNm，最大幅度 45、50、55

15、m 。臂端起重量分別為 1、1.2、1.8t。 主要用于大中城市見縫插針型的中高層或高層建筑的施工。 (3)適應(yīng)發(fā)展動臂式自升塔式起重機(jī)和折曲式兩用臂架自升塔式起重機(jī)的生產(chǎn)，以 適應(yīng)塔式起重機(jī)出口市場和國內(nèi)大中城市內(nèi)某些特定工程和鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工的需 要。 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 (4)積極開發(fā)和完善采用變頻調(diào)速系統(tǒng)的起升機(jī)構(gòu)、繼續(xù)完善小車變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)，頂升機(jī)構(gòu)，大車走行機(jī)構(gòu)的調(diào)速系統(tǒng)，務(wù)使加速、減速均能平穩(wěn)地變化，在突 然剎車的情況下，無振動沖擊現(xiàn)象。改變轉(zhuǎn)向時能自動地減速。總之，應(yīng)大力改進(jìn)完 善電控系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)，以提高塔式起重機(jī)工作平穩(wěn)性、安全可靠性和生產(chǎn)效

16、能。 (5)為了開拓塔式起重機(jī)出口市場，迎接加入 WTO 后所面臨的局面，今后推出的 塔式起重機(jī)新產(chǎn)品必須按 ISO 有關(guān)規(guī)定對一些細(xì)部做法加以改進(jìn)。例如：為防止起升 機(jī)構(gòu)卸載后出現(xiàn)的松繩、亂繩現(xiàn)象，應(yīng)加設(shè)排繩機(jī)構(gòu)；改進(jìn)一些輔助設(shè)施（如防護(hù)欄、 扶梯、踏步、大燈防護(hù)罩、司機(jī)室活動頂蓋及窗欄、吊臂上的走道板等）的構(gòu)造設(shè)計， 完善其功能和固定的可靠性；改進(jìn)小車變幅綱絲繩斷繩保護(hù)裝置，以保證其靈敏和可 靠等。 此外，按 ISO 規(guī)定：塔式起重機(jī)大車走行緩沖裝置應(yīng)通過可靠性實驗，實驗時車 速不得小于 5m/s；起重力矩在 600 KNm 以上的塔式起重機(jī)，其懸掛式司機(jī)室懸掛高 度不得低于 20m，司機(jī)

17、室內(nèi)不得設(shè)有容易觸發(fā)工傷事故的物件。 ISO 換規(guī)定：司機(jī)室 吊頂應(yīng)平整，不得裝有影響室內(nèi)凈平頂高度的物件；司機(jī)室，門洞必須采用耐火材料 制作；司機(jī)室內(nèi)應(yīng)備有消防器材；全部安全裝置均應(yīng)附裝壓簧；對司機(jī)室的噪聲，操 縱臺上的控制裝置等 ISO 亦均有規(guī)定?？傊狡鹬貦C(jī)新產(chǎn)品應(yīng)力求滿足上述要求。 1.4 塔式起重機(jī)的特點 本設(shè)計以我國自行生產(chǎn)的 QTZ63 塔式起重機(jī)為例，該機(jī)為水平起重臂架，小車變 幅，上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機(jī)，其最大工作幅度為 50 米，最大起重量為 6 噸，起重力 矩符合最新塔式起重機(jī)基本參數(shù)。該機(jī)的主要特色有： (1)工作方式多，適用范圍廣。該機(jī)有無斜撐固定基礎(chǔ)式、帶斜撐固

18、定基礎(chǔ)式、外 墻附著式等工作方式，同時還可以根據(jù)需要變換臂長為 44m、 38m,以適用于各種不同 的施工對象。無斜撐固定獨立的起升高度為 37.5m,附著式是在獨立式的基礎(chǔ)上, 增加標(biāo) 準(zhǔn)節(jié)和附著裝置而實現(xiàn)的，起升高度可達(dá)到 140m,特殊訂貨請與廣東業(yè)豪機(jī)械制造有限 公司聯(lián)系。 (2)工作速度高，調(diào)速性能好，工作平穩(wěn)可靠。采用帶有渦流制動器的三速電動機(jī)， 使得起升機(jī)構(gòu)獲得理想的起升速度及荷重的慢就位。小車牽引機(jī)構(gòu)裝有電磁盤式制動 器，使工作機(jī)構(gòu)速度高且制動平穩(wěn)可靠。采用液力偶合器和行星減速器驅(qū)動的回轉(zhuǎn)機(jī) 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 8 構(gòu)，使得塔機(jī)回轉(zhuǎn)起動、制動平穩(wěn)，就位準(zhǔn)

19、確，安全可靠。 (3)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)并國產(chǎn)化了的重量限制器、力矩限制器、高度限位器、幅度 限位器、回轉(zhuǎn)限位器、回轉(zhuǎn)、牽引機(jī)構(gòu)的制動器具等安全裝置，以及小車防斷繩、防 斷軸裝置，使塔機(jī)能適用于各種不同的施工環(huán)境，確保塔機(jī)工作可靠。 (4)駕駛室采用先進(jìn)的聯(lián)動臺操縱各機(jī)構(gòu)動作，操作容易，維修簡單。 (5)設(shè)計完全符合或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。 2設(shè)計任務(wù)書 2.1 產(chǎn)品設(shè)計的依據(jù)、目的及意義 無論國內(nèi)還是國外，塔式起重機(jī)在現(xiàn)代化建設(shè)中都起作非常重要的地位。它是現(xiàn) 代社會進(jìn)步的一個標(biāo)志，是人類建設(shè)不可缺少的重要設(shè)備，它的高效性、安全穩(wěn)定性 是塔機(jī)行業(yè)較普遍關(guān)心和注意的問題。在我國每年因塔機(jī)安全方面引起的傷亡

20、事故較 多，給不少的家庭和社會造成了嚴(yán)重的影響和巨大的損失。為了減少或避免事故的發(fā) 生，在塔機(jī)整體設(shè)計中應(yīng)綜合考慮各相關(guān)參數(shù)，以人為本、安全第一的設(shè)計觀點來進(jìn) 行各項設(shè)計。 本設(shè)計以我國自行生產(chǎn)的 QTZ63 塔式起重機(jī)為例，該機(jī)為水平起重臂架，小車變 幅，上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機(jī)，其最大工作幅度為 50 米，最大起重量為 6 噸，起重力 矩符合最新塔式起重機(jī)基本參數(shù)。在進(jìn)行實地測量機(jī)器各部件的基礎(chǔ)上繪制機(jī)構(gòu)圖。 在保證能恢復(fù)原機(jī)的前提下拆分機(jī)器，拆卸前畫出裝配結(jié)構(gòu)示意圖，在拆卸的過程中 不斷修正，注意零件的作用和相互關(guān)系，進(jìn)行零件的測繪并繪制裝配圖，在測繪的過 程中，探索其構(gòu)思過程和設(shè)計特點，

21、吸取其技術(shù)精華，并對其不足之處進(jìn)行改善，把 自己的設(shè)計思想融入其中。 2.2 產(chǎn)品的用途及適用范圍 該塔式起重機(jī)適用于高層大樓，居民住宅，高層工業(yè)建筑，大跨度工業(yè)廠房及采 用滑模法施工的高大煙囪及筒倉等大型建筑工程中。 2.3 基本技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo) 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 QTZ63型塔式起重機(jī)的技術(shù)性能參數(shù)如表2-1所示 表 2-1 QTZ63塔型式起重機(jī)的技術(shù)性參數(shù) 項目 單位 數(shù)值 起重力矩 整機(jī)質(zhì)量（平衡重除外） kNm 630 26186 最大起重量 t 6 頂升速度 m/min 0.69 起升高度 m 37.5 起升速度 m/min 20 最大回轉(zhuǎn)半徑 m 5

22、1.8 頂升機(jī)構(gòu)流量 l/min 10 液壓泵壓力 MPa 20 工作溫度 -2040 2.4 頂升機(jī)構(gòu)工作原理 首先用起重吊鉤將一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)吊起，使標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上端水平斜腹桿中部置于引進(jìn)小車 吊鉤上，然后用吊鉤再吊起一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，移動變幅小車至適當(dāng)位置。準(zhǔn)備頂升，先將 油缸活塞桿縮回，把頂升橫梁兩端的銷軸準(zhǔn)確放進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的踏步口正中靠底，拆去下 支座與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的全部連接螺栓，然后稍微向上頂升一點套架，再重復(fù)調(diào)整滾輪間隙至 最佳狀態(tài)，同時觀察下支座與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的套管是否能對位比較準(zhǔn)，如不準(zhǔn)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整 變幅小車位置。對位好后，繼續(xù)頂升套架 1.4 米左右，使爬升銷軸踏在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的踏 步上（兩爬升銷軸必須處于水

23、平狀態(tài)并處于同一水平面上，并同時與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)踏步貼合） 。 爬升銷軸踏好后，再縮回液壓缸活塞桿，同時仔細(xì)觀察左右爬爪與踏步的貼合情況以 及受力構(gòu)件有無異響、變形等異常情況（此時頂升橫梁還在原踏步內(nèi)） 。確認(rèn)正常后， 使頂升橫梁兩端銷軸進(jìn)入上面的踏步口中，確定頂升橫梁兩端的銷軸都放進(jìn)踏步口后， 繼續(xù)頂升套架約 1.6 米，人工通過引進(jìn)梁和引進(jìn)小車把引進(jìn)鉤上的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拉入至套架內(nèi) 塔身已固標(biāo)準(zhǔn)節(jié)正上方。而后，緩慢縮回液壓缸活塞桿，同時使引進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)對正塔 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 10 身已固標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，落好后， （此時頂升橫梁應(yīng)繼續(xù)放在踏步內(nèi)） 。取下引進(jìn)小車吊鉤。將 剛引進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與塔

24、身已固標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用特制高強度螺栓連接起來，用雙螺母緊固好。至 此塔身加一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的工作已完成，確認(rèn)正常后，縮回活塞桿，進(jìn)入上述工作循環(huán)， 準(zhǔn)備加下一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的頂升作業(yè)。 2.5 關(guān)鍵問題及其解決方案 頂升作業(yè)的關(guān)鍵問題就在于一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的高度為2.8m, 而液壓油缸的行程為1.6m, 所 以需要頂升兩個行程才能加一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。這就涉及到一個換步的問題，就是在第一次 頂升1.4m后，通過爬升銷軸踏在踏步內(nèi)，平衡臂以及上部重量通過套架和爬升銷軸轉(zhuǎn) 移到塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，所以爬升銷軸的強度以及套架的關(guān)鍵尺寸是本設(shè)計的重點問題。 2.6 塔式起重機(jī)的構(gòu)造 金屬結(jié)構(gòu)主要包括：基礎(chǔ)節(jié)、塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、套架、上下支座、過渡

25、節(jié)、塔帽、起 重臂、平衡臂、以及附著裝置等。 2.6.1基礎(chǔ)節(jié) 塔身基礎(chǔ)節(jié)主弦桿用角鋼扣方而成，與其它型材組焊而成的整體框架結(jié)構(gòu)，下端 通過法蘭與預(yù)埋基礎(chǔ)底架用高強地腳螺栓相連，上端用 16 件 M30 高強螺栓與塔身標(biāo) 準(zhǔn)節(jié)相連，基礎(chǔ)節(jié)中心線尺寸為：166516652800。 如圖 2-1： 圖 2-1 基礎(chǔ)節(jié) 2.6.2塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿亦是用角鋼扣方而成，扣方的主弦桿與其它型鋼桿件焊接而成， 主弦桿中心線為：166516652800，每節(jié)之間用 16 件 M30 級特制高強螺栓聯(lián)接。 如圖 3-2： 圖 2-2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 2.6.3套

26、架 套架由套架結(jié)構(gòu)、平臺、欄桿、滾輪總成、爬升銷軸等組成，安裝套架時，開口 方向應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)焊有踏塊的方向相反，套架結(jié)構(gòu)安裝前應(yīng)先裝好滾輪，8 套滾輪應(yīng)裝在 規(guī)定的位置。如圖 3-3： 圖 2-3 套架 2.6.4塔帽 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 12 塔帽是由角鋼，方管、鋼板等組焊成的斜錐體，上端通過拉桿使起重臂與平衡臂 保持水平，下端用 16 支 M30100 螺栓與回轉(zhuǎn)塔身連接，為了安裝吊臂拉桿和平衡臂 拉桿，在塔頂上部設(shè)有工作平臺和滑輪組。 2.6.5起重臂 起重臂是組合式可變結(jié)構(gòu),共分九節(jié)。起重臂上、下弦桿都是用兩條角鋼拼焊而成 的方管，整個臂架為三角形截面，節(jié)與節(jié)之間

27、用銷軸連接，拆裝方便，為了提高起重 性能，減輕吊臂的重量，吊臂采用雙吊點變截面空間桁架結(jié)構(gòu)，在起重臂第一節(jié)放置 小車牽引機(jī)構(gòu)，在小車上設(shè)置有吊籃，便于安裝與維修，臂架根部第一節(jié)與回轉(zhuǎn)塔身 用銷軸連接。為了保證起重臂水平，在第二節(jié)、第六節(jié)臂設(shè)有兩吊點，通過這兩點與 塔帽連接。 起重臂在組裝時，必須嚴(yán)格按照每節(jié)臂上序號標(biāo)記組裝，不允許錯位或隨意組裝， 起重臂最長為 50 米，根據(jù)施工要求也可以組裝成 44 米臂長和 38 米臂，其中變 44 米 臂長時，拉桿吊點位置不變；變 38 米臂長時拉桿吊點位置也不變。兩組起重臂拉桿上 端通過特制的銷軸與塔帽耳板連接，其下端通過特制銷軸分別與起重臂上弦桿的吊

28、點 銷孔連接而將起重臂懸掛為水平形式。 50 米臂組裝順序：1+2+3+4+5+6+7+8+9 44 米臂組裝順序：1+2+3+4+5+6+7+9 38 米臂組裝順序：1+2+3+4+5+6+9 2.6.6平衡臂 平衡臂為工字鋼及角鋼組焊而成的結(jié)構(gòu)，分兩節(jié)，用耳板銷軸連接，平衡臂上設(shè) 有欄桿及過道，尾部設(shè)置工作平臺，平衡臂的一端用兩根特制的銷軸與回轉(zhuǎn)塔身相連， 另一端組合剛性拉桿同塔帽相連，尾部裝有平衡重和起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)本身有獨立 的底座，用四根銷軸平衡在平衡臂上，平衡重的重量隨吊臂長度改變而變化，50 米臂 時為 13 噸，44 米臂時為 12 噸，38 米臂時為 11 噸。平衡臂拉桿分

29、兩組，通過特制的 銷軸分別將塔帽和平衡臂尾部的拉桿耳板連接，將平衡臂掛至水平位置。 2.6.7上支座 上支座上部用 16 個 M30100 高強度螺栓與回轉(zhuǎn)塔身底部的法蘭板連接，下部用 36 個 M24 高強度螺栓與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈連接，在上支座兩側(cè)對稱地安裝兩套回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 安裝在它下部的小齒輪準(zhǔn)確地與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合。 2.6.8下支座 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 下支座是上部通過回轉(zhuǎn)支承與上支座連接，下部與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和套架連接的金屬 結(jié)構(gòu)，它主要是由鋼板拼焊而成的，它的上部平面用 36 個 M24 高強度螺栓與回轉(zhuǎn)裝 置的外齒圈連接，支承上部結(jié)構(gòu)，下部四個支腳和四角平面分別

30、用 16 套 M30100 高 強度螺栓與套架連接，用 16 套 M30 級高強度螺栓與塔身連接。 2.6.9回轉(zhuǎn)塔身 回轉(zhuǎn)塔身是用角鋼扣方而成的主弦桿與其它形鋼組焊而成的,上端用法蘭與塔帽連 接,下端通過法蘭與上支座連接。 2.6.10駕駛室 駕駛室為外掛式，其下部通過支承槽鋼與上支座連接，如有特別要求，還可在司 機(jī)室上部通過拉桿斜拉在塔帽主弦桿上，以使司機(jī)室更穩(wěn)固。 2.7工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)包括：起升機(jī)構(gòu)、小車牽引機(jī)構(gòu)及液壓頂升機(jī)構(gòu)等裝置，分別簡介如下 2.7.1起身機(jī)構(gòu) QTZ63 塔式起重機(jī)采用了 YZTD225L2-4/8/32 三速帶渦流制動電機(jī)，通過帶制動 輪的聯(lián)軸器帶動變速箱再

31、驅(qū)動卷筒獲得三種繩速，根據(jù)吊重再選擇不同的滑輪倍率。 當(dāng)選用 2 繩時，速度可達(dá)到 10、40、80 米/分三種；若選用 4 繩時，則速度達(dá)到 5、20、40 米/分三種。這樣對于不同的起吊重量有不同速度，以充分滿足施工要求。 為達(dá)到啟動和制動迅速又平穩(wěn)，在電動機(jī)的另一端帶有渦流制動器。在變速箱的輸入 軸聯(lián)軸器上裝有 YWZ315/45 型液壓推桿制動器，起升機(jī)構(gòu)不工作時，制動機(jī)構(gòu)永遠(yuǎn)處 在制動位置。在卷筒軸另一端裝有高度限位器，高度取位器可根據(jù)實際需要的高度進(jìn) 行調(diào)整。 2.7.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由兩臺 YZR132M-6/2.2kw 電機(jī)驅(qū)動。經(jīng)液力偶合器帶動小齒輪 ,從而帶 動塔機(jī)上部

32、的起重臂、平衡臂等左右回轉(zhuǎn)，其速度為 0.62rpm，由于采用液力偶合器聯(lián) 結(jié)，因此塔機(jī)在起動和制動中平穩(wěn)無沖擊。內(nèi)置式電磁停止器可對塔機(jī)起重臂作精確 定位，使得物品就位準(zhǔn)確。 2.7.3小車牽引機(jī)構(gòu) 小車牽引機(jī)構(gòu)是載重小車變幅的驅(qū)動裝置，由 YDEJ132S-4/8 二速電機(jī)驅(qū)動，經(jīng)由 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 14 液力推動制動器，擺線針輪減速器帶動卷筒，通過鋼絲繩（619-7.7-170-I-甲-鍍- 右交 GB1102-74）使載重小車以 20/40 米/分的速度在臂架軌道上來回變幅運動。兩牽引繩均 一端纏繞后固定在卷筒上，另一端則固定在載重小車上，變幅時靠繩的一收一

33、放來保 證載重小車正常工作。 3.設(shè)計計算說明書 3.1頂升機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的確定 1）頂升力的計算 頂升力按頂升部件的總重力和頂升過程中的摩擦阻力計算。摩擦阻力和風(fēng)阻力可 取為被頂升部件總重力的 1020。 上回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)的頂升力 (3.1)cosGFKa 式中 頂升部件總重力;這里 ; 附加載荷影響系數(shù)，通常取 ;K=1=1. 頂升力與回轉(zhuǎn)軸線的夾角。a 起重機(jī)的頂升力 F 隨塔身的接高而變化，即從 逐漸向 增大，頂升力 和回minFmaxF 轉(zhuǎn)軸線的夾角 3.8 得頂升機(jī)構(gòu)在最大負(fù)載 。=26kN 2）頂升速度和功率 塔式起重機(jī)的頂升工作不頻繁，因此頂升速度底。設(shè)計設(shè)計時，主要考慮安全性，

34、 可取 ,下放速度不宜大于頂升速度。0.5.13m/s 頂升功率 (3.2)cos4.310FvaP 式中 頂升機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率， 取 ；.685 v頂升速度（m/s）.v 取 0.0115 20.5kNGF 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 得 p=4.3kw 3）液壓油缸的選型計算 為適應(yīng)不同液壓設(shè)備的需要，液壓設(shè)計有不同的壓力級，一般根據(jù)液壓設(shè)備的工 作性質(zhì)確定液壓系統(tǒng)的壓力。 表 3-1 按主機(jī)類型選擇執(zhí)行元件工作壓力 機(jī)床 主機(jī)類型 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 工程機(jī)械輔助機(jī) 構(gòu) 液壓機(jī) 中、大型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重機(jī)運輸機(jī) 工作壓力 P(

35、Mpa) 2 35 8 810 1018 2032 根據(jù)上表暫選 20Mpa 作為初定液壓系統(tǒng)的壓力。 圖 3-1 油缸直徑示意圖 (3.3) 24DFPS 式中 P油缸壓強 這里 p=20Ma 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 16 D油缸直徑 要使所選油缸產(chǎn)生的推力能完成頂升過程，則必須 ，F(xiàn)推 頂 可推出 4F/P=25.4F19.m頂頂 根據(jù)液壓傳動表來確定活塞桿的直徑 表 3-2 液壓缸活塞桿直徑推薦值 受壓強,工作壓力 P1(MPa)活塞桿受力情 況 受拉伸 P15 5P17 P17 活塞桿直徑 d (0.10.5)d (0.50.55)d (0.50.7)d 0.7d

36、由上表即可知活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 成 d=0.7D 的關(guān)系=0.7D120=84m 按 GB234880 將這些圓整成就近標(biāo)準(zhǔn)值時得： ; ;=125md90 根據(jù)上面數(shù)據(jù)選擇工程液壓缸，型號為 HSG L01-125/90E-1 121-16001920 液壓油缸的流速 q ： (3.4) 24DAv 式中 D液壓缸直徑(m) 頂升速度(m/s)v 得 q=0.14/s8.6/minll 4）液壓泵的確定 液壓缸在頂升過程中最大工作壓力為 ,P=FD18.0MPa頂 如取進(jìn)油回路上的壓力損失為 0.8MPa，則液壓泵的最大工作壓力為：max18.0+. 液壓泵向液壓缸提供的最大流速

37、為 8.46l/min，若回路中泄露按液壓缸輸入 10估計,則液壓泵要提供的流速為： 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 ；maxq=1.8469.30l/min 根據(jù)以上壓力和流速的數(shù)據(jù)查閱產(chǎn)品目錄，確定最后用 16GY14-1B 液壓泵。該泵 的總效率為 左右，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)所需要的功率為：=0.7 ； Pq泵 泵 （3.5） 式中 液壓泵的最大工作壓力；P泵 液壓泵的最大流速；q泵 根據(jù)此數(shù)值查閱電動機(jī)產(chǎn)品目錄，選定 Y132S-4 型電動機(jī)，其額定功率為 5.5 kw。 5）閥類元件及輔助元件的確定 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個閥類元件和輔助元件的實際流量，可選出這些

38、 元件的型號和規(guī)格，列于表 3-3 中 3-3 液壓元件表 元件名稱 估計通過的最 大流速 l/min 型號 額定流速 l/min 額定壓力 MPa 高壓柱塞泵 9.306 16GY14-1B 24 20 高壓溢流閥 10 YF-L32H 32 25 壓力表開關(guān) K-6B 安全閥 10 AXQF-E10B 10 25 三位四通換向閥 10 34DY-15BY 15 25 低壓溢流閥 10 Y-10B 10 25 平衡閥 10 YF3-E10B 10 25 6）液壓系統(tǒng)原理圖及工作過程 13 9 手 動 換 向 閥 13 帶 雙 向 鎖 、 節(jié) 流 閥 的 頂 升 油 缸2 高 壓 膠 管 平

39、衡 閥0 低 壓 溢 流 閥8 壓 力 表7 安 全 閥6 高 壓 溢 流 閥5 電 動 機(jī)4 高 壓 泵3 空 氣 濾 清 器2 粗 濾 油 器1 油 箱8012液 壓 系 統(tǒng)12D7649 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 18 圖 3-2 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓頂升系統(tǒng)的工作，主要是靠安裝在套架內(nèi)側(cè)面的一套液壓油缸、泵、閥和油壓系 統(tǒng)來完成。當(dāng)需要頂升時，由起重吊鉤吊起標(biāo)準(zhǔn)節(jié)送進(jìn)引入架，拆去塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與下 支座的 16 個 M36 的連接螺栓，開動電機(jī)使液壓缸工作，頂升上部結(jié)構(gòu)之后借助操縱爬 升銷軸支持上部重量，收回活塞，再次頂升，這樣兩次工作循環(huán)可接一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。液壓 頂升過程的液

40、壓動力是這樣傳遞的，當(dāng) Y132S-4 型 5.5kw 的電機(jī)開動時，帶動油泵， 輸出 20MPa 的油壓和 10l/min 流量液壓動力。油泵供出的高壓油進(jìn)入手動三位四通換 向閥，中間裝有一支 Y-60 壓力表，便于觀察油壓讀數(shù)，手動換向閥為的是控制油液的 進(jìn)油和回油的方向，然后手動換向閥的液壓油經(jīng)過平衡閥送到油缸中去進(jìn)行油缸的伸 縮頂升工作。工作油缸的高壓腔接有平衡閥，主要是防止起重機(jī)在自升過程中，由于 油路系統(tǒng)故障引起起重機(jī)超速下降。 3.2塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 過程作簡單的描述如圖 3-3：（1）將頂升橫梁兩端的軸頭放入踏步的半圓槽內(nèi)； （2）啟動動液壓系統(tǒng)使活塞桿伸出，找正塔機(jī)頂

41、部的平衡；繼續(xù)啟動液壓系統(tǒng)直至兩 個爬升銷軸能擔(dān)在上面一個踏步上；（3）將兩個爬升銷軸推進(jìn)同時操縱換向閥停止頂 升而后轉(zhuǎn)為活塞桿收縮，直到頂升橫梁兩端的軸頭能放入上面一個踏步的槽內(nèi)為止； （4）再次使油缸活塞桿伸出，直到塔身上方恰好有能裝入一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的空間。然后引 入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，由以上過程可以看出：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)踏步、頂升橫梁和爬升銷軸等件在塔機(jī)的頂 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 升過程起關(guān)鍵作用。 圖 3-3 頂升機(jī)構(gòu)簡圖 1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)踏步的設(shè)計 工作過程如下：外套架上端以銷軸連接下支座，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上焊接塔步，液壓油缸安 裝在外套架的橫梁上。油缸產(chǎn)生的推力通過頂升橫梁作用在塔步上，靠反作用力將

42、套 架及套架以上部件向上抬起，超過標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一半的高度后，靠爬升銷軸卡在塔步上，將 套架固定。油缸縮回帶動頂升橫梁跨在上一個塔步上，取下爬升銷軸繼續(xù)頂升。當(dāng)下 支座和已安裝的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的空間足以放下一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時，在外套架外部引入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)， 并與下一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)接連接緊固。下面以 QTZ63 塔式起重機(jī)為例， 進(jìn)行頂升機(jī)構(gòu)的受力 分析： 踏步的計算包括踏步焊縫剪應(yīng)力和踏步與頂升橫梁軸頭的接觸應(yīng)力的計算兩部分； （1）計算焊縫剪應(yīng)力：踏步類似于建筑結(jié)構(gòu)中的牛腿，圖4是QTZ63塔s式起重機(jī)踏步 的結(jié)構(gòu)尺寸和受力分析簡圖，從受力簡圖上可以看到，載荷Q 對焊縫產(chǎn)生剪切應(yīng)力之外， 還應(yīng)該考慮軸頭中心到主肢的距離e產(chǎn)

43、生的彎距對焊縫的影響，用下面的公式來計算焊 縫的當(dāng)量剪切應(yīng)力: ; (3.6)226()()2Qehflmhfl 式中：Q 單踏步承受的頂升重量， ;05/=10N e 軸頭中心到焊縫型心的距離,112mm 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 20 hf 焊縫高度，240mm lm 焊縫長度，14mm 焊縫許用剪切應(yīng)力，101.2MPa. 圖 3-4踏步結(jié)構(gòu)尺寸和受力圖 得 ，可以滿足要求。=106.8MPa （2）踏步接觸應(yīng)力計算：根據(jù)材料力學(xué)的公式，不同直徑的半圓柱體產(chǎn)生的接觸應(yīng)力 , 21-0.418cd cdQERL （3.7） 其中： ， 分別是軸頸和踏步的接觸面圓弧部半徑，

44、 ， ，1R2 1=9m230 Q為單踏步承受的頂升重量， ;=1025N E彈性模量， ;52.10N/m L接觸面寬度，28mm; 踏步材料：Q235A，許用接觸應(yīng)力 . cd=76MPa 得 ;cd=25MPa 從計算上來看，計算應(yīng)力小于許用應(yīng)力，因此，不會有變形的可能。 2）頂升橫梁的載荷及強度計算 除去踏步之外，在塔機(jī)頂升時，頂升橫梁也是一個也是一個核心的受力件。圖 3-5 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 是 QTZ63 塔機(jī)的頂升橫梁的結(jié)構(gòu)圖： 圖 3-5頂升橫梁結(jié)構(gòu)圖 自升式塔機(jī)在頂升時，應(yīng)使各部件的重心在落在頂升中心線上。通過計算配重的 重量和調(diào)整吊重的位置來保證

45、。經(jīng)計算，QTZ63 塔式起重機(jī)的頂升包含以下部件：塔 頂、平衡臂、平衡重、起升機(jī)構(gòu)、平衡臂拉桿、司機(jī)室、起重臂、起重臂拉桿、變幅 機(jī)構(gòu)、載重小車、吊鉤、上轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、下轉(zhuǎn)臺、半節(jié)、電氣系統(tǒng)、 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（共兩節(jié)）、套架、液壓系統(tǒng)等。總重量 。由于液壓油缸中心線是傾G=205kN 斜的，載荷 G 會產(chǎn)生水平分力，經(jīng)計算，油缸中心線傾斜的最大角度為 3.8 度，水平 載荷 Gy=Gtan(3.8)=13.656KN。由于頂升橫梁上的油缸支腳間距為 100，應(yīng)將載荷分解 為兩個相同的數(shù)值，單支腳垂直載荷 ，水平載荷 .zP102.5kyP6.82k 圖 3-6 是頂升橫梁的主視圖 圖 3

46、-6 頂升橫梁主視圖 其中的集中載荷 和 通過頂升橫梁作用在兩端的塌步上。從圖上可以看出，我zPy 們需要校核 AA 和 BB 兩斷面應(yīng)力，BB 斷面的剪切應(yīng)力和兩端軸頸的接觸應(yīng)力。 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 22 根據(jù)材料力學(xué)的公式，經(jīng)計算 AA 和 BB 兩斷面的彎距A 6YyM=P(1620/)5.1NmB 7Z-=30 ；6Yy(/)4. 圖 3-7 為頂升橫梁的 A-A 斷面圖，可以用積分的方法計算出該斷面的截面特性： 圖 3-7頂升橫梁 A-A面斷面圖 慣性距 15135227004.10AzIydydm 抵抗距 5315.AZWIm 620Y 圖 3-8 是頂升

47、橫梁的 B-B 斷圖面，同樣可以用積分的方法計算該斷面的截面特性： 6. 2. 2740(37)Y y 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 圖 3-8 頂升橫梁 B-B面斷面圖 慣性距 1614227400(55.).610BZIydydm . 6. 102642388.Y y 抵抗距 531.BZWIm 460Y 由此可計算出兩斷面的應(yīng)力： =/1.7325./1732=.MPa AYMa BZ/W Y=95.8Pa 應(yīng)力疊加后 ;A20.Ma ;B=678P 頂升橫梁的材料為 Q235A, 按載荷組合 B 計算許用應(yīng)力，cd=276MPa 許用抗壓彎應(yīng)力: ; s/1.345/.

48、1.4 許用剪切應(yīng)力: ；.30.2a 可見，頂升橫梁的強度滿足要求。 軸頸斷面接觸應(yīng)力： 21cd cdPE(R-)=0.418L （3.8） 其中： ， 分別是軸頸和踏步的接觸面圓弧部半徑，1R2 ， ，cd=40MPa=30m 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 24 P 和 的合力, ;yZ2yzP=+107N E彈性模量， ;5.1/m L接觸面寬度， ;8 得 ； cd=34.9MPa 按材料力學(xué)最基本的擠壓計算方法: cdP=2RL （3.9） 其中：R 為接觸面半徑， ；R=29m L為接觸面寬度， ；L8 P為 和 的合力, ;yZ2yzP+107N 得 ；63.cd

49、Ma 軸頸材料：30 調(diào)質(zhì)，許用接觸應(yīng)力 ；cd=4MPa 可見，無論用哪一種方法計算軸頸接觸應(yīng)力均能滿足要求。 3）爬升銷軸的設(shè)計 爬升銷軸放入踏步內(nèi)的簡圖如下 圖 3-9 爬升銷軸受力簡圖 踏 步 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 25 這是一個懸臂梁，其中的集中載荷 P 為踏步作用在爬升銷軸上的力。可以看出， A-A 斷面受彎距最大，需要計算 AA 斷面的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力： 銷軸 AA 斷面的彎距 ;6M=10258.10Nm 銷軸直徑 50mm,面積 .2/49 抵抗距 .33W5/7m 由此可以計算，銷軸剪切應(yīng)力 ;=P/A5.7a 彎曲應(yīng)力 ;=/168a 銷軸材料： 40

50、Cr 調(diào)質(zhì)處理， ; ; 19M=345P 所以銷軸滿足要求。 4）頂升套架的設(shè)計 QTZ63 外套架式液壓自升式塔式起重機(jī)的頂升過程：將起重臂調(diào)整到正前方向 （與引進(jìn)梁同向） ，并把要加的塔身節(jié)按此方向在地面排好。吊起一個塔身節(jié)掛在引進(jìn) 梁小吊鉤上，這時卸下下轉(zhuǎn)臺與塔身節(jié)之間的高強度螺栓。將頂升橫梁兩端的軸頭放 入踏步的槽內(nèi)，開動液壓系統(tǒng)使活塞桿伸出 2030 mm,使下轉(zhuǎn)臺與塔身節(jié)結(jié)合面剛剛 分開。同時，要使回轉(zhuǎn)電磁制動器起作用以保證起重臂不再左右擺動。將爬升銷軸抽 出后操縱液壓系統(tǒng)使活塞桿繼續(xù)伸出，直至頂升橫梁兩端軸頭能擔(dān)在上面一個踏步上 時，將兩個爬升銷軸推進(jìn)同時操縱換向閥停止頂升而后

51、轉(zhuǎn)為活塞桿收縮，此時爬升銷 軸應(yīng)可靠地放在踏步上，直到頂升橫梁兩端的軸頭能放入上面一個踏步的槽內(nèi)為止， 然后再次使油缸外伸（軸頭離開踏步后馬上將爬升銷軸抽出）直到塔身上方有能裝入 一個塔身節(jié)的空間。這時將掛在引進(jìn)梁外端的塔身節(jié)引入套架內(nèi)與塔身對正螺栓孔， 然后縮回油缸至上下塔身節(jié)連接面接觸，用高強度螺栓將兩塔身節(jié)連接牢固，將引進(jìn) 吊鉤拉至最外端，然后油缸繼續(xù)縮回，使下轉(zhuǎn)臺落在新加的塔身節(jié)上，用高強度螺栓 連接牢固。至此，完成了一次頂升過程。 套架中液壓油缸型號選定以及頂升橫梁、爬升銷軸、滾輪等關(guān)鍵件定位尺寸的確 定，首先應(yīng)先知道以下幾個尺寸： （1）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度 H=2800mm；（2）踏步圓弧

52、中心與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上下兩平面的距離 h1=470、h2=930；（3）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水平斜腹桿上平面到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上平面的距離 A=125mm 和 水平斜腹桿的高度尺寸 B=50mm（4）下轉(zhuǎn)臺底面到水平腹桿下底面（引進(jìn)梁上平面） 的距離 D=265mm；（5）引進(jìn)梁上平面到引進(jìn)吊鉤內(nèi)腔的距離 E=308mm；（6）頂升 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 26 橫梁軸頭與油缸支座中心距 F=3mm；（7）踏步外沿上平面到踏步底面的距離 T=140mm；（8）踏步槽（頂升橫梁軸頭）半徑 R=30mm。因為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)踏步位置要與套 架協(xié)調(diào)定位，為防止踏步與高強度螺栓干涉，所以確定踏步圓弧中心與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上下兩 平面

53、的距離 h1、h2 還需要：連接套長度 G=130mm；選用的高強度螺栓長度 J=320mm、螺母厚度 K=20mm；踏步圓弧中心到踏步上下兩平面的距離 M=160mm、 N=120mm。設(shè)計可分四步來進(jìn)行： 引進(jìn)梁 標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 上支座 頂升橫梁 圖 3-10 頂升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸 確定液壓油缸行程和安裝距 先根據(jù)已知尺寸計算出引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)需要的最小空間 L, L=E-D+(A+B)+H+30=3048 30為引進(jìn)時兩標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的間距 L 也就是液壓油缸的兩次行程至少要頂升的距離，根據(jù) L 可以確定需要的液壓油缸的 最小行程 Pmin: Pmin = L H/2 Q =1593mm 同時，因為上下兩層滾輪的

54、間距越大，套架整體受力越好，所以可根據(jù)上滾輪最 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 27 高不能超過標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的上平面的原則，再由尺寸 3048 mm 確定上滾輪橫梁的位置，初定 上滾輪橫梁距離套架頂部橫梁 3268 mm。 確定爬升銷軸的位置 確定爬升銷軸位置的原則是：在頂升換步時與頂升橫梁軸頭不干涉；盡量地 便于在套架主肢上生根定位。 在塔機(jī)正常狀態(tài)時，爬升銷軸應(yīng)在踏步附近。如果爬升銷軸在踏步槽上方，那么 在第一次頂升時就會減少頂升高度，造成第一次頂升完畢換步時頂升橫梁銷軸低于踏 步槽，無法進(jìn)行第二次頂升。由此可以看出爬升銷軸應(yīng)低于踏步槽或與踏步槽同一位 置。如果低于踏步槽，這樣在第一次頂

55、升時就會增加油缸行程，但是不應(yīng)超過油缸的 最大行程。即踏步槽和爬升銷軸的最小中心距 Umin 為 0，最大中心距 Umax 為： ;maxU=P-QH/21693-4580/2= 由于爬升銷軸只在第一次頂升縮回油缸時將爬升銷軸放入踏步內(nèi)起支撐上部重量 的作用，所以在本設(shè)計中將爬升銷軸的位置與踏步槽中心定為 0。即在第一次頂升的時 候頂兩個踏步間的距離為 1400mm.由于油缸的行程為 1600mm,所以能滿足要求。 為防止在連接高強度螺栓時踏步干涉，所以上下兩層踏步的極限位置是：兩塔身 節(jié)連接后上層踏步上平面至少低于高強度螺栓下端面一個螺母厚度； 下層踏步底面至 少高于連接套上平面一條高強度螺

56、栓長度。即： 1minh=j-G+KN140 ; 2iM6 所以準(zhǔn)節(jié)上踏步圓弧中心距離標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上平面 , 的尺寸合乎要求，1h=470293 無須重新定位。 根據(jù)平臺定位原則確定上層平臺距離套架上水平腹桿 1100mm,上下兩平臺間距為 2000。這樣人站在上下平臺上便于操作。 4.使用說明書 4.1頂升作業(yè) 第一步：先將要加的幾個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)吊至塔身引入的方向一個個依次排列好，然后將 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 28 大臂旋轉(zhuǎn)至引進(jìn)橫梁的正上方，打開回轉(zhuǎn)制動開關(guān)，使回轉(zhuǎn)處于制動狀態(tài),用吊鉤吊起 一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，放到引進(jìn)橫梁的吊鉤上。這時塔式起重機(jī)的上部重心落在頂升油缸上的 鉸點位置上，最

57、后卸下轉(zhuǎn)臺與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的8 個 M30的連接螺栓，將頂升橫梁兩端的 軸頭放入塔身的踏步槽內(nèi)。 第二步：開動液壓系統(tǒng)使活塞桿伸出2030mm。使下支座與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)結(jié)合面剛 剛分開，然后將爬升銷軸抽出后操縱液壓系統(tǒng)使活塞桿繼續(xù)伸出，大約頂升1.4米左右， 使爬升銷軸能準(zhǔn)確的放入踏步槽內(nèi)。 第三步：這時操縱液壓的換向閥，使活塞桿收縮，使頂升橫梁的兩端軸頭能放在 上一個踏步槽內(nèi)，繼續(xù)操縱液壓系統(tǒng)頂升1.6米左右，使塔身上方剛好能裝一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 的空間。 第四步：將一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)通過引進(jìn)橫梁人工拉到塔身的正上方，對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的螺栓 連接孔，先將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下方的螺栓連接好。然后，縮回活塞桿至上、下標(biāo)準(zhǔn)節(jié)接觸吻合 后，

58、用8個M30的高強度螺栓將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和下支座按一定的予緊力連接可靠。即完成一個 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的加節(jié)過程。 4.2頂升過程的注意事項 （1）頂升過程中必須利用回轉(zhuǎn)制動器將吊鉤鎖住，嚴(yán)禁吊臂回轉(zhuǎn)，保證起重臂與 引入塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的方向一致。 （2）加完一個塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)后，若需吊臂回轉(zhuǎn)，起吊下一塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，則必須使塔 身各弦桿和下支座至少有一個 4 套 M30 高強度螺栓相連接。 4.3液壓頂升系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng) （1）使用液壓油嚴(yán)格按潤滑表中的規(guī)定進(jìn)行加油和換油，并清洗油箱內(nèi)部。 （2）溢流閥的壓力調(diào)整后，不得隨意更動，每次進(jìn)行爬升之前，應(yīng)用油表檢查其壓力 是否正常。 （3）應(yīng)經(jīng)常檢查各部管接頭是否緊固嚴(yán)密，不準(zhǔn)有

59、漏油現(xiàn)象。濾油器要經(jīng)常檢查有無 堵塞，檢查安全閥在使用后調(diào)整值是否變動。 （4）油泵、油缸和控制閥，如發(fā)現(xiàn)滲漏應(yīng)及時檢修。 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 29 （5）組裝和大修初次起動油泵時，應(yīng)檢查入口和出口是否接反，轉(zhuǎn)動方向是否正確。 吸油管是否漏氣，然后用手試轉(zhuǎn)，最后在規(guī)定轉(zhuǎn)速內(nèi)起動和試運轉(zhuǎn)。 （6）在冬季起動時，要開開停停往復(fù)數(shù)次，待油溫上升和控制閥動作靈活后再正式使 用。 4.4一般說明 （1） 起重機(jī)必須符合設(shè)計圖紙規(guī)定的基礎(chǔ)上工作。 （2） 起重機(jī)的操作人員必須經(jīng)過訓(xùn)練，了解機(jī)械的構(gòu)造和使用，必須熟知機(jī)械的保 養(yǎng)和安全操作規(guī)程，非安裝、維護(hù)人員未經(jīng)許可不得攀登塔機(jī)。 （3

60、） 起重機(jī)正常工作氣溫為20+40，風(fēng)速低于 6 級。 （4） 起重機(jī)每轉(zhuǎn)移一次工地重新安裝后，必須進(jìn)行空載、靜載、動載試驗后方能進(jìn) 行吊裝作業(yè)，其靜載試驗吊重為額定載荷的 125%，動載試驗吊重采用額定載荷的 110%。 （5）在夜間工作時，除塔機(jī)本身備有照明外，施工現(xiàn)場必須備有充分的照明設(shè)備。 （6） 司機(jī)室內(nèi)禁止存放潤滑油，油棉紗及其它易燃易爆物品。冬季用電爐取暖更要 注意防火。 （7） 起重機(jī)必須有良好的電氣接地措施，防止雷擊，遇有雷雨，嚴(yán)禁在底架的附近 走動。 （9）塔機(jī)應(yīng)定機(jī)定人，專機(jī)專人負(fù)責(zé)制。非機(jī)組人員不得進(jìn)入司機(jī)室和擅自操作，在 處理電氣事故時，必須有專職人員二人以上。 4.

61、5 起重機(jī)的塔身升、降作業(yè)說明 （1） 在整個塔身升、降作業(yè)過程中，必須有專人指揮；專人照管電源；專人操縱液 壓系統(tǒng)；專人照管頂升橫梁，塔身踏步和爬爪；專人緊固螺栓；專職司機(jī)操作塔機(jī)。 非有關(guān)作業(yè)人員不得登機(jī)。 （2） 升、降工作應(yīng)在白天進(jìn)行，若遇特殊情況，需在夜間工作時，必須備有充足的 照明設(shè)備。 （3） 只準(zhǔn)在 4 級風(fēng)以下進(jìn)行頂升作業(yè)。如在作業(yè)過程中，突然遇到風(fēng)力加大，必須 停止工作，并緊固連接螺栓，使下塔身連接為一體。 原波：QTZ63 型塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)設(shè)計 30 （4） 頂升前必須放松電纜，使電纜放松長度略大于總的爬升高度。 （5） 升、降過程中，應(yīng)把回轉(zhuǎn)部分緊緊剎住，嚴(yán)禁回轉(zhuǎn)及

62、其它作業(yè)。 （6） 在升、降過程中，如發(fā)現(xiàn)故障，必須立即停車檢查，非經(jīng)查明真相和故障排除， 不得繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。 （7） 每加高一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，必須先把該節(jié)與塔身連接好后，方可繼續(xù)加高下一個標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)，只能拆該節(jié)與塔身及下支座的連接螺栓。不得提前拆卸塔身的其它大螺栓。 （8） 兩個爬爪因一定時間內(nèi)不用產(chǎn)生銹蝕或運輸碰撞等原因，很可能不能自動恢復(fù) 到水平狀態(tài)，故在加進(jìn)或拆除標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時，必須事先對兩爬爪進(jìn)行仔細(xì)檢查。 （9） 塔身加高過程中兩爬爪是自然翻過踏步的。而在塔身下降過程中，當(dāng)頂升油缸 收缸時應(yīng)拉起爬爪以避過踏步。當(dāng)頂升油缸需要換步時再用爬爪支承踏步。 （10） 頂升橫梁的兩端頂升銷，必須是兩端放入

63、踏步內(nèi)，且與踏步良好地貼合。 （11） 每次升降作業(yè)前后，必須認(rèn)真做好準(zhǔn)備工作和收尾工作，應(yīng)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢 查，作空載試車，檢定安全壓力，特別在頂升以后，各連接螺栓應(yīng)按規(guī)定的預(yù)緊力緊 固，不得松動，爬升套架滾輪與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的間隙應(yīng)調(diào)整好，操作桿應(yīng)回到中間位置， 液壓系統(tǒng)的電源應(yīng)切斷等。 4.6起重機(jī)的操作 必須嚴(yán)格執(zhí)行 ZBJ80012-89塔式起重機(jī)操作使用規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，司機(jī)必須是 按勞動人事部門有關(guān)規(guī)定進(jìn)行考核并取得合格證者。 （1）司機(jī)必須在得到指揮信號后，方可進(jìn)行操作，操作前必須鳴笛，操作時要精神集 中。 （2） 司機(jī)必須嚴(yán)格按起重機(jī)性能表中規(guī)定的幅度和起重量進(jìn)行工作，不許超載使用

64、。 （3） 起重機(jī)不得斜吊物品，并禁止用于拔樁等到類似的作業(yè)。 （4） 工作中塔梯上嚴(yán)禁有人，并不得在工作中進(jìn)行調(diào)整或維修機(jī)械等作業(yè)。 （5） 工作時嚴(yán)禁閑人走近臂架活動范圍以內(nèi)。 （6） 液壓系統(tǒng)安全閥的數(shù)值、電氣系統(tǒng)保護(hù)裝置的調(diào)整值及其它機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)部件的 調(diào)整值（如制動器、限位開關(guān)等） ，均不允許隨意更動。 （7） 有兩臺以上塔機(jī)工作時，要根據(jù)工程特點注意相互間的位置，并采用不同標(biāo)高 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 31 的方法，以避免塔機(jī)的起重臂，平衡臂相互碰撞，以及與建筑物碰撞。 （8） 起重機(jī)作業(yè)完畢后，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)松閘，吊鉤升起。 5標(biāo)準(zhǔn)化審核報告 QTZ63 塔式起重機(jī)頂升機(jī)構(gòu)的設(shè)計已基本完成，現(xiàn)具備全套圖紙和一些基本數(shù)據(jù)， 根據(jù)有關(guān)規(guī)定，對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，結(jié)果如下： （1）設(shè)計圖紙和文件 圖紙和文件所用的編號原則符合以下標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定： GB/T177101999 數(shù)據(jù)處理校驗系統(tǒng)； JB/T 5054.81991 產(chǎn)品圖樣既涉及文件通用和借用件管理辦法； JB/T 5054.42000 產(chǎn)品圖樣及設(shè)計文件編號原則； JB/T 88231998