QTZ40塔式起重機(jī)—變幅機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計【14張CAD圖紙】

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主要技術(shù)參數(shù)性能 設(shè)計原則 平衡重的計算 塔機(jī)的風(fēng)力計算 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計算（3） 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算 變幅機(jī)構(gòu)的形式 確定卷筒尺寸 選擇電動機(jī)、減速器、制動器、聯(lián)軸器 驗算實際變幅速度 驗算起、制動時間 電動機(jī)發(fā)熱驗算 卷筒強(qiáng)度的計算（4） 變幅小車的設(shè)計 變幅小車的形式 變幅小車的強(qiáng)度計算（5） 設(shè)計要求 主要任務(wù)：學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立完成一項給定的設(shè)計任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計說明書，并正確繪制機(jī)械與電氣工程圖紙，獨立撰寫一分畢業(yè)論文，并繪制有關(guān)圖表。 知識要求：學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計工作中，應(yīng)綜合運用多學(xué)科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。通過學(xué)習(xí)、鉆研與實踐，深化理論認(rèn)識、擴(kuò)展知識領(lǐng)域、延伸專業(yè)技能。 能力培養(yǎng)要求：學(xué)生應(yīng)學(xué)會依據(jù)技術(shù)課題任務(wù)，完成資料的調(diào)研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)工程設(shè)計的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計計算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗、測試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉學(xué)生分析與解決工程實際問題的能力。 綜合素質(zhì)要求：通過畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生應(yīng)掌握正確的設(shè)計思想；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)；在工程設(shè)計中，應(yīng)能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀與全局觀。 設(shè)計成果要求：1） 凡給定的設(shè)計內(nèi)容，包括說明書、計算書、圖紙等必須完整，不得有未完的部分，不應(yīng)出現(xiàn)缺頁、少圖紙現(xiàn)象。2） 對設(shè)計的全部內(nèi)容，包括設(shè)計計算、機(jī)械構(gòu)造、工作原理、整機(jī)布置等，均有清晰的了解。對設(shè)計過程、計算步驟有明確的概念，能用圖紙完整的表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝要求，有比較熟練的認(rèn)識圖紙能力。對運輸、安裝、使用等亦有一般了解。3） 說明書、計算書內(nèi)容要精練，表述要清楚，取材合理，取值合適，設(shè)計計算步驟正確，數(shù)學(xué)計算準(zhǔn)確，各項說明要有依據(jù)，插圖、表格及字跡均應(yīng)工整、清楚、不得隨意涂改。制圖要符合機(jī)械機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，且清潔整齊。4） 對國內(nèi)外塔式起重機(jī)情況有一般的了解，對各種塔式起重機(jī)有一定的分析、比較能力。其他各項應(yīng)符合本資料有關(guān)部分提出的要求。3、畢業(yè)設(shè)計（論文）成果要求（包括圖表、實物等硬件要求）： 計算說明書一份 內(nèi)容包括：設(shè)計任務(wù)要求的選型、設(shè)計計算內(nèi)容、畢業(yè)實習(xí)報告等。作到內(nèi)容完整，論證充分（包括經(jīng)濟(jì)性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進(jìn)行統(tǒng)一編號）、批準(zhǔn)，字?jǐn)?shù)要求不少于2萬字；撰寫中英文摘要；提倡學(xué)生應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計、計算與繪圖。 圖紙一套不少于四張零號圖紙量4、主要參考文獻(xiàn)：1 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機(jī).北京：中國建筑工業(yè)出版社2 董剛、李建功主編.機(jī)械設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社3 機(jī)械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社（5冊）4 GB/T94621999 塔式起重機(jī)技術(shù)條件5 GB/T137521992 塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范6 GB51441994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程5、本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進(jìn)度計劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2013.3.25-2013.3.282013.3.29-2013.4.132013.4.14-2013.4.202013.4.21-2013.5.152013.5.16-2013.6.52013.6.6-2013.6.192013.6.20-2013.6.21熟悉整理資料方案選擇及總體設(shè)計繪制總圖變幅機(jī)構(gòu)、變幅小車的設(shè)計繪制變幅機(jī)構(gòu)、變幅小車裝配圖繪制零件圖紙準(zhǔn)備論文及答辯教研室審查意見：教研室主任簽字： 年 月 日系審查意見： 系主任簽字： 年 月 日河北建筑工程學(xué)院畢業(yè)實習(xí)報告系 別 機(jī)械工程系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 機(jī)094 姓 名 王 猛 學(xué) 號 2009307419 指導(dǎo)教師 李常勝 實習(xí)成績 畢業(yè)實習(xí)報告一、實習(xí)目的畢業(yè)實習(xí)是工科本科學(xué)生的一個很重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其任務(wù)是根據(jù)機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，組織學(xué)生參觀相關(guān)的機(jī)械企業(yè)或部門，培養(yǎng)學(xué)生重視實踐、增強(qiáng)理論聯(lián)系實際的觀念，深入調(diào)查研究、拓寬視野、增強(qiáng)面向人才市場、服務(wù)于社會的觀念。我們這半學(xué)期的主要任務(wù)就是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，把我們大學(xué)四年所學(xué)到的機(jī)械知識理論聯(lián)系現(xiàn)實生產(chǎn)需求進(jìn)行綜合應(yīng)用。這樣即可以進(jìn)一步鞏固所學(xué)的理論知識，又對即將走向的工作崗位作一次實戰(zhàn)性的演習(xí)。因此這次畢業(yè)設(shè)計對于我們這些即將走向工作崗位的大四的畢業(yè)生來說是很重要的。為了給畢業(yè)設(shè)計做一個良好的鋪墊，畢業(yè)實習(xí)是一個不可缺少的環(huán)節(jié)。二、實習(xí)內(nèi)容及進(jìn)度最初是為期兩周的與機(jī)械相關(guān)的英文資料的翻譯，期間我們查閱了大量與設(shè)計相關(guān)的資料，其后就進(jìn)入了畢業(yè)實習(xí)階段。我們在老師的帶領(lǐng)下去宣化一家工程機(jī)械生產(chǎn)工廠。首先對我們進(jìn)行安全教育。老師給我們看安全生產(chǎn)記錄還有事故案例，一些注意事項加血淋淋的案例，盡管我很害怕，不敢聽不敢看，但我不能，我必須聽還要看，還要做筆記，這些血淋淋的案件給人們敲響了警鐘。老師給我們提了好多要求，我們都必須做到，畢竟事故發(fā)生了誰也負(fù)擔(dān)不起。生命是無價的，一旦有嚴(yán)重?fù)p傷是無法恢復(fù)的。安全規(guī)范如下：不允許穿涼鞋進(jìn)廠；進(jìn)廠必須穿長褲； 禁止在廠里吸煙，被發(fā)現(xiàn)者罰款；進(jìn)廠后衣服不準(zhǔn)敞開，外套不準(zhǔn)亂掛在身上，不得背背包進(jìn)廠； 人在廠里不要成堆，不要站在主干道上 注重自身和學(xué)校形象；不準(zhǔn)亂按按扭、開關(guān)。再老師的帶領(lǐng)下我們了學(xué)習(xí)了從了解需求到設(shè)計，工藝制定，生產(chǎn)裝配及測試的流程。老師告誡我們產(chǎn)品設(shè)計是個綜合信息處理的復(fù)雜過程，它最終的結(jié)果是把線條、符號、數(shù)字繪制成合理的設(shè)計圖樣，設(shè)計人員應(yīng)從以下幾個方面綜合考慮； （l）簡化每個零件的形狀，使機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單； （2）合并零件的功能，減少零件的種類或數(shù)量； （3）應(yīng)用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新原理來簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品的可*性； （4）分解部件，研究其裝配、組裝的最簡單的結(jié)構(gòu)； （5）對相似零件進(jìn)行分組； （6）對相似產(chǎn)品按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)序列進(jìn)行產(chǎn)品系列化分析； （7）實現(xiàn)產(chǎn)品零件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。 產(chǎn)品設(shè)計人員提高設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵在于自覺、主動地學(xué)習(xí)與生產(chǎn)加工過程和加工工藝方面有關(guān)的知識，熟練掌握設(shè)計技巧。好的設(shè)計如果沒有好的工藝是會大打折扣的，工藝沒有最好只有更好，工藝的改進(jìn)是無止境的。改進(jìn)工藝方案： （l）避免沒有必要的切削加工，特別是沒必要的裝夾基準(zhǔn)面的切削加工。焊接件準(zhǔn)備用自動化程度較高的焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接時，應(yīng)考慮組成零件的焊前加工，保證焊接件各組成零件之間的相互位置尺寸，否則誤差太大，機(jī)器人將無法自動跟蹤焊接。(2)在保證零部件可*、合理使用的前提下，降低尺寸公差、表面粗糙度、形位公差等加工精度等級要求。 （3）減少零件的彎曲形狀和復(fù)雜程度，降低廢品率和生產(chǎn)制造成本。 （4）型鋼在進(jìn)行長度下料時，盡量把火焰切割改為型鋼剪切下料；一般板料的火焰切割改為用剪板機(jī)剪切下料；長方形條狀工件從四邊剪切改為用條鋼，僅僅是長度上的剪切下料。通過對工程機(jī)械的生產(chǎn)過程參觀，對生產(chǎn)過程的細(xì)節(jié)問題有了更深的認(rèn)識，紙上的來終覺淺。如配合和公差以前以為機(jī)械是粗糙的活，現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)自己是有偏見的，機(jī)械是粗中有細(xì)。軸承配合誤差不能超過倆道（一百道一毫米）。機(jī)架要平行且上面的空要定位精確才能保證安裝省時省力，提高效率。通過互聯(lián)網(wǎng)我們了解了國外的先進(jìn)設(shè)備和制造工藝，我們的差距還很大。三、實習(xí)結(jié)果通過這次的畢業(yè)實習(xí)加上老師在實習(xí)過程中的現(xiàn)場指導(dǎo)，使我對其他同學(xué)的課題有了進(jìn)一步的認(rèn)識。更了解了自己的不足生產(chǎn)實習(xí)是教學(xué)計劃中一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，雖然時間不長，但在實習(xí)的過程中，都學(xué)到了很多東西。在實習(xí)的過程中，我對于各種加工機(jī)床有了更加直觀的了解，通過現(xiàn)場觀看各種零件在機(jī)床上的加工過程，我對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)上所講的夾具、定位方法、加工工序、工步等概念有了更加深入的認(rèn)識；我了解到大多數(shù)零件生產(chǎn)工序大致有兩種，一種是最原始的手搖手柄定位加工，精確性不高，要求工人有很強(qiáng)的操作能力；另一種是數(shù)控控制，由設(shè)備自動控制完成的，操作者只是裝卸輔助，但這個前提是操作者會操作機(jī)器。實習(xí)中，我認(rèn)識到書本理論知識與現(xiàn)實操作的差距，比如，在課堂上時說到自由度、刀具什么的都頭頭是道，可真正到了工廠里一問這個限定了幾個自由度就蒙了，更別說辨認(rèn)刀具了。但是，這也并不是說書本知識與實際生產(chǎn)完全脫節(jié)，在實習(xí)參觀過程中，有好多知識都得到了體現(xiàn)。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行！古人誠不我欺??！在這短短的一個星期的實習(xí)中，老師帶領(lǐng)和教導(dǎo)下以及自已的努力參與學(xué)習(xí)，對機(jī)械專業(yè)的各個方面有了深刻的理解和認(rèn)識，并且鞏固了書本上的知識，將理論運用到實際中去，從實際施工中豐富自已的理論知識，學(xué)會運用辯證法去處理機(jī)械生產(chǎn)中遇到的各種問題，我堅信能過這一段時間的實習(xí)，所獲得的實踐經(jīng)驗對我終身受益，在我畢業(yè)后的實際工作中將不斷的得到驗證。 四、實習(xí)總結(jié)生產(chǎn)實習(xí)是我們機(jī)械專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，其目的在于通過實習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性認(rèn)識，理論聯(lián)系實際，擴(kuò)大我們的知識面；同時又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會、了解企業(yè)的一個絕好的機(jī)會。我們的實習(xí)達(dá)到了我們所希望的效果，相信通過此次畢業(yè)實習(xí)，會使我們每一位同學(xué)將理論與實際結(jié)合的更緊密，更能夠使我們掌握工程機(jī)械設(shè)計的基本流程、各種參數(shù)的選取、各種影響因素產(chǎn)生的特點；使我們從容的面對以后的設(shè)計和即將踏入的工作崗位。為期一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，也就意味著我的大學(xué)生活即將結(jié)束。實習(xí)雖然結(jié)束了，再過兩個多月，我們真的就要走上工作崗位了，想想自己大學(xué)四年的生活，雖然有過失去，但也學(xué)會了很多，感謝老師們對我的諄諄教會。不管前方有多少風(fēng)雨，我一定會謹(jǐn)記自己所學(xué)，按自己的人生規(guī)劃一直走下去。河北建筑工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱QTZ40塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計系 別： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機(jī)094 學(xué)生姓名： 王 猛 學(xué) 號： 2009307419 指導(dǎo)教師： 李常勝 課題來源導(dǎo)師課題課題類別畢業(yè)設(shè)計一、論文資料的準(zhǔn)備裝載機(jī)工作裝置是組成裝載機(jī)的關(guān)鍵部件之一。它按有無鏟斗托架可分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種類。有鏟斗托架的工作裝置其鏟斗裝在托架上，并由托架上的鏟斗液壓油缸控制鏟斗轉(zhuǎn)動。由于鏟斗托架重量大，使得鏟斗的裝載重量相應(yīng)減少，因此，國內(nèi)外裝載機(jī)廣泛采用無鏟斗托架式工作裝置。按組成連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿；按輸入和輸出桿的轉(zhuǎn)向不同，又可分為正轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（輸入桿件與輸出桿件轉(zhuǎn)向相同）和反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（輸入桿件與輸出桿件轉(zhuǎn)向相反）。其中轉(zhuǎn)斗缸后置式反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)由于機(jī)構(gòu)簡單緊湊、容易布置，同時又能滿足主要設(shè)計要求，如能獲得大的傳動比和掘起力，良好的鏟斗平移性能。ZL50裝載機(jī)工作裝置為無鏟斗托架轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)，反轉(zhuǎn)六連桿機(jī)構(gòu)由搖臂、動臂、鏟斗和連桿組成的四連桿機(jī)構(gòu)，鏟斗液壓缸與動臂液壓缸等組成，裝載機(jī)的鏟掘和裝卸作業(yè)是通過工作裝置的運動來實現(xiàn)的。當(dāng)動臂處于某種作業(yè)位置不動時，在鏟斗液壓缸作用下，連桿機(jī)構(gòu)可使鏟斗繞其鉸點轉(zhuǎn)動；當(dāng)鏟斗液壓缸閉鎖時，動臂在動臂液壓缸作用下提升或下降鏟斗過程中，連桿機(jī)構(gòu)能使鏟斗保持平移或斗底平面與地面的夾角控制在很小的范圍內(nèi)，以免裝裝滿物料的的鏟斗由于傾斜而撒落；當(dāng)動臂下降時，能使鏟斗平放在地面上。鏟斗用以鏟裝物料；動臂和舉升油缸用來提升鏟斗；轉(zhuǎn)斗油缸通過搖臂、連桿使鏟斗轉(zhuǎn)動。工作裝置的作業(yè)過程大致是這樣的：動臂油缸回縮，將動臂下放至下限位置（即動臂油缸全縮）后，鏟斗插入地面，斗尖觸地，開動裝載機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引力插入料堆；然后轉(zhuǎn)斗油缸伸出，轉(zhuǎn)動鏟斗，鏟取物料：待鏟斗收斗后，轉(zhuǎn)斗缸閉鎖，動臂油缸伸出，舉升動臂，將鏟斗升到適當(dāng)?shù)倪\輸位置，然后驅(qū)動裝載機(jī)，載重駛向卸料點；到達(dá)卸料點后，保持轉(zhuǎn)斗缸長度不變，動臂油缸繼續(xù)伸長，將鏟斗舉升到任意卸料高度；然后將動臂油缸閉鎖，轉(zhuǎn)斗油缸收縮翻轉(zhuǎn)鏟斗，裝載機(jī)卸載；卸料結(jié)束后，動臂油缸回縮，下放動臂，實現(xiàn)鏟斗自動。對裝載機(jī)工作裝置的主要設(shè)計要求，在裝載機(jī)工作時要保證：當(dāng)動臂處于某種作業(yè)位置不動時（此時動臂油缸封閉），在轉(zhuǎn)斗油缸作用下，通過連桿機(jī)構(gòu)使鏟斗繞其鉸接點轉(zhuǎn)動卸料，通常要求卸料角不小于度，以保證卸料干凈。當(dāng)動臂在動臂油缸作用下，提升或降低鏟斗過程中（此時轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖），連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)能使鏟斗在提升時保持平移或控制斗底平面與地面的夾角在很小的范圍內(nèi)變化，以免由于鏟斗產(chǎn)生傾斜而使裝滿的物料散落而造成安全事故。通常，要求鏟斗在上升。下降過程中最大轉(zhuǎn)角差不大于15度；而在動臂下降時，又自動將鏟斗放平，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率。此外，連桿機(jī)構(gòu)還應(yīng)具有良好的動力傳遞性能，運動中不與其他構(gòu)件發(fā)生干擾，而且具有足夠的強(qiáng)度和剛度等。這些就是后面的運動仿真分析和有限元結(jié)構(gòu)分析所考慮的問題了。 1929年生產(chǎn)出第一臺輪式裝載機(jī)，（斗容0.753立方米，載重680公斤）。這是較早的裝載機(jī)，采用門架式結(jié)構(gòu)。在這之前是用鋼繩提斗式的裝卸機(jī)具。這一時期的裝載機(jī)結(jié)構(gòu)特點是：發(fā)動機(jī)前置，前輪小，后輪大，單橋驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向，輪架式工作裝置用鋼繩提臂翻斗，拖拉機(jī)底盤，牽引力小，鏟斗切入力小，作業(yè)速度低。到了四十年代有了專用底盤，由克拉克公司于1947年生產(chǎn)，采用的是液壓-連桿機(jī)構(gòu)，取代了以前的門架式結(jié)構(gòu)。專用底盤具備了現(xiàn)代裝載機(jī)的外形，提高了提升速度，卸載高度和掘起力，因而可用于松散的土方和石方，這是裝載機(jī)發(fā)展過程中的第一次重大突破。到了五十年代，裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)性能更加完善了，1951年美國開始采用液力機(jī)械傳動，同時車架結(jié)構(gòu)采用三點支撐，提高了車輛的越野性和牽引性。這時候裝載機(jī)開始形成系列化專業(yè)化生產(chǎn)。這時期的裝載機(jī)傳動系統(tǒng)形成了柴油機(jī)-液力變矩器-動力換擋變速箱-雙橋驅(qū)動，這又是一次重大突破。六十年代，生產(chǎn)出了能在礦山作業(yè)的大型裝載機(jī)，這時期采用的是鉸接式的裝載機(jī)，這是第三次重大突破。鉸接轉(zhuǎn)向的優(yōu)點是：鏟斗隨前車架轉(zhuǎn)向，可滿足原地轉(zhuǎn)向；與剛性車架相比，一個作業(yè)循環(huán)內(nèi)平均行駛路程少，生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動性好，適用于狹窄場地作業(yè)。七十至八十年代，這個時期的裝載機(jī)工作裝置朝著安全、操作省力、維修方便等方面發(fā)展。如鉗盤式制動器取代了蹄式制動器。（沾水復(fù)原性好，散熱性好，壽命長等）銷軸采用二硫化鉬潤滑，由10小時加一次潤滑脂變?yōu)?00小時加一次。二、本課題的目的（重點及擬解決的關(guān)鍵問題） 設(shè)計工作結(jié)構(gòu)和參數(shù)計算并分析確定其液壓系統(tǒng)的工作原理和工作過程。繪制裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)原理圖，并完成各部分零部件圖的繪制，按要求編制總體設(shè)計說明書。完成上述要求要用到機(jī)械設(shè)計及原理、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械制造、和熟練運用相關(guān)軟件等知識。在掌握裝載機(jī)基本構(gòu)造、工作原理和性能要求等知識的基礎(chǔ)上，綜合運用機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計優(yōu)化設(shè)計、力學(xué)等基礎(chǔ)知識，借助于計算機(jī)輔助設(shè)計手段，對裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計，擺脫進(jìn)行大量計算的傳統(tǒng)設(shè)計方法，減少重復(fù)設(shè)計，縮短工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計周期，提高設(shè)計質(zhì)量。 在利用計算機(jī)進(jìn)行運動仿真之前，我們要對裝載機(jī)的各個零件進(jìn)行設(shè)計計算及繪圖，具體步驟如下：1.分析裝載機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r和推土機(jī)的結(jié)構(gòu)類別。2.選擇裝載機(jī)機(jī)的各部件形式。3.計算裝載機(jī)作業(yè)的阻力4.確定裝載機(jī)總體參數(shù)。5.對裝載機(jī)的工作裝置進(jìn)行總體布置。6.計算裝載機(jī)的穩(wěn)定性。7.選擇工作裝置結(jié)構(gòu)形式。8.對工作裝置運動和受力進(jìn)行分析最后，利用Proe建立裝載機(jī)工作裝置的實體模型，并在電腦屏幕上進(jìn)行模擬工作系統(tǒng)運動仿真，以便能及早的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)參數(shù)上的設(shè)計錯誤，從而減少了物理樣品試制過程中出項的各種問題。利用其中的動態(tài)模擬自動檢測各桿件在運動過程中的干涉問題，效率高、準(zhǔn)確度好，解決了傳統(tǒng)設(shè)計中的難題，使桿件干涉問題在設(shè)計過程中得到了有效的解決?？s短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，為裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計提供方便、實用的設(shè)計方法、仿真分析。有助于理解和分析工作裝置運動時產(chǎn)生的結(jié)果，并提供相應(yīng)的改進(jìn)信息。應(yīng)用Proe 軟件的建模和動態(tài)模擬仿真分析等模塊，成功地解決裝載機(jī)工作裝置傳統(tǒng)設(shè)計中無法直觀觀察工作裝置空間運動狀況的難題，是直觀、方便地進(jìn)行裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計、布局、模擬和動態(tài)分析的一次有益嘗試，為生產(chǎn)高質(zhì)量、高性能的裝載機(jī)工作裝置提供了可靠保障。三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路主要內(nèi)容：1.確定ZL50裝載機(jī)工作裝置的結(jié)構(gòu)方案，并闡述裝載機(jī)的適用范圍與功能優(yōu)勢。2.確定裝載機(jī)總體參數(shù)、工作裝置主要參數(shù)，了解各零部件的加工方案。3.對系統(tǒng)中各零部件進(jìn)行設(shè)計計算,確定個零部件的尺寸。4.對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行設(shè)計計算。5.繪制出其裝配圖及若干零件。6.利用Proe設(shè)計軟件對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行三維建模和運動仿真。研究方法： 前期人工計算出裝載機(jī)工作裝置各個零件的確切數(shù)據(jù)，繪制零件圖。然后對裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計數(shù)據(jù)錄入裝載機(jī)工作裝置數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括管理模塊、查詢模塊、文件管理模塊和幫主模塊。然后對工作裝置的設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。這樣可以實現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速提取，并采用直觀的樹形圖顯示參數(shù)信息，方便完成查詢操作，數(shù)據(jù)的同列與匯總。然后利用Proe設(shè)計軟件對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行三維建模和運動仿真。研究思路：利用Proe設(shè)計軟件，建立裝載機(jī)工作裝置的三維實體模型，并對工作裝置的模型添加運動副約束與運動約束。最后對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行力學(xué)與運動學(xué)仿真分析。四、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）2013.3.29-2013.4.11 熟悉整理資料2013.4.12-2013.4.25 方案選擇及總體設(shè)計2013.4.26-2013.5.9 繪制總圖2013.5.10-2013.5.23 工作裝置設(shè)計2013.5.24-2013.6.13 工作裝置運動及受力分析計算2013.6.14-2013.6.22 繪制零件圖紙2013.6.23-2013.6.27 準(zhǔn)備論文及答辯五、主要參考文獻(xiàn) 1 寧曉斌,孟彬,姚宏,等. 裝載機(jī)工作裝置強(qiáng)度的動態(tài)仿真研究J . 工程機(jī)械, 2008年. 2 馬文蕾,畢玲霞,畢玉強(qiáng). 裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計及多體系統(tǒng)動力學(xué)仿真J . 機(jī)械研究與應(yīng)用,2008年. 3 陳亮,宋德朝. 基于Pro/ Mechanism 的裝載機(jī)工作裝置運動仿真J . 機(jī)械,2008年 . 4 葛永斌, 陳秀玉,肖威威. 基于Pro/ E 的裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計J . 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2008年. 5 呂其惠,王力夫. 基于Pro/ E 的多功能裝載機(jī)工作裝置的設(shè)計及仿真分析J . 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程, 2007年. 6 曹旭陽. 裝載機(jī)工作裝置的仿真與校核J . 建筑機(jī)械,2008年. 7 趙耀虹?；赑roe的裝載機(jī)工作裝置的仿真研究 J .陜西科技大學(xué)學(xué)報2009年27期. 8 吳永平等.工程機(jī)械設(shè)計機(jī) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007. 9 楊占敏.輪式裝載機(jī).北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2007. 10 吳慶鳴 何小新 工程機(jī)械設(shè)計 武漢 武漢大學(xué)出版社 2006. 11 楊國平 現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006. 12 楊晉升 輪式裝載機(jī)設(shè)計 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1986 13 楊衛(wèi)平等.三維實體造型技術(shù)在裝載機(jī)工作裝置設(shè)計中的應(yīng)用J.礦山機(jī)械2005年3期 14 郭衛(wèi)等. 基于Proe軟件的裝載機(jī)工作裝置虛擬樣機(jī)與仿真分析J.工程機(jī)械2005年3期 15 楊占敏，王智明，張春秋，等. 輪式裝載機(jī)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 日期：教研室意見：教研室主任簽名： 日期：系意見： 系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期：系蓋章課題來源：導(dǎo)師課題、社會實踐、自選、其他課題類別：工程設(shè)計、施工技術(shù)、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學(xué)實驗、畢業(yè)論文。目錄 第 1 章 前言 1 1.1 概述 1 1.2 發(fā)展趨勢 1 第 2 章 總體設(shè)計 2 2.1 概述 2 2.2 確定總體設(shè)計方案 2 2.2.1 金屬結(jié)構(gòu) 2 2.2.2 工作機(jī)構(gòu) 19 2.2.3 安全保護(hù)裝置 27 2.3 總體設(shè)計原則 29 2.3.1 整機(jī)工作級別 29 2.3.2 機(jī)構(gòu)工作級別 29 2.3.3 主要技術(shù)性能參數(shù) 30 2.4 平衡重的計算 30 2.5 起重特性曲線 32 2.6 塔機(jī)風(fēng)力計算 34 2.6.1 工作工況 35 2.6.2 工作工況 38 2.6.3 非工作工況 40 2.7 整機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性計算 43 2.7.1 工作工況 44 此工況下，塔機(jī)穩(wěn)定可靠。 45 2.7.2 工作工況 45 2.7.3 非工作工況 46 2.7.4 工作工況 47 2.8 固定基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算 48 第 3 章 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計和計算 50 3.1 變幅機(jī)構(gòu)的形式 50 3.2 確定卷筒的尺寸 50 3.2.1 卷筒的名義直徑 D50 3.2.2 多層繞卷筒相關(guān)參數(shù)計算 51 3.3. 選擇電動機(jī)、減速器、制動器、聯(lián)軸器 51 3.3.1 選擇電動機(jī) 52 3.3.2 選擇減速器 52 3.3.3 變幅機(jī)構(gòu)制動器的選擇 53 3.3.4 變幅機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇 54 3.4. 驗算變幅速度 56 3.5 驗算起、制動時間驗算 56 3.6 電動機(jī)發(fā)熱校驗 58 3.7 校驗卷筒強(qiáng)度 59 第 4 章 變幅小車的設(shè)計 60 4.1 變幅小車的形式 60 4.2 變幅小車的設(shè)計 60 4.21 繩索牽引式小車構(gòu)造及其驅(qū)動方式 60 4.22 運行小車牽引力計算 61 4.2.3 牽引繩最大張力 65 4.2.4 選擇牽引繩 65 4.2.5 牽引卷筒計算 65 第 5 章 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 70 參考文獻(xiàn) 71 河北建筑工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計計算書指導(dǎo)教師：李常勝 設(shè)計題目：QTZ40塔式起重機(jī)-變幅機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 設(shè)計人：王 猛設(shè)計項目計算與說明結(jié)果前言概述發(fā)展趨勢總體設(shè)計概述確定總體設(shè)計方案塔機(jī)金屬結(jié)構(gòu)塔頂?shù)醣蹣?gòu)造型式分節(jié)問題截面形式及截面尺度腹桿布置和桿件材料選用吊點的選擇與構(gòu)造平衡臂和平衡重平衡臂的結(jié)構(gòu)型式平衡重拉桿上、下支座塔身塔身結(jié)構(gòu)斷面型式塔身結(jié)構(gòu)腹桿系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間的聯(lián)接方式塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計塔身的接高問題轉(zhuǎn)臺裝置回轉(zhuǎn)支承底架附著裝置套架與液壓頂升機(jī)構(gòu)爬升架頂升機(jī)構(gòu)套架液壓頂升基礎(chǔ)工作機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)的傳動方式 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式起升機(jī)構(gòu)的減速器起升機(jī)構(gòu)的制動器滑輪組倍率回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)安全裝置限位開關(guān)起升高度限制器起重量限制器力矩限制器風(fēng)速儀鋼絲繩防脫裝置電氣系統(tǒng)總體設(shè)計原則整機(jī)工作級別機(jī)構(gòu)工作級別主要技術(shù)性能參數(shù)平衡重的計算起重機(jī)各部件對塔身的中心力矩起重特性曲線各幅度時起重量起重特性曲線塔機(jī)的風(fēng)力計算工作工況平衡臂風(fēng)力計算風(fēng)力系數(shù)選取由平衡臂的設(shè)計尺寸計算迎風(fēng)面積風(fēng)力計算起升機(jī)構(gòu)的風(fēng)力計算平衡重風(fēng)力計算起重臂風(fēng)力計算牽引機(jī)構(gòu)風(fēng)力計算塔頂風(fēng)力計算上下支座風(fēng)力計算塔身風(fēng)力計算工作工況平衡臂風(fēng)力計算起升機(jī)構(gòu)風(fēng)力計算平衡重風(fēng)力計算起重臂風(fēng)力計算牽引機(jī)構(gòu)風(fēng)力計算塔頂風(fēng)力計算上下支座風(fēng)力計算塔身風(fēng)力計算非工作工況平衡臂風(fēng)力計算起升機(jī)構(gòu)風(fēng)力計算平衡重風(fēng)力計算起重臂風(fēng)力計算變幅機(jī)構(gòu)風(fēng)力計算塔頂風(fēng)力計算上下支座風(fēng)力計算塔身風(fēng)力計算起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性計算工作工況平衡臂部分起重臂部分塔身部分基礎(chǔ)部分工作工況平衡臂部分起重臂部分塔身部分基礎(chǔ)部分慣性載荷坡度載荷風(fēng)載荷非工作工況平衡臂部分起重臂部分塔身部分基礎(chǔ)部分風(fēng)載荷工作工況平衡臂部分起重臂部分塔身部分基礎(chǔ)部分風(fēng)載荷固定基礎(chǔ)穩(wěn)定性計算變幅機(jī)構(gòu)的形式卷筒尺寸的確定選擇電動機(jī)選擇電動機(jī)功率選擇減速器選擇制動器選擇聯(lián)軸器驗算變幅速度起動時間驗算發(fā)熱校核校核卷筒強(qiáng)度變幅小車的形式變幅小車的設(shè)計牽引阻力計算牽引繩最大張力選擇牽引繩牽引卷筒計算第1章 前言1.1 概述塔式起重機(jī)是我們建筑機(jī)械的關(guān)鍵設(shè)備，在建筑施工中起著重要作用，我們只用了五十年時間走完了國外發(fā)達(dá)國家上百年塔機(jī)發(fā)展的路程，如今已達(dá)到發(fā)達(dá)國家九十年代末期水平并躋身于當(dāng)代國際市場。QTZ40型塔式起重機(jī)簡稱QTZ40型塔機(jī)，是一種結(jié)構(gòu)合理，性能比較優(yōu)異的產(chǎn)品，比較國內(nèi)同規(guī)格同類型的塔機(jī)具有更多的優(yōu)點，能夠滿足高層建筑施工的需要，可用于建筑材料和預(yù)制構(gòu)件的吊運和安裝，并能在市內(nèi)狹窄地區(qū)和丘陵地帶建筑施工。高層建筑施工中，它的幅度利用率比其他類型起重機(jī)高，其幅度利用率可達(dá)全幅度的80%。QTZ40型塔式起重機(jī)是400kNm上回轉(zhuǎn)自升式塔機(jī)。上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)是我國目前建筑工程中使用最廣泛的塔機(jī)，幾乎是萬能塔機(jī)。它的最大特點是可以架得很高，所以所有的高層和超高層建筑、橋梁工程、電力工程，都可以用它去完成。這種塔式起重機(jī)適應(yīng)性很強(qiáng)，所以市場需求很大。1.2 發(fā)展趨勢 塔式起重機(jī)是在第二次世界大戰(zhàn)后才真正獲得發(fā)展的。在六十年代，由于高層、超高層建筑的發(fā)展，廣泛使用了內(nèi)部爬升式和外部附著式塔式起重機(jī)。并在工作機(jī)構(gòu)中采用了比較先進(jìn)的技術(shù)，如可控硅調(diào)速、渦流制動器等。進(jìn)入七十年代后，它的服務(wù)對象更為廣泛。因此，幅度、起重量和起升高度均有了顯著的提高。就工程起重機(jī)而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面：整機(jī)性能：由于先進(jìn)技術(shù)和材料的應(yīng)用，同種型號的產(chǎn)品，整機(jī)重量要輕20%左右；高性能、高可靠性的配套件，選擇余地大、適應(yīng)性好,性能得到充分發(fā)揮；電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應(yīng)用；操作更方便、舒適、安全，保護(hù)裝置更加完善；向吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展。第2章 總體設(shè)計2.1 概述 總體設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，它是后續(xù)設(shè)計的基礎(chǔ)和框架。只有在做好總體設(shè)計的前提下，才能更好的完成設(shè)計。它是對滿足塔機(jī)技術(shù)參數(shù)及形式的總的構(gòu)想，總體設(shè)計的成敗關(guān)系到塔機(jī)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，直接決定了塔機(jī)設(shè)計的成敗。1.遵循“三化”：即零件標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。2.采用“四新”：即新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝。3.滿足“三好”：即好制造、好使用、好維修。制定設(shè)計總則以后，便可以編寫設(shè)計任務(wù)書，在調(diào)研的基礎(chǔ)上運用所學(xué)的知識，確定總體設(shè)計方案，保證設(shè)計的成功?？傮w設(shè)計指導(dǎo)各個部件和各個機(jī)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行，一般由總工程師負(fù)責(zé)設(shè)計。在接受設(shè)計任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國內(nèi)外的同類機(jī)械的有關(guān)資料，了解當(dāng)前的國內(nèi)外塔機(jī)的使用、生產(chǎn)、設(shè)計和科研的情況，并進(jìn)行分析比較，制定總的設(shè)計原則。設(shè)計原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計的機(jī)型達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時，力求結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好，工藝簡單，工作可靠。2.2 確定總體設(shè)計方案QTZ40塔式起重機(jī)是上回轉(zhuǎn)液壓自升式起重機(jī)。盡管其設(shè)計型號有各種各樣，但其基本結(jié)構(gòu)大體相同。整臺的上回轉(zhuǎn)塔機(jī)主要由金屬結(jié)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)，液壓頂升系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)及安全保護(hù)裝置等五大部分組成。2.2.1 金屬結(jié)構(gòu)塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)部分由塔頂，吊臂，平衡臂，上、下支座，塔身，轉(zhuǎn)臺等主要部件組成。對于特殊的塔式起重機(jī)，由于構(gòu)造上的差異，個別部件也會有所增減。金屬結(jié)構(gòu)是塔式起重機(jī)的骨架，承受塔機(jī)的自重載荷及工作時的各種外載荷，是塔式起重機(jī)的重要組成部分，其重量通常約占整機(jī)重量的一半以上，因此金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計合理與否對減輕起重機(jī)自重，提高起重性能，節(jié)約鋼材以及提高起重機(jī)的可靠性等都有重要意義。1. 塔頂自升塔式起重機(jī)塔身向上延伸的頂端是塔頂，又稱塔帽或塔尖。其功能是承受臂架拉繩及平衡臂拉繩傳來的上部載荷，并通過回轉(zhuǎn)塔架、轉(zhuǎn)臺、承座等的結(jié)構(gòu)部件或直接通過轉(zhuǎn)臺傳遞給塔身結(jié)構(gòu)。自升式塔機(jī)的塔頂有直立截錐柱式、前傾或后傾截錐柱式、人字架式及斜撐式等形式。截錐柱式塔尖實質(zhì)上是一個轉(zhuǎn)柱，由于構(gòu)造上的一些原因，低部斷面尺寸要比塔身斷面尺寸為小，其主弦桿可視需要選用實心圓鋼，厚壁無縫鋼管或不等邊角鋼拼焊的矩形鋼管。人字架式塔尖部件由一個平面型鋼焊接桁架和兩根定位系桿組成。而斜撐式塔尖則由一個平面型鋼焊接桁架和兩根定位系桿組成。這兩種型式塔尖的共同特點是構(gòu)造簡單自重輕，加工容易，存放方便，拆卸運輸便利。塔頂高度與起重臂架承載能力有密切關(guān)系，一般取為臂架長度的1/7-1/10，長臂架應(yīng)配用較高的塔尖。但是塔尖高度超過一定極限時，弦桿應(yīng)力下降效果便不顯著，過分加高塔尖高度不僅導(dǎo)致塔尖自重加大，而且會增加安裝困難需要換用起重能力更大的輔助吊機(jī)。因此，設(shè)計時，應(yīng)權(quán)衡各方面的條件選擇適當(dāng)?shù)乃敻叨取１驹O(shè)計采用前傾截錐柱式塔頂，斷面尺寸為1.36m1.36m。腹桿采用圓鋼管。塔頂高6.115米。塔冒用無縫鋼管焊接而成，頂部設(shè)有連接平衡臂拉桿和吊臂拉桿的鉸銷吊耳，以及穿繞起升鋼絲繩的定滑輪，頂部應(yīng)裝有安全燈和避雷針。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：圖2-1 塔頂結(jié)構(gòu)圖2. 起重臂1） 構(gòu)造型式塔式起重機(jī)的起重臂簡稱臂架或吊臂，按構(gòu)造型式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡稱動臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。小車變幅水平臂架，簡稱小車臂架，是一種承受壓彎作用的水平臂架，是各式塔機(jī)廣泛采用的一種吊臂。其優(yōu)點是：吊臂可借助變幅小車沿臂架全長進(jìn)行水平位移，并能平穩(wěn)準(zhǔn)確地進(jìn)行安裝就位。因此此次設(shè)計采用小車變幅水平臂架。小車臂架可概分為三種不同型式：單吊點小車臂架，雙吊點小車臂架和起重機(jī)與平衡臂架連成一體的錘頭式小車臂架。單吊點小車變幅臂架是靜定結(jié)構(gòu)，而雙吊點小車變幅臂架則是超靜定結(jié)構(gòu)。幅度在40m以下的小車臂架大都采用單吊點式構(gòu)造；雙吊點小車變幅臂架結(jié)構(gòu)一般幅度都大于50m。雙吊點小車變幅臂架結(jié)構(gòu)自重輕，據(jù)分析與同等起重性能的單吊點小車變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車變幅臂架拉索吊點可以設(shè)在下弦處，也可設(shè)在上弦處，現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點，正三角形截面臂架。這種臂架的下弦桿上平面均用作小車運行軌道。2） 分節(jié)問題臂架型式的選定及構(gòu)造細(xì)部處理取決于塔機(jī)作業(yè)特點，使用范圍以及承載能力等因素，設(shè)計時，應(yīng)通盤考慮作出最佳選擇，首先要解決好分節(jié)問題。小車臂架常用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長度有6、7、8、10、12m五種。為便于組合成若干不同長度的臂架，除標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間外，一般都配設(shè)12個35m長的延接節(jié)，一個根部節(jié)，一個首部節(jié)和端頭節(jié)。端頭節(jié)構(gòu)造應(yīng)當(dāng)簡單輕巧，配有小車牽引繩換向滑輪、起升繩端頭固定裝置。此端頭節(jié)長度不計入臂架總長，但可與任一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間配裝，形成一個完整的起重臂。本次設(shè)計選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為6m，另加上2m長的延接節(jié)。其示意圖見圖2-2： 圖2-2臂架分節(jié)3） 截面形式及截面尺度塔機(jī)臂架的截面形式有三種：正三角形截面、倒三角形截面和矩形截面。小車變幅水平臂架大都采用正三角形截面，本次設(shè)計的QTZ40采用正三角形截面。選用這種方式的優(yōu)點是：節(jié)省鋼材，減輕重量，從而節(jié)約成本。其尺寸截面形式如圖2-3所示：圖2-3 臂架截面及其腹桿布置1-水平腹桿2-側(cè)腹桿3-上弦桿4-下弦桿臂架一-五節(jié)：B=1020mm H=800mm臂架六-七節(jié)：B=1017mm H=800mm臂架截面尺寸與臂架承載能力、臂架構(gòu)造、塔頂高度及拉桿結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。截面高度主要受最大起重量和拉桿吊點外懸臂長度影響最大。截面寬度主要與臂架全長有關(guān)。設(shè)計臂架長度為40m，共分七節(jié)。4） 腹桿布置和桿件材料選用矩形截面臂架的腹桿體系宜采用人字式布置方式，而三角形截面起重臂的腹桿體系既可采用人字式布置方式，也可 采用順斜置式。此兩種布置方式各有特點。當(dāng)采用順斜置式式，焊縫長度較短、質(zhì)量不易保證。焊接變形不均勻，節(jié)點剛度較差，且不便于布置小車變幅機(jī)構(gòu)。因此本設(shè)計選用人字式布置方式。其優(yōu)點在于，這種布置方式應(yīng)用區(qū)段不受限制，焊縫長度較長，強(qiáng)度易于保證，焊接變形較均勻，節(jié)點剛度較好，便于布置小車變幅機(jī)構(gòu)。臂架桿件材料有多種選擇可能性。一般情況下，上吊點小車變幅臂架的上弦以選用16Mn實心鋼為宜，但造價要高。因此本設(shè)計選用20號無縫圓鋼管。其特點是：慣性矩、長細(xì)比要小，抗失穩(wěn)能力高。下弦采用等邊角鋼對焊的箱型截面桿件，經(jīng)濟(jì)實用，具有良好的抗壓性能。因此上弦桿選用898、897，下弦選用的角鋼型號為：758、755，臂間由銷軸連接。 5） 吊點的選擇與構(gòu)造吊點可分為單吊點和雙吊點。其設(shè)計原則是：臂架長度小于50m，對最大起吊量并無特大要求，一般采用單吊點結(jié)構(gòu)。若臂架總長在50m以上，或?qū)缰懈浇畲笃鸬趿坑刑卮笠髴?yīng)采用雙吊點。采用單吊點結(jié)構(gòu)時，吊點可以設(shè)在上弦或下弦。吊點以左可看作簡支梁，以右可看作懸臂梁。在設(shè)計中采用雙吊點。3. 平衡臂與平衡重QTZ40塔式起重機(jī)是上回轉(zhuǎn)塔機(jī)。上回轉(zhuǎn)塔機(jī)均需配設(shè)平衡臂，其功能是支撐平衡重（或稱配重），用以構(gòu)成設(shè)計上所需要的作用方向與起重力矩方向相反的平衡力矩，在小車變幅水平臂架自升式塔機(jī)中，平衡臂也是延伸了的轉(zhuǎn)臺，除平衡重外，還常在其尾端裝設(shè)起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一則可發(fā)揮部分配重作用，二則增大鋼絲繩卷筒與塔尖導(dǎo)輪間的距離，以利鋼絲繩的排繞并避免發(fā)生亂繩現(xiàn)象。1） 平衡臂的結(jié)構(gòu)型式平衡臂的構(gòu)造設(shè)計必須保證所要求的平衡力矩得到滿足。短平衡臂的優(yōu)點是：便于保證塔機(jī)在狹窄的空間里進(jìn)行安裝架設(shè)和拆卸，適合在城市建筑密集地區(qū)承擔(dān)施工任務(wù)的塔機(jī)使用，不易受鄰近建筑物的干擾，結(jié)構(gòu)自重較輕。長平衡臂的主要優(yōu)點是：可以適當(dāng)減少平衡重的用量，相應(yīng)減少塔身上部的垂直載荷。平衡重與平衡臂的長度成反比關(guān)系，而平衡臂長度與起重臂之間又存在一定關(guān)系，因此，平衡臂的合理設(shè)計可節(jié)約材料，降低整機(jī)造價。常用平衡臂有以下三種結(jié)構(gòu)型式：（1） 平面框架式平衡臂，由兩根槽鋼縱梁或由槽鋼焊成的箱形斷面組合梁河系桿構(gòu)成。在框架的上平面鋪有走道板，走到板兩旁設(shè)有防護(hù)欄桿。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。（2） 三角形斷面桁架式平臂，又分為正三角形斷面和倒三角形斷面兩種形式。此類平衡臂的構(gòu)造與平面框架式平衡臂結(jié)構(gòu)構(gòu)造相似，但較為輕巧，適用于長度較大的平衡臂。從實用上來看，正三角形斷面桁架式平衡臂似不如倒三角形斷面桁架式平衡臂。（3） 矩形斷面格桁結(jié)構(gòu)平衡臂，其特點是根部與座在轉(zhuǎn)臺上的回轉(zhuǎn)塔架聯(lián)接成一體，適用于小車變幅水平臂架特長的超重型自升式塔機(jī)。平衡臂結(jié)構(gòu)選用型式的原則是：自重比較輕；加工制造簡單，造型美觀與起重臂匹配得體。故此次設(shè)計選用平面框架式平衡臂。它由兩根槽鋼縱梁或由槽鋼焊成的箱形斷面組合梁和系桿構(gòu)成。在框架的上平面鋪有走道板，走道板兩旁設(shè)有防護(hù)欄桿。這種平衡臂的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易。平衡臂的長度是10.17m。如圖2-4所示：圖2-4 平衡臂2） 平衡重平衡重屬于平衡臂系統(tǒng)的組成部分，它的用量甚是可觀，輕型塔機(jī)一般至少要用34t，重型自升式塔機(jī)要裝有近30t平衡重。因此在設(shè)計平衡重過程中，應(yīng)對平衡重的選材、構(gòu)造以及安裝進(jìn)行認(rèn)真考慮并作妥善安排。平衡重一般可分為固定式和活動式兩種?；顒悠胶庵刂饕糜谧陨剿C(jī)，其特點是可以移動，易于使塔身上部作用力矩處于平衡狀態(tài)，便于進(jìn)行頂升接高作業(yè)。但是，構(gòu)造復(fù)雜，機(jī)加工量大，造價較高。故國內(nèi)大部分塔機(jī)均采用固定式平衡重。平衡重可用鑄造或鋼筋混凝土制成。鑄鐵平衡重的構(gòu)造較復(fù)雜，制造難度大，加工費用貴，但體形尺寸較小，迎風(fēng)面積較小，有利于減少風(fēng)載荷的不利影響。鋼筋混凝土平衡重的主要缺點是體積大，迎風(fēng)面積大，對塔身結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性均有不利影響。但是構(gòu)造簡單，預(yù)制生產(chǎn)容易，可就地澆注，并且不怕風(fēng)吹雨淋，便于推廣。因此，本次設(shè)計的塔式起重機(jī)采用鋼筋混凝土式平衡重。 4. 拉桿QTZ40塔式起重機(jī)采用雙吊點式拉桿結(jié)構(gòu)，拉桿由焊件組成，其材料為16Mn，拉桿節(jié)之間用過渡節(jié)連接，由受力特性計算出其拉桿點作為位置，其中在平衡臂和吊臂上設(shè)有拉板和銷軸用來連接用。5. 上、下支座上支座上部分別與塔頂、起重臂、平衡臂連接，下部用高強(qiáng)螺栓與回轉(zhuǎn)支承相連接在支承座兩側(cè)安裝有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它下面的小齒輪準(zhǔn)確地與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合，另一面設(shè)有限位開關(guān)。下支座上部用高強(qiáng)螺栓與回轉(zhuǎn)支承連接、支承上部結(jié)構(gòu)，下部四角平面用4個銷軸和8個M30的高強(qiáng)螺栓分別與爬升架和塔身連接。6. 塔身塔身結(jié)構(gòu)也稱塔架，是塔機(jī)結(jié)構(gòu)的主體，支撐著塔機(jī)上部結(jié)構(gòu)的重量和承受載荷，并將這些載荷通過塔身傳至底架或直接傳遞給地基基礎(chǔ)。1） 塔身結(jié)構(gòu)斷面型式塔身結(jié)構(gòu)斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類。圓形斷面和三角形斷面現(xiàn)在基本上不用，現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)的塔機(jī)均采用方形斷面結(jié)構(gòu)。因此本設(shè)計采用的也是方形斷面結(jié)構(gòu)。按塔身結(jié)構(gòu)主弦桿材料的不同，這類方形斷面塔架可分為：角鋼焊接格桁架結(jié)構(gòu)塔身，主弦桿為角鋼輔以加強(qiáng)筋的矩形斷面格桁架結(jié)構(gòu)；角鋼拼焊方鋼管格桁架結(jié)構(gòu)塔身及無縫鋼管焊接格桁架結(jié)構(gòu)塔身。由型鋼或鋼管焊成的空間桁架，其成本比較低，且能滿足工作需要。因此主弦桿采用由等邊角鋼拼焊成的方管。這種樣式具有選材方便、靈活的優(yōu)點。常用的矩形尺寸有：1.2m1.2m，1.3m1.3m，1.4m1.4m，1.5m1.5m，1.6m1.6m，1.7m1.7m，1.8m1.8m，2.0m2.0m。此次設(shè)計的尺寸為1.6m1.6m。根據(jù)承載能力的不同，同一種截面尺寸，其主弦桿又有兩種不同截面之分。主弦桿截面較大的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用于下部塔身，主弦桿截面較小的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)則用于上部塔身。塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長度有2.5m，3m，3.33m，4.5m，5m，6m，10m等多種規(guī)格，常用的尺寸是2.5m和3m。選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為2.5m。2） 塔身結(jié)構(gòu)腹桿系統(tǒng)塔身結(jié)構(gòu)的腹桿系統(tǒng)采用角鋼或無縫鋼管制成，腹桿可焊裝與角鋼主弦桿內(nèi)側(cè)或焊裝于角鋼主弦桿外側(cè)。斜腹桿和水平腹桿可采用同一規(guī)格，腹桿有三角形，K字型等多種布置形式。腹桿不同會影響塔身的扭轉(zhuǎn)剛度和彈性穩(wěn)定。本次設(shè)計腹桿采用三角形布置。適合于中等起重能力塔身結(jié)構(gòu)采用的腹桿布置方式。3） 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間的聯(lián)接方式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的聯(lián)接方式有：蓋板螺栓聯(lián)接，套柱螺栓聯(lián)接，承插銷軸聯(lián)接和瓦套法蘭聯(lián)接。蓋板螺栓聯(lián)接和套柱螺栓聯(lián)接應(yīng)用最廣。本次設(shè)計的QTZ40塔機(jī)采用套柱螺栓聯(lián)接，其特點是：套柱采用齊口定位，螺栓受拉，用低合金結(jié)構(gòu)鋼制作。適用于方鋼管和角鋼主弦桿塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的聯(lián)接，雖加工工藝要求比較復(fù)雜，但安裝速度比較快。4） 塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 輕、中型自升塔機(jī)和內(nèi)爬式塔機(jī)宜采用整體式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。附著式自升式塔機(jī)和起升高度大的軌道式以及獨立式自升塔機(jī)宜采用拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。拼裝式塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的加工精度要求比較高，制作難度比較大，零件多和拼裝麻煩，但拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的優(yōu)越性更不容忽視：一是堆放儲存占地?。欢茄b卸容易；三是運輸費用便宜，特別是長途陸運和運洋海運，由于利用集裝箱裝運，其抗銹蝕和節(jié)約運費的效果極為顯著。QTZ40屬于中型自升式塔機(jī)，綜合各種型式的特點，塔身結(jié)構(gòu)采用整體式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，如圖2-5所示：（2） 為減輕塔身的自重，充分發(fā)揮鋼材的承載能力，并適應(yīng)發(fā)展組合制式塔機(jī)的需要，對于達(dá)到40m起升高度的塔機(jī)塔身宜采用兩種不同規(guī)格的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，而起升高度達(dá)到60m的塔機(jī)塔身宜采用3種不同規(guī)格的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。除伸圖2-5 塔身結(jié)構(gòu)示意圖縮式塔身結(jié)構(gòu)和中央頂升式自升塔機(jī)的內(nèi)塔外，塔身結(jié)構(gòu)上、下的外形尺寸均保持不變，但下部塔身結(jié)構(gòu)的主弦桿截面則須予以加大。（3） 塔身的主弦桿可以是角鋼、角鋼拼焊方鋼管、無縫鋼管式實心圓鋼，取決于塔身的起重能力、供貨條件、經(jīng)濟(jì)效益以及開發(fā)系列產(chǎn)品的規(guī)劃和需要。（4） 塔身節(jié)內(nèi)必須設(shè)置爬梯，以便司機(jī)及機(jī)工可以上下。在設(shè)計塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，特別是在設(shè)計拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時，要處理好爬梯與塔身的關(guān)系，以保證使用安全及安裝便利。爬梯寬度不宜小于500mm，梯級間距應(yīng)上下相等，并應(yīng)不大于30mm。當(dāng)爬梯高度大于5m時，應(yīng)從高2m處開始裝設(shè)直徑為650800mm的安全護(hù)圈，相鄰兩護(hù)圈間距為500mm。當(dāng)爬梯高度超過10m時，爬梯應(yīng)分段轉(zhuǎn)接，在轉(zhuǎn)接處加一休息平臺。對于高檔的塔機(jī)，可根據(jù)用戶要求增設(shè)電梯，以節(jié)省司機(jī)的體力，充分體現(xiàn)人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用。5） 塔身的接高問題在遇到塔身需要接高問題時，應(yīng)按下述兩種不同情況分別處理：（1） 在額定最大自由高度范圍內(nèi)，根據(jù)工程對象需要增加塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，使低塔機(jī)變?yōu)楦咚C(jī)。（2） 根據(jù)施工需要，增加塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，使塔身高度略超越固定式塔機(jī)的規(guī)定最大自由高度。在進(jìn)行具體接高操作之前，還應(yīng)制定相關(guān)的安全操作規(guī)程，以保證拆裝作業(yè)的安全順利進(jìn)行。7轉(zhuǎn)臺裝置轉(zhuǎn)臺是一個直接坐在回轉(zhuǎn)支承（轉(zhuǎn)盤）上的承上啟下的支撐結(jié)構(gòu)。上回轉(zhuǎn)自升式塔機(jī)的轉(zhuǎn)臺多采用型鋼和鋼板組焊成的工字型斷面環(huán)梁結(jié)構(gòu)，它支撐著塔頂結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)塔架 ，并通過回轉(zhuǎn)支承及承座將上部載荷下傳給塔身結(jié)構(gòu)。8回轉(zhuǎn)支承裝置回轉(zhuǎn)支承簡稱轉(zhuǎn)盤，是塔式起重機(jī)的重要部件，由齒圈、座圈、滾動體、隔離快、連接螺栓及密封條等組成。按滾動體的不同，回轉(zhuǎn)支承可分為兩大類：一是球式回轉(zhuǎn)支承，另一類是滾柱式回轉(zhuǎn)支承。1） 柱式回轉(zhuǎn)支承柱式回轉(zhuǎn)支承又可分為：轉(zhuǎn)柱式和定柱式兩類。定柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，起重回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動慣量小，自重和驅(qū)動功率小，能使起重機(jī)重心降低。轉(zhuǎn)柱式結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于起升高度和工作幅度以及起重量較大的塔機(jī)。2） 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動體形狀和排列方式可分為：單排四點角接觸球式回轉(zhuǎn)支承、雙排球式回轉(zhuǎn)支承、單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承、三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可同時承受垂直力、水平力和傾覆力矩是目前應(yīng)用最廣的回轉(zhuǎn)支承裝置。為保證軸承裝置正常工作，對固定軸承座圈的機(jī)架要求有足夠的剛度。滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)部分固定，在大軸承的回轉(zhuǎn)座圈上，而大軸承的的固定座圈則與塔身（底架或門座）的頂面相固結(jié)。設(shè)計選用球式回轉(zhuǎn)支承，其優(yōu)點是：剛性好，變形比較小，對承座結(jié)構(gòu)要求較低。鋼球為純滾動，摩擦阻力小，功率損失小。根據(jù)構(gòu)造不同和滾動體使用數(shù)量的多少，回轉(zhuǎn)支承又分為單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承、雙排球式回轉(zhuǎn)支承、單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承和三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。設(shè)計采用單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承，它是由一個座圈和齒圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，鋼球與圓弧滾道四點接觸，能同時承受軸向力、徑向力和傾翻力矩。9底架塔機(jī)底架構(gòu)造隨著塔身結(jié)構(gòu)特點（轉(zhuǎn)柱式塔身或定柱式塔身），起重機(jī)的走形方式（軌道式、輪胎式或履帶式）及爬升方式（內(nèi)爬式或外附著自升式）而異。小車變幅水平臂架自升塔機(jī)采用的底架結(jié)構(gòu)可分為：十字型底架，帶撐桿的十字型底架，帶撐桿的井字型底架，帶撐桿的水平框架式桿件拼裝底架和塔身偏置式底架。本次設(shè)計采用的是帶撐桿的x底架。底架用工字鋼焊接成框架結(jié)構(gòu)，在四角安裝有四條輻射狀可拆卸支腿，該支腿用槽鋼焊接而成，用螺栓與框架結(jié)構(gòu)連接，底架通過20個預(yù)埋地腳螺栓與基礎(chǔ)固定，螺栓為M36，底架外輪廓尺寸約為：長寬高=46004600250 mm。撐桿的作用是使塔身基礎(chǔ)節(jié)與底架的四角相連，形成一個空間結(jié)構(gòu)，增加塔機(jī)整體穩(wěn)定性。由于塔身撐桿的設(shè)置，塔身危險斷面由塔身根部向上移到撐桿的上支承面，同時塔身根部平面對底架的作用減小，從而改善底架的受力情況。底架安裝時，將底架拼裝組合，放置于混凝土基礎(chǔ)上，對正四角的放射形支腿地腳螺栓，使底架墊平牢實，要求校平，平面度小于1/1000，擰緊20個M36的地腳螺栓。10. 附著裝置附著裝置由一套附著框架，四套頂桿和三根撐桿組成，通過它們將起重機(jī)塔身的中間節(jié)段錨固在建筑物上，以增加塔身的剛度和整體穩(wěn)定性撐桿的長度可以調(diào)整，以滿足塔身中心線到建筑物的距離限制塔身附著裝置是用角鋼對焊組合成的附著框架，由螺栓聯(lián)接成框形，包箍于塔身標(biāo)準(zhǔn)的外表面，在附著框架下方的塔身主弦桿上分別固定一個小抱箍，以支持附著框架的重量，再由三根可伸縮調(diào)整的附著撐桿，通過銷軸把該框架與建筑物連接，使塔機(jī)在規(guī)定高度與建筑物附著。附著裝置如圖2-6所示：2-6 附著裝置 11. 套架與液壓頂升機(jī)構(gòu)1） 爬升架爬升架主要由套架，平臺，液壓頂升裝置及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)引進(jìn)裝置等組成。套架是套在塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)外部。套架用無縫鋼管焊接而成，節(jié)高4.94米，截面尺寸2.02.0米2。外側(cè)設(shè)有平臺和套架爬升導(dǎo)向裝置爬升滾輪。在套架內(nèi)側(cè)的下方，還設(shè)有支承套架的支塊，當(dāng)套架上升到規(guī)定位置時，需將此支塊連同套架支托于塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的踏塊上。為便于頂升安裝的安全需要特設(shè)有工作平臺，爬升架內(nèi)側(cè)沿塔身主弦桿安裝8個滾輪，支撐在塔身主弦桿外側(cè)，在爬升架的橫梁上，焊上兩塊耳板與液壓系統(tǒng)油缸鉸接承受油缸的頂升載荷，爬升架下部有兩個杠桿原理操縱的擺動爪，在液壓缸回收活塞以及引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)等過程中作為爬升架承托上部結(jié)構(gòu)重量之用。2） 頂升機(jī)構(gòu)頂升機(jī)構(gòu)主要由頂升套架、頂升作業(yè)平臺和液壓頂升裝置組成，用于完成塔身的頂升加節(jié)接高工作。3） 套架上回轉(zhuǎn)自升塔機(jī)要有頂升套架。整體標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用外套架。外套架就是套架本體套在塔身的外部。套架本身就是一個空間桁架結(jié)構(gòu)。套架由框架，平臺，欄桿，支承踏步塊等組成。安裝套架時，大窗口應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)焊有踏塊的方向相反。套架的上端用螺栓與回轉(zhuǎn)下支座的外伸腿相連接，其前方的上半部沒有焊腹桿，而是引入門框，因此其弦必須作特殊的加強(qiáng)，以防止側(cè)向局部失穩(wěn)。門框內(nèi)裝有兩根引入導(dǎo)軌，以便與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的引入。4） 液壓頂升（1） 按頂升接高方式的不同，液壓頂升分為上頂升加節(jié)接高、中頂升加節(jié)接高和下頂升加節(jié)接高和下頂升接高三種形式。上頂升加節(jié)接高的工藝是由上向下插入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，多用于俯仰變幅的動臂自升式塔是起重機(jī)。下頂升加節(jié)接高的優(yōu)點：人員在下部操作，安全方便。缺點是：頂升重量大，頂升時錨固裝置必須松開。中頂升加節(jié)接高的工藝是由塔身一側(cè)引入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，可適用于不同形式的臂架，內(nèi)爬，外附均可，而且頂升時無需松開錨固裝置，應(yīng)用面比較廣。本次設(shè)計的QTZ40塔式起重機(jī)采用上頂升加節(jié)接高。（2） 按頂升機(jī)構(gòu)的傳動方式不同，可分為繩輪頂升機(jī)構(gòu)、鏈輪頂升機(jī)構(gòu)、齒條頂升機(jī)構(gòu)、絲杠頂升機(jī)構(gòu)和液壓頂升機(jī)構(gòu)等五種。繩輪頂升機(jī)構(gòu)的特點是構(gòu)造簡單，但不平穩(wěn)。鏈輪頂升機(jī)構(gòu)與繩輪頂升機(jī)構(gòu)相類似，采用較少。齒條頂升機(jī)構(gòu)在每節(jié)外塔架內(nèi)側(cè)均裝有齒條，內(nèi)塔架外側(cè)底部安裝齒輪。齒輪在齒條上滾動，內(nèi)塔架隨之爬升或下降。絲杠爬升機(jī)構(gòu)的絲杠裝在內(nèi)塔架中軸線處，或裝在塔身的側(cè)面內(nèi)外塔架的空隙里。通過絲杠正、反轉(zhuǎn)，完成頂升過程。本次設(shè)計的QTZ40塔式起重機(jī)采用液壓頂升機(jī)構(gòu)。液壓頂升機(jī)構(gòu)由電動機(jī)驅(qū)動齒輪油泵，液壓油經(jīng)手動換向閥、平衡閥進(jìn)入液壓缸，使液壓缸伸縮，實現(xiàn)塔機(jī)上部的爬升和拆卸。其主要優(yōu)點是構(gòu)造簡單、工作可靠、平穩(wěn)、安全、操作方便、爬升速度快。本機(jī)構(gòu)另有一套手動操作的爬升吊裝裝置與頂升液壓系統(tǒng)配合工作。液壓頂升系統(tǒng)如圖2-7所示：2-7 液壓頂升系統(tǒng)1- 電動機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-齒輪泵 4-濾油器5-溢流閥 6-壓力表開關(guān) 7-壓力表 8-手動換向閥9-油缸 10-平衡閥 （3） 頂升液壓缸的布置：頂升接高方式又可分為中央頂升和側(cè)頂升兩種。所謂中央頂升，是指揮頂升液壓缸布置在塔身的中央，并設(shè)上，下橫梁各一個。液壓缸上端固定在橫梁鉸點處。頂升時，活塞桿外身，通過下橫梁支在下部塔身的托座或相應(yīng)的腹桿節(jié)點上。液壓缸的大腔在上，小腔在下壓力油不斷注入液壓缸大腔，小腔中液壓油則回入油箱，從而使液壓缸將塔式起重機(jī)的上部頂起。所謂側(cè)頂升式，是將頂升液壓油缸設(shè)在套架的后側(cè)。頂升時，壓力油不斷泵入油缸大腔，小腔里的液壓油則回流入油箱?；钊麠U外伸，通過頂升橫梁支撐在焊接于塔身主弦桿上的專用踏步塊間距視活塞有效行程而定。一般取1-1.5m。由于液壓缸上端鉸接在頂升套架橫梁上，故能隨著液壓缸活塞桿的漸漸外伸而將塔機(jī)上部頂起來。側(cè)頂式的主要優(yōu)點是：塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度可適當(dāng)加大，液壓缸行程可以相應(yīng)縮短，加工制造比較方便，成本亦低廉一些。本次設(shè)計的QTZ40塔式起重機(jī)采用側(cè)頂式。12. 基礎(chǔ)固定式塔式起重機(jī)，可靠的地基基礎(chǔ)是保證塔機(jī)安全使用的必備條件。該基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況，嚴(yán)格按照規(guī)定制作。除在堅硬巖石地段可采用錨樁地基（分塊基礎(chǔ)）外，一般情況下均采用整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)。鋼筋混凝土基礎(chǔ)有多種形式可供選用。對于有底架的固定自升式塔式起重機(jī)，可視工程地質(zhì)條件，周圍環(huán)境以及施工現(xiàn)場情況選用X形整體基礎(chǔ)，四個條塊分隔式基礎(chǔ)或者四個獨立塊體式基礎(chǔ)。對于無底架的自升式塔式起重機(jī)則采用整體式方塊基礎(chǔ)。如這種塔機(jī)必須安裝在深基坑近旁，或者塔機(jī)安裝位置地質(zhì)條件較差，則應(yīng)采用鉆孔灌注樁承臺基礎(chǔ)。 圖2-8 X形整體基礎(chǔ)1） X形整體基礎(chǔ)的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機(jī)X形底架相似。塔式起重機(jī)的X形底架通過預(yù)埋地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機(jī)，如圖2-8所示：2） 長條形基礎(chǔ)由兩條或四條并列平行的鋼筋混凝土底梁組成，其功能猶如兩條鋼筋混凝土的鋼軌軌道基礎(chǔ)，分別支承底架的四個支座和由底架支座傳來的上部荷載。如果塔機(jī)安裝在混凝土砌塊人行道上，或是安裝在原有混凝土地面上，均可采用這種鋼筋混凝土基礎(chǔ)。3） 分塊式基礎(chǔ)由四個獨立的鋼筋混凝土塊體組成，分別承受由底架結(jié)構(gòu)傳來的整機(jī)自重及載荷。鋼筋混凝土塊體構(gòu)造尺寸視塔機(jī)支反力大小基地耐力而定。由于基礎(chǔ)僅承受底架傳遞的垂直力，故可作為中心負(fù)荷獨立柱基礎(chǔ)處理。其優(yōu)點是：構(gòu)造比較簡單，混凝土及鋼筋用量都比較少，造價便宜。4） 無底架固定式自升式塔機(jī)的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，必須是整體大塊體式大體積混凝土基礎(chǔ)。塔機(jī)的塔身結(jié)構(gòu)通過塔身基礎(chǔ)節(jié)、預(yù)埋塔身框架或預(yù)埋塔身主角鋼等固定在鋼筋混凝土基礎(chǔ)上。由于塔身結(jié)構(gòu)與混凝土基礎(chǔ)聯(lián)固成整體，混凝土基礎(chǔ)能發(fā)揮承上啟下的作用：將塔機(jī)上不得載荷全部傳給地基。由于整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)的體形尺寸是考慮塔式起重機(jī)的最大支反力、地基承載力以及壓重的需求而選定的，因而能確保塔機(jī)在最不利工況下均可安全工作，不會產(chǎn)生傾翻事故?；A(chǔ)預(yù)埋深度根據(jù)施工現(xiàn)場地基情況而定，一般塔式起重機(jī)埋設(shè)深度為1-1.5米，但應(yīng)注意須將基礎(chǔ)整體埋住。本次設(shè)計的QTZ40塔式起重機(jī)，選用的混凝土基礎(chǔ)為x基礎(chǔ)（如圖2-9所示）?；炷镣廨喞叽缂s為：長寬高=700070001100 mm（長寬高），總混凝土方量約11立方米，基礎(chǔ)重量約25噸，承載能力為10N/cm2?；A(chǔ)用鋼筋混凝土搗制，混凝土標(biāo)號為300號，在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋有地腳螺栓、分布鋼筋和受力鋼筋等?；A(chǔ)的制作應(yīng)嚴(yán)格按圖施工?；A(chǔ)的土質(zhì)應(yīng)堅固牢實，要求承載能力大于0.15Mpa，混凝土基礎(chǔ)的深度1100mm 。圖2-9 塔機(jī)設(shè)計基礎(chǔ)2.2.2 工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)是為實現(xiàn)起重機(jī)不同的運動要求而設(shè)置的。對于自升式塔式起重機(jī)，主要包括起升機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)和頂升機(jī)構(gòu)。依靠這些機(jī)構(gòu)完成起吊重物、運送重物到指定地點并安裝就位三項運動在內(nèi)的吊裝作業(yè)。為了提高塔機(jī)生產(chǎn)率，加快吊裝施工進(jìn)度，無論是起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均應(yīng)具備較高的工作速度，并要求從靜止到全速運行，或從全速運行轉(zhuǎn)入靜停的全過程，都能平緩進(jìn)行，避免產(chǎn)生急劇沖動，對金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。對于高層建筑施工用的塔機(jī)來說，由于起升高度大，起重臂長，起重量大，對工作機(jī)構(gòu)調(diào)速系統(tǒng)有更高的要求。1. 起升機(jī)構(gòu)起升機(jī)構(gòu)是塔式起重機(jī)使用頻繁而又最重要的工作機(jī)構(gòu)。它主要由電動機(jī)、減速機(jī)、卷筒和制動器、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤等組成。為了提高起重機(jī)的工作效率和安全可靠性，要求起升機(jī)構(gòu)具有適合的調(diào)速性能。起升機(jī)構(gòu)簡圖如圖2-10所示。2-10起升機(jī)構(gòu)簡圖1-三速電機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-液力推桿制動器 4-ZQ500圓柱齒輪減速器 5-卷筒 6-高度限位器根據(jù)使用說明書，起升機(jī)構(gòu)由一合三速電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)型號YZTDF225M1-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/144rpm。通過彈性聯(lián)軸節(jié)與ZQ500型圓柱齒輪變速箱驅(qū)動起升卷筒，本機(jī)構(gòu)采用液力推桿制動器。起升速度由電控三速電動機(jī)實現(xiàn)其“兩快一慢”的動作，本機(jī)構(gòu)還備有高度限位裝置，避免起升時卷筒發(fā)生過卷現(xiàn)象，通過調(diào)整高度限位裝器行程開關(guān)的碰塊的位置，以實現(xiàn)吊鉤在最大高度時，起升機(jī)構(gòu)斷電，保護(hù)高度限位的安全。高度限位器只是一種安全裝置，不允許用來作工作裝置使用。1) 起升機(jī)構(gòu)的傳動方式按照起重機(jī)的傳動方式不同，起升機(jī)構(gòu)有機(jī)械傳動，電力-機(jī)械傳動（簡稱電力傳動），和液壓-機(jī)械傳動（簡稱液壓傳動）等形式。（1） 機(jī)械傳動：其動力是由發(fā)動機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動裝置傳至起升機(jī)構(gòu)起升卷筒，同時也傳至其它工作機(jī)構(gòu)，由于集中驅(qū)動，為保證各機(jī)構(gòu)獨立運動，整機(jī)的傳動比較復(fù)雜。起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速困難、操作麻煩、但工作可靠。（2） 電力傳動：由直流或交流電動機(jī)通過減速器帶動起升卷筒。直流電動機(jī)傳動的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但直流電的獲得較為困難。交流電機(jī)傳動由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)組重量輕。（3） 液壓傳動：有高速液壓馬達(dá)傳動和低速大扭矩液壓馬達(dá)傳動。前者重量輕、體積小、容積效率高。后者傳動零件少，起、制動性能好，但容積效率較低，易影響機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速，體積與重量較大。交流電機(jī)傳動由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)組重量輕，故電力傳動在起升機(jī)構(gòu)上被廣泛采用?？紤]經(jīng)濟(jì)性、工作情況、工作效益等，本次設(shè)計采用電力傳動。2） 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式按照起重機(jī)的驅(qū)動方式不同，可分為以下大類：多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu)：這種起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單，它是由一個多速電動機(jī)配上減速器、鋼絲繩卷筒組成。其制動器可以是電機(jī)本身帶的電磁盤式制動器，也可以是獨立的液壓推桿制動器。繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)串接可變電阻調(diào)速起升機(jī)構(gòu)：這種由繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)驅(qū)動、串接可變電阻調(diào)速的起升機(jī)構(gòu)主要用于輕型快裝塔機(jī)。由于繞線式電動機(jī)本身具有良好的啟動特性，通過在轉(zhuǎn)子繞組中串接可變電阻，以凸輪控制器進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)平穩(wěn)啟動和均勻調(diào)速的要求。 配用電磁換擋減速器的3極籠型電動機(jī)驅(qū)動起升機(jī)構(gòu)：這種調(diào)速起升機(jī)構(gòu)具有較前一類更高的調(diào)速性能，由三極籠型電動機(jī)、電磁換擋2擋減速器、傳動系統(tǒng)和鋼絲繩卷筒組成。采用這種起升機(jī)構(gòu)，可使調(diào)速檔數(shù)增加一倍，從而使工作速度與吊載更相適應(yīng)，提高起升機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率。這種調(diào)速起升機(jī)構(gòu)由于具有較好的價格性能比，其應(yīng)用正日趨普及。本設(shè)計選用多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu)。這種起升機(jī)構(gòu)特點是：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠，成本低，維護(hù)工作量小，并且可以帶載變速。但在變換極速時，速度沖擊和電流沖擊都比較大，故只適用與小容量的電機(jī)。3） 起升機(jī)構(gòu)的減速器起升機(jī)構(gòu)采用的減速器通常有以下幾種：圓柱齒輪減速器、渦輪減速器、行星齒輪減速器等。圓柱齒輪減速器效率高，功率范圍大，使用普遍，但體積大。蝸輪減速器的尺寸小，傳動比大，重量輕，但效率低，壽命短。行星齒輪減速器包括擺線針輪行星減速器和少齒差行星減速器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、重量輕等特點，但價格較貴。比較上述性能，選用圓柱齒輪減速器。4） 起升機(jī)構(gòu)的制動器 起升機(jī)構(gòu)的制動器可布置在高速軸上，也可布置在低速軸上。制動器布置在高速軸上時，所需制動力矩小，但制動時沖擊較大，通常采用塊式制動器。布置在低速軸上的制動器，所需制動力矩較大，通常采用帶式制動器或點盤式制動器。本設(shè)計將制動器布置在高速軸上，采用塊式制動器。5） 滑輪組倍率在起升機(jī)構(gòu)中，滑輪倍率裝置是為了使起升機(jī)構(gòu)的起重能力提高一倍，而起升速度會降低一倍，這樣起升機(jī)構(gòu)能夠更加靈活地滿足施工的需要。塔式起重機(jī)一般都為單聯(lián)滑輪組，故倍率a等于承載分支數(shù)Z。起升速度有6種，見表2-1：表2-1起升特性參數(shù)表倍率a=2a=4起重量（t）空鉤220.18844速度(m/min)92611430204.5四倍率與二倍率轉(zhuǎn)化方便、快捷，起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞示意圖及倍率轉(zhuǎn)換如圖2-11所示：圖2-11 起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞示意圖1-起升卷筒2-塔頂滑輪 3-起重量限制器滑輪4-載重小車5-臂端固定點6-上滑輪7-吊鉤滑輪組變換倍率的方法如下：將上滑輪6用銷軸與吊鉤滑輪組7的兩滑輪的桿交點連接起來，此時即為四倍率狀態(tài)；拔出銷子，上滑輪6上升到載重小車4處固定后，就變?yōu)槎堵薁顟B(tài)。2. 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)塔機(jī)是靠起重臂回轉(zhuǎn)來保障其工作覆蓋面的?；剞D(zhuǎn)運動的產(chǎn)生是通過上、下回轉(zhuǎn)支座分別裝在回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外圈上并由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動小齒輪。小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合，帶動回轉(zhuǎn)上支座相對于下支座運動?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是重負(fù)荷工作機(jī)構(gòu)，不僅要附帶很重的吊載和臂架等結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)動，而且要克服很大的迎風(fēng)阻力。這些均是影響回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計及電動機(jī)功率選擇的因素。目前采用的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有以下幾種：1） 電動機(jī)液力耦合器減速器小齒輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這種回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)呈“1”字型立式安裝，由于中間裝有液力耦合器，可減緩電機(jī)啟動時的速度沖擊，因此運動比較平穩(wěn)。但靠電機(jī)反接制動，特別在就位時，只能靠操作人員“點動”。特點是：結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，造價相對較低，但調(diào)速性能不好。2） 帶渦流制動器的力矩電機(jī)行星減速機(jī)小齒輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)在啟動和減速時，引入了渦流制動器，使之達(dá)到起、制動平穩(wěn)。但造價較高。3） 變頻調(diào)速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)由變頻調(diào)速電機(jī)（鼠籠型）行星減速機(jī)小齒輪組成。通過變頻器調(diào)整電源頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)最為簡單，但目前尚無回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專用變頻器。4） 由多檔速度的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)液力耦合器行星減速器電磁片式制動器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這是一種較好的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，能保證力的傳遞平穩(wěn)而無磨損。其對風(fēng)荷調(diào)控作用在于風(fēng)載轉(zhuǎn)矩增大超越限度時，電動機(jī)接電后，制動器便首先轉(zhuǎn)動，從而使塔機(jī)免去不必要的倒轉(zhuǎn)，風(fēng)停止后，制動器又會立即松開。當(dāng)工作班結(jié)束后，塔機(jī)非作業(yè)時，通過隨風(fēng)轉(zhuǎn)電控或機(jī)械操作裝置使制動閘松開，令塔機(jī)猶若一座風(fēng)向標(biāo)可隨風(fēng)轉(zhuǎn)動，但不至于被巨風(fēng)強(qiáng)吹扭毀?？紤]在滿足使用要求條件下，降低成本，本次設(shè)計的QTZ40型號塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選用第一種結(jié)構(gòu)型式?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一臺雙速電動機(jī)驅(qū)動，電動機(jī)型號YD132M8/6。經(jīng)過力偶合器至行星齒輪減速機(jī)到主動小齒輪，再驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承大齒輪。本機(jī)構(gòu)由于采用了液力偶合器聯(lián)結(jié)，使其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊慣性小，進(jìn)而改善了塔機(jī)的工作狀況?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理見圖2-12。圖2-12回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡圖1-雙速電動機(jī) 2-液力偶合器3-Xx4-100型行星齒輪減速器 4-驅(qū)動小齒輪5-單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承 6-回轉(zhuǎn)大齒輪3. 變幅