QTZ40塔式起重機(jī)總體及變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【53張CAD圖紙】

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河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 課題 名稱(chēng) QTZ40塔式起重機(jī)總體及變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)092 學(xué)生姓名： 孫立明 學(xué) 號(hào)： 2009307221 指導(dǎo)教師： 李常勝 課題來(lái)源 導(dǎo)師課題 課題類(lèi)別 工程設(shè)計(jì) 一、論文資料的準(zhǔn)備 (一) 塔式起重機(jī)概述 塔式起重機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)塔機(jī)，亦稱(chēng)塔吊，起源于西歐。據(jù)記載，第一項(xiàng)有關(guān)建筑用塔機(jī)專(zhuān)利頒發(fā)于1900年。1905年出現(xiàn)了塔身固定的裝有臂架的起重機(jī)，1923年制成了近代塔機(jī)的原型樣機(jī)，同年出現(xiàn)第一臺(tái)比較完整的近代塔機(jī)。1930年當(dāng)時(shí)德國(guó)已開(kāi)始批量生產(chǎn)塔機(jī)，并用于建筑施工。1941年，有關(guān)塔機(jī)的德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN8770公布。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以吊載(t)和幅度(m)的乘積(tm)一起以重力矩表示塔機(jī)的起重能力。 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。戰(zhàn)后各國(guó)面臨著重建家園的艱巨任務(wù)，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重機(jī)。自塔式起重機(jī)在建筑施工中顯露身手并逐漸成為工程機(jī)械一個(gè)重要分支以來(lái)，已經(jīng)有50余年歷史，其間利經(jīng)了曲折復(fù)雜的發(fā)展階段。70年代末，由于種種原因，國(guó)外塔式起重機(jī)制造業(yè)陷入了低谷，不少中小工廠紛紛停業(yè)或轉(zhuǎn)產(chǎn)，僅少數(shù)大廠得以維持。直至80年代末才呈現(xiàn)逐漸復(fù)蘇態(tài)勢(shì)，1994年為復(fù)蘇年頭，復(fù)蘇勢(shì)頭最好的國(guó)家為德國(guó)。據(jù)有關(guān)資料介紹，在塔機(jī)制造業(yè)鼎盛的70年代，西德?lián)碛懈魇剿C(jī)48500臺(tái)，80年代總量減至1/3，而近幾年，東西德合并，基建規(guī)模擴(kuò)大，塔機(jī)產(chǎn)量上升，現(xiàn)有塔機(jī)近40000臺(tái)，其中半數(shù)機(jī)齡不足5年。 如今世界塔機(jī)市場(chǎng)最為紅火的地區(qū)為東歐和亞太（特別是東南亞）?；钴S在塔機(jī)市場(chǎng)上的著名產(chǎn)商是；德國(guó)的 Liebherr 、Peiner、 Wolff ，法國(guó)的 Potain 、BPR,意大利的 Potain-Simma、Comedil 、 Nauva 、 EDILMAC ，西班牙的Comansa ，芬蘭的 Betrox ，丹麥的KRφLL澳大利亞的Favco。這些大廠為了在國(guó)際塔機(jī)市場(chǎng)上占有更多份額，莫不注重總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真分析市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，下大力氣進(jìn)行產(chǎn)品的更新和開(kāi)發(fā) (二) 我國(guó)塔式起重機(jī)的發(fā)展 在中國(guó)塔式起重機(jī)的生產(chǎn)與應(yīng)用已有40多年的歷史，歷經(jīng)了一個(gè)從測(cè)繪仿制到自行設(shè)計(jì)制造的過(guò)程。 20世紀(jì)50年代，為滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要，中國(guó)引進(jìn)了前蘇聯(lián)以及東歐一些國(guó)家的塔式起重機(jī)，并進(jìn)行仿制。1954年仿制民主德國(guó)設(shè)計(jì)的樣機(jī)，在撫順試制成功了中國(guó)第一臺(tái)TQ2—6型塔式起重機(jī)。隨后又仿照前蘇聯(lián)樣機(jī)，研制了15t與25t塔式起重機(jī)，這個(gè)時(shí)期中國(guó)生產(chǎn)與使用的塔式起重機(jī)的數(shù)量都較少。 20世紀(jì)60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)，如直流電機(jī)調(diào)速、可控硅調(diào)速、渦流制動(dòng)器，在回轉(zhuǎn)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)中安裝液力偶合器等。在此時(shí)期，中國(guó)開(kāi)始進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)與制造塔式起重機(jī)的階段。1961年，首先在北京試制成功了紅旗-11型塔式起重機(jī)，它也是中國(guó)最早自行設(shè)計(jì)的塔式起重機(jī)。隨后，中國(guó)又自行設(shè)計(jì)制造了TQ-6型塔式起重機(jī)，至1965年全國(guó)已經(jīng)有生產(chǎn)廠10余家，生產(chǎn)塔式起重機(jī)360多臺(tái)。這些塔式起重機(jī)都是下轉(zhuǎn)動(dòng)臂式，可整體拖運(yùn)，能滿足六層以下民用建筑施工的需要。 20世紀(jì)70年代，塔式起重機(jī)服務(wù)對(duì)象更為廣泛。塔式起重機(jī)的幅度、起重量和起升高度均有了顯著提高。為了滿足市場(chǎng)各方面的要求，塔式起重機(jī)又向一機(jī)多用方向發(fā)展。中國(guó)塔式起重機(jī)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。1972年中國(guó)第一臺(tái)下回轉(zhuǎn)的輕型輪胎式軌道兩用起重機(jī)問(wèn)世：同年為了北京飯店施工，中國(guó)又自行設(shè)計(jì)制造了QT-10型自升式塔式起重機(jī)，該機(jī)的起重力矩為1600kN·m。這一時(shí)期還先后開(kāi)發(fā)了ZT 100、ZT 120、ZT 280等小車(chē)變幅自升式塔式起重機(jī)、QT-20小車(chē)變幅內(nèi)爬式塔式起重機(jī)，QTL 16、TQ 40、TQ 45、TD 25、QTG 40、QTG 60 下回轉(zhuǎn)動(dòng)臂自行架設(shè)快裝塔式起重機(jī)等，其年產(chǎn)量最高超過(guò)900臺(tái)，標(biāo)志著中國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的階段。 20世紀(jì)80年代，中國(guó)塔式起重機(jī)相繼出現(xiàn)了不少新產(chǎn)品，主要有QTZ 100、QZT 120等自升式塔式起重機(jī)，QT 60、QTK 60、QT 25HK 等下回轉(zhuǎn)快裝塔式起重機(jī)等。這些產(chǎn)品在性能方面已接近國(guó)外70年代水平，這一時(shí)期的最高年產(chǎn)量達(dá)1400臺(tái)。與次同時(shí)，隨著改革開(kāi)放和國(guó)際技術(shù)交流的曾多，為滿足建筑施工的需要，也從國(guó)外引進(jìn)了一些塔式起重機(jī)，其中有聯(lián)邦德國(guó)的 Liebherr、法國(guó)的Potain 以及意大利的 Edilmac等公司的產(chǎn)品。由于這些塔式起重機(jī)制造質(zhì)量較好，技術(shù)性能比較先進(jìn)，極大地促進(jìn)了中國(guó)塔式起重機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的進(jìn)步。 20世紀(jì)90年代以后，中國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)隨著全國(guó)范圍建筑任務(wù)的增加而進(jìn)入了一個(gè)新的興盛時(shí)期，年產(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)品出口到國(guó)外。全國(guó)塔式起重機(jī)的總擁有量也從20世紀(jì)50年代的幾十臺(tái)截至2000年約為6萬(wàn)臺(tái)?，F(xiàn)全國(guó)有300多個(gè)生產(chǎn)廠家，取得生產(chǎn)許可證的有241家；年產(chǎn)量9000臺(tái)左右：產(chǎn)值超億元、利稅超千萬(wàn)的企業(yè)已達(dá)十多家。自1992年至今，塔機(jī)年出口量均大于進(jìn)口量均大于進(jìn)口量，年出口金額均大于進(jìn)口金額，到目前為止年貿(mào)易順差已達(dá)800多萬(wàn)美元，在基本上滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的前提下述可以出口創(chuàng)匯。至此，無(wú)論從生產(chǎn)規(guī)模、應(yīng)用范圍和塔式起重機(jī)總量等角度衡量，中國(guó)均堪稱(chēng)塔式起重機(jī)大國(guó) (三) QTZ40型塔式起重機(jī)的簡(jiǎn)單介紹及其市場(chǎng)前景 QTZ40塔式起重機(jī)是由張家口建筑機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的，該QTZ40自升式塔吊為上回轉(zhuǎn)、水平臂架、小車(chē)變幅、液壓自升 式多用途塔吊。起重力矩400KN.m，最大起重量4T，獨(dú)立架設(shè)時(shí)最大起升高度可達(dá)29米，加附著最大起升可達(dá)120米，最大幅度分46.8米、42米 和50米。 QTZ40塔式起重機(jī)充分利用成組技術(shù)、組合設(shè)計(jì)技術(shù)及有限元分析技術(shù)，以“塔式起重機(jī)微機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)”為工具設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)最新型的起重運(yùn)輸機(jī)械。QTZ40塔吊為水平臂架、小車(chē)變幅、上回轉(zhuǎn)液壓頂升式起重機(jī)。最大有效幅度47m。是該種機(jī)型國(guó)內(nèi)唯一達(dá)到此幅度的塔機(jī)。塔機(jī)獨(dú)立使用時(shí)，起升高度27.8m，附著起升高度為120m（2倍率）。該機(jī)各項(xiàng)速度指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 該機(jī)自重（不含配重及附著裝置）21.46噸，總裝機(jī)容量25.82KW，該機(jī)參數(shù)先進(jìn)，性能優(yōu)良可靠，造型美觀，質(zhì)量精良，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，設(shè)有先進(jìn)的安全裝置，維修方便，使用安全，價(jià)格合理，是廣大中小建筑企業(yè)理想的建筑施工機(jī)械。 QTZ40塔吊布置合理，外型美觀，司機(jī)室獨(dú)立側(cè)置，視野好，給操作者創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境。使用方便，維修簡(jiǎn)單，是廣大建筑施工企業(yè)理想的建筑施工機(jī)械。具有起升、回轉(zhuǎn)、變幅、頂升四種工作機(jī)構(gòu)，可單獨(dú)或復(fù)合動(dòng)作，可以獲得較高的工作效率。頂升機(jī)構(gòu)用于塔身接高或降塔。起升機(jī)構(gòu)采用多速電機(jī)，有快速、中速和 慢就位多種速度，充分滿足用戶各種工況的需要。起重臂可左、右作540度全回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)、變幅靈活可靠，起吊就位準(zhǔn)確，可滿足建筑施工中垂直及水平運(yùn)輸?shù)男?要。該機(jī)設(shè)有起重量限制器、力矩限制器、起升高度限制器、幅度限位器和回轉(zhuǎn)限制器等安全保護(hù)裝置齊全，靈敏可靠，確保塔機(jī)正常工作。另外，還設(shè)有休息平臺(tái)、護(hù)欄等安全保護(hù)設(shè)施。司機(jī)室獨(dú)立側(cè)置，造型美觀，視野開(kāi)闊，內(nèi)部空間大，操作方便。該機(jī)適用性好，廣泛用于中高層以下的各類(lèi)工業(yè)與民用建筑和滑模施工的吊裝，可用于港口、貨場(chǎng)的裝卸 (四) 起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單介紹 變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)變幅機(jī)構(gòu)的用途是改變起重機(jī)的幅度或伸距，即改變吊鉤(或抓斗)中心至起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心軸線的水平距離，以適應(yīng)起重機(jī)在不同條件下裝卸貨物。變幅機(jī)構(gòu)按作業(yè)要求分為非工作性變幅和工作性變幅兩種，按性能要求又可分為非平衡變幅和平衡變幅兩種。非平衡變幅就是在臂架擺動(dòng)時(shí)，臂架的重心和物品的重心都要升高或降低，在減少幅度時(shí)，需要耗費(fèi)很大的驅(qū)動(dòng)功率；而在增大幅度時(shí)，則引起較大的慣性載荷，影響使用性能。因此，非平衡變幅大多用在桅桿起重機(jī)、塔式起重機(jī)或流動(dòng)起重機(jī)等非工作性變幅，即不帶物的變幅。其變幅的速度較低，一般在10～20米份。工作性變幅的起重機(jī)在每--I作循環(huán)中都要變幅，為提高生產(chǎn)率，節(jié)約驅(qū)動(dòng)功率和使操作平衡可靠，需要采用平衡變幅。即應(yīng)用各種方法使起重機(jī)在變幅過(guò)程中物品的重心沿水平線或近似水平線移動(dòng)，而臂架系統(tǒng)的重量由活動(dòng)平衡重所平衡，兩者的合成重心也沿水平線移動(dòng)。這種起重機(jī)的變幅可以較大，用于安裝工作時(shí)，變幅速度為10～35米／分：用于裝卸作業(yè)時(shí)，變幅速度為40～90米／分或更高；小起重量時(shí)，取較高速度；大起重量時(shí)，取較低速度平衡變幅的臂架系統(tǒng)須與起升繩的卷繞和布置方式同時(shí)考慮，根據(jù)不同的工作要求合理選擇臂架的型式及其桿件尺寸，當(dāng)臂架擺動(dòng)時(shí)，使起升繩的伸縮補(bǔ)償?shù)蹉^的垂直位移，達(dá)到吊鉤作水平移動(dòng)的茸的。根據(jù)補(bǔ)償原理，臂架的型式可分為單臂架系統(tǒng)和組合臂架系統(tǒng)兩種。在單臂架系統(tǒng)中，都采用繩索補(bǔ)償法補(bǔ)償?shù)蹉^的垂直位移，以使吊鉤作近似水平移動(dòng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，又分滑輪組補(bǔ)償法、轉(zhuǎn)柱導(dǎo)向滑輪補(bǔ)償法、平衡滑輪補(bǔ)償法和平衡卷筒補(bǔ)償法等四種。其中，平衡滑輪補(bǔ)償法的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、鋼絲繩磨損小，目前在大中起重量門(mén)座起重機(jī)上應(yīng)用較多。繩索補(bǔ)償法都具有一些共同的特點(diǎn)，如鋼絲繩長(zhǎng)，纏繞的滑輪多，在交幅時(shí)鋼絲繩要在滑輪上滾移，因而加速了鋼絲繩的磨損。但由于鋼絲繩長(zhǎng)，在起升物品時(shí)緩沖性能較好，這能減少結(jié)構(gòu)的振動(dòng)；同時(shí)這類(lèi)補(bǔ)償都使用單臂架，重量輕，設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單。近年來(lái)，隨著鋼絲繩質(zhì)量的提高，滑輪組補(bǔ)償法和平衡滑輪補(bǔ)償法都應(yīng)用的較多。若不用伸縮補(bǔ)償法，便要用組合臂架系統(tǒng)。組合臂架由臂架、象鼻梁和拉桿等組成。起升繩從吊鉤引至卷筒時(shí)，可以平行或不平行于拉桿軸線或臂架軸線。總的來(lái)說(shuō)，組合臂架系統(tǒng)的顯著優(yōu)點(diǎn)是不需要單臂架那樣的補(bǔ)償滑輪，因此起升繩長(zhǎng)度短、卷繞滑輪少、鋼絲繩壽命長(zhǎng)；其吊鉤位移曲線要比單臂架的吊鉤位移曲線平滑；吊鉤至象鼻梁端點(diǎn)的距離(即懸掛高度)短，且在變幅時(shí)基本不變，這有助于減少物品的擺動(dòng)，改善變幅工作的性能。詳細(xì)的介紹可以看第二部分變幅機(jī)構(gòu)的方案選型 (五) 課題意義 通過(guò)對(duì)該課題的研究，可以對(duì)我在本科期間的所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一個(gè)全面的鞏固，比如計(jì)算機(jī)繪圖、力學(xué)分析、各個(gè)機(jī)械方面軟件的應(yīng)用，專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言面描述能力。加強(qiáng)我學(xué)以致用的能力。同時(shí)也是對(duì)我查閱資料能力、外語(yǔ)水平的再一次提高，也擴(kuò)大了我對(duì)本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的了解。并提高我的創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力，樹(shù)立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。 二、本課題的目的（重點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題） 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神的最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過(guò)程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握塔式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)、變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、變幅小車(chē)的設(shè)計(jì)和計(jì)算等內(nèi)容，為今后步入社會(huì)工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。重點(diǎn)解決包括總體參數(shù)的選擇，結(jié)構(gòu)形式的確定。然后按照總體設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算，包括主要技術(shù)參數(shù)性能，設(shè)計(jì)原則，平衡重的計(jì)算，塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算，整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計(jì)算。而關(guān)鍵問(wèn)題解決在于變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，這里包括選擇變幅機(jī)構(gòu)的形式，確定卷筒尺寸，接下來(lái)再選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，以及減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器的選擇。在這個(gè)過(guò)程中我們一定要認(rèn)真選擇合適的型號(hào)，以免影響后面的設(shè)計(jì)。接著還要驗(yàn)算實(shí)際變幅速度，驗(yàn)算起、制動(dòng)時(shí)間。以及電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算。卷筒強(qiáng)度的計(jì)算。到這里大部分的設(shè)計(jì)任務(wù)基本上已完成，我們要回過(guò)頭重新看一看，檢查一下哪里是否出現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)改正。最后一項(xiàng)任務(wù)是變幅小車(chē)的設(shè)計(jì)，包括變幅小車(chē)的形式，變幅小車(chē)的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算過(guò)程中要細(xì)心，仔細(xì)計(jì)算每一個(gè)結(jié)果，確保設(shè)計(jì)任務(wù)符合標(biāo)準(zhǔn)。 三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路 主要內(nèi)容： （1） 設(shè)計(jì)任務(wù)： ① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級(jí)別） ② 結(jié)構(gòu)形式 （2） 總體設(shè)計(jì) ① 主要技術(shù)參數(shù)性能 ② 設(shè)計(jì)原則 ③ 平衡重的計(jì)算 ④ 塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算 ⑤ 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計(jì)算 （3） 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 ① 變幅機(jī)構(gòu)的形式 ② 確定卷筒尺寸 ③ 選擇電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器 ④ 驗(yàn)算實(shí)際變幅速度 ⑤ 驗(yàn)算起、制動(dòng)時(shí)間 ⑥ 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 ⑦ 卷筒強(qiáng)度的計(jì)算 （4） 變幅小車(chē)的設(shè)計(jì) ① 變幅小車(chē)的形式 ② 變幅小車(chē)的強(qiáng)度計(jì)算 研究方法：①類(lèi)比法：參考國(guó)內(nèi)同類(lèi)型塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)； 研究思路：對(duì)變幅機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（力的分析、強(qiáng)度校核，壽命的預(yù)算）1、設(shè)計(jì)任務(wù)①總體參數(shù)的選擇②結(jié)構(gòu)形勢(shì)2、總體設(shè)計(jì)①主要技術(shù)參數(shù)性能②設(shè)計(jì)原則③平衡重的計(jì)算④塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算⑤整體傾翻穩(wěn)定性計(jì)算3、變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算①變幅機(jī)構(gòu)的形式②確定卷筒尺寸③選擇電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器④驗(yàn)算實(shí)際變幅速度⑤驗(yàn)算起、制動(dòng)時(shí)間⑥電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算⑦卷筒強(qiáng)度計(jì)算4、變幅小車(chē)設(shè)計(jì)①變幅小車(chē)的形式②變幅小車(chē)的強(qiáng)度計(jì)算 四、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期） 3.21-3.27：熟悉整理資料 3.28-4.10：方案選擇與總體設(shè)計(jì) 4.11-4.17：繪制總圖 4.18-5.15：變幅機(jī)構(gòu)、變幅小車(chē)的設(shè)計(jì) 5.16-6.5： 繪制變幅機(jī)構(gòu)、變幅小車(chē)裝配圖 6.6-6.17： 繪制零件圖紙 6.18-6.22：準(zhǔn)備論文及答辯 五、主要參考文獻(xiàn) 【1】 董剛　李建功　潘風(fēng)章主編　《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第3版）　北京：機(jī)械工業(yè)出版社　1998 【2】 張質(zhì)文，虞和謙等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)鐵道出版社.1997. 【3】 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第1卷）（新版）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著　 北京：機(jī)械工業(yè)出版社　2004.8 【4】 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塔式起重機(jī)是為了滿足高層建筑施工、設(shè)備安裝而設(shè)計(jì)的新型起重運(yùn)輸機(jī)械，本次設(shè)計(jì)的塔式起重機(jī)為水平臂架，小車(chē)變幅，上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機(jī)。該機(jī)能夠隨建筑高度的升高而加升，具有占地面積小和拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，塔機(jī)上部能借助于液壓頂升機(jī)構(gòu)，根據(jù)施工的建筑物的增高而相應(yīng)地升高，使司機(jī)操作方便，視野寬并始終保持高清晰。 本設(shè)計(jì)的題目是QTZ40塔式起重機(jī)—變幅系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)理念是通過(guò)參照同類(lèi)塔式起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)的QTZ40塔式起重機(jī)形式為上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動(dòng)加節(jié)，固定式高度為30米，在附著狀態(tài)下可達(dá)到100米，其工作幅度為40米。本機(jī)性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，操作使用安全可靠．其主要特點(diǎn)是起重高度大，工作幅度寬。 本設(shè)計(jì)書(shū)主要包括三部分：第一部分是QTZ40塔式起重機(jī)總體方案的選擇及總體設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程；第二部分是變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算：包括變幅機(jī)構(gòu)的形式、確定卷筒尺寸、選擇電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器；驗(yàn)算實(shí)際變幅速度 驗(yàn)算起、制動(dòng)時(shí)間；電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算；卷筒強(qiáng)度的計(jì)算；第三部分是變幅小車(chē)的設(shè)計(jì)：包括變幅小車(chē)的形式、變幅小車(chē)的強(qiáng)度計(jì)算。 關(guān)鍵詞：QTZ40塔式起重機(jī) 總體設(shè)計(jì)： 變幅系統(tǒng) ABSTRACT Tower cranes are to meet high-rise construction building, equipment installation and design as a new type machinery of lifting transport. The design of Tower crane is horizontal boom, trolley luffing, on the back or decanted from the tower-type multi-purpose machines . To the building of the height of the rise and add up, this crane covers an small area and open a convenient advantages of the tower on top of the department have the promotion, according to the construction of buildings improves and correspondingly increase, the driver is easy to operate with wide and remained high. The design of the topic was QTZ40 tower crane-minus its finite luffing system design. My design concept is refered to similar crane under design QTZ40 crane. There are many forms, the design form for the promotion and hydraulic automatic increase in fixed for 30 meters in height, which can achieve 100, the rate is 40 meters. The crane have good performance, logical structure and operation of using safe ． Its main characteristics are lifting a great job in the wide ． This design mainly includes three parts: the first is the QTZ40 tower crane overall scheme selection and overall design calculation process; The second part is to become the design and calculation of Trolley travelling:Include to become a form of organization, certain book tube size, choose electric motor, decelerate a machine, make a machine, allied stalk machine;Check to calculate to physically become speed to check to start to calculate and make time;The electric motor has fever to check to calculate;The calculation of book tube strength;The third part is to become the design of a small car:Include to become a form of small car and become the strength calculation of a small car. Keywords: QTZ40 tower crane The total design：luffing system 河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 指導(dǎo)教師：李常勝 設(shè)計(jì)題目：QTZ40塔式起重機(jī)總體及變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人：孫立明 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 前言 概述 發(fā)展趨勢(shì) 總體設(shè)計(jì) 概述 確定總體設(shè)計(jì)方案 塔機(jī)金屬結(jié)構(gòu) 塔頂 吊臂 構(gòu)造型式 分節(jié)問(wèn)題 截面形式及截面尺度 腹桿布置和桿件材料選用 吊點(diǎn)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(jì) 塔身的接高問(wèn)題 轉(zhuǎn)臺(tái)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(dòng)方式 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式 起升機(jī)構(gòu)的減速器 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)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(kāi)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(jì)原則 整機(jī)工作級(jí)別 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 主要技術(shù)性能參數(shù) 平衡重的計(jì)算 起重機(jī)各部件對(duì)塔身的中心力矩 起重特性曲線 各幅度時(shí)起重量 起重特性曲線 塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算 工作工況Ⅰ 平衡臂風(fēng)力計(jì)算 風(fēng)力系數(shù)選取 由平衡臂的設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算迎風(fēng)面積 風(fēng)力計(jì)算 起升機(jī)構(gòu)的風(fēng)力計(jì)算 平衡重風(fēng)力計(jì)算 起重臂風(fēng)力計(jì)算 牽引機(jī)構(gòu)風(fēng)力計(jì)算 塔頂風(fēng)力計(jì)算 上下支座風(fēng)力計(jì)算 塔身風(fēng)力計(jì)算 工作工況Ⅱ 平衡臂風(fēng)力計(jì)算 起升機(jī)構(gòu)風(fēng)力計(jì)算 平衡重風(fēng)力計(jì)算 起重臂風(fēng)力計(jì)算 牽引機(jī)構(gòu)風(fēng)力計(jì)算 塔頂風(fēng)力計(jì)算 上下支座風(fēng)力計(jì)算 塔身風(fēng)力計(jì)算 非工作工況Ⅲ 平衡臂風(fēng)力計(jì)算 起升機(jī)構(gòu)風(fēng)力計(jì)算 平衡重風(fēng)力計(jì)算 起重臂風(fēng)力計(jì)算 牽引機(jī)構(gòu)風(fēng)力計(jì)算 塔頂風(fēng)力計(jì)算 上下支座風(fēng)力計(jì)算 塔身風(fēng)力計(jì)算 起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算 工作工況Ⅰ 平衡臂部分 起重臂部分 塔身部分 基礎(chǔ)部分 工作工況Ⅱ 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Ⅲ 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Ⅳ 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(jì)算 變幅機(jī)構(gòu) 的形式 卷筒尺寸的確定 選擇電動(dòng)機(jī) 選擇電動(dòng)機(jī)功率 選擇減速器 選擇制動(dòng)器 選擇聯(lián)軸器 驗(yàn)算變幅速度 起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 發(fā)熱校核 校核卷筒強(qiáng)度 變幅小車(chē)的形式 變幅小車(chē)的設(shè)計(jì) 牽引阻力計(jì)算 牽引繩最大張力 選擇牽引繩 牽引卷筒計(jì)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(shí)間走完了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家上百年塔機(jī)發(fā)展的路程，如今已達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家九十年代末期水平并躋身于當(dāng)代國(guó)際市場(chǎng)。 QTZ40型塔式起重機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)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(guó)內(nèi)同規(guī)格同類(lèi)型的塔機(jī)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)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(lèi)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400kN·m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(guó)目前建筑工程中使用最廣泛的塔機(jī)，幾乎是萬(wàn)能塔機(jī)。它的最大特點(diǎn)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(chǎng)需求很大。 1.2 發(fā)展趨勢(shì) 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(dòng)器等。進(jìn)入七十年代后，它的服務(wù)對(duì)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(gè)方面：①整機(jī)性能：由于先進(jìn)技術(shù)和材料的應(yīng)用，同種型號(hào)的產(chǎn)品，整機(jī)重量要輕20%左右；②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；③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；④操作更方便、舒適、安全，保護(hù)裝置更加完善；⑤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(jì) 2.1 概述 總體設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是后續(xù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和框架。只有在做好總體設(shè)計(jì)的前提下，才能更好的完成設(shè)計(jì)。它是對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)總則以后，便可以編寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，在調(diào)研的基礎(chǔ)上運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，確定總體設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)的成功。 總體設(shè)計(jì)指導(dǎo)各個(gè)部件和各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行，一般由總工程師負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)以后，應(yīng)進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國(guó)內(nèi)外的同類(lèi)機(jī)械的有關(guān)資料，了解當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外塔機(jī)的使用、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和科研的情況，并進(jìn)行分析比較，制定總的設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證所設(shè)計(jì)的機(jī)型達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，力求結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)性好，工藝簡(jiǎn)單，工作可靠。 2.2 確定總體設(shè)計(jì)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(jì)型號(hào)有各種各樣，但其基本結(jié)構(gòu)大體相同。整臺(tái)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(tái)等主要部件組成。對(duì)于特殊的塔式起重機(jī)，由于構(gòu)造上的差異，個(gè)別部件也會(huì)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(shí)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(jì)合理與否對(duì)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(chēng)塔帽或塔尖。其功能是承受臂架拉繩及平衡臂拉繩傳來(lái)的上部載荷，并通過(guò)回轉(zhuǎn)塔架、轉(zhuǎn)臺(tái)、承座等的結(jié)構(gòu)部件或直接通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)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(shí)質(zhì)上是一個(gè)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(shí)心圓鋼，厚壁無(wú)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(gè)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(gè)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(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單自重輕，加工容易，存放方便，拆卸運(yùn)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(zhǎng)度的1/7-1/10，長(zhǎng)臂架應(yīng)配用較高的塔尖。但是塔尖高度超過(guò)一定極限時(shí)，弦桿應(yīng)力下降效果便不顯著，過(guò)分加高塔尖高度不僅導(dǎo)致塔尖自重加大，而且會(huì)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(jì)時(shí)，應(yīng)權(quán)衡各方面的條件選擇適當(dāng)?shù)乃敻叨取? 本設(shè)計(jì)采用前傾截錐柱式塔頂，斷面尺寸為1.36m×1.36m。腹桿采用圓鋼管。塔頂高6.115米。塔冒用無(wú)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(xiāo)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(jiǎn)稱(chēng)臂架或吊臂，按構(gòu)造型式可分為：小車(chē)變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)臂；伸縮式小車(chē)變幅臂架；折曲式臂架。 小車(chē)變幅水平臂架，簡(jiǎn)稱(chēng)小車(chē)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(diǎn)是：吊臂可借助變幅小車(chē)沿臂架全長(zhǎng)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(jì)采用小車(chē)變幅水平臂架。 小車(chē)臂架可概分為三種不同型式：?jiǎn)蔚觞c(diǎn)小車(chē)臂架，雙吊點(diǎn)小車(chē)臂架和起重機(jī)與平衡臂架連成一體的錘頭式小車(chē)臂架。單吊點(diǎn)小車(chē)變幅臂架是靜定結(jié)構(gòu)，而雙吊點(diǎn)小車(chē)變幅臂架則是超靜定結(jié)構(gòu)。幅度在40m以下的小車(chē)臂架大都采用單吊點(diǎn)式構(gòu)造；雙吊點(diǎn)小車(chē)變幅臂架結(jié)構(gòu)一般幅度都大于50m。雙吊點(diǎn)小車(chē)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(diǎn)小車(chē)變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車(chē)變幅臂架拉索吊點(diǎn)可以設(shè)在下弦處，也可設(shè)在上弦處，現(xiàn)今通用小車(chē)變幅臂架多是上弦吊點(diǎn)，正三角形截面臂架。這種臂架的下弦桿上平面均用作小車(chē)運(yùn)行軌道。 2） 分節(jié)問(wèn)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(diǎn)，使用范圍以及承載能力等因素，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通盤(pán)考慮作出最佳選擇，首先要解決好分節(jié)問(wèn)題。 小車(chē)臂架常用的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長(zhǎng)度有6、7、8、10、12m五種。為便于組合成若干不同長(zhǎng)度的臂架，除標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間外，一般都配設(shè)1~2個(gè)3~5m長(zhǎng)的延接節(jié)，一個(gè)根部節(jié)，一個(gè)首部節(jié)和端頭節(jié)。端頭節(jié)構(gòu)造應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單輕巧，配有小車(chē)牽引繩換向滑輪、起升繩端頭固定裝置。此端頭節(jié)長(zhǎng)度不計(jì)入臂架總長(zhǎng)，但可與任一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間配裝，形成一個(gè)完整的起重臂。本次設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度為6m，另加上2m長(zhǎng)的延接節(jié)。其示意圖見(jiàn)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(chē)變幅水平臂架大都采用正三角形截面，本次設(shè)計(jì)的QTZ40采用正三角形截面。選用這種方式的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)外懸臂長(zhǎng)度影響最大。截面寬度主要與臂架全長(zhǎng)有關(guān)。設(shè)計(jì)臂架長(zhǎng)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(diǎn)。 當(dāng)采用順斜置式式，焊縫長(zhǎng)度較短、質(zhì)量不易保證。焊接變形不均勻，節(jié)點(diǎn)剛度較差，且不便于布置小車(chē)變幅機(jī)構(gòu)。因此本設(shè)計(jì)選用人字式布置方式。其優(yōu)點(diǎn)在于，這種布置方式應(yīng)用區(qū)段不受限制，焊縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)，強(qiáng)度易于保證，焊接變形較均勻，節(jié)點(diǎn)剛度較好，便于布置小車(chē)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(diǎn)小車(chē)變幅臂架的上弦以選用16Mn實(shí)心鋼為宜，但造價(jià)要高。因此本設(shè)計(jì)選用20號(hào)無(wú)縫圓鋼管。其特點(diǎn)是：慣性矩、長(zhǎng)細(xì)比要小，抗失穩(wěn)能力高。下弦采用等邊角鋼對(duì)焊的箱型截面桿件，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有良好的抗壓性能。因此上弦桿選用89×8、89×7，下弦選用的角鋼型號(hào)為：75×8、75×5，臂間由銷(xiāo)軸連接。 5） 吊點(diǎn)的選擇與構(gòu)造 吊點(diǎn)可分為單吊點(diǎn)和雙吊點(diǎn)。其設(shè)計(jì)原則是：臂架長(zhǎng)度小于50m，對(duì)最大起吊量并無(wú)特大要求，一般采用單吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)。若臂架總長(zhǎng)在50m以上，或?qū)缰懈浇畲笃鸬趿坑刑卮笠髴?yīng)采用雙吊點(diǎn)。采用單吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)時(shí)，吊點(diǎn)可以設(shè)在上弦或下弦。吊點(diǎn)以左可看作簡(jiǎn)支梁，以右可看作懸臂梁。在設(shè)計(jì)中采用雙吊點(diǎn)。 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(chēng)配重），用以構(gòu)成設(shè)計(jì)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(chē)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(tái)，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(jì)必須保證所要求的平衡力矩得到滿足。短平衡臂的優(yōu)點(diǎn)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(zhǎng)平衡臂的主要優(yōu)點(diǎn)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(zhǎng)度成反比關(guān)系，而平衡臂長(zhǎng)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(jì)可節(jié)約材料，降低整機(jī)造價(jià)。 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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lèi)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(zhǎng)度較大的平衡臂。從實(shí)用上來(lái)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(diǎn)是根部與座在轉(zhuǎn)臺(tái)上的回轉(zhuǎn)塔架聯(lián)接成一體，適用于小車(chē)變幅水平臂架特長(zhǎng)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(jiǎn)單，造型美觀與起重臂匹配得體。故此次設(shè)計(jì)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易。平衡臂的長(zhǎng)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3～4t，重型自升式塔機(jī)要裝有近30t平衡重。因此在設(shè)計(jì)平衡重過(guò)程中，應(yīng)對(duì)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(dòng)式兩種?；顒?dòng)平衡重主要用于自升式塔機(jī)，其特點(diǎn)是可以移動(dòng)，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(jià)較高。故國(guó)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(fèi)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(diǎn)是體積大，迎風(fēng)面積大，對(duì)塔身結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性均有不利影響。但是構(gòu)造簡(jiǎn)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(jì)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(diǎn)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(guò)渡節(jié)連接，由受力特性計(jì)算出其拉桿點(diǎn)作為位置，其中在平衡臂和吊臂上設(shè)有拉板和銷(xiāo)軸用來(lái)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(kāi)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(gè)銷(xiāo)軸和8個(gè)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(chēng)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(guò)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(lèi)。圓形斷面和三角形斷面現(xiàn)在基本上不用，現(xiàn)今國(guó)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(jì)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(lèi)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(wú)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(diǎn)。常用的矩形尺寸有：1.2m×1.2m，1.3m×1.3m，1.4m×1.4m，1.5m×1.5m，1.6m×1.6m，1.7m×1.7m，1.8m×1.8m，2.0m×2.0m。此次設(shè)計(jì)的尺寸為1.6m×1.6m。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(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)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(huì)影響塔身的扭轉(zhuǎn)剛度和彈性穩(wěn)定。 本次設(shè)計(jì)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(xiāo)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(jì)的QTZ40塔機(jī)采用套柱螺栓聯(lián)接，其特點(diǎn)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(jì) （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(dú)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(chǔ)存占地?。欢茄b卸容易；三是運(yùn)輸費(fèi)用便宜，特別是長(zhǎng)途陸運(yùn)和運(yùn)洋海運(yùn)，由于利用集裝箱裝運(yùn)，其抗銹蝕和節(jié)約運(yùn)費(fèi)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(diǎn)，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： 圖2-5 塔身結(jié)構(gòu)示意圖 （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(duì)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(wú)縫鋼管式實(shí)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(kāi)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(jì)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，特別是在設(shè)計(jì)拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)，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(jí)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(shí)，應(yīng)從高2m處開(kāi)始裝設(shè)直徑為650～800mm的安全護(hù)圈，相鄰兩護(hù)圈間距為500mm。當(dāng)爬梯高度超過(guò)10m時(shí)，爬梯應(yīng)分段轉(zhuǎn)接，在轉(zhuǎn)接處加一休息平臺(tái)。 對(duì)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(wèn)題 在遇到塔身需要接高問(wèn)題時(shí)，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(duì)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(tái)裝置 轉(zhuǎn)臺(tái)是一個(gè)直接坐在回轉(zhuǎn)支承（轉(zhuǎn)盤(pán)）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(tái)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(guò)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(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)盤(pán)，是塔式起重機(jī)的重要部件，由齒圈、座圈、滾動(dòng)體、隔離快、連接螺栓及密封條等組成。按滾動(dòng)體的不同，回轉(zhuǎn)支承可分為兩大類(lèi)：一是球式回轉(zhuǎn)支承，另一類(lèi)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(lèi)。定柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，起重回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，自重和驅(qū)動(dòng)功率小，能使起重機(jī)重心降低。轉(zhuǎn)柱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動(dòng)體形狀和排列方式可分為：?jiǎn)闻潘狞c(diǎn)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(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可同時(shí)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(duì)固定軸承座圈的機(jī)架要求有足夠的剛度。滾動(dòng)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(mén)座）的頂面相固結(jié)。 設(shè)計(jì)選用球式回轉(zhuǎn)支承，其優(yōu)點(diǎn)是：剛性好，變形比較小，對(duì)承座結(jié)構(gòu)要求較低。鋼球?yàn)榧儩L動(dòng)，摩擦阻力小，功率損失小。 根據(jù)構(gòu)造不同和滾動(dòng)體使用數(shù)量的多少，回轉(zhuǎn)支承又分為單排四點(diǎn)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(jì)采用單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，它是由一個(gè)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(diǎn)接觸，能同時(shí)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(diǎn)（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(chē)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(jì)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(guò)20個(gè)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(zhǎng)×寬×高=4600×4600×250 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(gè)空間結(jié)構(gòu)，增加塔機(jī)整體穩(wěn)定性。由于塔身?yè)螚U的設(shè)置，塔身危險(xiǎn)斷面由塔身根部向上移到撐桿的上支承面，同時(shí)塔身根部平面對(duì)底架的作用減小，從而改善底架的受力情況。 底架安裝時(shí)，將底架拼裝組合，放置于混凝土基礎(chǔ)上，對(duì)正四角的放射形支腿地腳螺栓，使底架墊平牢實(shí)，要求校平，平面度小于1/1000，擰緊20個(gè)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(guò)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(zhǎng)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(duì)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(gè)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(guò)銷(xiāo)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(tái)，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(wú)縫鋼管焊接而成，節(jié)高4.94米，截面尺寸2.0×2.0米2。外側(cè)設(shè)有平臺(tái)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(shí)，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(tái)，爬升架內(nèi)側(cè)沿塔身主弦桿安裝8個(gè)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(gè)杠桿原理操縱的擺動(dòng)爪，在液壓缸回收活塞以及引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)等過(guò)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(tái)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(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)。套架由框架，平臺(tái)，欄桿，支承踏步塊等組成。安裝套架時(shí)，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(méi)有焊腹桿，而是引入門(mén)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(mén)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(dòng)臂自升式塔是起重機(jī)。下頂升加節(jié)接高的優(yōu)點(diǎn)：人員在下部操作，安全方便。缺點(diǎn)是：頂升重量大，頂升時(shí)錨固裝置必須松開(kāi)。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(shí)無(wú)需松開(kāi)錨固裝置，應(yīng)用面比較廣。 本次設(shè)計(jì)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(dòng)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(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)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(lèi)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(dòng)，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(guò)絲杠正、反轉(zhuǎn)，完成頂升過(guò)程。 本次設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪油泵，液壓油經(jīng)手動(dòng)換向閥、平衡閥進(jìn)入液壓缸，使液壓缸伸縮，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)上部的爬升和拆卸。其主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-齒輪泵 4-濾油器 5-溢流閥 6-壓力表開(kāi)關(guān) 7-壓力表 8-手動(dòng)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(gè)。液壓缸上端固定在橫梁鉸點(diǎn)處。頂升時(shí)，活塞桿外身，通過(guò)下橫梁支在下部塔身的托座或相應(yīng)的腹桿節(jié)點(diǎn)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(shí)，壓力油不斷泵入油缸大腔，小腔里的液壓油則回流入油箱。活塞桿外伸，通過(guò)頂升橫梁支撐在焊接于塔身主弦桿上的專(zhuān)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(lái)。側(cè)頂式的主要優(yōu)點(diǎn)是：塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)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(jì)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(jiān)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(duì)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?chē)h(huán)境以及施工現(xiàn)場(chǎng)情況選用X形整體基礎(chǔ)，四個(gè)條塊分隔式基礎(chǔ)或者四個(gè)獨(dú)立塊體式基礎(chǔ)。對(duì)于無(wú)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(tái)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(guò)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： 圖2-8 X形整體基礎(chǔ) 2） 長(zhǎng)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(gè)支座和由底架支座傳來(lái)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(gè)獨(dú)立的鋼筋混凝土塊體組成，分別承受由底架結(jié)構(gòu)傳來(lái)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(dú)立柱基礎(chǔ)處理。其優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，混凝土及鋼筋用量都比較少，造價(jià)便宜。 4） 無(wú)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(guò)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(huì)產(chǎn)生傾翻事故?；A(chǔ)預(yù)埋深度根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(zhǎng)×寬×高=7000×7000×1100 mm（長(zhǎng)×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(hào)為300號(hào)，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。基礎(chǔ)的土質(zhì)應(yīng)堅(jiān)固牢實(shí)，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(jì)基礎(chǔ) 2.2.2 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)起重機(jī)不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。對(duì)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(yùn)送重物到指定地點(diǎn)并安裝就位三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)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(wú)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(yùn)行，或從全速運(yùn)行轉(zhuǎn)入靜停的全過(guò)程，都能平緩進(jìn)行，避免產(chǎn)生急劇沖動(dòng)，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。對(duì)于高層建筑施工用的塔機(jī)來(lái)說(shuō)，由于起升高度大，起重臂長(zhǎng)，起重量大，對(duì)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(dòng)機(jī)、減速機(jī)、卷筒和制動(dòng)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(jiǎn)圖如圖2-10所示。 2-10起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1-三速電機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-液力推桿制動(dòng)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(shuō)明書(shū)，起升機(jī)構(gòu)由一合三速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZTDF225M1-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/ 144rpm。通過(guò)彈性聯(lián)軸節(jié)與ZQ500型圓柱齒輪變速箱驅(qū)動(dòng)起升卷筒，本機(jī)構(gòu)采用液力推桿制動(dòng)器。起升速度由電控三速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)其“兩快一慢”的動(dòng)作，本機(jī)構(gòu)還備有高度限位裝置，避免起升時(shí)卷筒發(fā)生過(guò)卷現(xiàn)象，通過(guò)調(diào)整高度限位裝器行程開(kāi)關(guān)的碰塊的位置，以實(shí)現(xiàn)吊鉤在最大高度時(shí)，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(lái)作工作裝置使用。 1) 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式 按照起重機(jī)的傳動(dòng)方式不同，起升機(jī)構(gòu)有機(jī)械傳動(dòng)，電力-機(jī)械傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)電力傳動(dòng)），和液壓-機(jī)械傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱(chēng)液壓傳動(dòng)）等形式。 （1） 機(jī)械傳動(dòng)：其動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置傳至起升機(jī)構(gòu)起升卷筒，同時(shí)也傳至其它工作機(jī)構(gòu)，由于集中驅(qū)動(dòng)，為保證各機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)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(dòng)：由直流或交流電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)起升卷筒。直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)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(dòng)由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)組重量輕。 （3） 液壓傳動(dòng)：有高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩液壓馬達(dá)傳動(dòng)。前者重量輕、體積小、容積效率高。后者傳動(dòng)零件少，起、制動(dòng)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(dòng)由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)組重量輕，故電力傳動(dòng)在起升機(jī)構(gòu)上被廣泛采用。考慮經(jīng)濟(jì)性、工作情況、工作效益等，本次設(shè)計(jì)采用電力傳動(dòng)。 2） 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式 按照起重機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式不同，可分為以下大類(lèi)： 多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu)：這種起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，它是由一個(gè)多速電動(dòng)機(jī)配上減速器、鋼絲繩卷筒組成。其制動(dòng)器可以是電機(jī)本身帶的電磁盤(pán)式制動(dòng)器，也可以是獨(dú)立的液壓推桿制動(dòng)器。 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、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(dòng)機(jī)本身具有良好的啟動(dòng)特性，通過(guò)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(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu)：這種調(diào)速起升機(jī)構(gòu)具有較前一類(lèi)更高的調(diào)速性能，由三極籠型電動(dòng)機(jī)、電磁換擋2擋減速器、傳動(dòng)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(jià)格性能比，其應(yīng)用正日趨普及。 本設(shè)計(jì)選用多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu)。這種起升機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)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(shí)，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(dòng)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(dòng)比大、重量輕等特點(diǎn)，但價(jià)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(dòng)器 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器可布置在高速軸上，也可布置在低速軸上。制動(dòng)器布置在高速軸上時(shí)，所需制動(dòng)力矩小，但制動(dòng)時(shí)沖擊較大，通常采用塊式制動(dòng)器。布置在低速軸上的制動(dòng)器，所需制動(dòng)力矩較大，通常采用帶式制動(dòng)器或點(diǎn)盤(pán)式制動(dòng)器。本設(shè)計(jì)將制動(dòng)器布置在高速軸上，采用塊式制動(dòng)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(huì)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(jiàn)表2-1： 表2-1起升特性參數(shù)表 倍率 a=2 a=4 起重量（t） 空鉤 2 2 0.188 4 4 速度(m/min) 92 61 14 30 20 4.5 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(chē)5-臂端固定點(diǎn)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(xiāo)軸與吊鉤滑輪組7的兩滑輪的桿交點(diǎn)連接起來(lái)，此時(shí)即為四倍率狀態(tài)；拔出銷(xiāo)子，上滑輪6上升到載重小車(chē)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(lái)保障其工作覆蓋面的。回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生是通過(guò)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(dòng)小齒輪。小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)上支座相對(duì)于下支座運(yùn)動(dòng)。 回轉(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(dòng)，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(jì)及電動(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí)的速度沖擊，因此運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。但靠電機(jī)反接制動(dòng)，特別在就位時(shí)，只能靠操作人員“點(diǎn)動(dòng)”。特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，造價(jià)相對(duì)較低，但調(diào)速性能 不好。 2） 帶渦流制動(dòng)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(dòng)和減速時(shí)，引入了渦流制動(dòng)器，使之達(dá)到起、制動(dòng)平穩(wěn)。但造價(jià)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(guò)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(jiǎn)單，但目前尚無(wú)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)用變頻器。 4） 由多檔速度的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)——液力耦合器——行星減速器——電磁片式制動(dòng)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(wú)磨損。其對(duì)風(fēng)荷調(diào)控作用在于風(fēng)載轉(zhuǎn)矩增大超越限度時(shí)，電動(dòng)機(jī)接電后，制動(dòng)器便首先轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使塔機(jī)免去不必要的倒轉(zhuǎn)，風(fēng)停止后，制動(dòng)器又會(huì)立即松開(kāi)。當(dāng)工作班結(jié)束后，塔機(jī)非作業(yè)時(shí)，通過(guò)隨風(fēng)轉(zhuǎn)電控或機(jī)械操作裝置使制動(dòng)閘松開(kāi)，令塔機(jī)猶若一座風(fēng)向標(biāo)可隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不至于被巨風(fēng)強(qiáng)吹扭毀。 考慮在滿足使用要求條件下，降低成本，本次設(shè)計(jì)的QTZ40型號(hào)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(tái)雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)YD132M–8/6。經(jīng)過(guò)力偶合器至行星齒輪減速機(jī)到主動(dòng)小齒輪，再驅(qū)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊慣性小，進(jìn)而改善了塔機(jī)的工作狀況。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理見(jiàn)圖2-12。 圖2-12回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1-雙速電動(dòng)機(jī) 2-液