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（全套设计打包）QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计

，中国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。年，首先在北京试制成功了红旗型塔式起重机，它也是中国最早自行设计的塔式起重机。随后，中国又自行设计制造了型等塔式起重机，至年全国已有生产厂余家，生产塔式起重机多台。这些塔式起重机都是下回转动臂式，可整体托运，能满足六层以下民用建筑施工的需要。世纪七十年代，塔式起重机服务对象更为广泛。塔式起重机的幅度起重量和起升高度均有了显著提高。为了满足市场各方面的要求，塔式起重机又向机多用方向发展。中国塔式起重机进入了技术提高品种增多的新阶段。年中国第台下回转的轻型轮胎式轨道两用起重机问世同年为了北京饭店施工，中国又自行设计制造了型自升式塔式起重机，该机的起重力矩为•。这时期还先后开发了等小车变幅自升式塔式起重机小车变幅内爬式塔式起重机，下回转动臂自行架设快装塔式起重机等，其年产量最高超过台，标志着中国塔式起重机行业进入了个新的阶段。世纪年代，中国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要有等自升式塔式起重机，等下回转快装塔式起重机等。这些产品在性能方面已接近国外年代水平，这时期的最高年产量达台。与此同时，随着改革开放和国际技术交流的增多，为满足建筑施工的需要，也从国外引进了些塔式起重机，其中有联邦德国的法国的以及意大利的等公司的产品。由于这些塔式起重机制造质量较好，技术性能比较先进，极大地促进了中国塔式起重机产品的设计与制造技术的进步。世纪年代以后，中国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了个新的兴盛时期，年产量连年猛增，而且有部分产品出口到国外。全国塔式起重机的总拥有量也从世纪年代的几十台截至年约为万台。至此，无论从生产规模应用范围和塔式起重机总量等角度来衡量，中国均堪称塔式起重机大国。.塔式起重机的发展趋势根据国内外些技术资料的介绍，塔式起重机的发展趋势具体归纳为以下几个方面。吊臂长度加长在世纪年代初，吊臂长度超过的较少，年代吊臂长度已能做到。快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到。自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长般为，可以接长到。重型塔式起重机吊臂则更长。随着塔式起重机设计水平的提高，可以解决由臂长加大带来的些技术问题，而低合金高强度钢材及铝合金的广泛采用也为加长吊臂提供了非常有利的条件。工作速度提高，且能调速由于调速技术的进步，混轮组倍率的可变双速三速电动机及直流电动机调速的应用，使塔式起重机工作速度在逐渐提高。世纪年代生产的塔式起重机工作速度较低，起升速度般只有，回转速度为.，变幅速度为，大车行走速度为，而近几年来塔式起重机工作速度已有提高。起升机构普遍做到具有种工作速度，重物起升速度超过者已经很多，构件安装就位速度可在范围内进行选择，回转速度般可在之间进行调节，小车牵引和塔式起重机行走大多也有种工作速度，小车牵引速度最快可达。改善操纵条件随着塔式起重机向大型大高度方向发展，操作人员的能见度越来越差。因此需要在吊臂端部或小车上安装电视摄像机，在操作室利用电视进行操作。有的还采用了双频道的无线电遥控系统，不仅可由地面的操作人员控制吊装，还可以根据事先编排的程序自动进行吊装。更多地采用组装式结构为了便于产品更新换代，简化设计制造使用与管理，提高塔式起重机使用的经济效益，国外塔式起重机专业厂已做到产品系列化部件模数化。以不同模数塔身臂架标准节组合成变断面塔身和臂架，这不仅能提高塔身臂架的力学性能，减轻塔式起重机自重，而且可明显减少使用单位塔架臂架的储备量，为降低成本简化管理创造了条件。设计项目计算与说明结果总体设计概述确定总体设计方案金属结构塔顶起重臂构造型式分节问题截面形式及截面尺度腹杆布置和杆件材料选用吊点的选择与构造平衡臂和平衡重平衡臂的结构型式平衡重拉杆上下支座塔身塔身结构断面型式塔身结构腹杆系统标准节间的联接方式塔身结构设计塔身的接高问题转台装置回转支承底架附着装置套架与液压顶升机构爬升架顶升机构套架液压顶升基础工作机构起升机构起升机构的传动方式起升机构的驱动方式起升机构的减速器起升机构的制动器滑轮组倍率回转机构变幅机构安全装置限位开关起升高度限制器起重量限制器力矩限制器风速仪钢丝绳防脱装置电气系统总体设计原则整机工作级别机构工作级别第章总体设计.概述总体设计是至关重要的个环节，它是后续设计的基础和框架。只有在做好总体设计的前提下，才能更好的完成设计。它是对满足塔机技术参数及形式的总的构想，总体设计的成败关系到塔机的经济技术指标，直接决定了塔机设计的成败。总体设计指导各个部件和各个机构的设计进行，般由总工程师负责设计。在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究，收集国内外的同类机械的有关资料，了解当前的国内外塔机的使用生产设计和科研的情况，并进行分析比较，制定总的设计原则。设计原则应当保证所设计的机型达到国家有关标准的同时，力求结构合理，技术先进，经济性好，工艺简单，工作可靠。.确定总体设计方案塔式起重机是上回转液压自升式起重机。尽管其设计型号有各种各样，但其基本结构大体相同。整台的上回转塔机主要由金属结构，工作机构，液压顶升系统，电器控制系统及安全保护装置等五大部分组成。金属结构塔式起重机金属结构部分由塔顶，吊臂，平衡臂，上下支座，塔身，转台等主要部件组成。对于特殊的塔式起重机，由于构造上的差异，个别部件也会有所增减。金属结构是塔式起重机的骨架，承受塔机的自重载荷及工作时的各种外载荷，是塔式起重机的重要组成部分，其重量通常约占整机重量的半以上，因此金属结构设计合理与否对减轻起重机自重，提高起重性能，节约钢材以及提高起重机的可靠性等都有重要意义。.塔顶自升塔式起重机塔身向上延伸的顶端是塔顶，又称塔帽或塔尖。其功能是承受臂架拉绳及平衡臂拉绳传来的上部载荷，并通过回转塔架转台承座等的结构部件或直接通过转台传递给塔身结构。自升式塔机的塔顶有直立截锥柱式前倾或后倾截锥柱式人字架式及斜撑式等形式。截锥柱式塔尖实质上是个转柱，由于构造上的些原因，低部断面尺寸要比塔身断面尺寸为小，其主弦杆可视需要选用实心圆钢，厚壁无缝钢管或不等边角钢拼焊的矩形钢管。人字架式塔尖部件由个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。而斜撑式塔尖则由个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。这两种型式塔尖的共同特点是构造简单自重轻，加工容易，存放方便，拆卸运输便利。塔顶高度与起重臂架承载能力有密切关系，般取为臂架长度的，长臂架应配用较高的塔尖。但是塔尖高度超过定极限时，弦杆应力下降效果便不显著，过分加高塔尖高度不仅导致塔尖自重加大，而且会增加安装困难需要换用起重能力更大的辅助吊机。因此，设计时，应权衡各方面的条件选择适当的塔顶高度。本设计采用前倾截锥柱式塔顶，断面尺寸为。腹杆采用圆钢管。塔顶高.米。塔冒用无缝钢管焊接而成，顶部设有连接平衡臂拉杆和吊臂拉杆的铰销吊耳，以及穿绕起升钢丝绳的定滑轮，顶部应装有安全灯和避雷针。其结构如图所示图塔顶结构图.起重臂构造型式塔式起重机的起重臂简称臂架或吊臂，按构造型式可分为小车变幅水平臂架俯仰变幅臂架，简称动臂伸缩式小车变幅臂架折曲式臂架。小车变幅水平臂架，简称小车臂架，是种承受压弯作用的水平臂架，是各式塔机广泛采用的种吊臂。其优点是吊臂可借助变幅小车沿臂架全长进行水平位移，并能平稳准确地进行安装就位。因此此次设计采用小车变幅水平臂架。小车臂架可概分为三种不同型式单吊点小车臂架，双吊点小车臂架和起重机与平衡臂架连成体的锤头式小车臂架。单吊点小车变幅臂架是静定结构，而双吊点小车变幅臂架则是超静定结构。幅度在以下的小车臂架大都采用单吊点式构造双吊点小车变幅臂架结构般幅度都大于。双吊点小车变幅臂架结构自重轻，据分析与同等起重性能的单吊点小车变幅臂架相比，自重均可减轻。小车变幅臂架拉索吊点可以设在下弦处，也可设在上弦处，现今通用小车变幅臂架多是上弦吊点，正三角形截面臂架。这种臂架的下弦杆上平面均用作小车运行轨道。分节问题臂架型式的选定及构造细部处理取决于塔机作业特点，使用范围以及承载能力等因素，设计时，应通盘考虑作出最佳选择，首先要解决好分节问题。小车臂架常用的标准节间长度有五种。为便于组合成若干不同长度的臂架，除标准节间外，般都配设个长的延接节，个根部节，个首部节和端头节。端头节构造应当简单轻巧，配有小车牵引绳换向滑轮起升绳端头固定装置。此端头节长度不计入臂架总长，但可与任标准节间配装，形成个完整的起重臂。本次设计选用标准节长度为，另加上长的延接节。其示意图见图图臂架分节截面形式及截面尺度塔机臂架的截面形式有三种正三角形截面倒三角形截面和矩形截面。小车变幅水平臂架大都采用正三角形截面，本次设计的采用正三角形截面。选用这种方式的优点是节省钢材，减轻重量，从而节约成本。其尺寸截面形式如图所示图臂架截面及其腹杆布置水平腹杆侧腹杆上弦杆下弦杆臂架五节臂架六七节臂架截面尺寸与臂架承载能力臂架构造塔顶高度及拉杆结构等因素有关。截面高度主要受最大起重量和拉杆吊点外悬臂长度影响最大。截面宽度主要与臂架全长有关。设计臂架长度为，共分七节。腹杆布置和杆件材料选用矩形截面臂架的腹杆体系宜采用人字式布置方式，而三角形截面起重臂的腹杆体系既可采用人字式布置方式，也可采用顺斜置式。此两种布置方式各有特点。当采用顺斜置式式，焊缝长度较短质量不易保证。焊接变形不均匀，节点刚度较差，且不便于布置小车变幅机构。因此本设计选用人字式布置方式。其优点在于，这种布置方式应用区段不受限制，焊缝长度较长，强度易于保证，焊接变形较均匀，节点刚度较好，便于布置小车变幅机构。臂架杆件材料有多种选择可能性。般情况下，上吊点小车变幅臂架的上弦以选用实心钢为宜，但造价要高。因此本设计选用号无缝圆钢管。其特点是惯性矩长细比要小，抗失稳能力高。下弦采用等边角钢对焊的箱型截面杆件，经济实用，具有良好的抗压性能。因此上弦杆选用，下弦选用的角钢型号为，臂间由销轴连接。吊点的选择与构造吊点可分为单吊点和双吊点。其设计原则是臂架长度小于，对最大起吊量并无特大要求，般采用单吊点结构。若臂架总长在以上，或对跨中附近最大起吊量有特大要求应采用双吊点。采用单吊点结构时，吊点可以设在上弦或下弦。吊点以左可看作简支梁，以右可看作悬臂梁。在设计中采用双吊点。.平衡臂与平衡重塔式起重机是上回转塔机。上回转塔机均需配设平衡臂，其功能是支撑平衡重或称配重，用以构成设计上所需要的作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩，在小车变幅水平臂架自升式塔机中，平衡臂也是延伸了的转台，除平衡重外，还常在其尾端装设起升机构。起升机构之所以同平衡重起安放在平衡臂尾端，则可发挥部分配重作用，二则增大钢丝绳卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排绕并避免发生乱绳现象。平衡臂的结构型式平衡臂的构造设计必须保证所要求的平衡力矩得到满足。短平衡臂的优点是便于保证塔机在狭窄的空间里进行安装架设和拆卸，适合在城市建筑密集地区承担施工任务的塔机使用，不易受邻近建筑物的干扰，结构自重较轻。长平衡臂的主要优点是可以适当减少平衡重的用量，相应减少塔身上部的垂直载荷。平衡重与平衡臂的长度成反比关系，而平衡臂长度与起重臂之间又存在定关系，因此，平衡臂的合理设计可节约材料，降低整机造价。常用平衡臂有以下三种结构型式平面框架式平衡臂，由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组合梁河系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走到板两旁设有防护栏杆。其特点是结构简单，加工容易。三角形断面桁架式平臂，又分为正三角形断面和倒三角形断面两种形式。此类平衡臂的构造与平面框架式平衡臂结构构造相似，但较为轻巧，适用于长度较大的平衡臂。从实用上来看，正三角形断面桁架式平衡臂似不如倒三角形断面桁架式平衡臂。矩形断面格桁结构平衡臂，其特点是根部与座在转台上的回转塔架联接成体，适用于小车变幅水平臂架特长的超重型自升式塔机。平衡臂结