tc5013塔式起重機設計課程設計

1、<p><b>　　一、設計總則</b></p><p>　　塔機是間歇工作的機器，具有短暫而重復工作的特征。它不象有些機器(如皮帶運輸機)開動后在較長一段時間內(nèi)連續(xù)不停地運轉。而塔機工作時各機構時開時停，時而正轉，時而反轉。有的起重機日夜三班工作，有的只工作一班，有的甚至一天只工作幾次。這種工作狀況表明，塔機及其機構的工作繁忙程度是不同的。此外，作用于塔機上的載荷也是變化的，有的

2、塔機是經(jīng)常滿載的，有的經(jīng)常輕載，其負載情況很不相同。還有，由于各機構的短暫而重復的工作，起、制動頻繁，所以時時受到動力沖擊載荷的作用，由于機構工作速度的不同，這種動力沖擊載荷作用程度也不同。塔機的這種工作特點，在設計塔機零部件、金屬結構和確定起重機動力功率時都必須予以考慮，塔機的工作級別劃分既可以作為設計人員進行設計的依據(jù)還可以作為技術參數(shù)依據(jù)提供用戶參考。塔機的工作級別與他的利用等級（工作繁忙程度）和載荷狀態(tài)（受載荷的輕重和頻繁程度）

3、有關。</p><p>　　二、 塔式起重機總體參數(shù)和金屬結構計算</p><p>　　2.1塔式起重機參數(shù)</p><p>　　2.1.1整機外形圖</p><p>　　TC5013塔機外形圖</p><p>　　2.1.2四倍率起重性能表</p><p>　　2.1.3四倍率起重特性曲線&l

4、t;/p><p><b>　　起重力矩曲線</b></p><p><b>　　2.1.4技術性能</b></p><p><b>　　技術性能表</b></p><p>　　2.1.5主要技術數(shù)據(jù)</p><p><b>　　主要技術數(shù)據(jù)表<

5、;/b></p><p><b>　　三、機構計算范例</b></p><p><b>　　3.1機構工作級別</b></p><p>　　1、載荷狀態(tài) L2</p><p>　　2、利用等級 T4</p>&l

6、t;p>　　3、工作級別 M4</p><p><b>　　3.2主要性能參數(shù)</b></p><p>　　起升速度：高速：41.05m/min</p><p>　　低速：20.11m/min</p><p>　　工作級別：M3 Jc=40% Z=150<

7、/p><p>　　3.2.1鋼絲繩的選擇</p><p>　　鋼繩計算復雜。工作中除了承受拉伸、彎曲、扭轉、壓縮等復合應力外，尚受有沖擊載荷的影響，因很難精確計算。為簡化計算，設計時一般采用靜力計算法。</p><p>　　鋼絲繩的材料:優(yōu)質(zhì)低碳鋼；</p><p>　　鋼絲繩類型：線接觸鋼絲繩；</p><p>　　起升

8、機構鋼絲繩直徑按最大靜載荷來確定。</p><p>　　按正常工作狀態(tài)選鋼絲繩。</p><p>　　鋼絲繩的最大靜拉力：S=</p><p>　　式中：F—最大起升載荷 =（6000+120）*10=61200N</p><p>　　—滑輪組及導向滑輪總效率 </p><p>　　p—最大起重量 6000kg

9、</p><p>　　Gd--吊鉤組重，可按下表估計Gd=P*2%=6000*2%=120kg</p><p>　　α—起升滑輪組倍率 由初始數(shù)據(jù)取4</p><p>　　所以S==17191.01N</p><p>　　表3-1 吊具自重載荷的近似估計值</p><p>　　計算鋼絲繩徑：drmin=</

10、p><p>　　式中：c—鋼絲繩選擇系數(shù),按標準查取.取0.100</p><p>　　drmin--鋼絲繩最小直徑 </p><p>　　drmin==13.1mm</p><p>　　故選用鋼絲繩徑不得小于上述計算值,所以選擇鋼絲繩規(guī)格為6W19-13-1770-I甲鍍右鉸。</p><p>　　表3-2 選擇系數(shù)C

11、和安全系數(shù)n</p><p><b>　　3.2.2卷筒設計</b></p><p>　　卷筒是卷繞和容納鋼絲繩的部件。通過對鋼絲繩的收放，可把原動機的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩，并將原動機的回轉運動變?yōu)橹本€運動。</p><p>　　卷筒的形式：卷筒的形狀一般為圓柱形，特殊要求的卷筒也有制成圓錐形或曲線形的。在起重機機械中主要是采用圓柱形的鋼絲繩。&

12、lt;/p><p>　　按鋼絲繩在卷筒上卷繞層數(shù)可分為單層卷繞卷筒和多層卷繞卷筒。多層纏繞卷筒的容量大。主要用于起升高度很大，卷筒長度又受到限制的起升機構。采用尺寸較小的多層卷繞卷筒對于減小機構尺寸十分有利。多層卷繞的卷筒多采用不帶螺旋槽的光面卷筒，卷筒的兩端必須帶有側板，以防止鋼絲繩側向滑移。側板的高度應比最外鋼絲繩高出12.5d。但多層卷繞卷筒的鋼絲繩所受的及壓力大，相互間摩擦力大，鋼絲繩壽命降低，也容易產(chǎn)生亂繩

13、現(xiàn)象。此外，當卷繞層數(shù)較多時，在繩索張力不變的情況下，卷筒的載荷力矩將隨卷筒上鋼絲繩層數(shù)的多少而變化，從而使機構載荷力矩不穩(wěn)定。</p><p>　　1、主要幾何參數(shù)的確定</p><p>　?。?）卷筒直徑的計算</p><p>　?、倬硗沧钚≈睆紻18*13.1=235.8mm</p><p>　　式中：h—與機構工作級別和鋼繩結構有關的

14、系數(shù)h=18</p><p><b>　　d—鋼絲繩直徑</b></p><p>　　②按起升速度選卷筒直徑：</p><p><b>　　==535.8mm</b></p><p>　　式中：n (高,低) r/min(初選電機及減速器,確定n電及i=12)</p><p>

15、;<b>　　n—卷筒轉速</b></p><p><b>　　n—電機額定轉速</b></p><p><b>　　減速器傳動比12</b></p><p>　　v—起升速度 41.05m/min</p><p>　　m—多層卷撓層數(shù) 4</p><p

16、>　　求得卷筒直徑為: D=535.8mm </p><p><b>　　D=507.2mm</b></p><p>　　參照廠家產(chǎn)品選取標準卷筒,D=520mm</p><p>　?。?）卷筒長度及卷撓層數(shù)的確定：</p><p>　　設定鋼絲繩全部卷入時需纏繞4層,最大起升高度時需繞入卷筒的繩長：</p&

17、gt;<p>　　式中：Z—附加安全圈數(shù)，取Z=3</p><p>　　起升高度H=41.4m</p><p><b>　　倍率a=4</b></p><p>　　在卷筒上繞4層時能繞入的繩子長：</p><p>　　=520+13.1=533.1mm</p><p>　　=520+

18、13.13=559.3mm</p><p>　　=520+13.15=585.5mm</p><p>　　=520+13.17=611.7mm</p><p>　　式中：D—實際選取卷筒直徑mm</p><p>　　d—實際選取鋼絲繩直徑mm</p><p>　　=24 3.14（533.1+559.3+585.5+6

19、11.7）=172544.26mm</p><p><b>　　式中：Z—每層圈數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)機構所需繞繩量L代入公式得：</p><p>　　z== 取整取z=24</p><p>　　驗算卷筒實際工作速度：</p><p>　　=40.02m/min </p&g

20、t;<p>　　20.25m/min</p><p>　　3.2.3電動機功率的確定</p><p>　　1、電動機功率的確定</p><p>　　（1）計算電機靜功率：</p><p>　　=23.04（KW）</p><p><b>　　式中：</b></p>&l

21、t;p><b>　　FQ—起升載荷N</b></p><p><b>　　V—額定起升速度</b></p><p>　　=機構總傳動效率， </p><p><b>　　初選電動機：</b></p><p>　　根據(jù)塔機類型、用途、機構工作級別、作業(yè)特點以及電動機的工作特

22、性，同時為了滿足電動機起動和不過熱要求，所選電動機應滿足下式：</p><p>　　=0.8*23.04=18.432</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　—電動機額定功率</b></p><p>　　—穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)（本例取0.8）</p>&l

23、t;p>　　高速起吊最大重量時：</p><p>　　由塔式起重機設計規(guī)范附錄M中表M，起升機構的電機的接電持續(xù)率及正值可選Jc=40%和Z=150。</p><p>　　初選電機YZRDW225-4/8，額定功率P=24KW。</p><p><b>　　2、電動機過載校驗</b></p><p><b&g

24、t;　　=19.36</b></p><p>　　式中：—基準接電持續(xù)率時電動機的額定功率（kw）</p><p>　　—電動機轉矩的允許過載倍數(shù)</p><p>　　—考慮電壓降及轉矩允差以及靜載試驗超載的系數(shù)（繞線電機取2.1）</p><p><b>　　—最大起升載荷，N</b></p>

25、<p>　　—額定起升速度，m/min</p><p><b>　　=機構總傳動效率，</b></p><p><b>　　高速起吊：</b></p><p><b>　　低速起吊：</b></p><p><b>　　故過載校核合格。</b>

26、</p><p><b>　　3、電動機發(fā)熱校核</b></p><p>　　式中：—基準接電持續(xù)率時電動機的額定功率（kw）</p><p>　　— 電動機額定轉速，r/min</p><p><b>　　—機構總傳動效率</b></p><p><b>

27、;　　—系數(shù)，</b></p><p>　　—起升機構最不利工作循環(huán)的等效平均阻力矩，N.mm，可按下式近似計算： </p><p>　　=297946.01N.mm</p><p>　　其中：—系數(shù) 取0.35</p><p>　　—電動機的靜阻力矩，N.mm</p><p><

28、b>　　N.mm</b></p><p><b>　　—最大起升載荷，N</b></p><p><b>　　—卷筒計算直徑</b></p><p>　　=520+7*13.1=611.7mm</p><p><b>　　—倍率4</b></p>

29、<p><b>　　—減速機傳動比12</b></p><p>　　—機構總傳動效率0.89</p><p><b>　　高速起吊：</b></p><p><b>　　低速起吊：</b></p><p><b>　　故發(fā)熱校核合格。</b>

30、</p><p>　　3.2.4減速器選擇 </p><p>　　3.2.4.1傳動裝置傳動比確定：</p><p><b>　　=16.56</b></p><p>　　式中： n—電動機高速1380</p><p>　　3.2.4.2校核：</p><p>　　減速器輸

31、出軸上的阻力為：</p><p><b>　　N.mm</b></p><p>　　式中：—鋼絲繩的最大拉力N</p><p><b>　　—起升動載系數(shù)，</b></p><p>　　—卷筒計算直徑，=611.7mm</p><p>　　減速器輸出軸上的許用扭矩為：<

32、/p><p>　　M許用=2700N.m</p><p><b>　　最大許用尖峰載荷</b></p><p>　　表明滿足尖峰負荷要求，故所選減速器合格。 </p><p>　　3.2.5制動器選擇</p><p>　　由塔機設計規(guī)范GB/T13752-92知，應使用制動所引起的物品的升降減速度不大

33、于 0.8m/s，據(jù)此進行制動器選擇計算：</p><p>　　起升機構制動器的制動力矩需滿足正點面條件：</p><p>　　式中： —制動安全系數(shù) 查表取1.5</p><p>　　—滿載時制動軸的靜力矩</p><p><b>　　T=</b></p><p><b>　　式中：

34、 </b></p><p><b>　　m—鋼絲繩層數(shù)</b></p><p><b>　　d—鋼絲繩直徑</b></p><p>　　i卷筒至制動器軸間轉動比16.34</p><p><b>　　機構總效率</b></p><p><

35、;b>　　所以</b></p><p>　　根據(jù)制動器所需制動力矩選用標準分列制動器，型號為YWZ-315/45-16，額定制動力矩630N.m。</p><p>　　3.2.6起、制動時間校核</p><p>　　起升機構的工作為周期性的，工作時分起啟動、穩(wěn)定運動和制動三個階段。由于機構在起動和制動時會產(chǎn)生加速度和慣性力，若起動和制動時間過長，加

36、速度小，將影響起重機的生產(chǎn)率。反之，加速度太大，又會給金屬結構和傳動部件施加很大的動載荷，并使零部件的受力增大。因此，必須把起動與制動控制在一定范圍內(nèi)。</p><p>　　3.2.6.1起動時間校核</p><p>　　塔機設計規(guī)范GB/T13752-92要求控制系統(tǒng)使啟動時物品的平均加速度a</p><p>　　—電動機額定轉速，r/min</p>

37、<p>　　[tq]—許用起動時間,一般為2～5S，取4s</p><p>　　[J]—機構運動質(zhì)量換算到電機軸的當量轉動慣量Kgm2</p><p>　　=1.525 Kgm2</p><p>　　Tq—電動機平均起動力矩Nm</p><p>　　Tj—靜阻力矩N.m</p><p><b>　

38、　=321779</b></p><p>　　JD—電動機轉子轉動慣量Kgm2</p><p>　　查《起重機設計手冊》JD=0.143 Kgm2</p><p>　　JL—制動輪和聯(lián)軸器轉動慣量Kg.m2</p><p>　　JL=0.05 Kgm2</p><p>　　3.2.6.2制動時間校核<

39、/p><p>　　塔機設計規(guī)范GB/T13752-92知，應使制動所引起的物品的升降減速度不大于 0.8m/s。</p><p>　　nm—滿載下降時電動機轉速，通常取</p><p>　　[tZ]—許用制動時間S,一般[tZ]≈[tq]</p><p>　　[J/]—下降運動時機構運動質(zhì)量換算到電機軸的當量轉動慣量Kg.m2</p>

40、<p><b>　　=0.34</b></p><p>　　Tz—制動器制動力矩280N.m</p><p>　　T/j—滿載下降時靜阻力矩N.m</p><p><b>　　四、抗傾翻穩(wěn)定性</b></p><p><b>　　4.1驗算工況</b></p

41、><p>　　本塔式起重機為固定基礎的自升式塔式起重機，其抗傾翻穩(wěn)定性的計算包括：安裝架設、拆卸和使用過程（工作狀態(tài)、非工作狀態(tài)）。列表如下：</p><p>　　固定基礎塔式起重機驗算工況 </p><p>　　4.2抗傾翻穩(wěn)定性校核</p><p><b>　　突然卸載穩(wěn)定性：</b></p><

42、;p>　　抗傾翻穩(wěn)定性計算簡圖</p><p>　　由于固定基礎式的傾覆邊沿不明確，GB/T13752-92提出，固定式砼基塔機整機抗傾翻穩(wěn)定性驗算公式：</p><p><b>　　式中：e—偏心距。</b></p><p>　　M—作用于基礎上的彎矩。</p><p><b>　　h—基礎深度。<

43、;/b></p><p><b>　　b—基礎寬度。</b></p><p>　　Fv—作用于基礎上的垂直載荷。</p><p>　　Fh—作用于基礎上的水平載荷。</p><p>　　Fg—混凝土基礎的重力。</p><p>　　作用于基礎上的彎矩包括自重載荷、起升載荷、離心力、慣性力及風

44、載荷產(chǎn)生的力矩，根據(jù)上述工況計算如下：</p><p><b>　　自重載荷計算</b></p><p><b>　　風載荷計算：</b></p><p>　　工作狀態(tài)：考慮自重載荷及吊重對整機穩(wěn)定性的影響，載荷放大系數(shù)：</p><p>　　自重載荷取1，起升載荷取-0.2，風載荷系數(shù)取1.0。&

45、lt;/p><p>　?。?）起升載荷計算：</p><p>　?。?000＋246）×15500=96813000 Kg.mm</p><p><b>　?。?）偏心e計算：</b></p><p>　　M＋Fh·h =-49770422×1.0-0.2×1278130000-634

46、72266×1.0×10</p><p>　　=-368868688N.mm</p><p>　　Fg＋Fv =120824×10=1208240N</p><p>　　e =- 305.3mm</p><p>　　4.3地面壓應力驗算:</p><p>　　Pb—地面計算壓應力。<

47、/p><p>　　[Pb]—地面許用壓應力,一般取2×105～3×105Pa</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　五、設計體會</b></p><p>　　經(jīng)過進兩星期的忙碌和工作，本次課程設計已經(jīng)接近尾聲，這學期的生活即將告一段落，這份課程設

48、計不同于以往的課程設計，其間，我體會到了自己知識的匱乏，但同時我也收獲了許多，我學到了許多以前不知道的東西，當然這都需要大家交流與合作。同時，感謝老師和同學們給與我的幫助，也請你們接受我最真摯的謝意！</p><p>　　首先，要感謝老師，謝謝你們傳授我基本的專業(yè)知識，讓我有了一定了基礎設計能力。謝謝他在百忙之余解答我設計中遇到的疑問，提出許多寶貴的意見，幫我改正設計中的錯誤，也教會了我許多專業(yè)方面的知識。使我的

49、設計能夠順利的進行下去。他一絲不茍，刻苦鉆研的精神也是我日后學習的榜樣。在此，特別衷心的感謝老師，謝謝您的指導，使我的設計盡量做到盡善盡美。</p><p>　　其次，在本次設計中我認識到自己的不足之處，為今后的學習與工作指明了方向。</p><p>　　由于本人理論水平和能力有限，難免有不足之處，希望老師予以批評、指正。</p><p><b>　　六、

50、參考文獻</b></p><p>　　1、塔式起重機設計規(guī)范 GB/T13752—1992</p><p>　　2、塔式起重機技術條件 GB/T9462---1999</p><p>　　3、塔式起重機鋼結構制造與檢驗 GB/T5112---1999</p><p>　　4、機械設計手冊 機械工業(yè)出版社 2001版

51、</p><p>　　5、吳啟鶴 塔式起重機的應用與計算 四川科技出版社</p><p>　　6、胡棕武 起重機設計計算 北京科技出版社</p><p>　　7、顧迪民 起重機械事故分析和對策 人民交通出版社</p><p>　　8、劉佩衡 塔式起重機使用手冊 機械工業(yè)出版社</p><p>　　9

52、、李家寶 結構力學 高等教育出版社 </p><p>　　10、鄭惠強 金屬結構 同濟大學出版社</p><p>　　11、顧迪民 工程起重機 中國建筑工業(yè)出版社</p><p>　　12、《工程起重機結構與設計》 張青 張瑞軍 編著</p><p>　　13、《起重機鋼結構》 王積永 張青 沈孝芹 編著</p>