畢業(yè)設(shè)計--起重塔機頂升及回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　起重塔機頂升及回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　塔式起重機主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝。目前，國內(nèi)推行的新型城鎮(zhèn)化無疑會產(chǎn)生大量的建設(shè)任務(wù)，對塔式起重機的使用會越來越多。對塔機的合理設(shè)計將會直接影響塔機的安全、效率及穩(wěn)定等方面。本次課程設(shè)計重點設(shè)計計算了QTZ40型塔

2、式起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)與頂升系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)和頂升是塔機的主要工作動作，通過對各個零部件進行計算、選型，充分保證在安全的前提下塔機的正常運行。利用軟件SolidWorks三維軟件進行實體造型，先做出三維模型，然后利用三維模型導(dǎo)出二維圖紙，提高準(zhǔn)確性和效率。</p><p>　　關(guān)鍵字：塔式起重機；QTZ40；回轉(zhuǎn)機構(gòu)；頂升</p><p><b>　　ABSTRACT</b>&

3、lt;/p><p>　　The tower crane is mainly used in the vertical and horizontal transportation of the material and the installation of the building component in the construction of the housing construction.At present

4、,the new urbanization will produce a lot of construction tasks,the use of tower crane more and more.The reasonable design of the tower crane will directly influence the safety,efficiency and stability of tower crane etc.

5、The curriculum design of the key design calculation the QTZ40 tower crane slewing </p><p>　　Keyword: Tower crane; QTZ40; rotary mechanism; jacking</p><p><b>　　目 錄</b></p>

6、;<p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 畢業(yè)設(shè)計背景及意義1</p><p>　　1.2 塔式起重機的現(xiàn)狀及前景1</p><p>　　1.3 塔式起重機的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.4 主要研究內(nèi)容及方法2</p><p>　　

7、第2章 塔機零件3</p><p>　　2.1確定塔式起重機的類型3</p><p>　　2.2塔機專用零件設(shè)計計算3</p><p>　　2.2.1鋼絲繩3</p><p>　　2.2.2滑輪及滑輪組4</p><p><b>　　2.2.3卷筒7</b></p>&

8、lt;p><b>　　2.2.4吊鉤9</b></p><p>　　第3章 塔機載荷及其計算11</p><p>　　3.1作用在塔機上的載荷11</p><p>　　3.1.1 起升載荷FQ11</p><p>　　3.1.2 自重載荷Fg11</p><p>　　3.1.3

9、水平慣性載荷和變幅回轉(zhuǎn)慣性載荷11</p><p>　　3.1.4風(fēng)載荷FW12</p><p>　　3.1.5實驗載荷Ft16</p><p>　　3.2載荷分類及載荷組合16</p><p>　　第4章 塔機的金屬結(jié)構(gòu)18</p><p>　　4.1 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)18</p><p&

10、gt;　　4.1.1 塔身結(jié)構(gòu)腹桿形式18</p><p>　　4.1.2 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接形式19</p><p><b>　　4.2起重臂19</b></p><p>　　4.3回轉(zhuǎn)塔身21</p><p><b>　　4.4塔頂22</b></p><p>&

11、lt;b>　　4.5平衡臂23</b></p><p>　　4.5.1平衡臂結(jié)構(gòu)的選用23</p><p>　　第5章 塔機回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)25</p><p>　　5.1回轉(zhuǎn)支承25</p><p>　　5.1.1塔機回轉(zhuǎn)支承的分類25</p><p>　　5.1.2回轉(zhuǎn)支承的選用27&l

12、t;/p><p>　　5.1.3回轉(zhuǎn)支座34</p><p>　　5.1.4回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置34</p><p>　　第6章 頂升機構(gòu)40</p><p>　　6.1頂升套架41</p><p>　　6.2液壓頂升機構(gòu)42</p><p>　　6.3頂升機構(gòu)的關(guān)鍵零部件44</p&g

13、t;<p>　　6.5頂升的具體實現(xiàn)過程47</p><p><b>　　第7章 結(jié)論48</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)49</b></p><p><b>　　致謝50</b></p><p><b>　　第1章 緒論<

14、/b></p><p>　　塔式起重機又稱塔機、塔吊。其工作效率高、應(yīng)用范圍廣，相比其他起重機，幅度利用率高。</p><p>　　1.1 畢業(yè)設(shè)計背景及意義</p><p>　　隨著國家的快速發(fā)展，工業(yè)化和現(xiàn)代化是目前的方向。為了達(dá)到目的，一定的城市化水平是必須的。而城市化就會伴隨大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)，塔機等相關(guān)的制造業(yè)會因此而收益。通過對塔機或塔機部件進行合理

15、的設(shè)計計算，可以有效保證塔機的工作安全和穩(wěn)定運行。隨著國內(nèi)大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷上馬以及新城鎮(zhèn)化建設(shè)的展開，中國塔機市場將被長期看好。</p><p>　　1.2 塔式起重機的現(xiàn)狀及前景 </p><p>　　經(jīng)過60多年的努力，中國塔機行業(yè)得到了快速發(fā)展。盡管市場發(fā)展有一定的波動，但經(jīng)過多年的積累，塔機行業(yè)已經(jīng)擁有了各類完善的產(chǎn)品型譜。如今，生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到600家左右，我國已成為世界民用塔機

16、的第一生產(chǎn)大國，也是世界塔機第一使用大國。但其集中度偏低 盡管行業(yè)體系和產(chǎn)品發(fā)展不斷完整化，但在整個工程機械行業(yè)中，塔機行業(yè)的集中度遠(yuǎn)低于挖掘機、混凝土等主要類別。據(jù)2008年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，各主要機種集中度分別為，汽車起重機99.5%，履帶起重機99%，而塔機僅為28%。</p><p>　　但與紅火的市場相比，塔機行業(yè)的售后發(fā)展還相對滯后。</p><p>　　智能化、數(shù)字化等先進技術(shù)已

17、經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程機械企業(yè)設(shè)備中，但在塔機領(lǐng)域的應(yīng)用并沒有系統(tǒng)化。未來如果在塔機控制系統(tǒng)中實施了數(shù)字監(jiān)控，不僅能夠做到精確操作，還能夠有效降低人力成本，從而增加生產(chǎn)效益。同時，實施數(shù)字化后可以實現(xiàn)對施工操作的實時監(jiān)控，增加了施工的安全系數(shù)。而更為重要的是，隨著生產(chǎn)廠家、用戶等對智能化理念方面的認(rèn)知和改變，將推動智能化的進一步普及。</p><p>　　1.3 塔式起重機的研究現(xiàn)狀</p><p&

18、gt;　　理論方面，目前對于塔式起重機國內(nèi)外已有相當(dāng)多的學(xué)者在研究，主要集中于塔式起重機的靜力學(xué)分析、模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析、優(yōu)化設(shè)計等</p><p>　　產(chǎn)品方面，中型塔機平頭化、大型塔機動臂化的趨勢愈加明顯。與帶塔頭、拉桿的水平臂小車變幅式塔機相比，平頭塔吊臂的受力狀況、連接方式明顯不同。立塔后無論是工作和非工作狀態(tài)，平頭塔吊臂和平衡臂上下主弦桿受力狀態(tài)不變，上弦桿主要受拉，下弦桿主要受壓，沒有交變應(yīng)力的

19、影響，其力學(xué)模型單一、簡明。</p><p>　　動臂式塔機的變幅是改變起重臂角度，起重臂不產(chǎn)生額外的附加力矩，因此塔機的平衡臂可以做得相對較短，變動性很強，所以在相對集中的樓宇尤其是超高樓宇建設(shè)中</p><p>　　使用廣泛;平頭塔機因為無塔頂結(jié)構(gòu)，拆裝方便，如果采用模塊化結(jié)構(gòu)，更增加了拆裝的安全性，在群塔作業(yè)工地，平頭塔機的作業(yè)不容易相互干涉。</p><p>

20、;　　1.4 主要研究內(nèi)容及方法</p><p>　　本次課程設(shè)計主要對QTZ40塔機各個部分進行機構(gòu)設(shè)計及材料的選擇。根據(jù)初始數(shù)據(jù)重點設(shè)計了塔機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)和頂升系統(tǒng)。</p><p>　　充分查閱各種資料，例如《塔式起重機設(shè)計規(guī)范》和《起重機設(shè)計規(guī)范》，完成相應(yīng)的設(shè)計計算。然后利用solidworks三維建模軟件先進行實體建模，以加深對其結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。最后利用軟件導(dǎo)出工程圖。</p&

21、gt;<p>　　第2章 塔機零件 </p><p>　　2.1確定塔式起重機的類型</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書可知最大/額定起重重量為5t/2t，所設(shè)計塔機為輕型塔機。</p><p><b>　　根據(jù)表2-1確定：</b></p><p>　　表2- 1 塔式起重機分類形式及代

22、號（選自JG/T 5093—1997）</p><p>　　通過任務(wù)書可知額度起重力矩為400kn.m，確定所設(shè)計塔機其型號為QTZ 40。</p><p>　　2.2塔機專用零件設(shè)計計算</p><p><b>　　2.2.1鋼絲繩</b></p><p>　　鋼絲繩是塔機中應(yīng)用最為廣泛的傳動撓性件。具有卷繞性好、承載

23、能力大等等優(yōu)點，因而獲得廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2.2.1.1材料，制造及分類</p><p>　　由許多直徑為0.5-2mm高強鋼絲繞編而成。一般采用含碳量為0.5%-0.8%、含硫量不大于0.03%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼。</p><p>　　按其捻繞次數(shù)可分為單繞繩、雙繞繩和三繞繩。按繞制方法可分為順繞繩、交繞繩和混繞繩。其中雙繞繩的撓性較好，是起重機常用繩。&

24、lt;/p><p>　　2.2.1.2鋼絲繩的選用</p><p>　　按表2-2確定鋼絲繩的形式：（表中D0為卷筒計算直徑，d鋼絲繩直徑）</p><p>　　表2- 2 鋼絲繩的使用場合及結(jié)構(gòu)型式</p><p>　　由于D0min ≥h·d（h是與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)按表2-4選用。</p><

25、p>　　塔機機構(gòu)的利用等級表明機構(gòu)的繁忙程度，我們選擇T5。載荷狀態(tài)表明受載荷的輕重程度，選擇L2-中，其名義載荷譜系數(shù)km為0.250。（表示經(jīng)常承受中等載荷，較少承受最大載荷）。其中機構(gòu)工作級別按表2-3確定：</p><p>　　表2- 3 機構(gòu)工作級別</p><p><b>　　系數(shù)h按下表：</b></p><p>　　表2

26、- 4 系數(shù)h</p><p>　　已知T5和L2-中，則機構(gòu)工作等級為M5則根據(jù)表2-1可知可選用鋼絲繩形式：6X（31）、6X（37）、6W（36）、6T(25)、8T（25）、6×37（此為乘號）。我們選用6×37的形式。</p><p>　　查閱威海市匯豐建設(shè)機械廠生產(chǎn)的qtz40塔機和GBT 20118-2006 一般用途鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn)，選用公稱抗拉強度為177

27、0mpa，直徑為12.5mm，為防止腐蝕選購用I號甲組鍍鋅鋼絲繩，右旋同向捻，點接觸。 </p><p>　　選用鋼絲繩標(biāo)記為：6×37-12.5-177-I-甲鍍-右同GBT 20118-2006</p><p>　　2.2.2滑輪及滑輪組</p><p>　　滑輪是用來改變撓性件（鋼絲繩）運動方向并平衡撓性件分支拉力的承載零件。組成滑輪組，達(dá)到省力或

28、增速的目的。</p><p><b>　　2.2.2.1滑輪</b></p><p>　　1.滑輪分為定滑輪、動滑輪、滑輪組、導(dǎo)向滑輪和平衡滑輪。</p><p>　　根據(jù)加工方法的不同，可分為鑄造滑輪和焊接滑輪。鑄造滑輪一般選用鑄鐵和鑄鋼，優(yōu)點是工藝性好，容易加工。但其強度低而且比較脆，一般用在次要的地方。而鑄鋼滑輪的強度和沖擊韌性比較高，但

29、工藝性差。在輕型和中型工作類型的起重機上課采用鑄鐵滑輪，在重型和特重型的起重機上采用鑄鋼滑輪。當(dāng)滑輪直徑D≥800mm時，一般采用焊接滑輪。其特點三重量輕，能有效減少傾翻力矩和塔機重量。</p><p>　　具有通過前面和后面的計算可知，對本畢業(yè)設(shè)計應(yīng)采用鑄鐵滑輪。</p><p>　　滑輪的主要尺寸為滑輪槽底部直徑D（即滑輪名義尺寸）。按公式（2-1）可知：</p><

30、;p>　　Dmin ≥h·d=18×12.5=225mm （2-1）</p><p>　　為了與鋼絲繩直徑12.5mm匹配，查閱GBT 27546-2011 起重機械 滑輪國家標(biāo)準(zhǔn)取225mm。</p><p>　　圖2- 1 滑輪的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　通過查閱GBT 27546-2

31、011 起重機械 滑輪國家標(biāo)準(zhǔn)選用可知所選滑輪詳細(xì)參數(shù)為：</p><p>　　鋼絲繩直徑d=12.5mm，槽底半徑r的基本尺寸為7mm、鑄造極限偏差為+0.30mm，槽高H=22.5mm，槽寬W=28mm，鑄造輪緣寬B=40mm。其代表具體如圖2-1。</p><p><b>　　2.滑輪的效率</b></p><p>　　鋼絲繩繞過滑輪運動

32、時，需要同時克服自身的僵性阻力和滑輪軸承的摩擦阻力，引起功的損耗。</p><p>　　僵性阻力：鋼絲繩的僵性阻力三指當(dāng)改變鋼絲繩曲率半徑時，由于繩內(nèi)鋼絲之間和繩股之間相對滑移產(chǎn)生的摩擦阻止其曲率改變的特性。</p><p>　　由于鋼絲繩有一定的僵性，當(dāng)其繞入滑輪時不能像絕對柔性體那樣立刻接受滑輪的曲率。同樣，繞出滑輪時也不能立刻恢復(fù)原有的直線狀態(tài)，使得繞入和繞出的兩個分支各自形成某種過

33、渡曲線，分別和滑輪的切線方向偏離一個距離e1和e2。又因繞入滑輪時，鋼絲繩內(nèi)的摩擦和彈性均阻礙她沿滑輪彎曲，而繞出時，鋼絲繩內(nèi)的摩擦任然是阻礙其伸直，但彈性卻促使其伸直，導(dǎo)致e1 ≥e2。顯而易見，鋼絲繩的僵性阻力使繞入</p><p>　　分支力臂增大，繞出分支力臂減少，要使滑輪旋轉(zhuǎn)，必須增大繞出分支的拉力。</p><p>　　設(shè)兩分支拉力拉力相差為W1,由平衡條件：</p>

34、;<p>　　S1(R+e1)=(S1+W1)(R-e2） （2-2）</p><p>　　W1= ·S1=λ·S1 （2-3）

35、 </p><p>　　λ為鋼絲繩僵性阻力系數(shù)，一般鋼絲繩取λ=0.0055~0.006，S1為鋼絲繩繞入分支張力。</p><p>　　滑輪軸承摩擦阻力W2</p><p>　　滑輪軸承內(nèi)的摩擦阻力F是由鋼絲繩對軸承產(chǎn)生的正壓力引起的：</p><p>　　F= μ·N

36、 （2-4）</p><p>　　假定鋼絲繩繞入和繞出端拉力近似相等為S1 ，忽略自重，則：</p><p>　　N=2S1 ·sin （2-5）</p><p>　　W2克服正壓力N所引起的摩擦阻力矩：</p><p>　　W2 · =F&#

37、183;=μ·N·=μ·2·S1·sin· （2-6）</p><p><b>　　推出：</b></p><p>　　W2 =,D) = （2-7）</p><p>　　一般取包角α=1

38、80度，d為滑輪軸承直徑。</p><p><b>　　可知總阻力：</b></p><p>　　W=W1+W2=(λ+）S1=k·S1 （2-8）</p><p>　　k為滑輪阻力系數(shù)，一般滑動軸承為0.05，滾動軸承為0.02。</p>

39、<p>　　在實際計算中，為簡便計算，對于所有的滑輪都取相同的效率。即：采用滑動軸承時η=0.96，采用滾動軸承時η=0.98。</p><p>　　2.2.2.2滑輪組</p><p>　　1滑輪組的種類、倍率、效率</p><p>　　滑輪組按構(gòu)造形式可分為單聯(lián)滑輪組和雙聯(lián)滑輪組。其中塔機采用帶有導(dǎo)向滑輪的單聯(lián)滑輪組。起升機構(gòu)，變幅機構(gòu)等采用的都是省

40、力滑輪組。</p><p>　　懸掛物品鋼絲繩分支數(shù)Z與引入卷筒的鋼絲繩分支數(shù)之比稱為滑輪組的倍率。對于</p><p>　　單聯(lián)滑輪組，倍率α等于承載分支數(shù)Z，于雙聯(lián)滑輪組，倍率α等于承載分支數(shù)Z的一半。</p><p>　　滑輪組的效率直接由表2-5、2-6查閱：</p><p>　　牽引繩由動滑輪引出：</p><p

41、>　　表2- 5 鋼絲繩滑輪組的效率</p><p>　　牽引繩由定滑輪引出：</p><p>　　表2- 6 鋼絲繩滑輪組的效率</p><p><b>　　2.2.3卷筒</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(zhuǎn)運動變?yōu)橹?/p>

42、線運動。</p><p>　　卷筒的形式一般為圓柱形，特殊要求的也有圓錐形和曲線形。起重機主要采用圓柱形卷筒。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。其中單層卷繞卷筒通常切有螺旋形繩槽，槽節(jié)距比鋼絲繩直徑稍大。多層卷繞卷筒容繩量大。多采用不帶螺旋槽的光面卷筒，卷筒兩端帶有側(cè)板以防鋼絲繩側(cè)向滑移。</p><p>　　鑄造卷筒一般采用不低于HT200的灰鑄鐵鑄造，重要的卷筒

43、不低于QT450-10的球墨鑄鐵鑄造。鑄鋼卷筒較少采用。焊接卷筒主要用于大直徑卷筒，多用Q235。小直徑也可采用無縫鋼管制造。</p><p>　　本次設(shè)計選用鑄造單層卷繞卷筒。</p><p>　　2.2.3.1確定卷筒的尺寸</p><p>　　卷筒的直徑是卷筒最重要的尺寸，單層卷繞卷筒D為卷筒槽低尺寸，名義尺寸D：</p><p>　　

44、Dmin ≥h·d=18×12.5=225mm （2-8）</p><p>　　查閱JB/T 9006.1-1999 起重機用鑄造卷筒 直徑和槽形,選擇直徑D為250mm。槽形為標(biāo)準(zhǔn)槽形，如圖2-2：</p><p>　　圖2- 2 螺旋槽卷筒的槽尺寸</p><p>　　鋼絲繩直徑12.5mm，槽底

45、半徑R為7mm、極限偏差+0.20，P1=15.0mm，H1=5.0mm，R1=0.8mm。</p><p>　　單層卷繞有槽卷筒的長度計算Lz：</p><p>　　Lz=L0+L1+2L2 （2-9）</p><p>　　L0是固定鋼絲繩端頭所需要的長度，L1是筒兩端空余部分

46、的長度，L2是卷筒上車螺旋繩槽部分的長度。推得：</p><p>　　Lz=（+Z0)t+L1+2L2 （2-10）</p><p>　　上式中H是起重機最大起升高度mm，D1是卷筒的計算直徑（鋼絲繩截面中心距D+d），Z0是鋼絲繩附加安全圈數(shù)，一般取1.5~3圈。a是倍率，由于本塔機起重量不大，選2倍率。則：<

47、;/p><p>　　Lz=（30000×2）/（π×（250+12.5）)×15+3×15+2L2=1200mm</p><p>　　2.2.3.2卷筒壁厚的計算</p><p>　　卷筒壁厚先按照經(jīng)驗公式計算：</p><p>　　鑄鐵卷筒：δ=0.02D+（6~10)

48、 (2-11)</p><p>　　既，δ=0.02×250+8=13mm，注意對于鑄鐵卷筒δ>12mm，鑄鋼卷筒δ>15mm。</p><p>　　2.2.3.3卷筒強度校核</p><p>　　要計算卷筒上的壓應(yīng)力，要在壁厚為δ的卷筒上取寬度為繩槽的節(jié)距t的圓環(huán)，然后將其切開。但是因為δ遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于

49、D，認(rèn)為圓環(huán)截面上的正應(yīng)力σ是均勻分布的。</p><p>　　σc·δ·t=Smax </p><p>　　則： σc=≤[σc] (2-12) 式中 Smax為鋼絲繩的最大拉力，N；</p>

50、<p><b>　　t為繩槽節(jié)距；</b></p><p><b>　　δ為卷筒壁厚；</b></p><p>　　[σc] 對于鑄鐵來說等于σb/5，σb為抗壓強度極限。</p><p>　　由于最大起重重量為5T，則估算σc=50000/（13×13）=295mpa，鑄鐵抗壓能力約為490mpa

51、。滿足強度條件。</p><p><b>　　2.2.4吊鉤</b></p><p>　　塔式起重機上主要使用鍛造短柱單鉤。吊鉤除承受物品重量外，還要承受起升機構(gòu)起動與制動時的沖擊載荷作用，故要求制造吊鉤的材料應(yīng)有較高的機械強度與沖擊韌性，以保證其不會發(fā)生突然斷裂。其外形如圖2-3。</p><p>　　吊鉤的主要尺寸由鉤孔直徑D決定。對于單鉤

52、：</p><p>　　D≈（30~35）√Cp </p><p>　　上式中Cp為額定起重量，2T。則D=32×√2=45mm。</p><p><b>　　其他尺寸</b></p><p><b>　

53、　各個部分的比例：</b></p><p>　　h/D≈1.0~1.2、S≈0.75D、l1≈（2~2.5）h、l2≈0.5h</p><p>　　則：h=45mm、S=34mm、l1=100mm、l2=23mm。</p><p>　　吊鉤底部的截面從等強度考慮應(yīng)該比吊鉤側(cè)邊截面小，但其工作時磨損較大，兩個截面一般取相同尺寸。</p>&l

54、t;p>　　圖2- 3 吊鉤鉤身主要尺寸</p><p>　　2.將起升滑輪組中的的滑輪與吊鉤聯(lián)系在一起的裝置稱為吊鉤夾套。一般有分為長型和短型兩種。一般的，長型夾套采用較多。在吊鉤的尾部上的螺母與橫梁之間設(shè)有推力球軸承，但當(dāng)?shù)蹉^自重較大的時候，最好是采用帶球面墊的自位推力軸承，可以使轉(zhuǎn)動吊鉤更加輕便，軸承的受力也更加均勻。</p><p>　　第3章 塔機載荷及其計算</

55、p><p>　　3.1作用在塔機上的載荷</p><p>　　3.1.1 起升載荷FQ</p><p>　　起升載荷是指起升機構(gòu)工作時，處于升降運動中的所有質(zhì)量的重力（以N計）。包括允許起升的最大物品重力、取物裝置（下滑輪組、吊鉤、吊梁、抓斗、容器、起重電磁鐵等）的重力、懸掛撓性件以及其他處于升降中的設(shè)備的重力。起升鋼絲繩的質(zhì)量按起升高度計算，其重力的50%作為起升載。

56、但一般當(dāng)起升高度大于50m時，才考慮鋼絲繩的自重。</p><p>　　起升動載系數(shù)φ2：當(dāng)起升質(zhì)量突然離地起升和下降制動時，起升載荷將對結(jié)構(gòu)（鉛垂方向）和傳動機構(gòu)產(chǎn)生附加的動載荷。起升載荷要乘φ2。其值一般在1.05-1.25之間。與起升等級、起升速度、系統(tǒng)剛度和機構(gòu)控制系統(tǒng)有關(guān)?？砂聪率接嬎悖?lt;/p><p>　　φ2=1+0.35v=1+0.35×1/3=1.12

57、 （3-1）</p><p>　　在此我們?nèi)∫粋€較大值1.3，當(dāng)僅計算額度起重載荷2T時的起重載荷FQ：</p><p>　　FQ=2000×9.8×1.3=25480N</p><p>　　3.1.2 自重載荷Fg</p><p>　　由于任務(wù)書已給出自重9T，考慮塔機啟動制動影響，自重載荷

58、應(yīng)乘沖擊系數(shù)φ1=0.9-1.1：</p><p>　　Fg =9000×9.8×1.1=97020N</p><p>　　3.1.3 水平慣性載荷和變幅回轉(zhuǎn)慣性載荷</p><p>　　塔式起重機的運行機構(gòu)在起動或制動時，其自身質(zhì)量及起升質(zhì)量會產(chǎn)生水平慣性載荷Fmt，計算時，假設(shè)起升質(zhì)量固定在起重臂端部或變幅小車上?？紤]系統(tǒng)在加速或減速過程中彈

59、性振動使載荷增大的影響，可給由于傳動系統(tǒng)起動或制動而產(chǎn)生的慣性載荷乘以彈性振動載荷系數(shù)φ5予以考慮（但不大于主動車輪與鋼軌間的粘著力），即</p><p>　　Fmt=φ5（mQ+mG)ɑ （3-2）</p><p>　　mQ-：起升載荷質(zhì)量</p><p>　　mG：塔式起重機的自重載荷質(zhì)量</p&g

60、t;<p>　　φ5：彈性振動載荷系數(shù)，1.0---2.0。當(dāng)猛烈起動或制動，并考慮金屬結(jié)構(gòu)彈</p><p><b>　　性振動時取1.5。</b></p><p>　　?：運行機構(gòu)（ 大車或小車）的平均加（ 減）速度及相應(yīng)的加（ 減）速度時間，見表3-1。</p><p>　　表3- 1 運行機構(gòu)加（減）速度ɑ及相應(yīng)的加（減

61、）速度時間t的推薦值</p><p>　　由于本次設(shè)計為固定式，已知小車的變幅速度為30m/min，即0.5m/min：</p><p>　　Fmt=1.3×2600×0.19=642.2N</p><p>　　塔式起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)起、制動時，所產(chǎn)生的變幅慣性載荷及回轉(zhuǎn)慣性載荷的計算載荷與運行機構(gòu)類似，按下式計算：</p><p

62、>　　Fmg=φ5mεR=φ5mR （3-3）</p><p><b>　　m：旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量</b></p><p><b>　　ε：回轉(zhuǎn)的角加速度</b></p><p>　　ω：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的角速度</p><p>　　t0 :驅(qū)動裝置起、

63、制動時間</p><p>　　R:質(zhì)量中心的旋轉(zhuǎn)半徑</p><p>　　3.1.4風(fēng)載荷FW</p><p>　　塔式起重機一般都是在露天工作，因此必須考慮風(fēng)載荷的作用。并認(rèn)為風(fēng)載荷是可沿任意方向作用的水平力。一般將塔式起重機風(fēng)載荷分為工作狀態(tài)風(fēng)載荷和非工作狀態(tài)風(fēng)載荷兩類。</p><p>　　其中，工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指塔式起重機在正常工作情

64、況下所能承受的最大計算風(fēng)力。又分為正常工作狀態(tài)風(fēng)載荷FW1和工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷FW2兩種。非工作狀態(tài)風(fēng)載荷FW3是塔式起重機在非工作時所受的最大計算風(fēng)力。</p><p><b>　　⑴風(fēng)壓PW的計算</b></p><p>　　PW=0.613νW2 （pa） （3-4） </p><p&

65、gt;　　νW為風(fēng)速 m/s。</p><p>　　PW1是正常工作狀態(tài)計算風(fēng)壓，用于選擇電動機功率的阻力計算和機械零部件的疲勞強度和發(fā)熱驗算，一般取150pa；PW2是工作狀態(tài)最大計算風(fēng)壓，用于計算機構(gòu)零件</p><p>　　和金屬結(jié)構(gòu)的強度、剛度和穩(wěn)定性，驗算傳動裝置過載能力和整體抗傾翻穩(wěn)定性，一般取250pa。工作狀態(tài)計算風(fēng)壓不考慮高度變化。</p><p>

66、;　　PW3是非工作狀態(tài)的最大計算風(fēng)壓，由塔機設(shè)計規(guī)范可知必須要考慮高度的變化，如下表3-2：</p><p>　　表3- 2 非工作狀態(tài)的計算風(fēng)壓（Pa）</p><p><b>　?、骑L(fēng)力系數(shù)CW</b></p><p>　　由于塔機不同部件的擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的不同，當(dāng)計算風(fēng)吹過產(chǎn)生的實際風(fēng)壓需要考慮風(fēng)力系數(shù)CW。</p><

67、p>　　①單片結(jié)構(gòu)和單根構(gòu)件的風(fēng)力系數(shù)，表3-3：</p><p>　　表3- 3 單片結(jié)構(gòu)的風(fēng)力系數(shù)Cw</p><p>　　封閉的司機室、機器房、電器、平衡重、鋼絲繩及物品等取1.1-1.2。上表單位為m。</p><p>　　②當(dāng)司機室在地面上時取1.1，懸空時取1.2.</p><p>　?、埏L(fēng)對著矩形截面空間結(jié)構(gòu)對角線方向吹

68、，當(dāng)矩形截面邊長比小于2時，風(fēng)載荷取</p><p>　　為風(fēng)向著矩形長邊作用時的1.2倍；當(dāng)矩形截面邊長比大于或等于2時，取為風(fēng)向著矩形長邊作用的風(fēng)力 。</p><p>　?、苋切谓孛婵臻g結(jié)構(gòu)的風(fēng)載荷按其垂直于風(fēng)向的投影面積所受風(fēng)力的1.25倍計算。</p><p>　?、萆舷孪覘U為方形鋼管、腹桿為圓形鋼管的三角形截面空間結(jié)構(gòu)（ 如水平梁式臂架），在側(cè)向風(fēng)作用

69、下，取風(fēng)力系數(shù)。</p><p><b>　?、怯L(fēng)面積A</b></p><p>　　迎風(fēng)面積是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在風(fēng)向垂直方向的投影面積。由于風(fēng)向是變化的，因此迎</p><p>　　風(fēng)面積應(yīng)取最不利的方位。迎風(fēng)面積的計算分下面幾種情況：</p><p>　　1：單片桁架結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積A=ωA1</p>&l

70、t;p>　　A1為機構(gòu)外形輪廓面積m2。ω為充實率，按下表3-4選?。?lt;/p><p>　　表3- 4 結(jié)構(gòu)的充實率ω</p><p>　　2：兩片桁架并列 </p><p>　　等高且型式相同時，如圖3-1，考慮前片對后片的擋風(fēng)作用，總迎風(fēng)面積為：</p><p>　　A=A1+ηA2

71、 （3-5）</p><p>　　η為兩片相鄰桁架的前片對后片的擋風(fēng)折減系數(shù)，與前片桁架結(jié)構(gòu)充實率ω及兩片桁架間隔比ls/h有關(guān)，按表3-5選取：</p><p>　　圖3- 1 并列結(jié)構(gòu)擋風(fēng)折減系數(shù)η</p><p>　　表3- 5 桁架結(jié)構(gòu)擋風(fēng)折減系數(shù)η</p><p>　　3：型式

72、、尺寸相同且間隔相等的并列結(jié)構(gòu)（如下圖3-2）</p><p>　　圖3- 2 n片并列結(jié)構(gòu)</p><p>　　總迎風(fēng)面積按下式計算：</p><p>　　（3-6） </p><p>　　上式中ω1為第一片結(jié)構(gòu)的充實率，A11為第一片結(jié)構(gòu)的外形輪廓面積。</p><p>　　4：起吊物品的迎

73、風(fēng)面積</p><p>　　吊運物品的迎風(fēng)面積按其實際外形尺寸在垂直于風(fēng)向平面上的投影計算。當(dāng)迎風(fēng)面積無法確定時，作用在物品上的風(fēng)載荷按額定起重量重力的3%計算，沿最不利載荷組合方向水平作用于物品上，但其值不小于500N。也可根據(jù)其質(zhì)量按表3-6近似估算：</p><p>　　表3- 6 起吊物品迎風(fēng)面積的近似估計</p><p>　?、蕊L(fēng)載荷Fw計算公式：<

74、;/p><p>　　Fw=CwpwA （3-7）</p><p><b>　　對塔機一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)：</b></p><p>　　正常工作狀態(tài)風(fēng)載荷： </p><p>　　Fw1=1.6×150×[(0.4×2.5×1.

75、4)+0.4×0.4×2.5×1.4]=470.4N</p><p>　　工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷：</p><p>　　Fw2=1.6×250×[(0.4×2.5×1.4)+0.4×0.4×2.5×1.4]=784N</p><p>　　非工作狀態(tài)的風(fēng)載荷：</p&

76、gt;<p>　　離地面高度≤20m：</p><p>　　Fw3=1.6×800×[(0.4×2.5×1.4)+0.4×0.4×2.5×1.4]=2508.8N</p><p>　　離地面高度≤100m：</p><p>　　Fw3=1.6×1100×[(0.4

77、×2.5×1.4)+0.4×0.4×2.5×1.4]=3449.6N</p><p>　　離地面高度>100m：</p><p>　　Fw3=1.6×1300×[(0.4×2.5×1.4)+0.4×0.4×2.5×1.4]=4076.8N</p>&l

78、t;p>　　3.1.5實驗載荷Ft</p><p>　　試驗載荷是塔式起重機性能試驗時所受的超載載荷，塔式起重機投入使用前，必須進行超載動態(tài)試驗及超載靜態(tài)實驗。試驗載荷應(yīng)作用于起重塔機最不利的位置。</p><p>　　動載荷試驗載荷Fdt值取額度起重量的110%與動載荷系數(shù)φ6的乘積。其中φ6=0.5（1+φ2)</p><p>　　Fdt=2000

79、5;9.8×1.1×0.5×（1+1.3)=24794N</p><p>　　靜載荷試驗載荷Fjt值取額度起重量的125%。</p><p>　　Fjt=2000×9.8×1.25=24500N</p><p>　　其他載荷如碰撞載荷、突然停機引起的載荷、安裝載荷、工作平臺及通道載荷、運輸載荷此不再計算。</p

80、><p>　　3.2載荷分類及載荷組合</p><p>　　塔式起重機是一種短周期循環(huán)工作的機械，這一特點導(dǎo)致了塔式起重機實際載荷的多變性。塔式起重機工作時不僅在不同的循環(huán)中載荷不同，在同一循環(huán)過程中雖然起升載荷不變，但也有有載行程和空載行程的差別，再加之每一循環(huán)過程中的多次起動、制動所引起的動載荷以及起升載荷作用位置的移動或擋風(fēng)面積的變化等，都會導(dǎo)致構(gòu)件受載的改變。雖然許多載荷單獨來看是確定

81、的量，但它們的組合一般總是隨機的。另外有一些載荷，如風(fēng)載荷、道路不平導(dǎo)致的沖擊載荷等，更是具有明顯的隨機性。因此塔式</p><p>　　起重機受載過程一般是一個隨機過程。</p><p>　　根據(jù)塔式起重機設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，一般應(yīng)按塔式起重機的構(gòu)造形式、使用方式和計算目的在表3-7中選取可能出現(xiàn)的載荷組合情況。</p><p>　　表3- 7 塔式起重機載荷組合表

82、</p><p>　　其中，組合A為正常工作載荷的組合，也稱疲勞（耐久性）計算載荷，它只考慮基本載荷的組合；組合B為工作最大載荷的組合，也稱強度計算載荷，考慮基本和附加載荷的組合；組合C為非工作最大載荷的組合，也稱驗算載荷，考慮基本、附加及特殊載荷的各種組合。</p><p>　　第4章 塔機的金屬結(jié)構(gòu)</p><p>　　本次所設(shè)計的上回轉(zhuǎn)自升式塔機的塔身固定不

83、轉(zhuǎn)，但可以頂升接高。其截面采用方形截面塔身結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　4.1 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)</b></p><p>　　4.1.1 塔身結(jié)構(gòu)腹桿形式</p><p>　　塔身結(jié)構(gòu)腹桿系統(tǒng)采用角鋼或無縫鋼管制成，有幾種形式如下圖4-1：</p><p>　　圖4- 1 塔身腹桿形式</p><p

84、>　　其中以a、b、c、d四種應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)需要，此次采用b種輕型塔機的布局形式。</p><p>　　輕型塔機采用宜采用整體式塔機標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，主弦桿選取方鋼管，通過查看百度百科，可選用方管尺寸135×10。截面尺寸選用1.4m×1.4m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度選用2.5m。</p><p>　　圖4- 2 矩形截面塔身的斜腹桿</p><p>　　

85、如上圖4-2所示：對正方形截面塔身，當(dāng)α=β、Aa=AB且為定值時，通過分析計算可知當(dāng)斜腹桿傾斜角為35度時，可得到最大扭轉(zhuǎn)慣性矩，表明此時塔身扭轉(zhuǎn)剛度最大。</p><p>　　L=α/cos35=1.38m</p><p>　　以上計算也可查閱鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范GB50017-2003，可知a=0.8L。腹桿公稱直徑選用DN</p><p>　　=40、外徑ф=48mm

86、冷軋無縫鋼管。選用壁厚3mm。</p><p>　　4.1.2 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接形式</p><p>　　塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接形式有：蓋板螺栓連接、套柱螺栓連接、承插銷軸連接、插板銷軸連接、瓦套法蘭盤連接。其中應(yīng)用最為廣泛的是前兩種方式。由于主弦桿采用方形鋼管，選用套筒螺栓連接，材料為低合金鋼。此種連接方式具有安裝速度快的特點。</p><p>　　查閱山東大漢生產(chǎn)的QT

87、Z40塔機說明書可知，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間的連接可以采用10.9級高強度螺栓M27×240。根據(jù)螺栓公稱直徑與螺栓孔的關(guān)系，當(dāng)直徑大于16mm，時孔徑大1.5mm，其孔徑為28.5mm。</p><p>　　塔身節(jié)內(nèi)必須設(shè)置爬梯，爬梯寬度不宜小于500mm，梯級（踏步）間距應(yīng)該上下相等。并應(yīng)不大于300mm。爬梯材料選擇20×20×3的角鋼。爬梯寬度為500mm。梯級采用外徑17mm，公稱直徑

88、10mm，壁厚2mm無縫鋼管。</p><p><b>　　4.2起重臂</b></p><p>　　塔式起重機的起重臂的結(jié)構(gòu)有3種：</p><p>　　桁架壓桿式a：臂架端部的變幅鋼絲繩改變臂架傾角來實現(xiàn)變幅，臂架主要承受軸向壓力。</p><p>　　桁架水平式b：沿臂架弦桿運行的起重小車移動實現(xiàn)變幅，臂架主要承受

89、軸向力及彎矩作用。</p><p>　　桁架混合式c：綜合以上兩種。</p><p>　　具體如下面的塔機起重臂圖4-3：</p><p>　　圖4- 3 塔式起重機吊臂</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計選用如圖a的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　1：桁架水平式臂架也稱小車變幅式臂架，一般可分為正三角形和倒三角形截面

90、兩種，腹桿體系為三角形。截面為正三角形結(jié)構(gòu)，上弦桿為圓鋼管，下弦桿為角鋼拼焊而成，也作起重小車的運行軌道。在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的桁架可看作懸臂梁，承受橫向載荷。截面為倒三角形結(jié)構(gòu)上弦桿一般是圓鋼管，下弦桿為工字鋼兼作起重小車的運行軌道。</p><p>　　選用正三角形截面的吊臂。</p><p>　　臂架根部通過銷軸與塔身聯(lián)接，臂架上設(shè)有吊點通過鋼絲繩或鋼拉桿與塔帽頂部連接。為便于安裝運輸和組合

91、成不同長度臂架，吊臂一般分成若干段，由根部節(jié)、端部節(jié)和若干標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成，各節(jié)問通過螺栓和銷軸聯(lián)接。</p><p>　　2：桁架水平式臂架又可分為單吊點、雙吊點及平頭式三種類型?，F(xiàn)今臂架的長度在50m內(nèi)，且對最大起重量并無特大要求，一般采用單吊點結(jié)構(gòu)。</p><p>　　桁架水平式吊臂拉桿吊點可以設(shè)在上弦或下弦。在條件相同情況下，從提高吊臂的承載能力出發(fā)，吊點宜設(shè)在下弦；從減小臂端垂度出發(fā)

92、，吊點宜設(shè)在上弦。吊點以左可看作簡支梁，吊點以右可看作懸臂梁。</p><p>　　確定吊點位置的原則是：當(dāng)小車行駛到吊臂端部時，在吊點處桁架弦桿中產(chǎn)生的最大應(yīng)力值，與小車行駛到吊點內(nèi)跨中某處時，該處桁架弦桿中的最大應(yīng)力值相等的等強度或等穩(wěn)定度條件。如下圖4-4，左為單吊點，右為雙吊點。</p><p>　　圖4- 4 吊點位置選擇</p><p>　　對于單吊點

93、，一般可取L2/L1=0.4~0.7,我們?nèi)?.5，其中L1為懸臂部分長度，L2為跨中長度。</p><p>　　3：塔臂腹桿形式一般有如下三種，圖4-5：</p><p>　　圖4- 5 塔臂腹桿形式</p><p>　　選用圖一的腹桿形式。</p><p><b>　　4：主要尺寸</b></p>&

94、lt;p>　　對于小車變幅式臂架，采用正三角形截面型式，截面高度h=（1/50~1/25)L，L為起重臂長度，已知變幅最大距離為20m，選取h=0.4~0.8m，取h=0.8m。截面尺寸b可近似取塔身寬度尺寸，已知標(biāo)準(zhǔn)節(jié)寬度為1.4m，選取b=1.0m。</p><p>　　5：起重臂分節(jié)及選材</p><p>　　根部節(jié)長6m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長7m，外加一個端部節(jié)。上弦桿采用圓管，下弦桿選

95、用方管，兼作小車軌道。上弦桿采用φ89×7鋼管，下弦桿采用方管80×5，查閱GB3094-2000冷</p><p>　　拔異性鋼管可知，其倒角r小于等于2倍壁厚，取12mm。腹桿外徑26.9mm，壁厚3.2mm</p><p>　　起重臂連接必須采用高強度鋼制成的銷軸，查閱自貢市東方容器配套有限公司的QTZ6018使用說明書，下弦桿的連接可選用帶開口銷空直徑為40mm

96、的銷軸，上弦桿選用直徑45mm的銷軸，通過查閱GBT 882-2008 銷軸可知其余數(shù)據(jù)如下圖4-6，表4-1、4-2：</p><p><b>　　圖4- 6 銷軸</b></p><p>　　表4- 1 銷軸尺寸</p><p>　　表4- 2 銷軸尺寸</p><p>　　上弦桿L取120mm，下弦桿取140

97、mm。</p><p><b>　　4.3回轉(zhuǎn)塔身</b></p><p>　　塔式起重機上回轉(zhuǎn)與塔頂間常常會設(shè)置一個回轉(zhuǎn)塔節(jié)，又叫做過渡節(jié)、回轉(zhuǎn)塔身等。拓展了司機的視野，并使得司機進入司機室更加方便，且能提高勾頭高度。但如今一些塔機已經(jīng)取消此設(shè)計。</p><p>　　本次設(shè)計可以參考前面標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的設(shè)計。</p><p>

98、;　　為了一起重臂連接，回轉(zhuǎn)塔節(jié)寬度采用1.08m，查閱GBT 20303.3-2006 起重機 司機室 第3部分塔式起起重機可知，司機室內(nèi)部高度取2m，則根據(jù)相對位置可取回轉(zhuǎn)塔節(jié)取1.9m。取腹桿結(jié)構(gòu)參考標(biāo)準(zhǔn)節(jié)（不要斜腹桿）。</p><p>　　主弦桿采用80×5方管，腹桿的直徑選取33.7×4.0</p><p><b>　　4.4塔頂</b>

99、;</p><p>　　塔頂是自升式塔式起重機的塔頂是塔機的重要組成部分，它以固結(jié)或鉸結(jié)的形式連接在塔機上轉(zhuǎn)臺上，通過拉桿分別與起重臂和平衡臂相連，承受臂架和其上部件的自重以及吊重、風(fēng)載等載荷作用而產(chǎn)生彎矩、拉壓力以及剪切力，受力狀況較為復(fù)雜。</p><p>　　對于塔頂?shù)姆Q呼，現(xiàn)在一種稱呼是不正確的。稱其為塔帽。究其源應(yīng)是描述一種舊塔機，如已淘汰的TQ60型塔機，此類塔機的回轉(zhuǎn)不是采用

100、滾動支承，而是采用舊式的滾輪回轉(zhuǎn)裝置，由于滾輪承受傾翻力矩!其滾道較遠(yuǎn)，為使?jié)L道得到支撐，在塔尖的外面又套有一斜支襯桿件。看上去好象在塔頂上又戴有帽子一樣，故有其稱謂。但其結(jié)構(gòu)與工作內(nèi)容的性質(zhì)卻與塔尖相差甚遠(yuǎn)。</p><p>　　目前，國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的塔機塔頂形式有固定式塔頂和片式塔頂兩種：</p><p>　?、殴潭ㄊ剿?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式為空間桁架，其弦桿和腹桿均為實心圓鋼或鋼管，迎風(fēng)面積和

101、風(fēng)力系數(shù)小，從而減少了水平風(fēng)力，甚至可以不考慮風(fēng)載荷對其的直接影響。固定式塔頂四根主弦桿下部由處于同一水平面內(nèi)的4個接頭以鉸接或法蘭盤連接形式與塔機上轉(zhuǎn)臺相連。根據(jù)固定式塔頂結(jié)構(gòu)形式的不同分為前傾式、正置式和后傾式3種，如圖4-7。</p><p>　　固定式塔頂4根主弦桿的中心線理論上應(yīng)交于一點（通過制作工藝予以保證），起重臂、平衡臂拉桿的中心線理論上也必須通過該點，這樣塔頂?shù)氖芰顩r較好。</p>

102、<p>　　圖4- 7 塔頂結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　⑵片式塔頂結(jié)構(gòu)簡單、線條流暢、外形美觀大 方、受力簡單，塔機架設(shè)既方便又省時省力。片式塔頂為鉸交的形式所以其不承受彎矩、只承受軸向壓力，而平衡臂固接于上轉(zhuǎn)臺，其受力狀況較為復(fù)雜。在非工作狀態(tài)時由于臂架、配重及各機構(gòu)自重的作用，</p><p>　　平衡臂上側(cè)受拉、下側(cè)受壓；工作狀態(tài)時由于起升載荷及起升幅度的不同則平衡

103、臂有可能上側(cè)受拉、下側(cè)受壓，也有可能上側(cè)受壓、下側(cè)受拉，或者上下兩側(cè)的拉壓應(yīng)力交替變換，即受交變應(yīng)力的作用。</p><p>　　對于固定式塔頂而言，由于受到安裝條件的限制，不適合一些大型或超大型塔機的設(shè)計；片式塔頂雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是卻使得平衡臂結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、造價升高，不適合用于中、小型塔機的設(shè)計。所以本次設(shè)計采用前傾式固定式塔頂。</p><p>　　塔頂主弦桿采用80×5方管

104、，腹桿采用圓管為33.7×4.0。塔頂高度與起重臂有著密切的關(guān)系，一般取起重臂的1/7~1/10。取2.8m。與回轉(zhuǎn)塔節(jié)鉸接的銷軸選用起重臂上弦桿鉸接的銷軸。</p><p><b>　　4.5平衡臂</b></p><p>　　上回轉(zhuǎn)塔機均需配設(shè)平衡臂，用以支承平衡重，構(gòu)成作用方向與起重力矩方向相反的平衡力矩，平衡臂是整個塔式起重機單結(jié)構(gòu)最大的部分。<

105、;/p><p>　　平面框架式、三角形截面桁架式和矩形截面桁架式是常見三種平衡臂的形式。其中，平面框架式平衡臂有兩根槽鋼縱梁或有槽鋼焊成的箱形斷面組合梁和系桿組成。在框架的平面鋪有走道板，走道板兩旁設(shè)有防護欄桿；桁架式平衡臂適用于要求有較長平衡臂的重型、超重型自升塔機。</p><p>　　平衡臂的長度與起重臂的長度有一定的比例關(guān)系，一般單位去其比值為0.2~0.35。塔機平衡重一般用鑄鐵或者

106、鋼筋混論土制成，其中鑄鐵平衡重的構(gòu)造復(fù)雜，不易制造，但是尺寸小，迎風(fēng)面積小。而鋼筋混凝土平衡重的尺寸大，迎風(fēng)面積大。</p><p>　　4.5.1平衡臂結(jié)構(gòu)的選用</p><p>　　起重力矩不超過1600KN·M的自升式塔機采用平面框架式平衡臂較為適宜。而重型和超重型塔機可采用三角形截面桁架式和矩形截面桁架式。所以本次設(shè)計的平衡臂采用平面框架式。由于起重臂的長度約20m，則平

107、衡臂的長度取5m，因為很短，則平衡臂不分節(jié)。結(jié)構(gòu)如下圖4-8：</p><p>　　圖4- 8 平衡臂形式</p><p>　　主弦桿采用120×12槽鋼，腹桿采用35×35×5</p><p>　　查閱GB 11953-1989 鋼板網(wǎng)可知走道上的鋼板網(wǎng)尺寸如下表4-3：</p><p>　　表4- 3 鋼板

108、網(wǎng)尺寸</p><p>　　鋼板網(wǎng)的厚度取2.5mm。</p><p>　　第5章 塔機回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)</p><p><b>　　5.1回轉(zhuǎn)支承</b></p><p>　　塔式起重機的回轉(zhuǎn)運動，在于擴大機械的工作范圍。當(dāng)?shù)跤形锲返钠鹬乇奂芾@塔機的回轉(zhuǎn)中心作360度的回轉(zhuǎn)時，就能使物品吊運到回轉(zhuǎn)圓所及的范圍以內(nèi)。相比普

109、通滾動軸承的，其尺寸大、轉(zhuǎn)速慢、材料及熱處理等制造工藝方面有很大差異、同時承受軸向力、徑向力，還要承受較大的傾覆力矩等。</p><p>　　其基本形式如圖5-1：</p><p>　　圖5- 1 回轉(zhuǎn)支承基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.1.1塔機回轉(zhuǎn)支承的分類</p><p>　　回轉(zhuǎn)支承裝置在塔機中主要分兩種：</p>

110、<p><b>　　I：柱式回轉(zhuǎn)支承</b></p><p>　　又分為轉(zhuǎn)柱式（左）和定柱式（右）兩種，圖5-2：</p><p>　　圖5- 2 轉(zhuǎn)柱式和定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置</p><p>　　對于轉(zhuǎn)柱式，塔式起重機的起重臂架和平衡臂架均通過橫梁裝在轉(zhuǎn)柱上，轉(zhuǎn)柱安裝在塔身頂部的中央，當(dāng)轉(zhuǎn)柱被驅(qū)動裝置帶動回轉(zhuǎn)時，起重臂架和平衡臂架隨

111、之回轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)</p><p>　　柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(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式起重機。</p><p>　　對于定柱式，塔身頂部為定柱，塔帽罩在塔尖上，頂部設(shè)有徑向止推軸承，塔帽下部設(shè)有由回轉(zhuǎn)大齒圈形成的滾道，供裝在塔頂井架上的支承滾輪沿滾道回轉(zhuǎn)。當(dāng)塔帽作360度回轉(zhuǎn)時，裝在其上的起重臂架及平衡臂架將隨之一起回轉(zhuǎn)。定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，起重

112、機回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量小，自重和驅(qū)動功率較小，能使起重機的重心降低。</p><p>　　II：滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承</p><p>　　起重機回轉(zhuǎn)部分固定在大軸承的回轉(zhuǎn)座圈上，而大軸承的固定座圈則與底架或門座的頂面相固結(jié)。常用的滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動體形狀和排列方式可分為下面四種結(jié)構(gòu)，圖5-3：</p><p>　　①單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承（如a圖）</

113、p><p>　　它由兩個座圈組成，其滾動體為圓球形，每個滾動體與滾道間呈四點接觸，能同時承受軸向、徑向力和傾覆力矩。適用于中小型塔式起重機。</p><p>　　②雙排球式回轉(zhuǎn)支承（如b圖）</p><p>　　它有三個座圈，采用開式裝配，上下兩排鋼球采用不同直徑以適應(yīng)受力狀況的差異。由于滾道接觸壓力角較大，因此能承受很大軸向載荷和傾覆力矩。適用于中型塔式起重機。<

114、;/p><p>　?、蹎闻沤徊鏉L柱式回轉(zhuǎn)支承（如c圖）</p><p>　　它由兩個座圈組成，其滾動體為圓柱形，相鄰兩滾動體的軸線呈交叉排列，接觸壓力角為45度。由于滾動體與滾道間是線接觸，故承載能力高于單排鋼球式。這種回轉(zhuǎn)支承裝置制造精度高，裝配間隙小，安裝精度要求較高，適用于中小型塔式起重機。</p><p>　?、苋艥L柱式回轉(zhuǎn)支承（如d圖）</p>

115、<p>　　它由三個座圈組成，上下及徑向滾道各自分開。上下兩排滾柱水平平行排列，承受軸向載荷和傾覆力矩，徑向滾道垂直排列的滾柱承受徑向載荷，是常用四種形式的回轉(zhuǎn)支承中承載能力最大的一種，適用于回轉(zhuǎn)支承直徑較大的大噸位起重機。</p><p>　　圖5- 3 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置</p><p>　　5.1.2回轉(zhuǎn)支承的選用</p><p>　　由于滾

116、動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊，垂直力、水平力、傾覆力矩可同時作用其上，是目前塔機采用最廣泛的回轉(zhuǎn)支承。由經(jīng)驗可知:相同外形尺寸的回轉(zhuǎn)支承, 單排球式的承載能力高于交叉滾柱式和雙排球式。在傾覆力矩160噸米載荷以下，選用單排球式回轉(zhuǎn)支承其性價比高于三排柱式回轉(zhuǎn)支承，為首選形式。當(dāng)傾覆力矩高于160噸米時應(yīng)該優(yōu)先考慮選用三排柱式回轉(zhuǎn)支承。</p><p>　　通過下面的計算可知，本次采用滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置中的單排

117、四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承。并且為了保證支承的正常工作，對固定座圈的機架要求有足夠的剛度。</p><p>　　在國內(nèi)，目前單排球式回轉(zhuǎn)支承有3個系列的尺寸規(guī)格： HS系列，Q系列和01系列。</p><p>　　對于HS系列，其外形尺寸大，制造成本比相同的承載能力的Q系列和01系列回轉(zhuǎn)支承高10％以上，同國外相同承載能力的回轉(zhuǎn)支承相比差得更遠(yuǎn)；對于01系列，其安裝螺栓孔數(shù)量多，比較合理，但是滾

118、道參數(shù)存在不合理匹配（011.45.1400與 011.35.1400回轉(zhuǎn)支承，其外形尺寸和安裝尺寸完全相同，011.45.1400使用的是直徑45mm鋼球，而011.35.1400使用的是直徑35mm鋼球），在選用01系列單排球式回轉(zhuǎn)支承應(yīng)注意選擇較大鋼球的規(guī)格；對于Q系列，相同承載能力的回轉(zhuǎn)支承的截面尺寸更緊湊，重量更輕，具有更好的性價比。選用01系列。</p><p>　?、呕剞D(zhuǎn)支承裝置的計算載荷</