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1、毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计 设计人:1毕业设计说明书题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计 设计人:2目 录第 1 章 前言11.1 概述11.2 发展趋势1第 2 章 总体设计22.1 概述22.2 确定总体设计方案22.3 总体设计原则292.4 平衡臂与平衡重的计算302.5 起重特性曲线32毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计 设计人:32.6 塔机风力计算332.7 整机的抗倾覆稳定性计算432.
2、8 固定基础稳定性计算49第 3 章 吊臂的设计计算503.1 分析单吊点与双吊点的优缺点503.2 吊臂吊点位置选择513.3 吊臂结构参数参数523.4 有限元模型建立过程的几点简化533.5 吊臂结构的有限元分析计算543.6 计算结果分析693.7 吊臂强度校核76毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计 设计人:43.8 吊臂稳定性校核76毕业设计小结87致谢88参考文献89设计项目 计算与说明 结果毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计 设计人:5设计项目 计算与说明 结果前言概述发展趋势总体设计第
3、1 章 前言1.1 概述塔式起重机是我们建筑机械的关键设备,在建筑施工中起着重要作用,我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程,如今已达到发达国家九十年代末期水平并跻身于当代国际市场。QTZ40 型塔式起重机简称 QTZ40 型塔机,是一种结构合理,性能比较优异的产品,比较国内同规格同类型的塔机具有更多的优点,能够满足高层建筑施工的需要,可用于建筑材料和预制构件的吊运和安装,并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。高层建筑施工中,它的幅度利用率比其他类型起重机高,其幅度利用率可达全幅度的 80%。QTZ40 型塔式起重机是 400kNm 上回转自升式塔机。上回转自升塔式起重机是
4、我国目前建筑工程中使用最广泛的塔机,几乎是万能塔机。它的最大特点是可以架得很高,所以所有的高层和超高层建筑、桥梁工程、电力工程,都可以用它去完成。这种塔式起重机适应性很强,所以市场需求很大。1.2 发展趋势塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。在六十年代,由于高层、超高层建筑的发展,广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机。并在工作机构中采用了比较先进的技术,如可控硅调速、涡流制动器等。进入七十年代后,它的服务对象更为广泛。因此,幅度、起重量和起升高度均有了显著的提高。就工程起重机而言,今后的发展主要表现在如下几个方面:整机性能:由于先进技术和材料的应用,同种型号的产品,整机重量要
5、轻 20%左右;高性能、高可靠性的配套件,选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥;电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用;操作更方便、舒适、安全,保护装置更加完善;向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计 设计人:6设计项目 计算与说明 结果概述确定总体设计方案塔机金属结构塔顶第 2 章 总体设计2.1 概述总体设计是毕业设计中至关重要的一个环节,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
6、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,一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。2.2 确定总体设计方案QTZ40 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。2.2.1 金属结构塔
7、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一半以上,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。1. 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毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设
8、计及臂架优化设计 设计人:7设计项目 计算与说明 结果吊臂构造型式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一个转柱,由于构造上的一些原因,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一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。而斜撑式塔尖则由一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,一般取为臂架长度的 1/7-1/10,长臂架应配用较高
9、的塔尖。但是塔尖高度超过一定极限时,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1.36m1.36m。腹杆采用圆钢管。塔顶高 6.115 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 2-1 所示:图 2-1 塔顶结构图2. 起重臂1) 构造型式采用前倾截锥柱式塔顶毕业设计计算书指导教师: 设计题目:QTZ40 塔式起重机总体设计及臂架优化设计
10、设计人:8设计项目 计算与说明 结果分节问题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,是一种承受压弯作用的水平臂架,是各式塔机广泛采用的一种吊臂。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一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 40m 以下的小车臂架大都采用单吊点式构造;双
11、吊点小车变幅臂架结构一般幅度都大于50m。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 5%-10%。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。2) 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 6、7、8、10、12m 五种。为便于组合成若干不同长度的臂架,除标准节间外,一般都配设 12 个 35m 长的延接节,一个根部节,一个首部节和端头节。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,但可与任一标准节间配装,形成一个完整的起重臂。本次设计选用标准节长度为 6m,另加上 3.84