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1、1建 筑 工 程 学 院本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目QTZ40 塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计学 科 专 业 机械设计制造及其自动化 辅 导 教 师 2目录第 1 章 前言1 1.1 塔式起重机概述11.2 塔式起重机的发展情况11.3 塔式起重机的发展趋势3第 2 章 总体设计52.1 概述 52.2 确定总体设计方案52.2.1 金属结构52.2.2 工作机构222.2.3 安全保护装置292.3 总体设计设计总则322.3.1 整机工作级别 322.3.2 机构工作级别3322.3.3 主要技术性能参数 332.4 平衡重的计算332.5 起重特性曲线352.6 塔
2、机风力计算 362.6.1 工作工况372.6.2 工作工况412.6.3 非工作工况432.7 整机的抗倾翻稳定性452.7.1 工作工况462.7.2 工作工况472.7.3 非工作工况492.7.4 工作工况502.8 固定基础稳定性计算51第 3 章 塔身的有限元分析设计4533.1 塔身模型简化533.2 有限元分析计算543.2.1 方案一543.2.2 方案二793.2.3 方案三98第 4 章 塔身的受力分析计算1214.1 稳定性校核1214.2 塔身的刚度检算1224.3 塔身的强度校核1244.4 链接套焊缝强度的计算1254.5 塔身腹杆的计算1264.6 高强度螺栓强
3、度的计算127第 5 章 毕业设计小结1295致谢130主要参考文献131设计项目 计算与说明 结果6设计项目 计算与说明 结果前言塔式起重机概述塔式起重机发展情况第 1 章 前言1.1 塔式起重机概述塔式起重机是一种塔身竖立起重臂回转的起重机械。在工业与民用建筑施工中塔式起重机是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。由于塔式起重机能靠近建筑物，其幅度利用率可达全幅度的 80%，普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过 50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧地减小。因此，塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位
4、。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用的不断扩大，现在的塔式起重机必须具备下列特点：1. 起升高度和工作幅度较大，起重力矩大。2. 工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能。3. 要求装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需要。QTZ40 型自升式塔式起重机，其吊臂长 40 米，最大起重量 4 吨，额定起重力矩 40 吨米。是一种结构合理、性能比较优异的产品，比较目前国内外同规格同类型的塔机具有更多的优点，能满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和构件的调运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵
5、地带建筑施工。整机结构不算太大，可满足中小型施工的要求。本机以基本高度（独立式）30 米。用户需高层附着施工，只需提出另行订货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度 100 米，也就是附着高层施工可建高楼 32 层以上。1.2 塔式起重机发展情况塔式起重机是在二次世界大战后才真正获得发展的。战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切7设计项目 计算与说明 结果需要大量性能良好的塔式起重机。欧洲率先成功，1923 年成功制成第一台比较完整的塔式起重机， 在我国，塔式起重机的生产与应用已有 40 多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。20 世纪 50 年代，为满足
6、国家经济建设的需要，中国引进了前苏联以及东欧一些国家的塔式起重机，并进行仿制。1954 年仿制民主德国设计的样机，在抚顺试制成功了中国第一台 TQ2-6 型塔式起重机。随后又仿照前苏联样机，研制了 15t 与 25t 塔式起重机，这个时期中国生产与使用的塔式起重机的数量都较少。20 世纪 60 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，如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力耦合器等。在此时期，中国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。1961 年，首先在北京试制成功了红旗-11 型塔式起重机
7、，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 TQ-6 型等塔式起重机，至 1965 年全国已有生产厂10 余家，生产塔式起重机 360 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。20 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，塔式起重机又向一机多用方向发展。中国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。1972年中国第一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 QT-10 型自升式塔式起重机，该机的起重力矩为 1
8、600kNm。这一时期还先后开发了 ZT100、ZT120、ZT280 等小车变幅自升式塔式起重机、QT-20 小车变幅内爬式塔式起重机，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60 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 900 台，标志着中国塔式起重机行业进入了一个新的阶段。8设计项目 计算与说明 结果塔式起重机的发展趋势20 世纪 80 年代，中国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要有 QTZ100、QTZ120 等自升式塔式起重机，QT60、QTK60、QT25HK 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 70 年代水平，这一时期的最高
9、年产量达 1400 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，也从国外引进了一些塔式起重机，其中有联邦德国的 Liebherr、法国的 Potain 以及意大利的 Edilmac 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。20 世纪 90 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一个新的兴盛时期，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 20 世纪 50 年代的几十台截至 2000 年约为 6 万台。至此，无论从生产规模、应用范围和塔式起重
10、机总量等角度来衡量，中国均堪称塔式起重机大国。1.3 塔式起重机的发展趋势根据国内外一些技术资料的介绍，塔式起重机的发展趋势具体归纳为以下几个方面。1、吊臂长度加长在 20 世纪 60 年代初，吊臂长度超过 40m 的较少，70 年代吊臂长度已能做到 70m。快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到 35m。自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长一般为 3040m，可以接长到 5060m。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一些技术问题，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。2、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。
