塔吊的受力资料分解

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1、塔吊分析报告塔吊分析报告理论力学车辆工程(3)班李晓学号:20052654程驰学号:20052735乔同超学号:20052682张兴华学号:20052660总述1 塔吊综述1.1 塔吊外型1.2 塔吊的组成1.3 我国塔吊发展历程1.4 塔吊的作用1.5 塔吊结构图1.6 塔吊的分类示例2 塔吊分析2.1 塔吊静力学分析2.2 塔吊运动学分析2.3 塔吊动力学分析3. 塔吊常见事故分析及对策3.1 塔吊重大事故分析3.2 对策4. 塔吊现存问题及发展前景4.1 我国塔式起重机存在的主要问题4.2 塔吊的未来发展前景5. 小组总结 1塔吊综述1.1 塔吊外型塔吊，即塔式起重机（如图 1-1 所示

2、） 机身很高，像塔，有长臂，轨道上有小车， 可以在轨道上移动，工作面很大，主要用 建筑工地等处。12塔吊的组成塔吊一般由外套架、回转轴承、塔冒、 平衡臂、平衡臂拉杆、起重臂（吊臂）、起 臂拉杆、电源、支架、变幅小车，起重吊 驾驶室等几部分组成。另外工作时塔机安 装置还应主要包括：行程限位器和荷载限 器。行程限位器有：起升高度限位器、回 限位器、幅度限位器。荷载限制器有:起重 矩限制器、起重量限制器此外还应包括风 仪。1 3我国塔吊发展历程塔式起重机是我们机械建筑的关图1-1塔吊实物图键设备，在建筑施工中起着重要作用，我国的塔吊制造如今已跻身于当代国际市场。 五十年代初，我国塔机的制开始起步，生

3、产的是一些小型塔机，六十年代自行设计制造了 25TM、40TM、60TM、160TM 四种机型，多以摆臂为主；七十年代，随着高层建筑发展，对施工机械提出了 新的要求。于是，160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造；八十年 代，国家建设突飞猛进，建筑用最大的250TM塔机也应运而生。特别是1984年，首先在北京建工 集团建机厂引进世界先进的法国POTAIN（波坦）公司技术并于次年成功试制了 F0/23B塔机，这可 以说是我国塔机发展史的里程碑，它大大缩短了我国与国外的差距，使我国塔机发展步入快行道。通过消化、吸收国外先进技术，我国自行研制的QTZ80、QTZ12

4、0两种机型已达到国外八十年代 同类产品的水平；进入九十年代，现代化进程不断地加快，国内外市场对塔机的要求越来越高，众 多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等工程不断增加，市场的要求加快了新产品开发的力度，先后 有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机，主要性能达到了国外九十年代水平，这一系列的塔 机的开发不但填补了国内空白，而且替代和减少了大型塔机的进口数量。回顾50年发展史，我国塔机行业从无到有，从小到大，逐步形成了较为完整的体系，我国增 幅最快的新兴行业之一，特别是改革开放以来，塔机行业在设计、制造、管理和市场开拓等方面已 形成一套较为健全的机制，以目前我国300余家生产塔机厂家为

5、计，取得生产许可证的达100余家， 近几年，塔机产量高升不下， 2001 年产量 9309 台， 2002 年 10580 台，今年市场需求量在 20000 台，就总体而言，我国已成为世界民用塔机的生产大国，也是世界塔机主要需求市场之一。1.4 塔吊的作用塔吊一般用于建筑施工、货物搬运、部分事故现场处理等场合，主要作为材料、货物等的高 空运输或质量较大物体的运送的工具。1.5 塔吊结构图根据塔吊的组成、用处及发展历程，我们可以对塔吊的结构有一个更加深入的了解。如下图1-2塔吊的主体结构模型图所示，塔吊的各个部分均已经标出在图上。图i_2塔吊主体结构模型1.6 塔吊的分类示例实际工作中的塔吊多种

6、多样，现略仅举几例以示说明。图1-3 QTZ31.52系列塔吊图1-4 QTZ40、100系列塔吊疫机图1-6吨63列塔吊塔吊分析2.1塔吊静力学分析：OW2W1WbFa Fb图2-1塔吊静力学模型如右图为塔式起重机受力分析图，各种参数均已在图中标出，对此进行受力分析。对图2-1 先考虑满载时的情形，对塔吊整体为研究对象 要保证机身满载是平衡而不向右倾倒，则必须工 Mb=O, WzS+bLFAb-Wi-WmJmaxf限制条件FA0.再考虑空载时的情形，这时W=0.要保证机身空载时平衡而不向左倾倒，则必 须满足平衡方程：SMa = 0, W2 a+FBb-W (b+e)=0；片限制条件FB20.

7、Fx对图 2-2 塔吊的平衡臂，由平衡l2条件得：l1m1gFy工 Fx=0,FCOS 0 =Fx ；图2-2塔吊平衡臂受力情况工 Fy=0, FSin0 +Fy=W2+m1g；W2工M=0,(FSin0 -W2)l1=migl2；W：如图2-3塔吊吊臂，由平衡条件得:工 Fx=0,Fx=F2cosa+F3cos0 ；工 Fy=0,F2sina +F2sin0 +F、y二m2g+W；工M=0,F2sina l3+F3sin0 l4二m2gl5+Wl.工F =0, F sina +叮邱+ , =/图塔吊塔帽与拉杆的受力情F风力V2/a2V1/a1FMg2.2塔吊运动学分 图2-5塔吊的运动学及动

8、力学模型析:：如上图2-5塔吊的运动学模型图所示，塔吊的运动情况有几个分运动组成。以下进行详 细分析说明。I：重物分运动的情况： 重物在塔吊吊索的提升下在竖直方向向上或向下平动； 重物在变幅小车的作用下沿水平方向向左或向右平动；带动重物在水平面上转动。 在旋转机构的作用下塔吊吊臂在水平面内转动，从而以地面作为固定参考系，连体基建立在塔吊吊臂上。II： 在三维空间坐标系下，重物相对于固定参考系的运动情况:当重物同时参与三个分运动时，则重物的绝对运动是重物三个分运动的合运动，这种运动有点复杂，且不容易进行操控。一般情况下塔吊在工作时，不同时参与三个分运动，基本上是皿：重物运动时的速度分析:一个或两

9、个运动的合成，这样容易操控，且不容易出现危险。在塔吊工作时，重物一般情况下都应该是匀速运动，则根据速度合成法重物的绝对速度就等于两个平动速度和一个转动速度的合速度。当有加速度时，同样根据 加速度合成法重物的绝对加速度就等于两个平动加速度和一个转动加速度的合加速度。W：重物运动情况详细描述：重物在实现从一个地点到另一个地点的运动时，大致可以分为三种运动情况，先对其 进行详细说明。 首先，重物在塔吊吊索的提升下竖直上升运动，先匀加速，后匀速，再匀减速，当到达 所需高度时，重物停止上升；其次，变幅小车沿吊臂运动，带动小车平动，当到达所需位置时 重物停止平动；再次，吊臂在旋转装置的作用下旋转，带动重物

10、旋转到所需位置的正上方，停 止旋转；最后，吊索带着重物下降到所需地点。这种重物转移方式是最简单的方式，既容易操作，又很安全，但是有一点不好就是很费时间。如下图 2-7所示：该图表示的是这种运动情况下重物的运动路径。首先，重物在塔吊吊索提升下竖直上升运动，先匀加速，后匀速，再匀减x速，当到达所需高度时，重物停止上升；其次，变幅小车沿吊臂运动，带动小车平动，同时，吊臂 在旋转装置的作用下旋转，带动重物旋转，直到将重物移动到所需要的位置的正上方为止。最后， 吊索带着重物下降到所需地点。这种重物转移方式是有点相对复杂的方式，操作相对容易，也很安全，并且也很节约时间，使一种比较好的操作方式。但是变幅小车

11、和吊臂在同时运动时，应当尽量匀速，且速度不要太大， 加速度要很小，防止产生过大的惯性力，造成危险事故。如下图 2-8所示：该图为变幅小车和吊臂在同时运动时重物运动的速度情况V=Ve+Vr(DVe该图为变幅小车和吊臂在同时运动时重物运动的加速度情况升运动，同时，变幅小车沿吊臂运动，带动小车平动，吊臂在旋转装置的作用下旋转，带动重物旋转，直到将重物移动到所需要的位置的正上方为止。然后，吊索带着重物下降到所需地点。这种重物转移方式很复杂，虽然很节约时间，但操作很困难，且对操作人员的技术要求相当 高。另外这种转运方式也不很安全，容易出现事故，是一种不太好的操作方式，塔吊工作时应当尽 量避免这种操作，防

12、止产生危险事故。如下图 2-10、2-11 所示：该图为重物、变幅小车和吊臂在同时运动时重物运动的速度和加速度情况al2.3塔v2vl图 2-11v3J上图2-5所示为塔式起重机的动力学模型图，塔吊所受各种动力及运动的情况均已在图中标出，现对此进行动力学分析。I：动力情况:塔吊受到动力装置提供的动力矩 M 的作用。 重物自身受重力Mg作用。 塔吊工作时还要考虑风力的作用，即受F风力勺作用。 重物受到吊索提升的力F的作用。II：动力分析:变幅小车带动重物以速度Vo水平匀速运动，由于突然刹车，重物会因惯性绕 O 点向前摆动，这时会产生很gw大的惯性力。变幅小车刹车后，取自然坐标系如右图 2-12所

13、示，列运动微分方程：mg dv/dt=-mg sinO由式得：mg v/l=F-mg cosOF=mg(cosO +v 2/gl)其中V及COS0均为变量。由式知重物做减速运动，故可判断出在初始位置0 =0时吊索的拉力最大，最大为:Fmax=mg(i+v0 /gl)Iig考虑到刹车前吊索拉力即为静拉力 Fo=mg ,于是动荷因数Kd=Fmax/ Fo=1+v02/gl图 2-12可见，为了避免吊索产生过大的附加动拉力，变幅小车的行走速度不能太大，应力求平稳；在不影塔吊时应注意动荷因数的影响。mg 图2-13 如下图 2-14 所示，重物在吊索的提升下随吊臂的旋转而做旋转运动。Fmg图 2-14

14、当重物随吊臂以3旋转时，要产生摆角e来此可知：2 3F=mg tan6 =ml Si则当吊臂旋转时，应该使角速度尽量的小,使F与mg的合力为重物的旋转提供向心力，由能没有角加i，以防止重物旋转时产生过大的向心力，对塔吊整体施加过大的惯性力和惯性力矩从而降低工作危险。 当重物同时参与运动学中的三个运动J,即以上所说的三个运动时，动荷情况很复杂,且要考虑到风力所施加的附加动荷的作用，塔吊的动力学分析更加复杂，在塔吊操作过程中应尽量避免这种情况的出现，保证塔吊工作的安全性。 根据塔吊的动力学分析情况可知，在塔吊操作时，应当尽量使运动保持平稳，加速度要尽可能的小，以避免产生过大的附加动荷，即惯性力或惯性力力矩。另外也应当避免多种运动情况同 时出现，这样既有利于操作又有利于安全。 3.塔吊常见事故分析及对策随着我国经济建设和改革开放进一步深入，建筑业的不断发展，各大中城市高层建筑建设不断增多，塔式起重机的应用越来越广泛，塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉，但是重大塔 吊事故频频发生，据统计全国每年发生的机毁人亡的重 大事故不下百起。3.1 塔吊重大事故分析1. 塔吊本身质量 在发生塔机事