【正文】 、由輕向重、由單一向多功能、由俯仰變幅臂架向小車變幅臂架向俯仰變幅臂架發(fā)展，工作速度由低向高發(fā)展。同時(shí)已廣泛使用屈服極限 s? =600～ 900N／ 2mm 的高強(qiáng)度輕質(zhì)合金鋼制作臂架，聚合材料也被普遍采用以減輕自重，提高工作性能。開始應(yīng)用自動(dòng)控制及遙控技術(shù)，利用智能微電腦控制的力矩限位器。還采用組合設(shè)計(jì)方法以少量通用標(biāo)準(zhǔn)部件組合成數(shù)量、品種多的塔機(jī)來滿足多種不同需要的變型塔機(jī)。 隨著建筑工程量以及建筑形式的多種多樣，建筑 機(jī)械也出現(xiàn)了多種多樣的形式，動(dòng)臂塔式起重機(jī)也隨之得到廣泛應(yīng)用。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑樓群的密集，使塔機(jī)的工作空間受限?；诟邔咏ㄖ陌l(fā)展，新制定的領(lǐng)空權(quán)許可制度及跨占鄰居領(lǐng)地產(chǎn)生的糾紛等因素 ,加之 許多國家在建筑法規(guī)中明文規(guī)定，吊裝作業(yè)不能超出施工的作業(yè)領(lǐng)域即臂架不能超出建筑圍欄，迫使人們改變已有的傳統(tǒng)觀念，從小車變幅改變?yōu)楸奂芨┭?，為塔機(jī)作業(yè)創(chuàng)造有利空間，從建筑行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來看，城市愈來愈擁擠，在擁擠的城市里施工唯有動(dòng)臂式塔機(jī)能滿足施工要求，動(dòng)臂式塔機(jī)的應(yīng)用會(huì)愈來愈多。 若能夠?qū)⒈敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)課題研究成果應(yīng)用到 實(shí)際大批生產(chǎn)中去 ， 新型 QTD63630塔機(jī) 開發(fā)成功后， 必然增強(qiáng)其 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力 。具體表現(xiàn)在： （ 1）采用最新平面布置理論將塔式起重機(jī)整體布置協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 （ 2）采用新型安裝方法提高了塔機(jī)組裝及拆卸的速度從而提高效率。 （ 3）新的安裝拆卸方法更加提高了塔機(jī)的安全性能。 因此動(dòng)臂塔式起重機(jī)具有其他起重機(jī)無法比擬的優(yōu)越性。 動(dòng)臂塔機(jī)可避免多臺(tái)塔機(jī)作業(yè)的干涉，以及在非工作狀態(tài)的平衡穩(wěn)定性優(yōu)于水平臂塔機(jī) 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們選擇動(dòng)臂式塔式起重機(jī)作為設(shè)計(jì)的對(duì)象，原因是動(dòng)臂塔式起重機(jī)具有其他起重機(jī)無法比擬的優(yōu)越性： 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則和參數(shù) 工作級(jí)別 （一） 起重機(jī)的工作級(jí)別 載荷狀態(tài) Q2 名義載荷譜系數(shù) ?rK 利用等級(jí) U5 總的工作循環(huán)次數(shù) 5105??N 起重機(jī)的工作級(jí)別 A5 （二） 結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別 應(yīng)力狀態(tài) S2 名義應(yīng)力譜系數(shù) Ks= 應(yīng)力循環(huán)等級(jí) N4 總應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ? 結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別 B4 （三）機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別 載荷狀態(tài)： 起升機(jī) 構(gòu) L2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) L3 變幅機(jī)構(gòu) L3 頂升機(jī)構(gòu) L2 利用等級(jí)： 起升機(jī)構(gòu) T4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) T4 變幅機(jī)構(gòu) T3 頂升機(jī)構(gòu) T1 工作級(jí)別 起升機(jī)構(gòu) M5 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) M5 變幅機(jī)構(gòu) M3 頂升機(jī)構(gòu) M1 總的設(shè)計(jì)壽命 h=50000 部件方案的確定 根據(jù)國內(nèi)動(dòng)臂塔機(jī)開放中反映出的問題，如結(jié)構(gòu)選擇、安全保護(hù)、設(shè)計(jì)技算等特殊要求，進(jìn)行了分析討論，最終確定本次設(shè)計(jì)塔機(jī)型號(hào)為 QTD63 的動(dòng)臂塔機(jī)的整機(jī)方案。本次塔機(jī)設(shè)計(jì)總體方案確定的關(guān)鍵技術(shù)如下： 起重臂的臂根鉸接點(diǎn)后置回轉(zhuǎn)中心 2m 動(dòng)臂塔機(jī)由于臂架仰角為 15176。 ~83176。，無論是工作狀態(tài)或非工作狀態(tài)均需考慮隨仰角增大而變大的彎矩，這也是為什么動(dòng)臂塔機(jī)塔身自身高度應(yīng)按臂架長(zhǎng)度來確定的原因。 非工作狀態(tài)時(shí)塔身高 度應(yīng)滿足以下條件： ? 由于臂架自重產(chǎn)生的力矩盡可能小，使較短的平衡臂方向獲得的后傾力矩較大，以抵抗暴風(fēng)侵襲。 ? 臂架仰角也不能過大，以盡量減小臂架的迎風(fēng)高度。 因此采用臂架臂根處后置 2m，既避免了仰角過大容易后傾又可使臂架自重產(chǎn)生的力矩減小。 起重臂臂架截面形式及材料 起重臂臂架截面形式采用三角形截面臂架。理由是：其自重輕、腹桿數(shù)量少、臂根與臂頭節(jié)無需改變截面，更重要的原因在于三角形截面臂架形成的構(gòu)造偏心使軸向壓力和臂架自重產(chǎn)生的的彎矩在某些幅度會(huì)抵消一部分，減小了臂架的內(nèi)力。 動(dòng)臂塔機(jī)的臂架主要受壓，以結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定為主，剛度比強(qiáng)度影響更大，采用高強(qiáng)度合金鋼，如果熱處理、焊接工藝不恰當(dāng)，會(huì)造成應(yīng)力集中，使其抗沖擊能力下降，另外還要考慮到塔機(jī)的生產(chǎn)成本，還有即使強(qiáng)度、剛度均可保證，臂架自重降低過多，在摸個(gè)特殊工況是有害的，根據(jù)以上分析動(dòng)臂塔機(jī)的臂架采用過高強(qiáng)度的材料是不合適的。因此選用 Q345 的碳素結(jié)構(gòu)鋼。 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 A 形架及防傾覆裝置 ? 過去 A形架的撐桿和拉桿向頸部收縮，前后兩面均成三角形或梯形，其好處是頂部的定滑輪組支撐軸或梁較短，但它產(chǎn)生了撐桿或拉桿的側(cè)向水平分力，桿端支座受力復(fù)雜，且增加制造成本，如果兩側(cè)的桿件均設(shè)計(jì)成平衡 ，就會(huì)克服以上缺點(diǎn)。 ? 仔細(xì)分析還會(huì)發(fā)現(xiàn)兩側(cè)平行結(jié)構(gòu)可減小 A形架頂點(diǎn)垂直于臂架起升平面的位移，有助于提高臂架的側(cè)向穩(wěn)定性。 ? 由于 A形架頂部橫向尺寸變寬，不會(huì)使頂部的起升和變幅鋼絲繩與頂部結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)干涉、擦碰。 ? A形架頂部橫向尺寸變寬，后置的起重臂仰角變大時(shí)不會(huì)與 A 形架撐桿的主弦內(nèi)側(cè)干涉，碰撞。 圖 防后傾裝置 工作狀態(tài)起重臂仰角較大時(shí)，強(qiáng)風(fēng)從前方吹來，由于此時(shí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可能處于制動(dòng)狀態(tài)，吊鉤又是空載，變幅鋼絲繩不能承受來自前方的推力，如果臂架自重力矩如果小于前吹風(fēng)產(chǎn)生的力矩，就會(huì)使臂架后傾而失去控制，當(dāng) 陣風(fēng)驟然停止時(shí)，臂架在自重作用下會(huì)反彈下墜，可能造成變幅拉桿或鋼絲繩受沖擊 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 載荷而斷裂。因此各種正常的工作仰角下，自重力矩應(yīng)超過風(fēng)載力矩，否則應(yīng)限制工作仰角。由此可以看出防后傾裝置是非常重要的。 固定平衡重 關(guān)于配重在變幅時(shí)是否要移動(dòng)或擺動(dòng)，目前歐洲塔機(jī)業(yè)已有定論：雖然移動(dòng)的配重可以抵消動(dòng)臂產(chǎn)生的靜載力矩的 20%，但是采用移動(dòng)配重需要額外的檢查及維護(hù)保養(yǎng)，成本高，并且研制費(fèi)用也高。因此它是不必要的，增加的繁瑣，不安全因素幾乎抵消了其調(diào)節(jié)塔頂力矩的好處。 上轉(zhuǎn)臺(tái)與平衡臂的布置（簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)平臺(tái)） 回轉(zhuǎn)平臺(tái)上布置 A 形 架，臂根鉸點(diǎn)支座，起升和變幅機(jī)構(gòu)，平衡重、配電箱等，其作用和位置與水平臂塔機(jī)的塔頂相同，目前動(dòng)臂塔機(jī)回轉(zhuǎn)平臺(tái)的的支撐方式主要有兩種，（ 1）回轉(zhuǎn)上支座與回轉(zhuǎn)平臺(tái)合二為一或連接成一個(gè)整體，或者是回轉(zhuǎn)平臺(tái)鉸接在三角支架上，三角支架在鉸接在上轉(zhuǎn)臺(tái)上，并在回轉(zhuǎn)平臺(tái)后部用撐桿支撐在上轉(zhuǎn)臺(tái)上，由于三角支架要承受全部回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，避免不了扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊載荷，而上轉(zhuǎn)臺(tái)則要承受交變的集中載荷，因此不如圖 3 所示的結(jié)構(gòu)傳力直接簡(jiǎn)單， 圖 形支架式 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 圖 該結(jié)構(gòu)將平衡臂與上轉(zhuǎn)臺(tái)通過銷軸 連接為一體，還降低了回轉(zhuǎn)支撐承受到的風(fēng)載荷力矩，另外上述結(jié)構(gòu)的安裝也比較繁瑣，特別是回轉(zhuǎn)平臺(tái)與上轉(zhuǎn)臺(tái)間的連桿制造比較復(fù)雜，對(duì)機(jī)械加工要求較高，也影響人員通過和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的安裝拆卸。 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接采用銷軸連接 塔身主要承受其以上起重臂、吊重、吊鉤、平衡臂、 A形架、配重、上下轉(zhuǎn)臺(tái)、以及起升、回轉(zhuǎn)和變幅三大機(jī)構(gòu)等的自重以及塔機(jī)的吊重和以上各部分產(chǎn)生的彎矩，塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接直接影響到塔機(jī)的整機(jī)穩(wěn)定性。 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 圖 塔機(jī)示意圖 因此塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接形式尤為重要。 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)采用的連接方式主要有蓋板螺栓 聯(lián)接、套柱螺栓聯(lián)接、銷軸聯(lián)接和瓦套法蘭盤連接。其中應(yīng)用最廣的是蓋板螺栓聯(lián)接和套柱螺栓連接，其次銷軸聯(lián)接。高強(qiáng)螺栓連接易造成應(yīng)力分布不均，容易造成應(yīng)力集中；高強(qiáng)螺栓需要經(jīng)常維護(hù)，且螺紋外牙和和內(nèi)牙容易折斷和磨損，造成塔機(jī)安全事故；高強(qiáng)螺栓連接時(shí)需要增加一定的預(yù)緊力，而且要不定期的維護(hù)檢查螺栓是否松動(dòng)以保持塔機(jī)整體穩(wěn)定。由此會(huì)增加塔機(jī)在使用過程中的成本和降低塔機(jī)的安全性。而銷軸連接制造簡(jiǎn)單，成本低，不需要進(jìn)行經(jīng)常的維護(hù)，且銷軸不會(huì)松動(dòng)，因此銷軸連接方式安全性更高，便于加工，成本低。因此本次設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間采用銷軸連 接而非高強(qiáng)螺栓連接。 動(dòng)臂自升式塔機(jī)可以采用的底架主要有：十字型底架，井字型底架和預(yù)埋支腿式底架。預(yù)埋支腿式底架所用的混凝土材料較多，成本較高而且工程量大。十字形底架的塔身危險(xiǎn)斷面在塔身的根部，這樣對(duì)塔身的材料要求提高。帶撐桿的 山 東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 十字形底架由于塔身撐桿的位置塔身危險(xiǎn)斷面由塔身根部移動(dòng)到撐桿的上支撐面，同時(shí)塔身根部平面對(duì)底架的作用載荷得以減小，從而改善底架的受力情況。節(jié)省所用的底架混凝土，但占地面積較大，井字形底架具有帶支撐的十字形底架的優(yōu)點(diǎn)，而且可反復(fù)利用，降低成本。所以本次設(shè)計(jì)的動(dòng)臂自升式塔式起重機(jī)選擇井字 型底架。 以上為動(dòng)臂塔機(jī) QTD63 整體方案設(shè)計(jì)中的部分結(jié)構(gòu)，具體各部件設(shè)計(jì)由小組成員自行決定。 鋼筋混凝土基礎(chǔ)的選擇 高層建筑施工用地塔機(jī)，采用小車變幅水平臂架或動(dòng)臂變幅臂架，幅度多在 50m以上，無需移動(dòng)作業(yè)范圍即可覆蓋整個(gè)施工范圍，因此多采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。塔機(jī)直接坐落在混凝土基礎(chǔ)上，通過混凝土基礎(chǔ)將整機(jī)支反力傳給地基，保持塔機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行工作。 鋼筋混凝土基礎(chǔ)有多種形式可以選擇。對(duì)于有底架的固定自生塔機(jī)，可視工程地質(zhì)條件、周圍環(huán)境及施工現(xiàn)場(chǎng)情況選用 X形整體式鋼筋混凝土 基礎(chǔ)，條塊分隔式鋼筋混凝土基礎(chǔ)、四個(gè)獨(dú)立塊體式鋼筋混凝土基礎(chǔ)、獨(dú)立式大塊體基礎(chǔ)、井字形基礎(chǔ)。 （ 1） X 形整體基礎(chǔ) X形整體基礎(chǔ)的形狀與平面尺寸大致與塔式起重機(jī) X 形底架相似，塔機(jī)的 X形底架通過預(yù)埋地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上。這種基礎(chǔ)不僅起著承上啟下的作用將塔機(jī)的荷載傳給地基，同時(shí)還發(fā)揮部分壓重作用，保證塔機(jī)的穩(wěn)定性。 （ 2）條塊分隔式鋼筋混凝土基礎(chǔ) 長(zhǎng)方形基礎(chǔ)由兩條或 4條并列平行的鋼筋混凝土低梁組成，其功能猶如兩條鋼筋混凝土的鋼軌軌道基礎(chǔ)，分別支承底架的 4 個(gè)支座和由底架支座傳上來的上部載荷。如果塔機(jī)安裝在 混凝土砌塊人行道上，或是安裝在原有混凝土地面上，均可采用這種鋼筋混呢凝土基礎(chǔ)。 （ 3）四個(gè)獨(dú)立塊體式鋼筋混凝土基礎(chǔ)這種分塊式鋼筋混凝土基礎(chǔ)由 4 個(gè)獨(dú)立混凝土塊體組成，分別承受有底架結(jié)構(gòu)傳