【文章內容簡介】 采用鋼筋混凝土式QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 11 設計項目 計算與說明 結果 拉桿 上、下支座 塔身 塔身結 構斷面型式 復雜，機加工量大，造價較高。故國內大部分塔機均采用固定式平衡重。 平衡重可用鑄造或鋼筋混凝土制成。鑄鐵平衡重的構造較復雜，制造難度大，加工費用貴，但體形尺寸較小，迎風面積較小，有利于減少風載荷的不利影響。鋼筋混凝土平衡重的主要缺點是體積大，迎風面積大，對塔身結構及穩(wěn)定性均有不利影響。但是構造簡單，預制生產容易，可就地澆注 ，并且不怕風吹雨淋，便于推廣。 因此，本次設計的塔式起重機采 用鋼筋混凝土式平衡重 。 4. 拉桿 QTZ40 塔式起重機采用雙吊點式拉桿結構，拉桿由焊件組成，其材料為 Q345，拉桿節(jié)之間用過渡節(jié)連接，由受力特性計算出其拉桿點作為位置，其中在平衡臂和吊臂上設有拉板和銷軸用來連接用 。 5. 上、下支座 上支座上部分別與塔頂、起重臂、平衡臂連接，下部用高強螺栓與回轉支承相連接在支承座兩側安裝有回轉機構，它下面的小齒輪準確地與回轉支承外齒圈嚙合，另一面設有限位開關。 下支座上部用高強螺栓與回轉支承連接、支承上部結 構，下部四角平面用 4 個銷軸和 8 個 M30 的高強螺栓分別與爬升架和塔身連接。 6. 塔身 塔身結構也稱塔架，是塔機結構的主體，支撐著塔機上部結構的重量和承受載荷，并將這些載荷通過塔身傳至底架或直接傳遞給地基基礎。 1） 塔身結構斷面型式 塔身結構斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類。圓形斷面和三角形斷面現在基本上不用，現金國內外生產的塔機均采用方形斷面結構。因此本設計采用的也是方形斷面結構。按塔身結構主弦桿材料的不同，這類方形斷面塔架可分為：角鋼焊接格桁架結構塔身，主弦桿為角鋼輔以加強筋的矩形斷面格桁架結 構；角鋼拼焊方鋼管格桁架結構塔平衡重 采用方形斷面結構 設計的尺寸為 選用標準節(jié) 長 度為QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 12 設計項目 計算與說明 結果 塔身結構腹桿系統(tǒng) 標準節(jié)間的聯(lián)接方式 塔身結構設計 身及無縫鋼管焊接格桁架結構塔身。由型鋼或鋼管焊成的空間桁架，其成本比較低，且能滿足工作需要。因此主弦桿采用由等邊角鋼拼焊成的方管。這種樣式具有選材方便、靈活的優(yōu)點。 常用的矩形尺寸有： ， ， ， ， ， ， ， 。 此次 設計的尺寸為 。 根據承載能力的不同，同一種截面尺寸，其主弦桿又有兩種不同截面之分。主弦桿截面較大的標準節(jié)用于下部塔身，主 弦桿截面較小的標準節(jié)則用于上部塔身。塔身標準節(jié)的長度有 ， 3m， ， 5m， 6m， 10m 等多種規(guī)格，常用的尺寸是 和 3m。 選用 標準節(jié) 長度為 。 2） 塔身結構腹桿系統(tǒng) 塔身結構的腹桿系統(tǒng)采用角鋼或無縫鋼管制成，腹桿可焊裝與角鋼主弦桿內側或焊裝于角鋼主弦桿外側。 斜腹桿和水平腹桿可采用同一規(guī)格，腹桿有三角形， K字型等多種布置形式。腹桿不同會影響塔身的扭轉剛度和彈性穩(wěn)定。 本次設計腹桿采用三角形布置。 適合于中等起重能力塔身結構采用的腹桿布置方式。 3） 標準節(jié)間的聯(lián)接方式 塔身標 準節(jié)的聯(lián)接方式有：蓋板螺栓聯(lián)接，套柱螺栓聯(lián)接，承插銷軸聯(lián)接和瓦套法蘭聯(lián)接。 蓋板螺栓聯(lián)接和 套柱螺栓聯(lián)接 應用最廣。 本次設計的 QTZ40 塔機采用套柱螺栓聯(lián)接，其特點是：套柱采用企口定位，螺栓受拉，用低合金結構鋼制作。適用于方鋼管和角鋼主弦桿塔身標準節(jié)的聯(lián)接， 雖 加工工藝要求比較復雜，但安裝速度比較快。 4） 塔身結構設計 （ 1） 輕、 中型自升塔機和內爬式塔機宜采用整體式塔身標準節(jié)。附著式自升式塔機和起升高度大的軌道式以及獨立式自升塔機宜采用拼裝式塔身標準節(jié)。拼裝式塔機塔身標準節(jié)的加工精度要求比較高，制作難度比較大 ，零件多和拼裝麻煩，但拼裝式塔身標準節(jié)的優(yōu)越性更不容忽視：一是堆放儲存占地??；二是裝卸容易；三是運輸費用便宜，特別是 采用 三角形 采用套柱螺栓聯(lián)接 采用整體式塔身標準節(jié) QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 13 設計項目 計算與說明 結果 塔身的接長途陸運和運洋海運，由于利用集裝箱裝運，其抗銹蝕和節(jié)約運費的效果極為顯著。 QTZ40屬于 中型自升 式 塔機，綜合 各種型式的 特點，塔身結構 采 用整體式塔身標準節(jié) ，如圖 25 所示： 圖 25 塔身結構示意圖 （ 2） 為減輕塔身的自重，充分發(fā)揮鋼材的承載能力，并適應發(fā)展組合制式塔機的需要，對于達到 40m 起升高度的塔機塔身宜采用兩種不同規(guī)格的 塔身標準節(jié)，而起升高度達到 60m 的塔機塔身宜采用 3 種不同規(guī)格的塔身標準節(jié)。除伸縮式塔身結構和中央頂升式自升塔機的內塔外，塔身結構上、下的外形尺寸均保持不變，但下部塔身結構的主弦桿截面則須予以加大。 （ 3） 塔身的主弦桿可以是角鋼、角鋼拼焊方鋼管、無縫鋼管式實心圓鋼，取決于塔身的起重能力、供貨條件、經濟效益以及開發(fā)系列產品的規(guī)劃和需要。 （ 4） 塔身節(jié)內必須設置爬梯，以便司機及機工可以上 QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 14 設計項目 計算與說明 結果 高問題 轉臺裝置 回轉支承 下。在設計塔身標準節(jié)，特別是在設計拼裝式塔身標準節(jié)時，要處理好爬梯與塔身的關系，以保證使用安全及安裝便利。爬梯寬度不宜小于 40mm，梯級間距應上下相等，并應不大于30mm。當爬梯高度大于 5m 時，應從高 2m 處開始裝設直徑為650～ 800mm 的安全護圈，相鄰兩護圈間距為 40mm.。當爬梯高度超過 10m 時，爬梯應分段轉接，在轉接處加一休息平臺。 對于高檔的塔機，可根據用戶要求增設電梯，以節(jié)省司機的體力，充分體現人機工程學的應用。 5） 塔身的接高問題 在遇到塔身需要接高問題時，應按下述兩種不同情況分別處理： （ 1） 在額定最大自由高度范圍內，根據工程對象需要增加塔身標準節(jié)，使低塔機變?yōu)楦咚C。 （ 2） 根據施工需要，增加塔身標準節(jié)，使 塔身高度略超越固定式塔機的規(guī)定最大自由高度。 在進行具體接高操作之前，還應制定相關的安全操作規(guī)程，以保證拆裝作業(yè)的安全順利進行。 7．轉臺裝置 轉臺是 一個直接坐在回轉支承（轉盤）上的承上啟下的支撐結構。 上回轉自升式塔機的轉臺多采用型鋼和鋼板組焊成的工字型斷面環(huán)梁結構，它支撐著塔頂結構和回轉塔架 ，并通過回轉支承及承座將上部載荷下傳給塔身結構。 8． 回轉支承裝置 回轉支承簡稱轉盤，是塔式起重機的重要部件，由齒圈、座圈、滾動體、隔離快、連接螺栓及密封條等組成。按滾動體的不同，回轉支承可分為兩大類：一是球式回轉 支承，另一類是滾柱式回轉支承。 1） 柱式回轉支承 柱式回轉支承又可分為：轉柱式和定柱式兩類。定柱式回轉支承結構簡單，制造方便，起重回轉部分轉動慣量小，自重和驅動功率小，能使起重機重心降低。轉柱式結構簡單，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 QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 15 設計項目 計算與說明 結果 底架 附著裝置 機。 2） 滾動軸承式回轉支承 滾動軸承式回轉支承裝置按滾動體形狀和排列方式可分為：單排四點角接觸球式回轉支承、雙排球式回轉支承、單排交叉滾柱式回轉支承、三排滾柱式回轉支承。滾動軸承式回轉支承裝置結構緊湊，可同時承受垂直力、水平力和傾覆力矩是目前應用最 廣的回轉支承裝置。為保證軸承裝置正常工作，對固定軸承座圈的機架要求有足夠的剛度。滾動軸承式回轉支承，回轉部分固定，在大軸承的回轉座圈上，而大軸承的的固定座圈則與塔身（底架或門座）的頂面相固結。 設計選用球式回轉支承，其優(yōu)點是：剛性好，變形比較小，對承座結構要求較低。鋼球為純滾動，摩擦阻力小，功率損失小。 根據構造不同和滾動體使用數量的多少，回轉支承又分為單排四點接觸球式回轉支承、雙排球式回轉支承、單排交叉滾柱式回轉支承和三排滾柱式回轉支承。 設計采用單排四點接觸球式回轉支承，它是由一個座圈和齒圈組成，結構緊 湊，重量輕，鋼球與圓弧滾道四點接觸，能同時承受軸向力、徑向力和傾翻力矩。 9．底架 塔機底架構造隨著塔身結構特點（轉柱式塔身或定柱式塔身），起重機的走形方式（軌道式、輪胎式或履帶式）及爬升方式（內爬式或外附著自升式）而異。 小車變幅水平臂架自升塔機采用的底架結構可分為：十字型底架，帶撐桿的十字型底架，帶撐桿的井字型底架，帶撐桿的水平框架式桿件拼裝底架和塔身偏置式底架。 本次設計采用的是帶撐桿的 x 底架。底架用工字鋼焊接成框架結構，在四角安裝有四條輻射狀可拆卸支腿，該支腿用槽鋼焊接而成，用螺栓與框架結構連接，底 架通過 20 個預埋地腳螺栓與基礎固定，螺栓為 M36，底架外輪廓尺寸約為：長寬高 =4600 4600 250 mm。 撐桿的作用是使塔身基礎節(jié)與底架的四角相連，形成一個空間結構，增加塔機整體穩(wěn)定性。由于塔身撐桿的設置， 選用球式回轉支承 0 11 45 1400? ? ? 采 用帶撐桿的 x 底架 QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 16 設計項目 計算與說明 結果 套架與液壓頂升機構 爬升架 塔身危險斷面由塔身根部向上移到撐桿的上支承面，同時塔身根部平面對底架的作用減小，從而改善底架的受力情況。 底架安裝時，將底架拼裝組合，放置于混凝土基礎上，對正四角的放射形支腿地腳螺栓，使底架墊平牢實，要求校平，平面度小于 1/1000，擰緊 20個 M36 的地腳螺栓。 10. 附著裝置 附著裝置由一 套附著框架，四套頂桿和三根撐桿組成，通過它們將起重機塔身的中間節(jié)段錨固在建筑物上，以增加塔身的剛度和整體穩(wěn)定性．撐桿的長度可以調整，以滿足塔身中心線到建筑物的距離限制． 塔身附著裝置是用角鋼對焊組合成的附著框架，由螺栓聯(lián)接成框形，包箍于塔身標準的外表面，在附著框架下方的塔身主弦桿上分別固定一個小抱箍，以支持附著框架的重量，再由三根可伸縮調整的附著撐桿，通過銷軸把該框架與建筑物連接，使塔機在規(guī)定高度與建筑物附著。 ．附著裝置如圖 26所示 ： 26 附著裝置 11. 套架 與液壓頂升機構 1） 爬 升架 爬升架主要由套架，平臺，液壓頂升裝置及標準節(jié)引進 QTZ40 塔式起重機總體及臂架設計 17 設計項目 計算與說明 結果 頂升機構 套架 液壓頂 升 裝置等組成。套架是套在塔身標準節(jié)外部。套架用無縫鋼管焊接而成，節(jié)高 米 ，截面尺寸 米 2。 外側設有平臺和套架爬升導向裝置 — 爬升滾輪。在套架內側的下方，還設有支承套架的支塊，當套架上升到規(guī)定位置時，需將此支塊連同套架支托于塔身標準節(jié)的踏塊上。 為便于頂升安裝的安全需要特設有工作平臺，爬升架內側沿塔身主弦桿安裝 8 個滾輪，支撐在塔身主弦桿外側，在爬升架的橫梁上，焊上兩塊耳板與液壓系統(tǒng)油缸鉸接承受油缸的頂升載荷，爬升架下部有兩個杠桿原理操縱的擺動 爪，在液壓缸回收活塞以及引進標準節(jié)等過程中作為爬升架承托上部結構重量之用 。 2） 頂升機構 頂升機構主要由頂升套架、頂升作業(yè)平臺和液壓頂升裝置組成，用于完成塔身的頂升加節(jié)接高工作。 3） 套架 上回轉自升塔機要有頂升套架。整體標準節(jié)用外套架。外套架就是套架本體套在塔身的外部。套架本身就是一個空間桁架結構。套架由框架，平臺，欄桿，支承踏 步 塊等組成。安裝套架時，大窗口應與標準節(jié)焊有踏塊的方向相反。套架的上端用螺栓與回轉下支座的外伸腿相連接，其前方的上半部沒有焊腹桿，而是引入門框，因此其弦必須作特殊的加強，以防止 側向局部失穩(wěn)。門框內裝有兩根引入導軌，以便與標準節(jié)的引入。 4） 液壓頂升 （ 1） 按頂升接高方式的不同，液壓頂升分為上頂升加節(jié)接高、中頂升加節(jié)接高和下頂升加節(jié)接高和下頂升接高三種形式。上頂升加節(jié)接高的工藝是由上向下插入標準節(jié)，多用于俯仰變幅的動臂自升式塔是起重機。下頂升加節(jié)接高的優(yōu)點：人員在下部操作，安全方便。缺點是：頂升重量大，頂升時錨固裝置必須松開。中頂升加節(jié)接高的工藝是由塔身一側引入標準節(jié)，可適用于不同形式的臂架，內爬，外附均可，而且頂升時無需松開錨固裝置，應用面比較廣。 本次設計的 QTZ40 塔式起 重機采用 上頂升加節(jié)接高。