【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 24 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，混凝土及鋼筋用量都比較少，造價(jià)便宜。 4） 無底架固定式自升式塔機(jī)的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，必須是整體大塊體式大體積混凝土基礎(chǔ)。塔機(jī)的塔身結(jié)構(gòu)通過塔身基礎(chǔ)節(jié)、預(yù)埋塔身框架或預(yù)埋塔身主角鋼等固定在鋼筋混凝土基礎(chǔ)上。 由于塔身結(jié)構(gòu)與混凝土基礎(chǔ)聯(lián)固成整體 ，混凝土基礎(chǔ)能發(fā)揮承上啟下的作用：將塔機(jī)上不得載荷全部傳給地基。由于整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)的體形尺寸是考慮塔式起重機(jī)的最大支反力、地基承載力以及壓重的需求而選定的，因而能確保塔機(jī)在最不利工況下均可安全工作，不會(huì)產(chǎn)生傾翻事故?；A(chǔ)預(yù)埋深度根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地基情況而定，一般塔式起重機(jī)埋設(shè)深度為 米，但應(yīng)注意須將基礎(chǔ)整體埋住。 本次設(shè)計(jì)的 QTZ40 塔式起重機(jī)，選用的混凝土基礎(chǔ)為 x基礎(chǔ)（如圖 29 所示）。混凝土外輪廓尺寸約為：長寬高=7000 7000 1100 mm（長寬高），總混凝土方量約 11立方米， 基礎(chǔ)重量約 25 噸，承載能力為 10N/cm2。基礎(chǔ)用鋼筋混凝土搗制，混凝土標(biāo)號(hào)為 300 號(hào)，在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋有地腳螺栓、分布鋼筋和受力鋼筋等?；A(chǔ)的制作應(yīng)嚴(yán)格按圖施工?；A(chǔ)的土質(zhì)應(yīng)堅(jiān)固牢實(shí)，要求承載能力大于 ，混凝土 基礎(chǔ)的深度﹥ 1100mm 。 選 用 x基礎(chǔ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 25 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 工作機(jī)構(gòu) 圖 29 塔機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)起重機(jī)不同的運(yùn)動(dòng)要求而設(shè)置的。對(duì)于自升式塔式起重機(jī)，主要包括起升機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)和頂升機(jī)構(gòu)。依靠這些機(jī)構(gòu)完成起吊重物、運(yùn) 送重物到指定地點(diǎn)并安裝就位三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的吊裝作業(yè)。 為了提高塔機(jī)生產(chǎn)率，加快吊裝施工進(jìn)度，無論是起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均應(yīng)具備較高的工作速度，并要求從靜止到全速運(yùn)行，或從全速運(yùn)行轉(zhuǎn)入靜停的全過程，都能平緩進(jìn)行，避免產(chǎn)生急劇沖動(dòng)，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。對(duì)于高層建筑施工用的塔機(jī)來說，由于起升高度大，起重臂長，起重量大，對(duì)工作機(jī)構(gòu)調(diào)速系統(tǒng)有更高的要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 26 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式 1. 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)是塔式起重機(jī)使用頻繁而又最重要的工作機(jī)構(gòu)。它主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、卷筒和制動(dòng)器 、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤等組成。 為了提高起重機(jī)的工作 效率和安全可靠性，要求起升機(jī)構(gòu)具有適合的調(diào)速性能。 起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 210所示。 210起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1三速電機(jī) 2聯(lián)軸器 3液力推桿制動(dòng)器 4ZQ500圓柱齒輪減速器 5卷筒 6高度限位器 根據(jù)使用說明書，起升機(jī)構(gòu)由一合三速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào) YZTDF225M14/8/32,N=15/15/,n=1400/700/ 144r? p? m。通過彈性聯(lián)軸節(jié) 與 ZQ500 型圓柱齒輪變速箱驅(qū)動(dòng)起升卷筒，本機(jī)構(gòu)采用液力推桿制動(dòng)器。起升速度由電控三速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)其“兩快一慢”的動(dòng)作，本機(jī)構(gòu)還備有高度限位裝置，避免起升時(shí)卷筒發(fā)生過卷現(xiàn)象，通過調(diào)整高度限位裝器行程開關(guān)的碰塊的位置，以實(shí)現(xiàn)吊鉤在最大高度時(shí)，起升機(jī)構(gòu)斷電，保護(hù)高度限位的安全。高度限位器只是一種安全裝置，不允許用來作工作裝置使用。 1) 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式 按照起重機(jī)的傳動(dòng)方式不同，起升機(jī)構(gòu)有機(jī)械傳動(dòng)，電力 機(jī)械傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱電力傳動(dòng)），和液壓 機(jī)械傳動(dòng)（簡(jiǎn)稱液壓傳動(dòng)）等形式。 （ 1） 機(jī)械傳動(dòng)：其動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī) 械傳動(dòng)裝置傳 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 27 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式 起升機(jī)構(gòu)至起升機(jī)構(gòu)起升卷筒，同時(shí)也傳至其它工作機(jī)構(gòu)，由于集中驅(qū)動(dòng)，為保證各機(jī)構(gòu)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，整機(jī)的傳動(dòng)比較復(fù)雜。起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速困難、操作麻煩、但工作可靠。 （ 2） 電力傳動(dòng)：由直流或交流電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)起升卷筒。直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但直流電的獲得較為困難。交流電機(jī)傳動(dòng)由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)組重量輕。 （ 3） 液壓傳動(dòng)：有高速液壓馬達(dá)傳動(dòng)和低速大扭矩液壓馬達(dá)傳動(dòng)。前者重量輕、體積小、容積效率高。后者傳動(dòng)零件少，起、制動(dòng)性能好，但容積效率較低，易影響機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)速，體積與重量較大。 交流電機(jī)傳動(dòng)由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)組重量輕，故電力傳動(dòng)在起升機(jī)構(gòu)上被廣泛采用。 考慮經(jīng)濟(jì)性、工作情況、工作效益等，本次設(shè)計(jì)采用電力傳動(dòng)。 2） 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式 按照起重機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式不同，可分為以下大類 ： 多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu)：這種起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，它是由一個(gè)多速電動(dòng)機(jī)配上減速器、鋼絲繩卷筒組成。其制動(dòng)器可以是電機(jī)本身帶的電磁盤式制動(dòng)器，也可以是獨(dú)立的液壓推桿制動(dòng)器。 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)串接可變電阻調(diào)速起升機(jī)構(gòu)：這種由繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、串接可變電阻調(diào)速的起升機(jī)構(gòu)主要 用于輕型快裝塔機(jī)。由于繞線式電動(dòng)機(jī)本身具有良好的啟動(dòng)特性，通過在轉(zhuǎn)子繞組中串接可變電阻，以凸輪控制器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)和均勻調(diào)速的要求。 配用電磁換擋減速器的 3 極籠型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)起升機(jī)構(gòu)：這種調(diào)速起升機(jī)構(gòu)具有較前一類更高的調(diào)速性能，由三極籠型電動(dòng)機(jī)、電磁換擋 2 擋減速器、傳動(dòng)系統(tǒng)和鋼絲繩卷筒組成。采用這種起升機(jī)構(gòu)，可使調(diào)速檔數(shù)增加一倍，從而使工作速度與吊載更相適應(yīng)，提高起升機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率。這種調(diào)速起升機(jī)構(gòu)由于具有較好的價(jià)格性能比，其應(yīng)用正日趨普及。 本設(shè)計(jì)選用多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu)。這種起升機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是：采用電力傳動(dòng) 選用多速電機(jī)起升機(jī)構(gòu) 選用圓柱齒輪減速器 采用塊式制畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 28 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 的減速器 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器 滑輪組 倍率 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，成本低，維護(hù)工作量小，并且可以帶載變速。但在變換極速時(shí)，速度沖擊和電流沖擊都比較大，故只適用與小容量的電機(jī)。 3） 起升機(jī)構(gòu)的減速器 起升機(jī)構(gòu)采用的減速器通常有以下幾種：圓柱齒輪減速器、渦輪減速器、行星齒輪減速器等。 圓柱齒輪減速器效率高，功率范圍大，使用普遍，但體積大。蝸輪減速器的尺寸小，傳動(dòng)比大，重量輕，但效率低，壽命短。行星齒輪減速器包括擺線針輪行星減速器和少齒差行星減速器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、重量輕等特點(diǎn)，但價(jià)格較貴。比較上述性能，選用圓柱齒輪減速器。 4） 起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器 起 升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器可布置在高速軸上，也可布置在低速軸上。制動(dòng)器布置在高速軸上時(shí)，所需制動(dòng)力矩小，但制動(dòng)時(shí)沖擊較大，通常采用塊式制動(dòng)器。布置在低速軸上的制動(dòng)器，所需制動(dòng)力矩較大，通常采用帶式制動(dòng)器或點(diǎn)盤式制動(dòng)器。本設(shè)計(jì)將制動(dòng)器布置在高速軸上，采用塊式制動(dòng)器。 5） 滑輪組倍率 在起升機(jī)構(gòu)中，滑輪倍率裝置是為了使起升機(jī)構(gòu)的起重能力提高一倍，而起升速度會(huì)降低一倍，這樣起升機(jī)構(gòu)能夠更加靈活地滿足施工的需要。塔式起重機(jī)一般都為單聯(lián)滑輪組，故倍率 a等于承載分支數(shù) Z。起升速度有 6種，見表 21： 表 21 起升特性參數(shù)表 四倍率與二倍率轉(zhuǎn)化方便、快捷，起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞示意圖及倍率轉(zhuǎn)換如圖 211所示： 倍率 a=2 a=4 起重 量（ t） 空鉤 2 2 4 4 速度 (m/min) 92 61 14 30 20 動(dòng)器 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 29 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 圖 211 起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞示意圖 1起升卷筒 2塔頂滑輪 3起重量限制器滑輪 4載重小車 5臂端固定點(diǎn) 6上滑輪 7吊鉤滑輪組 變換倍率的方法如下： 將上滑輪 6用銷軸與吊鉤滑輪組 7的兩滑輪的桿交點(diǎn)連接起來，此時(shí)即為四倍率狀態(tài)；拔出銷子，上滑輪 6 上升到載重小車 4 處固定后，就變?yōu)槎?倍率狀態(tài)。 2. 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 塔機(jī)是靠起重臂回轉(zhuǎn)來保障其工作覆蓋面的?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生是通過上、下回轉(zhuǎn)支座分別裝在回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)外圈上并由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)小齒輪。小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)上支座相對(duì)于下支座運(yùn)動(dòng)。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是重負(fù)荷工作機(jī)構(gòu)，不僅要附帶很重的吊載和臂架等結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)動(dòng)，而且要克服很大的迎風(fēng)阻力。這些均是影響回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)功率選擇的因素。 目前采用的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有以下幾種： 1） 電動(dòng)機(jī) —— 液力耦合器 —— 減速器 —— 小齒輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 這種回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)呈“ 1”字型立式安裝，由于中間裝有液力耦合器，可減緩 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的速度沖擊，因此運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)。但靠電機(jī)反接制動(dòng)，特別在就位時(shí)，只能靠操作人員“點(diǎn)動(dòng)”。特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，造價(jià)相對(duì)較低，但調(diào)速性能 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 30 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 不好。 2） 帶渦流制動(dòng)器的力矩電機(jī) —— 行星減速機(jī) —— 小齒輪回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和減速時(shí)，引入了渦流制動(dòng)器，使之達(dá)到起、制動(dòng)平穩(wěn)。但造價(jià)較高。 3） 變頻調(diào)速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)由變頻調(diào)速電機(jī)（鼠籠型） —— 行星減速機(jī) ——小齒輪組成。通過變頻器調(diào)整電源頻率，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單，但目前尚無回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專用變頻器。 4） 由多檔速度的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) —— 液 力耦合器—— 行星減速器 —— 電磁片式制動(dòng)器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 這是一種較好的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，能保證力的傳遞平穩(wěn)而無磨損。其對(duì)風(fēng)荷調(diào)控作用在于風(fēng)載轉(zhuǎn)矩增大超越限度時(shí)，電動(dòng)機(jī)接電后，制動(dòng)器便首先轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使塔機(jī)免去不必要的倒轉(zhuǎn)，風(fēng)停止后，制動(dòng)器又會(huì)立即松開。當(dāng)工作班結(jié)束后，塔機(jī)非作業(yè)時(shí)，通過隨風(fēng)轉(zhuǎn)電控或機(jī)械操作裝置使制動(dòng)閘松開，令塔機(jī)猶若一座風(fēng)向標(biāo)可隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不至于被巨風(fēng)強(qiáng)吹扭毀。 考慮在滿足使用要求條件下，降低成本，本次設(shè)計(jì)的QTZ40 型號(hào)塔式起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選用第一種結(jié)構(gòu)型式。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一臺(tái)雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào) YD132M– 8/6。經(jīng)過力偶合器至行星齒輪減速機(jī)到主動(dòng)小齒輪，再驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承大齒輪。本機(jī)構(gòu)由于采用了液力偶合器聯(lián)結(jié)，使其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊慣性小，進(jìn)而改善了塔機(jī)的工作狀況。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理見圖 212。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用單回轉(zhuǎn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)題目： QTZ40 塔式起重機(jī) 總體及塔身有限元分析法 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人： 31 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說明 結(jié)果 變幅機(jī)構(gòu) 圖 212回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1雙速電動(dòng)機(jī) 2液力偶合器 3Xx4100型行星齒輪減速器 4驅(qū)動(dòng)小齒輪 5單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承 6回轉(zhuǎn)大齒輪 3. 變幅機(jī)構(gòu) 變幅機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)改變幅度的工作機(jī)構(gòu)，用來擴(kuò)大起重機(jī)的工作范圍，提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。變幅機(jī) 構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒和制動(dòng)器組成。功率和外形尺寸較小。 變幅機(jī)構(gòu)按其構(gòu)造和不同的變幅方式分為運(yùn)行小車式和吊臂俯仰式。 此次設(shè)計(jì)的 QTZ40 型塔式起重機(jī)采用水平臂小車變幅，實(shí)現(xiàn)小車的水平移動(dòng)。 按照小車沿吊臂弦桿行走方式，小車式變幅機(jī)構(gòu)分為自行式和繩索牽引式兩類。前者驅(qū)動(dòng)裝置直接裝在小車上，依靠車輪與吊臂軌道間的附著力驅(qū)動(dòng)車輪使小車運(yùn)行。電動(dòng)滑車沿吊臂弦桿行走就是這類變幅機(jī)構(gòu)的典型例子，由于牽引力受附著力的限制，而且小車自重也比較大，故這 種自行式小車變幅機(jī)構(gòu)只適用于小型塔式起重機(jī)。 繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)的小 車依靠變幅鋼絲繩牽引沿吊臂軌道運(yùn)行，其驅(qū)動(dòng)力不受附著力的限制，故能在略呈傾斜的軌道上行走，又由于驅(qū)動(dòng)裝置裝在小車外部，從而使小車自重大為減少，所以適用于大幅度，起重量較大的起重機(jī)。在塔式起重機(jī)中大多采用繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)，這樣即可減輕吊臂載荷，又可以使工作可靠，而且因其驅(qū)動(dòng)裝置放在吊