【導讀】塔式起重機概述··············································1. 塔式起重機的發(fā)展情況········································1. 確定總體設計方案············································5

　　

【正文】 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 24 設計項目 計算與說明 結(jié)果 優(yōu)點是：構(gòu)造比較簡單，混凝土及鋼筋用量都比較少，造價便宜。 4） 無底架固定式自升式塔機的鋼筋混凝土基礎，必須是整體大塊體式大體積混凝土基礎。塔機的塔身結(jié)構(gòu)通過塔身基礎節(jié)、預埋塔身框架或預埋塔身主角鋼等固定在鋼筋混凝土基礎上。 由于塔身結(jié)構(gòu)與混凝土基礎聯(lián)固成整體 ，混凝土基礎能發(fā)揮承上啟下的作用：將塔機上不得載荷全部傳給地基。由于整體鋼筋混凝土基礎的體形尺寸是考慮塔式起重機的最大支反力、地基承載力以及壓重的需求而選定的，因而能確保塔機在最不利工況下均可安全工作，不會產(chǎn)生傾翻事故。基礎預埋深度根據(jù)施工現(xiàn)場地基情況而定，一般塔式起重機埋設深度為 米，但應注意須將基礎整體埋住。 本次設計的 QTZ40 塔式起重機，選用的混凝土基礎為 x基礎（如圖 29 所示）?；炷镣廨喞叽缂s為：長寬高=7000 7000 1100 mm（長寬高），總混凝土方量約 11立方米， 基礎重量約 25 噸，承載能力為 10N/cm2?；A用鋼筋混凝土搗制，混凝土標號為 300 號，在基礎內(nèi)預埋有地腳螺栓、分布鋼筋和受力鋼筋等?；A的制作應嚴格按圖施工?；A的土質(zhì)應堅固牢實，要求承載能力大于 ，混凝土 基礎的深度﹥ 1100mm 。 選 用 x基礎 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 25 設計項目 計算與說明 結(jié)果 工作機構(gòu) 圖 29 塔機設計基礎 工作機構(gòu) 工作機構(gòu)是為實現(xiàn)起重機不同的運動要求而設置的。對于自升式塔式起重機，主要包括起升機構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)，變幅機構(gòu)和頂升機構(gòu)。依靠這些機構(gòu)完成起吊重物、運 送重物到指定地點并安裝就位三項運動在內(nèi)的吊裝作業(yè)。 為了提高塔機生產(chǎn)率，加快吊裝施工進度，無論是起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)均應具備較高的工作速度，并要求從靜止到全速運行，或從全速運行轉(zhuǎn)入靜停的全過程，都能平緩進行，避免產(chǎn)生急劇沖動，對金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。對于高層建筑施工用的塔機來說，由于起升高度大，起重臂長，起重量大，對工作機構(gòu)調(diào)速系統(tǒng)有更高的要求。 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 26 設計項目 計算與說明 結(jié)果 起升機構(gòu) 起升機構(gòu)的傳動方式 1. 起升機構(gòu) 起升機構(gòu)是塔式起重機使用頻繁而又最重要的工作機構(gòu)。它主要由電動機、減速機、卷筒和制動器 、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤等組成。 為了提高起重機的工作 效率和安全可靠性，要求起升機構(gòu)具有適合的調(diào)速性能。 起升機構(gòu)簡圖如圖 210所示。 210起升機構(gòu)簡圖 1三速電機 2聯(lián)軸器 3液力推桿制動器 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，起升機構(gòu)由一合三速電動機驅(qū)動，電動機型號 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)動起升卷筒，本機構(gòu)采用液力推桿制動器。起升速度由電控三速電動機實現(xiàn)其“兩快一慢”的動作，本機構(gòu)還備有高度限位裝置，避免起升時卷筒發(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，以實現(xiàn)吊鉤在最大高度時，起升機構(gòu)斷電，保護高度限位的安全。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) 起升機構(gòu)的傳動方式 按照起重機的傳動方式不同，起升機構(gòu)有機械傳動，電力 機械傳動（簡稱電力傳動），和液壓 機械傳動（簡稱液壓傳動）等形式。 （ 1） 機械傳動：其動力是由發(fā)動機經(jīng)機 械傳動裝置傳 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 27 設計項目 計算與說明 結(jié)果 起升機構(gòu)的驅(qū)動方式 起升機構(gòu)至起升機構(gòu)起升卷筒，同時也傳至其它工作機構(gòu)，由于集中驅(qū)動，為保證各機構(gòu)獨立運動，整機的傳動比較復雜。起升機構(gòu)的調(diào)速困難、操作麻煩、但工作可靠。 （ 2） 電力傳動：由直流或交流電動機通過減速器帶動起升卷筒。直流電動機傳動的機械特性適合起升機構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但直流電的獲得較為困難。交流電機傳動由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡單、機組重量輕。 （ 3） 液壓傳動：有高速液壓馬達傳動和低速大扭矩液壓馬達傳動。前者重量輕、體積小、容積效率高。后者傳動零件少，起、制動性能好，但容積效率較低，易影響機構(gòu) 轉(zhuǎn)速，體積與重量較大。 交流電機傳動由于能直接自電網(wǎng)取得電流，結(jié)構(gòu)簡單，機組重量輕，故電力傳動在起升機構(gòu)上被廣泛采用。 考慮經(jīng)濟性、工作情況、工作效益等，本次設計采用電力傳動。 2） 起升機構(gòu)的驅(qū)動方式 按照起重機的驅(qū)動方式不同，可分為以下大類 ： 多速電機起升機構(gòu)：這種起升機構(gòu)構(gòu)造簡單，它是由一個多速電動機配上減速器、鋼絲繩卷筒組成。其制動器可以是電機本身帶的電磁盤式制動器，也可以是獨立的液壓推桿制動器。 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串接可變電阻調(diào)速起升機構(gòu)：這種由繞線轉(zhuǎn)子異步電動機驅(qū)動、串接可變電阻調(diào)速的起升機構(gòu)主要 用于輕型快裝塔機。由于繞線式電動機本身具有良好的啟動特性，通過在轉(zhuǎn)子繞組中串接可變電阻，以凸輪控制器進行控制，從而實現(xiàn)平穩(wěn)啟動和均勻調(diào)速的要求。 配用電磁換擋減速器的 3 極籠型電動機驅(qū)動起升機構(gòu)：這種調(diào)速起升機構(gòu)具有較前一類更高的調(diào)速性能，由三極籠型電動機、電磁換擋 2 擋減速器、傳動系統(tǒng)和鋼絲繩卷筒組成。采用這種起升機構(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，提高起升機構(gòu)的生產(chǎn)效率。這種調(diào)速起升機構(gòu)由于具有較好的價格性能比，其應用正日趨普及。 本設計選用多速電機起升機構(gòu)。這種起升機構(gòu)特點是：采用電力傳動 選用多速電機起升機構(gòu) 選用圓柱齒輪減速器 采用塊式制畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 28 設計項目 計算與說明 結(jié)果 的減速器 起升機構(gòu)的制動器 滑輪組 倍率 結(jié)構(gòu) 簡單、運行可靠，成本低，維護工作量小，并且可以帶載變速。但在變換極速時，速度沖擊和電流沖擊都比較大，故只適用與小容量的電機。 3） 起升機構(gòu)的減速器 起升機構(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、傳動比大、重量輕等特點，但價格較貴。比較上述性能，選用圓柱齒輪減速器。 4） 起升機構(gòu)的制動器 起 升機構(gòu)的制動器可布置在高速軸上，也可布置在低速軸上。制動器布置在高速軸上時，所需制動力矩小，但制動時沖擊較大，通常采用塊式制動器。布置在低速軸上的制動器，所需制動力矩較大，通常采用帶式制動器或點盤式制動器。本設計將制動器布置在高速軸上，采用塊式制動器。 5） 滑輪組倍率 在起升機構(gòu)中，滑輪倍率裝置是為了使起升機構(gòu)的起重能力提高一倍，而起升速度會降低一倍，這樣起升機構(gòu)能夠更加靈活地滿足施工的需要。塔式起重機一般都為單聯(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 動器 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 29 設計項目 計算與說明 結(jié)果 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 圖 211 起升機構(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 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的兩滑輪的桿交點連接起來，此時即為四倍率狀態(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)機構(gòu) 塔機是靠起重臂回轉(zhuǎn)來保障其工作覆蓋面的。回轉(zhuǎn)運動的產(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)機構(gòu)驅(qū)動小齒輪。小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的大齒圈嚙合，帶動回轉(zhuǎn)上支座相對于下支座運動。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)是重負荷工作機構(gòu)，不僅要附帶很重的吊載和臂架等結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)動，而且要克服很大的迎風阻力。這些均是影響回轉(zhuǎn)機構(gòu)設計及電動機功率選擇的因素。 目前采用的回轉(zhuǎn)機構(gòu)有以下幾種： 1） 電動機 —— 液力耦合器 —— 減速器 —— 小齒輪回轉(zhuǎn)機構(gòu) 這種回轉(zhuǎn)機構(gòu)呈“ 1”字型立式安裝，由于中間裝有液力耦合器，可減緩 電機啟動時的速度沖擊，因此運動比較平穩(wěn)。但靠電機反接制動，特別在就位時，只能靠操作人員“點動”。特點是：結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，造價相對較低，但調(diào)速性能 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 30 設計項目 計算與說明 結(jié)果 不好。 2） 帶渦流制動器的力矩電機 —— 行星減速機 —— 小齒輪回轉(zhuǎn)機構(gòu) 這種機構(gòu)在啟動和減速時，引入了渦流制動器，使之達到起、制動平穩(wěn)。但造價較高。 3） 變頻調(diào)速回轉(zhuǎn)機構(gòu) 該機構(gòu)由變頻調(diào)速電機（鼠籠型） —— 行星減速機 ——小齒輪組成。通過變頻器調(diào)整電源頻率，從而改變電機轉(zhuǎn)速，結(jié)構(gòu)最為簡單，但目前尚無回轉(zhuǎn)機構(gòu)專用變頻器。 4） 由多檔速度的繞線轉(zhuǎn)子異步電動機 —— 液 力耦合器—— 行星減速器 —— 電磁片式制動器的回轉(zhuǎn)機構(gòu) 這是一種較好的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，能保證力的傳遞平穩(wěn)而無磨損。其對風荷調(diào)控作用在于風載轉(zhuǎn)矩增大超越限度時，電動機接電后，制動器便首先轉(zhuǎn)動，從而使塔機免去不必要的倒轉(zhuǎn)，風停止后，制動器又會立即松開。當工作班結(jié)束后，塔機非作業(yè)時，通過隨風轉(zhuǎn)電控或機械操作裝置使制動閘松開，令塔機猶若一座風向標可隨風轉(zhuǎn)動，但不至于被巨風強吹扭毀。 考慮在滿足使用要求條件下，降低成本，本次設計的QTZ40 型號塔式起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)選用第一種結(jié)構(gòu)型式。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)由一臺雙速電動機驅(qū)動，電動機型號 YD132M– 8/6。經(jīng)過力偶合器至行星齒輪減速機到主動小齒輪，再驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承大齒輪。本機構(gòu)由于采用了液力偶合器聯(lián)結(jié)，使其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沖擊慣性小，進而改善了塔機的工作狀況。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作原理見圖 212。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用單回轉(zhuǎn) 畢業(yè)設計計算書 指導教師： 設計題目： QTZ40 塔式起重機 總體及塔身有限元分析法 設計 設計人： 31 設計項目 計算與說明 結(jié)果 變幅機構(gòu) 圖 212回轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖 1雙速電動機 2液力偶合器 3Xx4100型行星齒輪減速器 4驅(qū)動小齒輪 5單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承 6回轉(zhuǎn)大齒輪 3. 變幅機構(gòu) 變幅機構(gòu)是實現(xiàn)改變幅度的工作機構(gòu)，用來擴大起重機的工作范圍，提高起重機的生產(chǎn)率。變幅機 構(gòu)由電動機、減速器、卷筒和制動器組成。功率和外形尺寸較小。 變幅機構(gòu)按其構(gòu)造和不同的變幅方式分為運行小車式和吊臂俯仰式。 此次設計的 QTZ40 型塔式起重機采用水平臂小車變幅，實現(xiàn)小車的水平移動。 按照小車沿吊臂弦桿行走方式，小車式變幅機構(gòu)分為自行式和繩索牽引式兩類。前者驅(qū)動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)動車輪使小車運行。電動滑車沿吊臂弦桿行走就是這類變幅機構(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構(gòu)只適用于小型塔式起重機。 繩索牽引式變幅機構(gòu)的小 車依靠變幅鋼絲繩牽引沿吊臂軌道運行，其驅(qū)動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。在塔式起重機中大多采用繩索牽引式變幅機構(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)動裝置放在吊