【正文】 非工作狀態(tài)風載荷是塔式起重機在非工作情況下所能承受的最大計算風力。工作狀態(tài)的前傾彎矩為：吊臂自重引起彎矩M吊臂拉桿引起彎矩M變幅機構引起彎矩M3及最大起重力矩Mmax之和減去平衡臂引起彎矩M起升機構引起彎矩M平衡重引起彎矩M6，即：M= M1+ M2+ M3+ Mmax M4 M5 M6 非工作狀態(tài)時的后傾彎矩為：平衡臂引起彎矩M起升機構引起彎矩M平衡重引起彎矩M6之和減去吊臂自重引起彎矩M吊臂拉桿引起彎矩M2及變幅機構引起彎矩M3，即：M*= M4+ M5+ M6 M1 M2 M3由M=M*得：M1+ M2+ M3+ Mmax M4 M5 M6= M4+ M5+ M6 M1 M2 M3即 M6= + M1+ M2+ M3 M4 M5QTZ40起重機參照同類型塔機，各部件參數見表24：表24 起重機各部件對塔身的中心力矩序號名稱重量(t)坐標X(m)力矩(tm)1平衡臂2起升機構3平衡臂拉桿4吊臂拉桿短桿長桿總計5變幅機構6變幅小車407吊鉤組408物品140409液壓頂升機構110平衡重G611吊臂第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第六節(jié)第七節(jié)總計12塔頂 0013上下支座0014上接盤0015回轉機構0016司機室0017套架0018塔身0019總計+ G6根據參數代入公式得：M6=+++ =，平衡重為G6，則G6= 起重特性曲線在臂長為40米時，起重量均按最大幅度40米時起重力矩為40噸米計算。機構的載荷狀態(tài)表明機構受載的輕重程度，按載荷譜系數分為三級：L1 L3。根據使用狀態(tài)由GB/T 1375292《塔式起重機設計規(guī)范》P60附錄C表C1選取本次設計的QTZ40自升式建筑用塔機的利用等級為U4(經常輕負荷使用)，載荷狀態(tài)為Q2（中—有時起吊額定載荷，一般起吊中等載荷），起升等級為HC2，工作級別為A4,名義載荷譜系數Km=。7. 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)是塔機最重要的組成部分之一。因此，風速儀是一種極其重要的安全預警裝置，對每臺自升式塔式起重機均是必備之物。力矩限制器通過檢測裝置當時的吊臂長度和吊臂對水平面的傾角，并輸入到運算系統(tǒng)內，計算出當時的工作幅度，然后根據相應的“幅度起重量特性曲線”計算出當時允許起升的最大載荷，并以此作為額定值。它的工作原理為：塔式起重機負載時，塔帽結構主弦桿便會因負載而產生變形。螺桿式高度限制器常用于小車變幅式塔式起重機，這種限制器裝有兩個限位開關，還可以做雙向控制。用以使小車在到達臂架頭部或臂架根端之前停車，防止小車越位事故的發(fā)生。2） 回轉限位開關。塔式起重機的安全裝置可分為限位開關、斷電裝置、鋼絲繩防脫裝置、風速計、緊急安全開關、安全保護音響信號。卷筒兩端都固定有變幅鋼絲繩的端頭，無論變幅小車走到最外端或最里端，卷筒的放繩端都應有3～4圈的鋼絲繩未放完。其變速由通用變頻器調整電機電源頻率，從而改變電機轉速。因此選用繩索牽引式小車變幅機構。前者驅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動車輪使小車運行。功率和外形尺寸較小。本機構由于采用了液力偶合器聯結，使其運轉平穩(wěn)，沖擊慣性小，進而改善了塔機的工作狀況。當工作班結束后，塔機非作業(yè)時，通過隨風轉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動，但不至于被巨風強吹扭毀。3） 變頻調速回轉機構該機構由變頻調速電機（鼠籠型）——行星減速機——小齒輪組成。但靠電機反接制動，特別在就位時，只能靠操作人員“點動”。小齒輪與回轉支承的大齒圈嚙合，帶動回轉上支座相對于下支座運動。塔式起重機一般都為單聯滑輪組，故倍率a等于承載分支數Z。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。蝸輪減速器的尺寸小，傳動比大，重量輕，但效率低，壽命短。這種起升機構特點是：結構簡單、運行可靠，成本低，維護工作量小，并且可以帶載變速。 配用電磁換擋減速器的3極籠型電動機驅動起升機構：這種調速起升機構具有較前一類更高的調速性能，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。2） 起升機構的驅動方式按照起重機的驅動方式不同，可分為以下大類：多速電機起升機構：這種起升機構構造簡單，它是由一個多速電動機配上減速器、鋼絲繩卷筒組成。前者重量輕、體積小、容積效率高。（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。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。起升機構簡圖如圖210所示。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，對工作機構調速系統(tǒng)有更高的要求。圖29 塔機設計基礎 工作機構工作機構是為實現起重機不同的運動要求而設置的?；炷镣廨喞叽缂s為：長寬高=700070001100 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。由于塔身結構與混凝土基礎聯固成整體，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。由于基礎僅承受底架傳遞的垂直力，故可作為中心負荷獨立柱基礎處理。塔式起重機的X形底架通過預埋地腳螺栓固定在混凝土基礎上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機，如圖28所示：圖28 X形整體基礎2） 長條形基礎由兩條或四條并列平行的鋼筋混凝土底梁組成，其功能猶如兩條鋼筋混凝土的鋼軌軌道基礎，分別支承底架的四個支座和由底架支座傳來的上部荷載。對于有底架的固定自升式塔式起重機，可視工程地質條件，周圍環(huán)境以及施工現場情況選用X形整體基礎，四個條塊分隔式基礎或者四個獨立塊體式基礎。12. 基礎固定式塔式起重機，可靠的地基基礎是保證塔機安全使用的必備條件?；钊麠U外伸，通過頂升橫梁支撐在焊接于塔身主弦桿上的專用踏步塊間距視活塞有效行程而定。頂升時，活塞桿外身，通過下橫梁支在下部塔身的托座或相應的腹桿節(jié)點上。本機構另有一套手動操作的爬升吊裝裝置與頂升液壓系統(tǒng)配合工作。通過絲杠正、反轉，完成頂升過程。鏈輪頂升機構與繩輪頂升機構相類似，采用較少。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。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。套架由框架，平臺，欄桿，支承踏步塊等組成。3） 套架上回轉自升塔機要有頂升套架。外側設有平臺和套架爬升導向裝置—爬升滾輪。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。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=46004600250 mm。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。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。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機。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。（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。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500mm。（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。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)。蓋板螺栓聯接和套柱螺栓聯接應用最廣。腹桿不同會影響塔身的扭轉剛度和彈性穩(wěn)定。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。因此主弦桿采用由等邊角鋼拼焊成的方管。圓形斷面和三角形斷面現在基本上不用，現今國內外生產的塔機均采用方形斷面結構。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。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，構造復雜，機加工量大，造價較高。如圖24所示：圖24 平衡臂2） 平衡重平衡重屬于平衡臂系統(tǒng)的組成部分，它的用量甚是可觀，輕型塔機一般至少要用3～4t，重型自升式塔機要裝有近30t平衡重。故此次設計選用平面框架式平衡臂。此類平衡臂的構造與平面框架式平衡臂結構構造相似，但較為輕巧，適用于長度較大的平衡臂。常用平衡臂有以下三種結構型式：（1） 平面框架式平衡臂，由兩根槽鋼縱梁或由槽鋼焊成的箱形斷面組合梁河系桿構成。1） 平衡臂的結構型式平衡臂的構造設計必須保證所要求的平衡力矩得到滿足。在設計中采用雙吊點。其設計原則是：臂架長度小于50m，對最大起吊量并無特大要求，一般采用單吊點結構。其特點是：慣性矩、長細比要小，抗失穩(wěn)能力高。其優(yōu)點在于，這種布置方式應用區(qū)段不受限制，焊縫長度較長，強度易于保證，焊接變形較均勻，節(jié)點剛度較好，便于布置小車變幅機構。此兩種布置方式各有特點。截面高度主要受最大起重量和拉桿吊點外懸臂長度影響最大。其示意圖見圖22： 圖22臂架分節(jié)3） 截面形式及截面尺度塔機臂架的截面形式有三種：正三角形截面、倒三角形截面和矩形截面。為便于組合成若干不同長度的臂架，除標準節(jié)間外，一般都配設1~2個3~5m長的延接節(jié)，一個根部節(jié)，一個首部節(jié)和端頭節(jié)。小車變幅臂架拉索吊點可以設在下弦處，也可設在上弦處，現今通用小車變幅臂架多是上弦吊點，正三角形截面臂架。小車臂架可概分為三種不同型式：單吊點小車臂架，雙吊點小車臂架和起重機與平衡臂架連成一體的錘頭式小車臂架。其結構如圖21所示：圖21 塔頂結構圖2. 起重臂1） 構造型式塔式起重機的起重臂簡稱臂架或吊臂，按構造型式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡稱動臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。因此，設計時，應權衡各方面的條件選擇適當的塔頂高度。而斜撐式塔尖則由一個平面型鋼焊接桁架和兩根定位系桿組成。其功能是承受臂架拉繩及平衡臂拉繩傳來的上部載荷，并通過回轉塔架、轉臺、承座等的結構部件或直接通過轉臺傳遞給塔身結構。 金屬結構塔式起重機金屬結構部分由塔頂，吊臂，平衡臂，上、下支座，塔身，轉臺等主要部件組成。設計原則應當保證所設計的機型達到國家有關標準的同時，力求結構合理，技術先進，經濟性好，工藝簡單，工作可靠。只有在做好總體設計的前提下，才能更好的完成設計。有的還采用了雙頻道的無線電遙控系統(tǒng)，不僅可由地面的操作人員控制吊裝，還可以根據事先編排的程序自動進行吊裝。20世紀50年代生產的塔式起重機工作速度較低，起升速度一般只有20～30m/min，～1r/min，變幅速度為30～40m/min，大車行走速度為10～40m/min，而近幾年來塔式起重機工作速度已有提高。自升式塔式起重機吊臂是可以接長的，標準臂長一般為30～40m，可以接長到50～60m。至此，無論從生產規(guī)模、應用范圍和塔式起重機總量等角度來衡量，中國均堪稱塔式起重機大國。與此同時，隨著改革開放和國際技術交流的增多，為滿足建筑施工的需要，也從國外引進了一些塔式起重機，其中有聯邦德國的Liebherr、法國的Potain以及意大利的Edilmac等公司的產品。m。塔式起重機的幅度、起重量和起升高度均有了顯著提高。1961年，首先在北京試制成功了紅旗11型塔式起重機，它也是中國最早自行設計的塔式起重機。1954年仿制民主德國設計的樣機，在撫順試制成功了中國第一臺TQ26型塔式起重機。 塔式起重機發(fā)展情況塔式起重機是在二次世界大戰(zhàn)后才真正獲得發(fā)展的。是一種結構合理、性能比較優(yōu)異的產品，比較目前國內外同規(guī)格同