767 QTZ40塔式起重機(jī)總體及臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)（有cad圖）,767,QTZ40塔式起重機(jī)總體及臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)（有cad圖）,qtz40,塔式起重機(jī),總體,整體,優(yōu)化,設(shè)計(jì),cad 河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 課題 名稱 QTZ40塔式起重機(jī)總體及臂架優(yōu)化設(shè)計(jì) 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)： 機(jī)093 姓名： 侯延峰 學(xué)號(hào)： 2009307333 起迄日期： 2013年3月25日~ 2013年 6月21日 設(shè)計(jì)（論文）地點(diǎn): 綜405 指導(dǎo)教師： 李常勝 輔導(dǎo)教師： 發(fā)任務(wù)書日期： 2013年3月 5 日 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目的： 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練，目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關(guān)技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握塔式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)、吊臂的設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)定性計(jì)算等內(nèi)容，為今后步入社會(huì)、走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： （1） 設(shè)計(jì)任務(wù)： ① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級(jí)別） ② 結(jié)構(gòu)形式 （2） 總體設(shè)計(jì) ① 主要技術(shù)參數(shù)性能 ② 設(shè)計(jì)原則 ③ 平衡重的計(jì)算 ④ 塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算 ⑤ 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計(jì)算 （3） 吊臂的設(shè)計(jì)和計(jì)算 ① 吊臂的形式及尺寸（變截面）（雙吊點(diǎn)） ② 吊臂的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度驗(yàn)算 （4） 設(shè)計(jì)要求 ① 主要任務(wù)：學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成一項(xiàng)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計(jì)說明書，并正確繪制機(jī)械與電氣工程圖紙，獨(dú)立撰寫一份畢業(yè)論文，并繪制有關(guān)圖表。 ② 知識(shí)要求：學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識(shí)與技能，分析與解決工程問題。通過學(xué)習(xí)、鉆研與實(shí)踐，深化理論認(rèn)識(shí)、擴(kuò)展知識(shí)領(lǐng)域、延伸專業(yè)技能。 ③ 能力培養(yǎng)要求：學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)依據(jù)技術(shù)課題任務(wù)，完成資料的調(diào)研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)工程設(shè)計(jì)的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)、測(cè)試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問題的能力。 ④ 綜合素質(zhì)要求：通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)掌握正確的設(shè)計(jì)思想；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)；在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀與全局觀。 ⑤ 設(shè)計(jì)成果要求： 凡給定的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括說明書、計(jì)算書、圖紙等必須完整，不得有未完的部分，不應(yīng)出現(xiàn)缺頁、少圖紙現(xiàn)象。 1） 對(duì)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械構(gòu)造、工作原理、整機(jī)布置等，均有清晰的了解。對(duì)設(shè)計(jì)過程、計(jì)算步驟有明確的概念，能用圖紙完整的表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝要求，有比較熟練的認(rèn)識(shí)圖紙能力。對(duì)運(yùn)輸、安裝、使用等也有一定了解。 2） 說明書、計(jì)算書內(nèi)容要精練，表述要清楚，取材合理，取值合適，設(shè)計(jì)計(jì)算步驟正確，數(shù)學(xué)計(jì)算準(zhǔn)確，各項(xiàng)說明要有依據(jù)，插圖、表格及字跡均應(yīng)工整、清楚、不得隨意涂改。制圖要符合機(jī)械機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，且清潔整齊。 3） 對(duì)國內(nèi)外塔式起重機(jī)情況有一般的了解，對(duì)各種塔式起重機(jī)有一定的分析、比較能力。 其他各項(xiàng)應(yīng)符合本資料有關(guān)部分提出的要求。 3、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果要求（包括圖表、實(shí)物等硬件要求）： ① 計(jì)算說明書一份 內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)要求的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容、畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告等。作到內(nèi)容完整，論證充分（包括經(jīng)濟(jì)性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)）、批準(zhǔn)，字?jǐn)?shù)要求不少于2萬字；撰寫中英文摘要；提倡學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖。 ② 圖紙一套 不少于四張零號(hào)圖紙量。 4、主要參考文獻(xiàn)： [1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機(jī).北京：中國建筑工業(yè)出版社 [2] 董剛、李建功主編.機(jī)械設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社（5冊(cè)） [4] GB/T9462—1999 塔式起重機(jī)技術(shù)條件 [5] GB/T13752—1992 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 [6] GB5144—1994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程 [7] 邢靜忠．ANSYS應(yīng)用實(shí)例與分析．科學(xué)出版社．2006． [8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國防工業(yè)出版社．2005． [9]GB/T9462—1999 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)條件． [10] GB/T13752—1992 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范． [11] GB/T5144—1994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程 [12]劉鴻文．材料力學(xué)．北京：高等教育出版社．2002． [13]李柱，徐振高．互換性與測(cè)量技術(shù)．北京：高等教育出版社．2002． [14] 張東升．機(jī)械零件及建筑機(jī)械．重慶：重慶大學(xué)出版社.2003． [15] 現(xiàn)行建筑機(jī)械規(guī)范大全．北京：中國建筑工業(yè)出版社.1995． [16] 吳慶鳴，何小新．工程機(jī)械設(shè)計(jì)．武昌：武漢大學(xué)出版社.2006． [17]劉佩衡．塔式起重機(jī)使用手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002． [18] 張質(zhì)文，虞和謙等．起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：中國鐵道出版社．1997． [19] 顧迪民．工程起重機(jī)．北京：中國建筑工業(yè)出版社．1988． [20] 王金諾，于蘭峰．起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)．北京：中國鐵道出版社.2002． [21] 張鳳山，董紅光．塔式起重機(jī)構(gòu)造與維修.北京：人民郵電出版社．2007． [22] 張青．工程起重機(jī)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)．化學(xué)工業(yè)出版社．2008． 5、本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2013.3.25-2013.3.28 2013.3.29-2013.4.13 2013.4.14-2013.4.20 2013.4.21-2013.5.15 2013.5.16-2013.6.5 2013.6.6-2013.6.19 2013.6.20-2013.6.21 熟悉整理資料 方案選擇及總體設(shè)計(jì) 繪制總圖 臂架設(shè)計(jì) 繪制臂架裝配及結(jié)構(gòu)圖紙 繪制零件圖紙 準(zhǔn)備論文及答辯 教研室審查意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 系審查意見： 系主任簽字： 年 月 日 河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 系 別 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)093班 姓 名 侯延峰 學(xué) 號(hào) 2009307333 指導(dǎo)教師 李常勝 實(shí)習(xí)成績(jī) 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告 一.實(shí)習(xí)目的 。本次實(shí)習(xí)的目的是通過實(shí)物及實(shí)習(xí)單位的相關(guān)設(shè)計(jì)資料全面了解起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)并對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。希望通過這次實(shí)習(xí)能夠鞏固和擴(kuò)大我們?cè)谛Ｆ陂g所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力，盡量有自己的一點(diǎn)創(chuàng)新。 為了讓我們把畢業(yè)設(shè)計(jì)做的更好，通過實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面，我們進(jìn)行了畢業(yè)實(shí)習(xí)。畢業(yè)實(shí)習(xí)是每個(gè)畢業(yè)生都必須經(jīng)過的過程，是畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。是將畢業(yè)生所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際知識(shí)相結(jié)合，使我們對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更深刻的了解，為將來的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 二.實(shí)習(xí)內(nèi)容 本次實(shí)習(xí)為畢業(yè)參觀實(shí)習(xí)，3月20日我們?cè)诶罾蠋煹膸ьI(lǐng)下來到長(zhǎng)春國際會(huì)展中心進(jìn)行參觀實(shí)習(xí)，初步了解塔式起重機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，然后業(yè)余時(shí)間自己到張家口市建筑機(jī)械廠對(duì)此次設(shè)計(jì)的QTZ40型塔式起重機(jī)進(jìn)行具體的學(xué)習(xí)。 塔式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑的主要施工機(jī)械之一。高層建筑施工中，它的幅度利用率比其他類型起重機(jī)高，其幅度利用率可達(dá)全幅度的80%。我們這次設(shè)計(jì)的QTZ40自升式塔式起重機(jī)是為滿足高層建筑施工、設(shè)備安裝而設(shè)計(jì)的新型起重運(yùn)輸機(jī)械，性能先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，操作使用安全可靠。其主要特點(diǎn)是起升高度大，工作幅度大。塔機(jī)上部能借助于液壓頂升機(jī)構(gòu)，根據(jù)施工的建筑物的增高而相應(yīng)的升高，使司機(jī)操作方便，視野寬闊并始終保持高清晰。QTZ40塔式起重機(jī)有多種形式，設(shè)計(jì)正在不斷的完善中。此次設(shè)計(jì)的形式為固定上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動(dòng)加節(jié)，最大起升高度可達(dá)100米（附著狀態(tài)）。隨著更高層建筑的出現(xiàn)，塔式起重機(jī)必然朝著更完美的方向發(fā)展。 塔式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂和底座等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和頂升四部分。電氣系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、控制器、配電柜、連接線路、信號(hào)及照明裝置等。 塔式起重機(jī)的起升和變幅機(jī)構(gòu)均由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器和卷筒等部件組成。為提高塔機(jī)的生產(chǎn)效率，加快吊裝的施工進(jìn)度，各工作機(jī)構(gòu)均應(yīng)具備較高的工作速度，并要求啟動(dòng)和制動(dòng)過程中都能平緩進(jìn)行，避免產(chǎn)生急劇沖擊，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞性影響。另外，工作機(jī)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系協(xié)調(diào)，互不相碰。 起升機(jī)構(gòu)：起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)機(jī)械的主要機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)重物的升降運(yùn)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)通常由原動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。 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)。我們?cè)O(shè)計(jì)的QTZ40塔式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)成單回轉(zhuǎn)式，通常由回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、回轉(zhuǎn)制動(dòng)器、回轉(zhuǎn)減速器和小齒輪組成。 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。 塔機(jī)都設(shè)有安全保護(hù)裝置，包括：起升高度限制器、起重量限制器、力矩限制器。 此次我設(shè)計(jì)吊臂，所以主要了解了吊臂。塔式起重機(jī)起重臂簡(jiǎn)稱臂架或吊臂，按構(gòu)造形式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡(jiǎn)稱動(dòng)臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。本次設(shè)計(jì)采用小車變幅水平臂架，小車變幅水平臂架又概分為三種不同形式：?jiǎn)蔚觞c(diǎn)小車變幅臂架、雙吊點(diǎn)小車變幅臂架和起重機(jī)與平衡臂架連成一體的錘頭式小車變幅臂架。單吊點(diǎn)小車變幅臂架是靜定結(jié)構(gòu)，而雙吊點(diǎn)小車變幅臂架則是超靜定結(jié)構(gòu)。雙吊點(diǎn)小車變幅臂架結(jié)構(gòu)自重輕，據(jù)分析與同等起重性能的單吊點(diǎn)小車變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車變幅臂架拉索吊點(diǎn)可以設(shè)在下弦處，也可設(shè)在上弦處，現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點(diǎn)，正三角形截面臂架。這種臂架的下弦桿上平面均用作小車運(yùn)行軌道。塔機(jī)臂架的截面形式有三種：正三角形截面、倒三角形截面和矩型截面。小車變幅水平臂架大都采用正三角形截面。 這次設(shè)計(jì)的QTZ40型塔式起重機(jī)是一種采用水平臂架，小車變輻，上回轉(zhuǎn)的自升塔式起重機(jī)，該塔機(jī)采用液壓頂升，起升機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速技術(shù)，可獲得理想的起升速度及荷重慢就位；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu)采用變頻器控制變頻電機(jī)帶動(dòng)行星減速器傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 李老師為我們?cè)敿?xì)地講解以后，我對(duì)自己的設(shè)計(jì)又有了更加直觀深入的了解。 我重點(diǎn)了解了吊臂的情況，通過老師給我們的講解和我仔細(xì)觀看了吊臂的具體結(jié)構(gòu)，我對(duì)自己設(shè)計(jì)的部分——吊臂有了比較全面的了解。這次參觀實(shí)習(xí)可以說收獲頗多。 三. 實(shí)習(xí)結(jié)果 1.了解了QTZ40塔式起重機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)吊臂的結(jié)構(gòu)有了全面的了解； 2. 知道了塔機(jī)用頂升機(jī)構(gòu)進(jìn)行頂升時(shí)，利用液壓缸的作用把上面的所有機(jī)構(gòu)頂起，然后加入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。 3. 明白了塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)是用不同的鋼絲繩分開控制的； 四.實(shí)習(xí)總結(jié) 畢業(yè)實(shí)習(xí)結(jié)束了，時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但是通過實(shí)習(xí)，我們擴(kuò)充了視野，開闊了大腦思維，鞏固和擴(kuò)充了我們?cè)趯W(xué)校學(xué)不到的實(shí)踐知識(shí)，使我們收益頗豐。另外培養(yǎng)、鍛煉了我們獨(dú)立工作的能力和創(chuàng)新的精神；進(jìn)一步鞏固和深化了所學(xué)的理論內(nèi)容，彌補(bǔ)了以前理論學(xué)習(xí)的不足，更加深刻地體會(huì)到了自己學(xué)習(xí)上的不足。感謝老師們不辭辛苦地為我們聯(lián)系實(shí)習(xí)單位，并親自帶領(lǐng)我們?nèi)?shí)習(xí)地參觀講解，感謝老師給予我們的幫助。 河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題 名稱 QTZ40塔式起重機(jī)總體及臂架 優(yōu)化設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)093 學(xué)生姓名： 侯延峰 學(xué) 號(hào)： 2009307333 指導(dǎo)教師： 李常勝 課題來源 導(dǎo)師課題 課題類別 工程設(shè)計(jì) 一、論文資料的準(zhǔn)備 1 塔式起重機(jī)概述 塔式起重機(jī)又稱塔機(jī)，從西歐發(fā)源，具有適用范圍廣，回轉(zhuǎn)半徑大，操作方便，工 作效率高以及安裝與拆卸比較簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，從而廣泛的使用在建筑安裝工程中，并成為 重要的施工機(jī)械之一。同時(shí)，塔式起重機(jī)在水利建設(shè)，造船以及電站施工等部門也有應(yīng) 用參考。 塔式起重機(jī)是一種塔身樹立起重臂回轉(zhuǎn)的起重機(jī)械，簡(jiǎn)稱塔機(jī)，也叫塔吊，起源于西歐。具有工作效率高、使用范圍廣、回轉(zhuǎn)半徑大、起升高度大、操作方便以及安裝與拆卸比較簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。主要完成在高層建筑施工中預(yù)制構(gòu)件及其他建筑材料與工具等吊裝工作。塔式起重機(jī)應(yīng)具備下列特點(diǎn)： ① 起升高度和工作幅度較大、起重力矩大； ② 工作速度高，具有安裝微動(dòng)性能及良好的調(diào)速性能； ③ 要求拆裝運(yùn)輸方便迅速，以適應(yīng)頻繁轉(zhuǎn)移工地的需要。 2我國塔式起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 塔式起重機(jī)在我國的生產(chǎn)與應(yīng)用已經(jīng)有50余年的歷史，經(jīng)歷了以個(gè)從測(cè)繪仿制到自行設(shè)計(jì)制造的過程，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，我國塔式起重機(jī)行業(yè)隨著全國范圍建筑任務(wù)的增加而進(jìn)入了一個(gè)興盛時(shí)期，年產(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)品出口到國外。 現(xiàn)在我國的建筑用塔式起重機(jī)已越來越普遍，從普通的多層民用建筑、房地產(chǎn)工程、高層建筑到大型的鐵路工程、橋梁工程、電力工程、水利工程等，到處都有塔機(jī)的應(yīng)用。近20年來，市場(chǎng)的需求，有力的促進(jìn)了技術(shù)的進(jìn)步，通過研究開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、引進(jìn)消化，我們的設(shè)計(jì)手段和配套件生產(chǎn)能力也有了很大的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、微電子技術(shù)、程控語言控制技術(shù)都在塔機(jī)上得到了應(yīng)用。當(dāng)然也不可否認(rèn)，我國的塔機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)性能、制作質(zhì)量和品種型號(hào)規(guī)格，與發(fā)達(dá)國家產(chǎn)品相比，仍然存在較大的差距，特別是基礎(chǔ)零部件的可靠性、電氣元件、液壓元件、工藝安裝、生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)手段等，差距更大。這就影響了我們整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，增加了事故隱患。對(duì)此我們絕不可以掉以輕心，要加倍努力、敢于創(chuàng)新、嚴(yán)格把關(guān)、趕超國際水平。 二、塔式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 塔式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱塔吊)是一種塔身直立、起重機(jī)臂鉸接在塔帽下部且能夠作360°回轉(zhuǎn)的起重機(jī),通常用于房屋建筑和設(shè)備安裝的場(chǎng)所,具有適用范圍廣、起升高度高、回轉(zhuǎn)半徑大、工作效率高、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等特點(diǎn)。因此它在建筑安裝施工中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,特別對(duì)于高層建筑施工來說,更是一種不可缺少的重要施工機(jī)械。 塔式起重機(jī)起源于歐洲。據(jù)記載，第一項(xiàng)有關(guān)建筑用塔機(jī)專利頒發(fā)于1900年。1905年出現(xiàn)了塔身固定的裝有臂架的起重機(jī)，1923年制成了近代塔機(jī)的原型樣機(jī)，同年出現(xiàn)第一臺(tái)比較完整的近代塔機(jī)。1930年當(dāng)時(shí)德國已開始批量生產(chǎn)塔機(jī)，并用于建筑施工。1941年，有關(guān)塔機(jī)的德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN8770公布。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以吊載(t)和幅度(m)的乘積(tm)一起以重力矩表示塔機(jī)的起重能力。 我國的塔機(jī)行業(yè)于20世紀(jì)50年代開始起步,已有50多年的歷史，經(jīng)歷了一個(gè)從測(cè)仿制到自行設(shè)計(jì)制造的過程。 20世紀(jì)50年代，為滿足國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，中國引進(jìn)了前蘇聯(lián)以及東歐一些國家的塔式起重機(jī)，并進(jìn)行仿制。這個(gè)時(shí)期中國生產(chǎn)與使用的塔式起重機(jī)的數(shù)量較少。 20世紀(jì)60年代，由于高層、超高層建筑的發(fā)展，廣泛使用了內(nèi)部爬升式和外部附著式塔式起重機(jī)，并在工作機(jī)構(gòu)中采用比較先進(jìn)的技術(shù)，如直流調(diào)速、可控硅調(diào)速、渦流制動(dòng)器、在回轉(zhuǎn)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)中安裝液力偶合器等。在此時(shí)期，中國開始進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)與制造塔式起重機(jī)的階段。 20世紀(jì)70年代，塔式起重機(jī)服務(wù)對(duì)象更為廣泛。塔式起重機(jī)的幅度、起重量合起升高度均有了顯著提高。為了滿足市場(chǎng)各方面的要求，塔式起重機(jī)又向一機(jī)多用方向發(fā)展。中國塔式起重機(jī)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。這一時(shí)期還先后開發(fā)了ZT100、ZT120、ZT280等小車變幅自升式塔式起重機(jī)、QT-20小車變幅內(nèi)爬式塔式起重機(jī)，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回轉(zhuǎn)動(dòng)臂自行架設(shè)快裝塔式起重機(jī)等，其年產(chǎn)量最高超過900臺(tái)，標(biāo)志著中國塔式起重機(jī)行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的階段。20世紀(jì)90年代以后，中國塔式起重機(jī)行業(yè)隨著全國范圍建筑任務(wù)的增加而進(jìn)入了一個(gè)新的興盛時(shí)期，年產(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)品出口到國外。全國塔式起重機(jī)的總擁有量也從20世紀(jì)50年代的幾十臺(tái)截至2000年約為6萬臺(tái)。至此，無論從生產(chǎn)規(guī)模、應(yīng)用范圍和塔式起重機(jī)總量等角度來衡量，中國均堪稱塔式起重機(jī)大國。 三﹑QTZ40塔式起重機(jī)的整體簡(jiǎn)介 QTZ40塔式起重機(jī)具有起升、回轉(zhuǎn)、變幅、頂升四種工作機(jī)構(gòu)，可單獨(dú)或復(fù)合動(dòng)作，可以獲得較高的工作效率。頂升機(jī)構(gòu)用于塔身接高或降塔,起升機(jī)構(gòu)采用多速電機(jī)，有快速、中速和 慢就位多種速度，充分滿足用戶各種工況的需要。起重臂可左、右作540度全回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)、變幅靈活可靠，起吊就位準(zhǔn)確，可滿足建筑施工中垂直及水平運(yùn)輸?shù)男?要。該機(jī)設(shè)有起重量限制器、力矩限制器、起升高度限制器、幅度限位器和回轉(zhuǎn)限制器等安全保護(hù)裝置齊全，靈敏可靠，確保塔機(jī)正常工作。另外，還設(shè)有休息平臺(tái)、護(hù)欄等安全保護(hù)設(shè)施。司機(jī)室獨(dú)立側(cè)置，造型美觀，視野開闊，內(nèi)部空間大，操作方便。該機(jī)適用性好，廣泛用于中高層以下的各類工業(yè)與民用建筑和滑模施工的吊裝，也用于港口、貨場(chǎng)的裝卸。 四. 此次我設(shè)計(jì)吊臂，所以主要了解了吊臂。塔式起重機(jī)起重臂簡(jiǎn)稱臂架或吊臂，按構(gòu)造形式可分為：小車變幅水平臂架；俯仰變幅臂架，簡(jiǎn)稱動(dòng)臂；伸縮式小車變幅臂架；折曲式臂架。本次設(shè)計(jì)采用小車變幅水平臂架，小車變幅水平臂架又概分為三種不同形式：?jiǎn)蔚觞c(diǎn)小車變幅臂架、雙吊點(diǎn)小車變幅臂架和起重機(jī)與平衡臂架連成一體的錘頭式小車變幅臂架。單吊點(diǎn)小車變幅臂架是靜定結(jié)構(gòu)，而雙吊點(diǎn)小車變幅臂架則是超靜定結(jié)構(gòu)。雙吊點(diǎn)小車變幅臂架結(jié)構(gòu)自重輕，據(jù)分析與同等起重性能的單吊點(diǎn)小車變幅臂架相比，自重均可減輕5%-10%。小車變幅臂架拉索吊點(diǎn)可以設(shè)在下弦處，也可設(shè)在上弦處，現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點(diǎn)，正三角形截面臂架。這種臂架的下弦桿上平面均用作小車運(yùn)行軌道。塔機(jī)臂架的截面形式有三種：正三角形截面、倒三角形截面和矩型截面。小車變幅水平臂架大都采用正三角形截面。 五、ANSYS介紹 “有限元”這個(gè)詞語于1965年首次被提出，經(jīng)過大約40多年的不斷發(fā)展和完善，到今天已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種不同的工程之中，理論也已經(jīng)相當(dāng)成熟。有限元思想的核心就是把實(shí)際結(jié)構(gòu)離散化，假想地使實(shí)際的結(jié)構(gòu)離散為有限數(shù)目個(gè)類似結(jié)構(gòu)的個(gè)體，然后通過分析這些有限個(gè)體的性能來求出滿足實(shí)際工程要求的計(jì)算結(jié)果，從而代替對(duì)于具體復(fù)雜實(shí)際結(jié)構(gòu)的求解。經(jīng)過離散化，應(yīng)用有限元思想，可以解決很多實(shí)際復(fù)雜的工程問題，并在理論研究和工程應(yīng)用兩方面都具有極其重要的實(shí)用價(jià)值。 1970年，美國著名力學(xué)專家、匹茲堡大學(xué)教授John Swanson創(chuàng)建了ANSYS公司，通過四十余年的發(fā)展壯大，已經(jīng)逐漸成為全球CAE行業(yè)中最大的公司。在發(fā)展過程中，ANSYS軟件不斷改進(jìn)提高，性能也不斷增強(qiáng)，可靠性也不斷得到保證，在易用性和適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境等其他方面也日趨完善，基本上完全能夠滿足當(dāng)前用戶對(duì)于有限元分析軟件的要求，當(dāng)下，已發(fā)展到了14．0版本。 ANSYS作為一個(gè)大型通用軟件，可以廣泛的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)、流體、聲場(chǎng)、熱、耦合場(chǎng)、 電磁場(chǎng)上面，其使用用戶也能夠涵蓋機(jī)械、土木建筑、水利、生物、醫(yī)學(xué)、能源、航空 航天和交通運(yùn)輸?shù)雀餍懈鳂I(yè)的不同領(lǐng)域，利用ANSYS軟件，能夠?qū)?shí)際模型置于各種各 樣不同的復(fù)雜實(shí)際工況之中，準(zhǔn)確并合理的分析，優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少實(shí)際試驗(yàn)的物質(zhì)和人 力投入，提高工作效率，縮短研發(fā)周期從而能夠?yàn)樘岣呃麧?rùn)做出貢獻(xiàn)。使用ANSYS軟件分析，包含以下幾個(gè)過程：建立模型、劃分網(wǎng)格、加載和求解、結(jié)果后處理。若在實(shí)際應(yīng)用過程中想對(duì)其中的某一個(gè)步驟進(jìn)行改動(dòng)和變化，則依然需要重新完成其中的每一個(gè)步驟，無形中浪費(fèi)了太多的工作時(shí)間。針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況，ANSYS提供了APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言來處理類似問題，通過APDL語言及UIDL語言或類似VB、VC編程語言開發(fā)應(yīng)用界面，即可完成在ANSYS中的二次開發(fā)。 二次開發(fā)已經(jīng)在國外得到了很多方面的應(yīng)用。例如： AlexeyI．Borovkv開發(fā)了兩款軟件，分別應(yīng)用于散熱器穩(wěn)態(tài)3D熱分析及轉(zhuǎn)子體剛度不對(duì)稱補(bǔ)償。使用者只需面對(duì)初始參數(shù)輸入界面，而軟件自動(dòng)完成建立模型、劃分網(wǎng)格、加載和求解等復(fù)雜步驟，還可以在專用軟件中生成符合用戶要求的報(bào)告，這一系列開發(fā)，無形中減少了用戶建模的工作量，無疑會(huì)提高相當(dāng)?shù)男?，大大?jié)省了用戶的時(shí)間。 而相對(duì)而言，國內(nèi)關(guān)于ANSYS的二次開發(fā)方面才剛剛起步，在很多方面與國外先進(jìn) 水平存在相當(dāng)?shù)牟罹?，但一些高校和科研機(jī)構(gòu)也相應(yīng)的開發(fā)了很多產(chǎn)品，取得了一定的 研究成果，并在實(shí)際應(yīng)用方面也做出了很大的貢獻(xiàn)。這系列研究和實(shí)際大致取得的成果有：針對(duì)具體實(shí)際工程應(yīng)用問題而開發(fā)的專用系統(tǒng)，例如水利工程、土木建筑以及機(jī)械的結(jié)構(gòu)和優(yōu)化設(shè)計(jì)；針對(duì)商業(yè)化發(fā)展的具體模塊，例如壓力容器自動(dòng)化分析軟CPV-ANSYS，基于ANSYS的應(yīng)用柴油機(jī)鑄造成型專用軟件等。總體而言，國內(nèi)關(guān)于二次開發(fā)的研究也已經(jīng)取得了很好的效果，同時(shí)也存在發(fā)展的空間，是一個(gè)具有相當(dāng)潛能，大有可為的新興科研項(xiàng)目。 六、主要內(nèi)容、研究方法、設(shè)計(jì)要求 1、主要內(nèi)容 （1） 設(shè)計(jì)任務(wù)： ① 總體參數(shù)的選擇（QTZ40級(jí)別） ② 結(jié)構(gòu)形式 （2） 總體設(shè)計(jì) ① 主要技術(shù)參數(shù)性能 ② 設(shè)計(jì)原則 ③ 平衡重的計(jì)算 ④ 塔機(jī)的風(fēng)力計(jì)算 ⑤ 整機(jī)傾翻穩(wěn)定性的計(jì)算 （3） 吊臂的設(shè)計(jì)和計(jì)算 ① 吊臂的形式及尺寸（變截面）（雙吊點(diǎn)） ② 吊臂的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及剛度驗(yàn)算 2、 研究方法 （1）資料的準(zhǔn)備 通過上網(wǎng)和畢業(yè)實(shí)習(xí)，搜集同類已研發(fā)產(chǎn)品相關(guān)資料，了解國內(nèi)外塔式起重機(jī)總體設(shè)計(jì)和塔頂?shù)脑O(shè)計(jì)的已研發(fā)的產(chǎn)品，借鑒這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路為自己的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。了解所做設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)部件的相關(guān)信息，為以后設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。 （2）參數(shù)確定 根據(jù)所查資料，了解到起重機(jī)的相關(guān)參數(shù)，和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)部件的了解，選擇能免租條件的相關(guān)零件。根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法并結(jié)合相似的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中確定個(gè)關(guān)節(jié)的合理尺寸和形狀。整體和各個(gè)部件的形狀和尺寸確定后，用二維作圖工具（autoCAD等）繪制出個(gè)主要部件的圖形圖和總裝圖。明確產(chǎn)品的具體具體設(shè)計(jì)尺寸和形狀。 3、 設(shè)計(jì)要求 ① 主要任務(wù)：學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成一項(xiàng)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫符合要求的設(shè)計(jì)說明書，并正確繪制機(jī)械與電氣工程圖紙，獨(dú)立撰寫一份畢業(yè)論文，并繪制有關(guān)圖表。 ② 知識(shí)要求：學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)綜合運(yùn)用多學(xué)科的理論、知識(shí)與技能，分析與解決工程問題。通過學(xué)習(xí)、鉆研與實(shí)踐，深化理論認(rèn)識(shí)、擴(kuò)展知識(shí)領(lǐng)域、延伸專業(yè)技能。 ③ 能力培養(yǎng)要求：學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)依據(jù)技術(shù)課題任務(wù)，完成資料的調(diào)研、收集、加工與整理，正確使用工具書；培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)工程設(shè)計(jì)的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)、測(cè)試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉學(xué)生分析與解決工程實(shí)際問題的能力。 ④ 綜合素質(zhì)要求：通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)掌握正確的設(shè)計(jì)思想；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)；在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)能樹立正確的生產(chǎn)觀、經(jīng)濟(jì)觀與全局觀。 ⑤ 設(shè)計(jì)成果要求： 凡給定的設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括說明書、計(jì)算書、圖紙等必須完整，不得有未完的部分，不應(yīng)出現(xiàn)缺頁、少圖紙現(xiàn)象。 1） 對(duì)設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械構(gòu)造、工作原理、整機(jī)布置等，均有清晰的了解。對(duì)設(shè)計(jì)過程、計(jì)算步驟有明確的概念，能用圖紙完整的表達(dá)機(jī)械結(jié)構(gòu)與工藝要求，有比較熟練的認(rèn)識(shí)圖紙能力。對(duì)運(yùn)輸、安裝、使用等也有一定了解。 2） 說明書、計(jì)算書內(nèi)容要精練，表述要清楚，取材合理，取值合適，設(shè)計(jì)計(jì)算步驟正確，數(shù)學(xué)計(jì)算準(zhǔn)確，各項(xiàng)說明要有依據(jù)，插圖、表格及字跡均應(yīng)工整、清楚、不得隨意涂改。制圖要符合機(jī)械機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)，且清潔整齊。 3） 對(duì)國內(nèi)外塔式起重機(jī)情況有一般的了解，對(duì)各種塔式起重機(jī)有一定的分析、比較能力。 其他各項(xiàng)應(yīng)符合本資料有關(guān)部分提出的要求。 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果要求（包括圖表、實(shí)物等硬件要求）： ① 計(jì)算說明書一份 內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)要求的選型、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容、畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告等。作到內(nèi)容完整，論證充分（包括經(jīng)濟(jì)性論證），字跡清楚，插圖和表格正規(guī)（分別進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)）、批準(zhǔn)，字?jǐn)?shù)要求不少于2萬字；撰寫中英文摘要；提倡學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖。 ② 圖紙一套 不少于四張零號(hào)圖紙量。 七、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期） 2013.3.25-2013.3.28 熟悉整理資料 2013.3.29-2013.4.13 方案選擇及總體設(shè)計(jì) 2013.4.14-2013.4.20 繪制總圖 2013.4.21-2013.5.15 吊臂設(shè)計(jì) 20135.16-2013.6.5 繪制吊臂裝配及結(jié)構(gòu)圖紙 2013.6.6-2013.6.19 繪制零件圖紙 2013.6.20-2013.6.21 準(zhǔn)備論文及答辯 八、主要參考文獻(xiàn) [1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機(jī).北京：中國建筑工業(yè)出版社 [2] 董剛、李建功主編.機(jī)械設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社（5冊(cè)） [4] GB/T9462—1999 塔式起重機(jī)技術(shù)條件 [5] GB/T13752—1992 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 [6] GB5144—1994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程 [7] 邢靜忠．ANSYS應(yīng)用實(shí)例與分析．科學(xué)出版社．2006． [8] 劉坤．ANSYS有限元方法精解．國防工業(yè)出版社．2005． [9]GB/T9462—1999 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)條件． [10] GB/T13752—1992 塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范． [11] GB/T5144—1994 塔式起重機(jī)安全規(guī)程 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 系意見： 系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期： 系蓋章 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯 系別： 機(jī)械工程系 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 外文出處 Ocean Engineering 附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。 指導(dǎo)教師評(píng)語： 簽字： 年 月 日 注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 海洋工程29（2002）1463－1477 通過油水界面性能數(shù)值模擬的威爾斯渦輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)分析 A.布里托-梅洛，L.M.C.加托，A.J.N.A.薩爾門托 機(jī)械工程系，西班牙優(yōu)秀設(shè)計(jì)員，里斯本技術(shù)大學(xué)av. Rovisco Pais，1049-001里斯本，葡萄牙 2001年5月22日收到，于2001年8月30日接受 3.結(jié)果與討論 試驗(yàn)研究不同類型的轉(zhuǎn)子葉片，最近對(duì)這些葉片進(jìn)行了管理來提高空氣動(dòng)力學(xué)性能（Raghunathan，1995年，加托，1999年a，b）。在這些類型當(dāng)中，我們考慮兩個(gè)渦輪葉片配置，這可能會(huì)提供一個(gè)更大范圍的流量，在這個(gè)流量范圍內(nèi)渦輪機(jī)可以完全以不錯(cuò)的效率運(yùn)行，與更多標(biāo)準(zhǔn)NACA0015無后掠葉片的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子相比：他們是向后掠NACA0015葉片（韋伯斯特和加托，1999年）。圖1所示，優(yōu)化HSIM-15-262123-1576的未波及葉片（加托和恩里克斯，1996年），如圖2所示。為了進(jìn)行比較，我們采取NACA0015無后掠葉片（加托等人，1996年）。 圖3和圖4顯示了在IST鉆機(jī)上單向流動(dòng)小規(guī)模測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（韋伯斯特和加托，1999年a，b）。結(jié)果列于圖3和圖4，高堅(jiān)固性的威爾斯渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子外半徑為R0.295米，常數(shù)翼弦C125毫米，渦輪實(shí)度0.64，上文提到的葉片配備，有或無導(dǎo)流葉片。數(shù)據(jù)顯示，在無量綱形式中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為效率與壓力降相關(guān)，和轉(zhuǎn)矩,及函數(shù)流量系數(shù)相關(guān)（是空氣密度）。無導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)在圖3中的結(jié)果顯示，NACA001530無后掠轉(zhuǎn)子在時(shí)具有較低的為0.583，NACA001530°向后掠轉(zhuǎn)子在時(shí)具有較低的為0.583，但沒有表現(xiàn)出無后掠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩急劇下降。此外，在失速條件下，轉(zhuǎn)子掃略的轉(zhuǎn)矩在一個(gè)更高流量時(shí)變?yōu)樨?fù)，，而無后掠轉(zhuǎn)子在時(shí)效率變負(fù)。無后掠HSIM裝有葉片的轉(zhuǎn)子顯示出了與向后掠轉(zhuǎn)子類似的hmax，但通過轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的逐步失速的流量，在很寬的流速范圍內(nèi)顯出更高效率失速的發(fā)生。 【】圖1，轉(zhuǎn)子葉片掠角 【】 圖2 NACA0015和HSIM15-262123-1576部分。 圖4表示配備相應(yīng)的情節(jié)相同的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子雙列的導(dǎo)流葉片。如圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)流葉片的使用為上述任何幾何形狀增加了hmax，即從0.583到0.706，0.551到0.613和0.553到0.669。此外，我們發(fā)現(xiàn)，使用導(dǎo)流葉片縮小了流量范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)渦輪機(jī)以正扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)。 【1469 圖（a）（b）（c）】 圖3. 無后掠和30°向后掠NACA0015和無后掠HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦輪機(jī)，無導(dǎo)流葉片：效率的測(cè)量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對(duì)流量系數(shù)。 【1470 圖（a）（b）（c）】 圖4. 無后掠和30°向后掠NACA0015和無后掠HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦輪機(jī)，帶導(dǎo)流葉片：效率的測(cè)量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對(duì)流量系數(shù)。 表1總結(jié)了六個(gè)渦輪機(jī)的性能數(shù)據(jù)，其中和分別為最小和最大的流量系數(shù)，效率名義上是。然而，和給出了這樣一個(gè)跡象，即當(dāng)中壓力和流率比例近于直線的范圍時(shí)的操作范圍。在上面的性能對(duì)比中，穩(wěn)定的整體堅(jiān)固性被假定為不同的渦輪機(jī)配置。表1中的結(jié)果顯示出，轉(zhuǎn)子葉片的幾何形狀對(duì)渦輪機(jī)的性能具有顯著的影響。特別是與在 較窄的流量范圍內(nèi)有更高的峰值效率的渦輪機(jī)相比，一些轉(zhuǎn)子的幾何形狀會(huì)給與相當(dāng)寬的流量范圍，在這個(gè)范圍中，渦輪機(jī)可以高效運(yùn)行。 圖5-7通過44個(gè)有代表性的波浪氣候的亞速爾群島網(wǎng)站的記錄給出了平均電力輸出，并考慮到各海況的發(fā)生頻率設(shè)定的數(shù)值。結(jié)果給出了渦輪機(jī)特性K為幾個(gè)值的額定功率。表2表示在哪些設(shè)計(jì)的不同類型的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子及旁通壓力釋放閥的流量系數(shù)值。 3.1 NACA0015無后掠轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)流葉片 圖5給出了研究NACA0015無后掠葉片的轉(zhuǎn)子使用導(dǎo)流葉片的數(shù)值模擬的結(jié)果。圖5還展示出了有或者無龐統(tǒng)壓力溢流閥，導(dǎo)流葉片的使用都會(huì)使平均電功率輸出有顯著的增加。圖3和圖4中繪制的NACA0015有或者無導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子的曲線圖，分別顯示出帶導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)具有最大效率.無導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線具有較寬的流量范圍，超過這個(gè)范圍渦輪機(jī)將以良好的效率運(yùn)行。數(shù)值模擬的結(jié)果揭示了有用的導(dǎo)流葉片。此外，他們顯示的是在上述條件下，渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是最大化的渦輪機(jī)的峰值效率，即使可能導(dǎo)致相對(duì)于流速曲線有一個(gè)較窄范圍的效率。此外，可以發(fā)現(xiàn)，使用導(dǎo)流葉片會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)尺寸的一個(gè)小的增加，然而，這不應(yīng)該構(gòu)成重大的問題，因?yàn)闇u輪機(jī)的成本只有整個(gè)工廠成本的一小部分。 【1471 表1】 【1472 圖（a）（b）（c）】 圖5（a）的結(jié)果還表明，不管導(dǎo)流葉片是否被承認(rèn)電功率輸出作為渦輪機(jī)的額定功率的功能的趨勢(shì)是一樣的，。圖6顯示出電功率輸出的顯著增加。被看做渦輪機(jī)額定功率增大到600KW。最大電功率輸出已實(shí)現(xiàn)，在模擬中考慮渦輪機(jī)額定功率的范圍。 【1473 圖（a）（b）】 圖6，向后掠的30°NACA0015轉(zhuǎn)子葉片渦輪機(jī)和無導(dǎo)流葉片（a）和無旁通閥（b）：作為渦輪機(jī)的特性函數(shù)K，渦輪機(jī)的額定功率為幾個(gè)值。 圖5（b）給出了使用旁路泄壓閥的情況下的數(shù)值模擬結(jié)果。在這樣的條件下，當(dāng)使用旁路泄流閥時(shí)，與相應(yīng)的情況下相比，總的轉(zhuǎn)換功率相當(dāng)小。另外，轉(zhuǎn)換后的電功率隨渦輪功率增長(zhǎng)至900kw，高于這個(gè)值時(shí)，轉(zhuǎn)換后的功率將減小，因?yàn)樾×髁繙u輪機(jī)損失和機(jī)械損失。轉(zhuǎn)換的最大電力獲得的常數(shù)k的值，類似于使用旁路溢流閥獲得的。 【1474 圖（a）（b） 】 圖7中，HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦和無導(dǎo)流葉片（a）以及無旁通閥（b）：作為渦的特性函數(shù)k，渦的額定功率為幾個(gè)值。 【 1474 表2】 3.2NACA0015橫掃轉(zhuǎn)子葉片，有或者無導(dǎo)流葉片 圖6給出了研究使用導(dǎo)流葉片對(duì)NACA0015 30°向后掠轉(zhuǎn)子葉片的影響的數(shù)值模擬的結(jié)果?？梢钥闯?，導(dǎo)流葉片的使用不利于沒有溢流閥的情況。這是由于與無導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)相比，裝有導(dǎo)流葉片的渦在停滯流動(dòng)條件下的性能最差（見圖3和圖4）。 如圖5和圖6比較所示，①裝有橫掃葉片轉(zhuǎn)子的渦比無后掠葉片渦的性能差，②假定該導(dǎo)流葉片和壓力釋放閥都被使用。這個(gè)結(jié)果與圖4所示的相同的渦的性能曲線相符。 當(dāng)考慮使用溢流閥且無導(dǎo)流葉片時(shí)，向后掠NACA0015葉片的轉(zhuǎn)子與無后掠NACA0015轉(zhuǎn)子相比，表明向后掠的轉(zhuǎn)子葉片比相應(yīng)的無后掠的轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的能量少。在這些條件下，與向后掠葉片相比，無后掠轉(zhuǎn)子具有比失速之前效率更高的優(yōu)點(diǎn)。然而向后掠葉片的好處是，目前向后掠葉片沒有旁路壓力釋放閥且不使用導(dǎo)流葉片。 對(duì)于一個(gè)給定的渦的額定功率，電能的轉(zhuǎn)換作為渦特性k的一個(gè)功能，這兩種類型的渦是相似的，既當(dāng)最高轉(zhuǎn)換達(dá)到195k119.4Pam3S時(shí)，無論是否使用旁路泄壓閥都一樣。 此外，可以看出，旁通閥的使用與向后掠葉片轉(zhuǎn)子的配合不會(huì)導(dǎo)致一個(gè)顯著增加的平均功率轉(zhuǎn)換，與所發(fā)現(xiàn)的相應(yīng)條件下無后掠葉片渦輪機(jī)相反。這是由于在較寬的流速范圍內(nèi)，向后掠葉片轉(zhuǎn)子的渦可以以良好的效益工作。 3.3 HSIM轉(zhuǎn)子葉片和無導(dǎo)流葉片 圖7的結(jié)果顯示，無后掠HSIM葉片轉(zhuǎn)子在使用旁通閥（圖7a）和不使用旁通閥時(shí)（圖7b），有或無導(dǎo)流葉片相比較，可以看出，當(dāng)無導(dǎo)流葉片的渦的旁路泄壓閥運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的電能稍高，可以看出，當(dāng)無導(dǎo)流葉片的渦的旁路泄壓閥運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的電能稍高。在渦帶導(dǎo)流葉片的條件下也可以發(fā)現(xiàn)使用旁路壓力泄壓閥可以使電功率轉(zhuǎn)換有較大幅度的提高。 當(dāng)HSIM葉片轉(zhuǎn)子與NACA0015（圖5）比較時(shí)，在無導(dǎo)流葉片和帶有旁通閥這兩種情況下，我們觀察到NACA0015裝有葉片的轉(zhuǎn)子的渦可以獲得更好的性能。這意味著與HSIM葉片轉(zhuǎn)子的下部較寬的曲線相比應(yīng)優(yōu)選高峰窄的NACA0015葉片轉(zhuǎn)子的效率曲線。 圖4表明，當(dāng)使用旁通閥時(shí)無后掠NACA0015葉片轉(zhuǎn)子比HSIM葉片轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩曲線更有利。與此相反目前如果沒有旁通閥是事實(shí)。雖然在流速范圍更寬時(shí)HSIM轉(zhuǎn)子葉片具有正的轉(zhuǎn)矩，有或者無導(dǎo)流葉片，其結(jié)果與NACA轉(zhuǎn)子葉片相比表明，如果使用壓力釋放閥，至少波氣候在亞速爾群島是不利的。 如果不考慮旁通閥，可以通過使用HSIM葉片得到稍微好一點(diǎn)的性能。我們注意到，HSIM葉片會(huì)導(dǎo)致更高的額定功率和尺寸更小的渦輪機(jī)，然而如果考慮到電動(dòng)發(fā)電機(jī)和其電力電子的成本，這可能不會(huì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。 4. 結(jié)論 通過波線理論來模擬電源轉(zhuǎn)換鏈的數(shù)學(xué)模型可以用來匹配多個(gè)威爾斯渦輪機(jī)油水界面波能量轉(zhuǎn)換器。主要關(guān)注的是威爾斯渦輪機(jī)的峰值效率與渦輪機(jī)可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)的流率范圍的寬度（固有有限），尤其是考慮在油水界面工廠中結(jié)合使用一個(gè)旁路壓力釋放閥。 旁路高壓溢流閥被發(fā)現(xiàn)為在類似的工作條件下研究的每個(gè)渦輪設(shè)計(jì)，以提供更高級(jí)別的電能生產(chǎn)。這一增長(zhǎng)對(duì)無后掠NACA0015帶有導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子尤為重要。這個(gè)渦輪機(jī)為所有研究的渦輪機(jī)配置提供最佳的電源轉(zhuǎn)換。 無后掠NACA0015無導(dǎo)流葉片，且無旁路減壓閥的轉(zhuǎn)子表現(xiàn)最差。數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)這種情況下，最大的平均電能生產(chǎn)只有60%左右，這樣可以實(shí)現(xiàn)最好的安排，即無后掠NACA0015導(dǎo)流葉片與壓力釋放閥并行工作的轉(zhuǎn)子。 當(dāng)不考慮溢流閥時(shí)，無后掠HSIM帶或不帶導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子提供了最佳的功率轉(zhuǎn)換。 旁通壓力釋放閥的使用已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)用來減小渦輪機(jī)的尺寸和額定功率。 當(dāng)旁通溢流閥被應(yīng)用于油水界面的控制時(shí)，渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)著眼于渦輪機(jī)的峰值效率最大化，即使這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)較窄的效率曲線。相反，當(dāng)沒有考慮旁通閥時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明，渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)能夠在一個(gè)很寬的流速范圍內(nèi)以相當(dāng)不錯(cuò)的效率運(yùn)轉(zhuǎn)。 致謝 根據(jù)IDMEC和MAQETEC的合同BD/5148/95，部分財(cái)政支持的計(jì)劃PRAXIXXI，里斯本的工作報(bào)告。