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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
課題
名稱
QTZ500塔式起重機——臂架優(yōu)化設(shè)計
系 別: 機械工程系
專 業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級: 機053班
學(xué)生姓名: 張勇杰
學(xué) 號: 2005307322
指導(dǎo)教師: 李常勝 劉春東
課題來源
社會實踐
課題類別
工程設(shè)計
一、 論文資料的準備
(一) 塔式起重機概述
塔式起重機是一種塔身樹立起重臂回轉(zhuǎn)的起重機械,簡稱塔機,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便等特點。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。塔式起重機必須具備下列特點:
① 起升高度和工作幅度較大、起重力矩大;
② 工作速度高,具有安裝微動性能及良好的調(diào)速性能;
③ 要求拆裝運輸方便迅速,以適應(yīng)頻繁轉(zhuǎn)移工地的需要。
(二) 我國塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀
塔式起重機在我國的生產(chǎn)與應(yīng)用已經(jīng)有50余年的歷史,經(jīng)歷了以個從測繪仿制到自行設(shè)計制造的過程,特別是進入20世紀90年代以后,我國塔式起重機行業(yè)隨著全國范圍建筑任務(wù)的增加而進入了一個興盛時期,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,到處都有塔機的應(yīng)用。近20年來,市場的需求,有力的促進了技術(shù)的進步,通過研究開發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新、引進消化,我們的設(shè)計手段和配套件生產(chǎn)能力也有了很大的進步,計算機輔助設(shè)計、微電子技術(shù)、程控語言控制技術(shù)都在塔機上得到了應(yīng)用。當然也不可否認,我國的塔機產(chǎn)品的技術(shù)性能、制作質(zhì)量和品種型號規(guī)格,與發(fā)達國家產(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)備和檢測手段等,差距更大。這就影響了我們整機產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性,增加了事故隱患。對此我們絕不可以掉以輕心,要加倍努力、敢于創(chuàng)新、嚴格把關(guān)、趕超國際水平。
(三) 我國塔式起重機的發(fā)展趨勢
我國大規(guī)模經(jīng)濟建設(shè)已有二十來年的歷史,這二十來年里,大量建筑物的涌現(xiàn)和大型工程的興建,鐵路、公路橋梁的建設(shè),給塔式起重機提供了良好的市場。我國的塔式起重機發(fā)展趨勢可以分以下幾個方面:
① 我國塔機產(chǎn)品的品種、型號、規(guī)格應(yīng)向多樣化發(fā)展,以適應(yīng)不同工程、不同用戶的需求。就目前現(xiàn)實而言,我國塔式起重機幾乎是上回轉(zhuǎn)一統(tǒng)天下,下回轉(zhuǎn)塔機很少。
這正好說明我國塔機品種單一化,實際上只要是有技術(shù)創(chuàng)新,下回轉(zhuǎn)塔機在我國完全是可以大有作為的。
② 適當發(fā)展動臂式自升塔機和折曲式兩用臂架自升塔機的生產(chǎn),以適應(yīng)塔機出口市場和國內(nèi)大中型城市內(nèi)某些特定工程和鋼結(jié)構(gòu)高層建筑施工的需要。
③ 更多的采用組裝式結(jié)構(gòu),做到產(chǎn)品系列化,部件模數(shù)化,以不同模數(shù)塔身、臂架標準節(jié)組合成的變斷面塔身和臂架,這不僅能提高塔身、臂架的力學(xué)性能,減輕塔式起重機自重,而且可明顯減少使用單位塔架、臂架的儲備量,為單位節(jié)約成本。便于產(chǎn)品更新?lián)Q代,簡化設(shè)計制造,提高塔機使用的經(jīng)濟效益。
(四) 國外塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀
① 組合塔機或稱模塊塔機:所謂組合塔機,就是以塔身結(jié)構(gòu)為核心,按結(jié)構(gòu)和功能特點,將塔機分解為若干部分,并依據(jù)系列化和通用化要求,遵循模數(shù)制原理將各部分劃分并設(shè)計成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求,選用適當模塊分別組成具有不同技術(shù)性能特點的塔機,以滿足施工的具體要求。
② 一些超重型塔機相繼問世:近年來由于大功率電站、高壩、近海石油鉆井平臺、天然氣鉆井平臺以及石油化工業(yè)發(fā)展的需要,對重型和超重型塔機提出了更多更高的要求。如今,幅度70~90m、最大起重量50~60t、起升高度100~300m的塔機已非罕見。
③ 適應(yīng)都市改建需要的城市塔機應(yīng)運而生,并得到發(fā)展,其特點是:采用短平衡臂、可在4m×4m~6m×6m尺寸范圍內(nèi)進行X形底架、運輸方便快捷、安裝架設(shè)速度快、采用較完善的調(diào)速、操縱系統(tǒng)和電子儀表。
(五) QTZ500型塔式起重機的簡單介紹及其市場前景
QTZ500型塔式起重機簡稱QTZ500型塔機,是500kN·m上回轉(zhuǎn)自升式塔機,是一種結(jié)構(gòu)合理,性能比較優(yōu)異的產(chǎn)品,比較國內(nèi)同規(guī)格同類型的塔機具有更多的優(yōu)點,能夠滿足高層建筑施工的需要,可用于建筑材料和預(yù)制構(gòu)件的吊運和安裝,并能在市內(nèi)狹窄地區(qū)和丘陵地帶建筑施工。
該機屬于快裝塔機和城市塔機,用于中小城市公用建筑、學(xué)校建筑和多層住宅的施工建設(shè)。以基本高度(獨立式)36米。如果用戶需要高層附著施工,只需提出另行訂貨需求,即可增加某些部件實現(xiàn)本機的最大設(shè)計高度100m,也就是附著高層施工,可建32層以內(nèi)的高樓。
近年來,隨著建設(shè)工程量的不斷擴大,起重安裝工程量也越來越大,尤其是現(xiàn)代化大型石油、化工、冶煉、電站及高層建筑的安裝作業(yè)逐年增加,因此,對工程起重機特
別是大規(guī)模的起重機需求日益增加,隨著當代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各種新技術(shù)、新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)在工程起重機上得到廣泛的應(yīng)用,所有這些因素都有力的促進了工程起重機的發(fā)展。目前中小城市居民樓建設(shè)主要以10層以內(nèi)的為多,而我們的產(chǎn)品QTZ500型塔式起重機主要針對城市12層以內(nèi)高樓的建設(shè)以及設(shè)備安裝工作,適合當前市場的需要,因此設(shè)計生產(chǎn)這一型號的塔式起重機是可行的。
二、本課題的目的(重點及擬解決的關(guān)鍵問題)
本次畢業(yè)設(shè)計是對機械專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)前的一次全面訓(xùn)練,目的在于鞏固和擴大我們在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識,訓(xùn)練我們綜合運用所學(xué)知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉我們獨立工作能力和創(chuàng)新精神之最佳手段。畢業(yè)設(shè)計要求我們在設(shè)計過程中,要獨立思考,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,使我們掌握塔式起重機的總體設(shè)計,吊臂的設(shè)計,整體穩(wěn)定性計算,有限元分析等內(nèi)容,為今后步入社會、走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。通過此次設(shè)計使我們獲得基本塔機結(jié)構(gòu)設(shè)計,理論聯(lián)系實際,擴大知識面;同時也是鍛煉和培養(yǎng)自身能力及素質(zhì)的重要渠道,也是我們逐步實現(xiàn)由學(xué)生到社會的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)我們初步擔任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能,體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
(一) 主要內(nèi)容
(1) 設(shè)計任務(wù):
① 總體參數(shù)的選擇(QTZ500級別)
② 結(jié)構(gòu)形式
(2) 總體設(shè)計:
① 主要技術(shù)參數(shù)性能
② 設(shè)計原則
③ 平衡重的計算
④ 塔機的風(fēng)力計算
⑤ 整機傾翻穩(wěn)定性的計算
(3) 吊臂的設(shè)計和計算:
① 吊臂的形式及尺寸(變截面)(雙吊點)
② 吊臂的強度、穩(wěn)定性及剛度驗算
(二) 研究方法
① 類比法:參考國內(nèi)同類型塔式起重機設(shè)計;
② 有限元分析法:利用有限元分析軟件對臂架進行優(yōu)化設(shè)計。
(三) 研究思路
塔式起重機的機構(gòu)是有起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、小車變幅機構(gòu)、行走機構(gòu)四大傳動機構(gòu)組成,另外還要重點注意該機的金屬結(jié)構(gòu),塔機的金屬結(jié)構(gòu)又分為塔身、臂架、平衡臂、塔頂、以及頂升套架。我們應(yīng)該不僅設(shè)計好塔機的機構(gòu),更重要的也要設(shè)計好塔機的金屬結(jié)構(gòu),所以我們這次設(shè)計分塊分工完成。
我負責(zé)設(shè)計的部分是塔式起重機金屬結(jié)構(gòu)中臂架的優(yōu)化設(shè)計,臂架是由若干個臂架標準節(jié)組成的,所以我以臂架標準節(jié)節(jié)為單位進行參數(shù)化設(shè)計,提出參數(shù)化模型,并利用三維制圖軟件制成三維圖,并利用有限元分析軟件對塔式起重機進行動力學(xué)和靜力學(xué)分析,以對結(jié)果進一步優(yōu)化設(shè)計。
四、總體安排和進度(包括階段性工作內(nèi)容及完成日期)
2009.3.23-2008.3.28 熟悉整理資料
2009.3.29-2009.4.13 方案選擇及總體設(shè)計
2008.4.14-2008.4.20 繪制總圖
2008.4.21-2008.5.15 臂架設(shè)計
2008.5.16-2008.6.5 繪制臂架裝配及機構(gòu)圖紙
2008.6.6-2008.6.19 繪制零件圖紙
2008.6.20-2008.6.26 準備論文及答辯
五、主要參考文獻
[1] 哈爾濱建筑工程學(xué)院主編.工程起重機.北京:中國建筑工業(yè)出版社
[2] 董剛、李建功主編.機械設(shè)計.機械工業(yè)出版社
[3] 機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社(5冊)
[4] GB/T9462—1999 塔式起重機技術(shù)條件
[5] GB/T13752—1992 塔式起重機設(shè)計規(guī)范
[6] GB5144—1994 塔式起重機安全規(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