QTZ40塔式起重機總體及起升系統(tǒng)的設計【cad高清圖紙和說明書全套】
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河北建筑工程學院畢業(yè)實習報告系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機094 姓 名 劉志勇 學 號 2009307428 指導教師 李常勝 實習成績 畢業(yè)實習報告為了給我們的畢業(yè)設計做良好的鋪墊,讓我們對所要設計的內(nèi)容有一個比較全面的認識能較完善的完成畢業(yè)設計,在指導老師的安排,我們踏上了開往長春的列車,在長春進行參觀實習。實習目的:畢業(yè)實習是整個教學的一個重要環(huán)節(jié),又由于是第一次的專業(yè)實習所以我很重視也很認真,因為我們平時只能從課本上學習理論知識,所以能有這樣的實習機會我也格外珍惜,希望能夠?qū)W到課本上學不到的知識,積累實踐經(jīng)驗,為以后的經(jīng)驗積累入門經(jīng)驗。通過本次實習使我們了解起重機的基本特性參數(shù),弄清設計過程,學會設計調(diào)整和收集資料,并且有利于我們更好的理論聯(lián)系實際,進一步加深對本專業(yè)知識的了解和把握。要求我們在實習過程中結(jié)合實物,認真研究圖紙,弄清各部分的關系;仔細觀察某些具體部件的加工工藝機器某些工序(如組裝)的基本過程;并注意比較不同類型起重機的異同;認真收集資料,寫好實習報告,為畢業(yè)設計做好準備。參加展出的主要單位的情況:大有建機。濟南大有建設機械有限公司,是國家技術監(jiān)督局定點生產(chǎn)建筑機械的專業(yè)廠家,公司座落在泉城濟南東郊,北靠濟青高速公路,南依膠濟鐵路,地理位置得天獨厚。 公司技術力量雄厚,工藝設備先進,具有完備的檢測手段和管理制度,主要生產(chǎn)QTG25、QTZ25、QTZ31.5、QTZ40、QTZ50、QTZ63、QTZ80、QTZ160等系列塔機,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加合理,性能更加可靠。本公司還生產(chǎn)塔機專用高強螺睞,產(chǎn)品遠銷省內(nèi)外。公司堅持走科技振興之路,以科技為先導、以品質(zhì)求發(fā)展,努力探索和提高塔機產(chǎn)品的科技含量,不斷開發(fā)新產(chǎn)品,以滿足廣大客戶的需要?,F(xiàn)產(chǎn)品已遍銷全國20多個省、市、自治區(qū),在各地區(qū)有完善的服務隊伍。本公司堅持“質(zhì)量、信譽至上”、“一切為了用戶” 為服務宗旨。以誠交友、以信立業(yè)、同舟共濟、共謀發(fā)展。先進設備:機器人自動焊接系統(tǒng):公司在國內(nèi)同行業(yè)首家采用標準節(jié)主弦桿機器人自動焊接系統(tǒng),性能穩(wěn)定,工作效率高,自動化程度高,一人可看多臺焊接系統(tǒng),焊接質(zhì)量和焊接效率較使用前有大幅提高,產(chǎn)品在主要受力結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量方面達到國際同行業(yè)先進水平。自動化拋丸噴涂流水線:采用世界一流全自動噴涂流水線,大型結(jié)構(gòu)件表面涂裝前采用拋丸除銹處理,有效的去除鋼材表面氧化物及焊接飛濺物,消除工件在焊接過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力,增加工件抗疲勞強度及鋼材表面硬度,并增加漆膜附著力,延長了產(chǎn)品的使用壽命經(jīng),發(fā)揮最大效能,同時節(jié)能降耗。6m12m數(shù)控等離子切割機:采用等離子切割機進行板類件的下料,不僅切割速度快,而且切割面光潔,熱變形小。精密機床加工設備:塔帽,起重臂插頭等銷軸和孔配合的關鍵部位,全部采用拉床式處理,提高了孔的加工精度。雙面銑加工端面:每四節(jié)一組,進行兩端面的加工,從而保證了每節(jié)標準節(jié)的平面度。安全性的保證:安全性的保證:精良的制造工藝來自引進和自主研發(fā)的高科技制造設備。原材料是保障質(zhì)量的要關,公司直接從大鋼廠訂單式批量采購,保障了原材料安全性能。電器機構(gòu):選用法國施耐德接觸器,斷相與相序保護、電機過載保護齊全,保證電氣系統(tǒng)安全正常運轉(zhuǎn)。起升機構(gòu):制動輪采用鑄鋼材料,表面淬火處理,外圓磨削加工并嚴格控制其跳動度,進行動平衡試驗,每臺起升機構(gòu)均進行空載、靜載、動載等試驗,保證剎車可靠、安全、耐用。變幅機構(gòu):變幅采用免維護行星減速機,電動錐制動,結(jié)構(gòu)合理緊湊,跑車平穩(wěn)有力,耐久性高。回轉(zhuǎn)機構(gòu):回轉(zhuǎn)電機采用繞線電機,液力傳動,回轉(zhuǎn)平穩(wěn)有力。操控裝置:駕駛室操控裝置采用人性化設計,保證舒適,便于安全駕駛。由于塔式起重機尺寸較大,所以參展的只是模型,但是也很好的模擬了其工作特性及操作原理。同時公司發(fā)放了許多手冊,可以讓客戶及專業(yè)人士了解到本產(chǎn)品性能參數(shù)。內(nèi)附大有產(chǎn)品介紹,有圖紙及專門介紹。三一重工。三一集團是全球工程機械制造商50強、全球最大的混凝土機械制造商、中國企業(yè)500強、工程機械行業(yè)綜合效益和競爭力最強企業(yè)、福布斯“中國頂尖企業(yè)”,中國最具成長力自主品牌、中國最具競爭力品牌、中國工程機械行業(yè)標志性品牌、亞洲品牌500強。經(jīng)營范圍:建筑工程機械、起重機械、停車庫、通用設備及機電設備的生產(chǎn)、銷售與維修(其中特種設備制造須憑本企業(yè)行政許可);金屬制品、橡膠制品及電子產(chǎn)品、鋼絲增強液壓橡膠軟管和軟管組合件的生產(chǎn)、銷售;客車(不含小轎車)和改裝車的制造與銷售(憑審批機關許可文件經(jīng)營);五金及法律法規(guī)允許的礦產(chǎn)品、金屬材料的銷售;提供建筑工程機械租賃服務;經(jīng)營商品和技術的進出口業(yè)務(國家法律法規(guī)禁止和限制的除外)。三一重工是國內(nèi)外知名企業(yè),是工程機械方面的領頭羊。此次參展的是三一汽車起重機,其基本特性參數(shù)可以從銘牌上直接看到,為記錄數(shù)據(jù),收集資料提供巨大的方便。實習內(nèi)容及過程: 這次實習我們主要是認識長春會展中心擺出的各種機械產(chǎn)品。其中主要有裝載機、挖掘機、橋式起重機、塔式起重機,還有各種機械方面的材料、工具、零件等。我們主要是觀察了輪式裝載機。 早晨八點半,我們來到了本次實習的目的地長春會展中心,開始了本次實習。 首先我們在指導老師帶領下參觀了展出單位的參展地點,看到了國內(nèi)外先進的起重機,我們觀看了汽車起重機及塔式起重機,并詳細的記下了相關機型、相關部件的結(jié)構(gòu)、性能等。指導老師帶領同學們仔細觀察了起重機的特點及構(gòu)造,同時針對同學們對所要設計的內(nèi)容所提出的一系列的問題進行了詳細的實物講解,使我們對起重機的結(jié)構(gòu)、性能特點有了更好的認識,同學們的積極性也都很高,拿著自己的手機、相機拍下了課本上所不能了解的東西。之后同學們分組參觀,每個公司展出的起重機前都有專人負責,我們就自己不懂的地方向負責人進行了耐心的提問。各負責人為我們詳細的介紹了起重機設計時的注意事項,并針對我們的畢業(yè)設計提出了更多更好的意見。同時鑒于同學們的要求,各負責人給我們講解了起重機的整體性能、部件的完整的設計方案和圖紙,在指導老師和相關負責人的指導教誨下,我們學到了很多學校里學不到的知識,我們受益頗深。之后我們還觀看了大有建機的負責人對起重機模型的操作,對起重機的工作原理做到了心中有數(shù)。然后我們觀看了三一重工的汽車起重機以及其他公司的塔式起重機的模型。最后我們還觀看了勞動防護用品。勞保用品分四大門類近千種,包括:個體防護用品(頭部防護、眼面部防護、足手部防護、防護服、防墜落用品、呼吸護具、水上救生用品等),職業(yè)服裝及材料(阻燃、防靜電、拒水拒油、工裝等),安全生產(chǎn)監(jiān)測儀器儀表(輻射及微波、靜電、噪音、粉塵、毒物等各類監(jiān)測儀器儀表),安全生產(chǎn)設備(交通安全生產(chǎn)設備、礦工安全設備、石油職工安全生產(chǎn)設備、機械安全生產(chǎn)防護裝置、電力安全防護設備、應急救援設備、消防設備等)。這增加了我們安全勞動方面的知識,安全生產(chǎn)也很重要。實習總結(jié):通過此次實習我學到了許多書本上學不到的知識,比如在人格魅力方面的鍛煉,在與人出事方面的謙恭,做事要事無巨細,親自躬行,在做事前后的思考與探索,這都對我的人格成長起到了很好的作用,并且為我以后的工作奠定了很好的實踐基礎。另一方面,通過這次實習使我們能夠掌握要領,并做到舉一反三,培養(yǎng)自己分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力,提前進入未來將要從事的工作角色。畢業(yè)實習是我們機械專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分,其目的在于通過實習使學生獲得基本生產(chǎn)的感性知識,理論聯(lián)系實際,擴大我們的知識面;同時又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質(zhì)的重要渠道,培養(yǎng)當代大學生具有吃苦耐勞的精神,也是學生接觸社會、了解企業(yè)的一個絕好的機會。我們的實習達到了我們所希望的效果,相信通過此次畢業(yè)實習,會使我們每一位同學將理論與實際結(jié)合的更緊密,更能夠使我們掌握工程機械設計的基本流程、各種參數(shù)的選取、各種影響因素產(chǎn)生的特點;使我們從容的面對以后的設計和我們即將踏入的工作崗位。實習雖然結(jié)束了,再過三個多月,我們真的就要走上工作崗位了,想想自己大學四年的生活,有許多讓我回味的思緒,我感謝老師們對我的諄諄教會,在這個春意盎然的季節(jié),伴隨著和煦的春風一起飛揚,飛向遠方,去追逐我的夢!畢業(yè)設計開題報告課題名稱QTZ40塔式起重機總體及起升系統(tǒng)的設計系 別: 機械工程系 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 班 級: 機械094 學生姓名: 劉志勇 學 號: 2009307428 指導教師: 李常勝 課題來源導師課題課題類別工程設計一、 論文資料的準備1、 現(xiàn)狀 從塔機的技術發(fā)展方面來看,雖然新的產(chǎn)品層出不窮,新產(chǎn)品在生產(chǎn)效能、操作簡便、保養(yǎng)容易和運行可靠方面均有提高,但是塔機的技術并無根本性的改變。塔機的研究正向著組合式發(fā)展。所謂的組合式,就是以塔身結(jié)構(gòu)為核心,按結(jié)構(gòu)和功能特點,將塔身分解成若干部分,并依據(jù)系列化和通用化要求,遵循模數(shù)制原理再將各部分劃分成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求,選用適當模塊分別組成具有不同技術性能特征的塔機,以滿足施工的具體需求。推行組合式的塔機有助于加快塔機產(chǎn)品開發(fā)進度,節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)費用,并能更好的為客戶服務。 塔機分為上回轉(zhuǎn)塔機和下回轉(zhuǎn)塔機兩大類。其中前者的承載力要高于后者,在許多的施工現(xiàn)場我們所見到的就是上回轉(zhuǎn)式上頂升加節(jié)接高的塔機。按能否移動又分為:走行式和固定式。固定式塔機塔身固定不轉(zhuǎn),安裝在整塊混凝土基礎上,或裝設在條形式X形混凝土基礎上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。起重機起升機構(gòu)制動系統(tǒng),主要包括:機械傳動鏈中減速器的高速軸上裝工作制動器,卷筒法蘭盤上安裝的液壓式安全制動器;由工業(yè)控制計算機或可編程序控制器PLC與控制電路組成的電氣控制系統(tǒng);在正常情況下只要起重機主電源接通,安全制動器始終處于通電打開狀態(tài);在起重機供電系統(tǒng)故障及起升機構(gòu)故障情況下安全制動器閉合;其特點是在起升機構(gòu)發(fā)生故障,檢測元件檢測出的信號送入工業(yè)控制計算機或可編程序控制器PLC,經(jīng)計算及邏輯判斷,再輸出信號控制工作制動器先閉合,并經(jīng)過延時后,安全制動器再閉合;或者在緊急停電情況下利用安全制動器節(jié)流閥作用,使安全制動器滯后閉合。減小安全制動器閉合時對機械傳動鏈造成的沖擊載荷,避免了零部件損壞,確保了設備和工作人員安全。塔式起重機上的起升系統(tǒng),操作人員只需攜帶輕巧的發(fā)射系統(tǒng),自由走動并選擇最佳(安全)視覺位置實行操作,消除了以往由于視線不清、環(huán)境惡劣或指揮配合不當?shù)纫蛩卦斐傻氖鹿孰[患,保證了安全操作;操作、系纜、掛鉤可由一人單獨承擔,無需他人指揮,節(jié)省了人力資源;操作人員獨立判斷,操作的準確性、連貫性比以往得以顯著提高,從而大幅度提高了生產(chǎn)效率。2、發(fā)展趨勢重點產(chǎn)品大型化,高速化和專用化由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大,生產(chǎn)效率日益提高,以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加,促使大型或高速起重機的需求量不斷增長,起重量越來越大,工作速度越來越高,并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作,容易維護,而且安全性要好,可靠性要高,要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟性。工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性,使專用起重機的市場不斷擴大,品種也不斷更新,以特有的功能滿足特殊的需要,發(fā)揮出最佳的效用。系列產(chǎn)品模塊化、組合化合標準化用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法,將起重機上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途,有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊,通過不同模塊的相互組合,形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進,只需針對某幾個模塊。設計新型起重機,只需選用不同模塊重新進行組合??墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機改換成具有相當批量的模塊生產(chǎn),實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn),企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能,降低制造成本,提高通用化程度,用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品,充分滿足用戶需求通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化有相當批量的起重機是在通用的場合使用,工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣,考慮綜合效益,要求起重機盡量降低外形高度,簡化結(jié)構(gòu),減小自重和輪壓,也可命名整個建筑物高度下降,建筑結(jié)構(gòu)輕型化,降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展,并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化起重機的更新和發(fā)展,在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結(jié)合,將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng),實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。使起重機具有更高的柔性,以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式,提高單機綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置,使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性,可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄,起重機運行的自動保護與自動檢測,特殊場合的遠距離遙控等,以適應自動化生產(chǎn)的需要。二、本課題的目的(重點及擬解決的關鍵問題)起重機是指能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械,具有動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性,多用于人力不能完成的任務。塔式起重機:動臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機。作業(yè)空間大,主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構(gòu)件的安裝。由金屬結(jié)構(gòu)、工作機構(gòu)和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動臂和底座等。工作機構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。電氣系統(tǒng)包括電動機、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。隨著科學技術和計算機技術的進一步發(fā)展,現(xiàn)代工程技術正向著實用、可靠、安全、經(jīng)濟以及規(guī)范的方向發(fā)展。在這樣的發(fā)展背景下,對塔式起重機起升機構(gòu)的設計也提出了新的要求,實現(xiàn)塔式起重機起升機構(gòu)在安全可靠的基礎上的經(jīng)濟性受到了人們越來越多的重視。同時,在塔式起重機起升機構(gòu)的傳統(tǒng)設計過程中,設計人員更多的依靠經(jīng)驗、試湊、靜態(tài)定性分析和手工勞動,導致了設計產(chǎn)品的設計周期長,設計質(zhì)量差,設計費用高,產(chǎn)品缺乏競爭力。因此,研究塔式起重機起升機構(gòu)的優(yōu)化設計方法,對于提高塔式起重機起升機構(gòu)設計的效率和質(zhì)量具有重要的作用。 論文主要在分析了塔式起重機在工程實際中的應用情況、主要形式及其作用,提出了對塔式起重機,特別是對塔式起重機的咽喉設備起升機構(gòu)進行研究,使其使用更加方便,成本更加低廉,具有重要現(xiàn)實意義的思想。本論文在理論和實踐中的主要成果與特色如下: (1)應用設計方法學對塔式起重機起升機構(gòu)的總體方案進行了優(yōu)化決策,采用基于數(shù)學規(guī)劃的優(yōu)化設計方法對塔式起重機起升機構(gòu)的減速器進行了參數(shù)優(yōu)化設計,提出使用基于有限元法的優(yōu)化設計方法對起升卷筒進行目標優(yōu)化設計。 (2)論述了設計方法學,包括功能分析法和層次分析法的基本原理和設計思想。其中,運用功能分析法對門式起重機起升機構(gòu)總體方案進行定性的分析,而運用層次分析法對塔式起重機起升機構(gòu)總體方案進行定性和定量相結(jié)合的方法。重點:塔式起重機總體及其起升系統(tǒng)的設計,以及各個部件的設計。需要解決的問題:1、在塔式起重機總體設計中,要考慮到起重機每個部件的的合理及其安全性能。1)吊鉤是橋式起重機用得最多的取物裝置,它承擔著吊運的全部載荷,在使用過程中,吊鉤一旦損壞斷裂易造成重大事故。吊鉤一旦發(fā)現(xiàn)裂紋要按照GB10051-88給予報廢,堅決不要對吊鉤進行焊補。2)減速器是橋式起重機的重要傳動部件,通過齒輪嚙合對扭矩進行傳遞,把電動機的高速運轉(zhuǎn)調(diào)到需要的轉(zhuǎn)速,在傳遞扭矩過程中齒輪會出現(xiàn)輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠和、齒面磨損等機械故障。3)制動器是橋式起重機重要的安全部件,具備阻止懸吊物件下落、實現(xiàn)停車等功能,只有完好的制動器對起重機運行的準確性和安全生產(chǎn)才能有保證,在起重機作業(yè)中制動器會出現(xiàn)制動力不足、制動器突然失靈,制動輪溫度過高與制動墊片冒煙、制動臂張不開等機械故障。根據(jù)以上常見問題,來考慮各個部件的基本設計和技術要求。4)在安全方面采用多種措施,能保證當同一軸線上的電動機發(fā)生故障時,另一軸線上 的兩個電動機仍可以繼續(xù)工作;機構(gòu)中在高速軸上裝置有塊式制動器,在卷筒上再設置夾鉗盤式緊急制動器;在卷筒及電機軸上安裝有脈沖發(fā)生器,根據(jù)脈沖信號的變化判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障,并采用相應得緊急措施;采用手動操作對非常事故進行處理。三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路1、主要內(nèi)容(1)設計任務: 總體總體參數(shù)的選擇(QTZ40級別) 結(jié)構(gòu)形式(2) 總體設計 主要技術參數(shù)性能 設計原則 平衡重的計算 塔機的風力計算 整機傾翻穩(wěn)定性的計算(3) 起升機構(gòu)的設計和計算 起升機構(gòu)的形式 確定起升機構(gòu)滑輪組倍率 確定卷筒尺寸 選擇電動機、減速器、制動器、聯(lián)軸器 驗算實際起升速度 驗算起、制動時間 電動機發(fā)熱驗算 卷筒強度的計算(4) 吊鉤組的設計 吊鉤組的形式 吊鉤組橫梁的強度計算2、研究方法及思路 (1)資料的準備 通過上網(wǎng)和畢業(yè)實習,搜集同類已研發(fā)產(chǎn)品相關資料,了解國內(nèi)外塔式起重機總體設計和起升系統(tǒng)的設計的已研發(fā)的產(chǎn)品,借鑒這些產(chǎn)品的設計思路為自己的設計做準備。了解所做設計中的標準部件的相關信息,為以后設計做好準備。 (2)參數(shù)確定根據(jù)所查資料,了解到起重機的相關參數(shù),和對標準部件的了解,選擇能免租條件的相關零件。根據(jù)傳統(tǒng)設計方法并結(jié)合相似的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行具體的設計,在設計中確定個關節(jié)的合理尺寸和形狀。整體和各個部件的形狀和尺寸確定后,用二維作圖工具(autoCAD等)繪制出個主要部件的圖形圖和總裝圖。明確產(chǎn)品的具體具體設計尺寸和形狀。四、總體安排和進度(包括階段性工作內(nèi)容及完成日期)2013.3.25-2013.3.28 熟悉設計內(nèi)容并收集資料2013.3.29-2013.4.13 總體參數(shù)確定及總體設計2013.4.14-2013.4.20 繪制總圖2013.4.21-2013.5.15 起升機構(gòu)、吊鉤組的設計2013.5.16-2013.6.5 繪制起升機構(gòu)、吊鉤組裝配圖2013.6.6-2013.6.17 繪制零件圖紙2013.6.18-2013.6.21 準備論文及答辯五、主要參考文獻1 哈爾濱建筑工程學院主編.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.機械設計.機械工業(yè)出版社3 機械設計手冊.化學工業(yè)出版社(5冊)4 GB/T94621999 塔式起重機技術條件5 GB/T137521992 塔式起重機設計規(guī)范6 GB51441994 塔式起重機安全規(guī)程指導教師意見: 指導教師簽名: 日期:教研室意見: 教研室主任簽名: 日期:系意見: 系領導簽名: 日期:系蓋章河北建筑工程學院畢業(yè)設計(論文)課題名稱QTZ40塔式起重機總體及起升系統(tǒng)的設計 系: 機械工程系 專業(yè): 機械設計制造及其制動化 班級: 機094 姓名: 劉志勇 學號: 2009307428 起迄日期:2013年3月25日 2013年 6月21日 設計(論文)地點: 綜405 指導教師: 李常勝 目錄第1章 前言1 1.1塔式起重機概述1 1.2塔式起重機的發(fā)展趨勢1 第2章 總體設計1 2.1 概述2 2.2 總體設計方案的確定2 2.2.1金屬結(jié)構(gòu)2 2.2.2工作機構(gòu)19 2.2.3安全保護裝置26 2.3總體設計原則 28 2.3.1整機工作級別 28 2.3.2機構(gòu)工作級別 28 2.3.3主要技術性能參數(shù) 29 2.4平衡臂與平衡重的計算29 2.5起重特性曲線31 2.6塔機風力計算32 2.6.1工作工況33 2.6.2工作工況36 2.6.3非工作工況 39 2.7整機的抗傾翻穩(wěn)定性計算41 2.7.1工作工況42 2.7.2工作工況43 2.7.3非工作工況44 2.7.4工作工況45第3章 起升機構(gòu)的設計和計算47 3.1起升機構(gòu)的形式47 3.2 確定起升機構(gòu)滑輪組倍率49 3.3 鋼絲繩的選擇50 3.4 確定卷筒的尺寸51 3.5 選擇電動機52 3.6計算傳動比,確定卷筒直徑53 3.7 校驗卷筒54 3.8 選擇滑輪54 3.9 選擇減速器、制動器、聯(lián)軸器55 3.10 電動機及起升機構(gòu)起、制動時間校驗58第4章 吊鉤組的設計61 4.1 吊鉤組的形式61 4.2 吊鉤的形式61 4.3 吊鉤計算62 4.4 吊鉤橫梁計算64 畢業(yè)設計小結(jié)66參考文獻67摘要塔式起重機作為建筑施工的主要設備,在建筑等行業(yè)發(fā)揮著極其重要的作用。塔式起重機屬于臂架型起重機,由于其臂架鉸接在較高的塔身上,且可回轉(zhuǎn),臂架長度較大,結(jié)構(gòu)輕巧、安裝拆卸運輸方便,適于露天作業(yè),因此大多數(shù)用于工業(yè)與民用建筑施工。塔式起重機是為了滿足高層建筑施工、設備安裝而設計的新型起重運輸機械,QTZ40塔式起重機是由建設部長沙建設機械研究院設計的新型建筑用塔式起重機,該機為水平臂架,小車變幅,上回轉(zhuǎn)自升式多用途塔機。本設計的題目是固定式QTZ40塔式起重機起升系統(tǒng)的設計。QTZ40塔式起重機有多種形式,此次設計的形式為上回轉(zhuǎn)液壓頂升自動加節(jié),可隨著建筑物的升高而升高,固定式高度為30米,在附著狀態(tài)下可達到100米,其工作幅度為40米。本設計書主要包括四部分:第一部分主要是對現(xiàn)今國內(nèi)外塔式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及QTZ40塔式起重機特點、應用場合,做了一個簡要的概述;第二部分是QTZ40塔式起重機總體方案的選擇及總體設計計算過程;第三部分是起升機構(gòu)設計和計算;第四部分是吊鉤組的設計。關鍵詞: QTZ40塔式起重機 起升機構(gòu) 吊鉤組 ABSTRACTAs an important facility, the tower crane plays an important role in construction industry. The tower crane belongs to the arm rack type crane. Its arm is hinged on the high tower body, and it may rotate. It has longer arm, dexterous structure. Whats more, it is easy to be assembled, disassembled and transported. It is suitable for the open-air work and mainly used for industry and civil constructionTower cranes are to meet high-rise construction building, equipment installation and design as a new type machinery of lifting transport. The QTZ40 tower cranes are new tower cranes designed by Changsha Institute of the Ministry of Construction Machinery used in construction building. The aircraft is horizontal boom, trolley luffing, on the back or decanted from the tower-type multi-purpose machines .The design topic is the stationary QTZ40 tower crane system and the design of lifting structure. There are many kinds of QTZ40 tower crane. The form of this design is as below. With an upper rotating hydraulic pressure propping system, the machine could add height automatically and thus rise with the building ascension. The stationary type is 30meter high; it could reach the height of 100meters when it is being adhered. Its work scope is 40 meters. This design book mainly includes four parts. The first part summarizes the present situation and the development tendency of the Tower crane in both our country and abroad, as well as the characteristic and application occasion.The second part is the QTZ500 tower crane overall concept choice and the system design computation process; the third part is the organization design and the computation of lifting mechanism;and the last is the design of the hook group. KEY WORDS: QTZ40 tower crane lifting mechanism hook group設計項目計算與說明結(jié)果前言概述發(fā)展趨勢總體設計概述確定總體設計方案塔機金屬結(jié)構(gòu)塔頂?shù)醣蹣?gòu)造型式分節(jié)問題截面形式及截面尺度腹桿布置和桿件材料選用吊點的選擇與構(gòu)造平衡臂和平衡重平衡臂的結(jié)構(gòu)型式平衡重拉桿上、下支座塔身塔身結(jié)構(gòu)斷面型式塔身結(jié)構(gòu)腹桿系統(tǒng)標準節(jié)間的聯(lián)接方式塔身結(jié)構(gòu)設計塔身的接高問題轉(zhuǎn)臺裝置回轉(zhuǎn)支承底架附著裝置 套架與液壓頂升機構(gòu)爬升架頂升機構(gòu)套架液壓頂升基礎工作機構(gòu)起升機構(gòu)起升機構(gòu)的傳動方式 起升機構(gòu)的驅(qū)動方式起升機構(gòu)的減速器起升機構(gòu)的制動器滑輪組倍率回轉(zhuǎn)機構(gòu)變幅機構(gòu)安全裝置限位開關起升高度限制器起重量限制器力矩限制器風速儀鋼絲繩防脫裝置電氣系統(tǒng)總體設計原則整機工作級別機構(gòu)工作級別第1章 前言1.1 塔式起重機概述塔式起重機是我們建筑機械的關鍵設備,在建筑施工中起著重要作用,我們只用了五十年時間走完了國外發(fā)達國家上百年塔機發(fā)展的路程,如今已達到發(fā)達國家九十年代末期水平并躋身于當代國際市場。QTZ40型塔式起重機簡稱QTZ40型塔機,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。高層建筑施工中,它的幅度利用率比其他類型起重機高,其幅度利用率可達全幅度的80%。QTZ40型塔式起重機是400kNm上回轉(zhuǎn)自升式塔機。上回轉(zhuǎn)自升塔式起重機是我國目前建筑工程中使用最廣泛的塔機,幾乎是萬能塔機。它的最大特點是可以架得很高,所以所有的高層和超高層建筑、橋梁工程、電力工程,都可以用它去完成。這種塔式起重機適應性很強,所以市場需求很大。1.2 塔式起重機發(fā)展趨勢 塔式起重機是在第二次世界大戰(zhàn)后才真正獲得發(fā)展的。在六十年代,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。并在工作機構(gòu)中采用了比較先進的技術,如可控硅調(diào)速、渦流制動器等。進入七十年代后,它的服務對象更為廣泛。因此,幅度、起重量和起升高度均有了顯著的提高。就工程起重機而言,今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面:整機性能:由于先進技術和材料的應用,同種型號的產(chǎn)品,整機重量要輕20%左右;高性能、高可靠性的配套件,選擇余地大、適應性好,性能得到充分發(fā)揮;電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應用;操作更方便、舒適、安全,保護裝置更加完善;向吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展。第2章 總體設計2.1 概述總體設計是畢業(yè)設計中至關重要的一個環(huán)節(jié),它是后續(xù)設計的基礎和框架。只有在做好總體設計的前提下,才能更好的完成設計。它是對滿足塔機技術參數(shù)及形式的總的構(gòu)想,總體設計的成敗關系到塔機的經(jīng)濟技術指標,直接決定了塔機設計的成敗??傮w設計指導各個部件和各個機構(gòu)的設計進行,一般由總工程師負責設計。在接受設計任務以后,應進行深入細致的調(diào)查研究,收集國內(nèi)外的同類機械的有關資料,了解當前的國內(nèi)外塔機的使用、生產(chǎn)、設計和科研的情況,并進行分析比較,制定總的設計原則。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(jié)構(gòu)合理,技術先進,經(jīng)濟性好,工藝簡單,工作可靠。2.2 確定總體設計方案QTZ40塔式起重機是上回轉(zhuǎn)液壓自升式起重機。盡管其設計型號有各種各樣,但其基本結(jié)構(gòu)大體相同。整臺的上回轉(zhuǎn)塔機主要由金屬結(jié)構(gòu),工作機構(gòu),液壓頂升系統(tǒng),電器控制系統(tǒng)及安全保護裝置等五大部分組成。2.2.1 金屬結(jié)構(gòu)塔式起重機金屬結(jié)構(gòu)部分由塔頂,吊臂,平衡臂,上、下支座,塔身,轉(zhuǎn)臺等主要部件組成。對于特殊的塔式起重機,由于構(gòu)造上的差異,個別部件也會有所增減。金屬結(jié)構(gòu)是塔式起重機的骨架,承受塔機的自重載荷及工作時的各種外載荷,是塔式起重機的重要組成部分,其重量通常約占整機重量的一半以上,因此金屬結(jié)構(gòu)設計合理與否對減輕起重機自重,提高起重性能,節(jié)約鋼材以及提高起重機的可靠性等都有重要意義。1. 塔頂自升塔式起重機塔身向上延伸的頂端是塔頂,又稱塔帽或塔尖。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(zhuǎn)塔架、轉(zhuǎn)臺、承座等的結(jié)構(gòu)部件或直接通過轉(zhuǎn)臺傳遞給塔身結(jié)構(gòu)。自升式塔機的塔頂有直立截錐柱式、前傾或后傾截錐柱式、人字架式及斜撐式等形式。截錐柱式塔尖實質(zhì)上是一個轉(zhuǎn)柱,由于構(gòu)造上的一些原因,低部斷面尺寸要比塔身斷面尺寸為小,其主弦桿可視需要選用實心圓鋼,厚壁無縫鋼管或不等邊角鋼拼焊的矩形鋼管。人字架式塔尖部件由一個平面型鋼焊接桁架和兩根定位系桿組成。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。這兩種型式塔尖的共同特點是構(gòu)造簡單自重輕,加工容易,存放方便,拆卸運輸便利。塔頂高度與起重臂架承載能力有密切關系,一般取為臂架長度的1/7-1/10,長臂架應配用較高的塔尖。但是塔尖高度超過一定極限時,弦桿應力下降效果便不顯著,過分加高塔尖高度不僅導致塔尖自重加大,而且會增加安裝困難需要換用起重能力更大的輔助吊機。因此,設計時,應權衡各方面的條件選擇適當?shù)乃敻叨?。本設計采用前傾截錐柱式塔頂,斷面尺寸為1.36m1.36m。腹桿采用圓鋼管。塔頂高6.115米。塔冒用無縫鋼管焊接而成,頂部設有連接平衡臂拉桿和吊臂拉桿的鉸銷吊耳,以及穿繞起升鋼絲繩的定滑輪,頂部應裝有安全燈和避雷針。其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示:圖2-1 塔頂結(jié)構(gòu)圖2. 起重臂1) 構(gòu)造型式塔式起重機的起重臂簡稱臂架或吊臂,按構(gòu)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。小車變幅水平臂架,簡稱小車臂架,是一種承受壓彎作用的水平臂架,是各式塔機廣泛采用的一種吊臂。其優(yōu)點是:吊臂可借助變幅小車沿臂架全長進行水平位移,并能平穩(wěn)準確地進行安裝就位。因此此次設計采用小車變幅水平臂架。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。單吊點小車變幅臂架是靜定結(jié)構(gòu),而雙吊點小車變幅臂架則是超靜定結(jié)構(gòu)。幅度在40m以下的小車臂架大都采用單吊點式構(gòu)造;雙吊點小車變幅臂架結(jié)構(gòu)一般幅度都大于50m。雙吊點小車變幅臂架結(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可以設在下弦處,也可設在上弦處,現(xiàn)今通用小車變幅臂架多是上弦吊點,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行軌道。2) 分節(jié)問題臂架型式的選定及構(gòu)造細部處理取決于塔機作業(yè)特點,使用范圍以及承載能力等因素,設計時,應通盤考慮作出最佳選擇,首先要解決好分節(jié)問題。小車臂架常用的標準節(jié)間長度有6、7、8、10、12m五種。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12個35m長的延接節(jié),一個根部節(jié),一個首部節(jié)和端頭節(jié)。端頭節(jié)構(gòu)造應當簡單輕巧,配有小車牽引繩換向滑輪、起升繩端頭固定裝置。此端頭節(jié)長度不計入臂架總長,但可與任一標準節(jié)間配裝,形成一個完整的起重臂。本次設計選用標準節(jié)長度為6m,另加上2m長的延接節(jié)。其示意圖見圖2-2: 圖2-2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。小車變幅水平臂架大都采用正三角形截面,本次設計的QTZ40采用正三角形截面。選用這種方式的優(yōu)點是:節(jié)省鋼材,減輕重量,從而節(jié)約成本。其尺寸截面形式如圖2-3所示:圖2-3 臂架截面及其腹桿布置1-水平腹桿2-側(cè)腹桿3-上弦桿4-下弦桿臂架一-五節(jié):B=1020mm H=800mm臂架六-七節(jié):B=1017mm H=800mm臂架截面尺寸與臂架承載能力、臂架構(gòu)造、塔頂高度及拉桿結(jié)構(gòu)等因素有關。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。截面寬度主要與臂架全長有關。設計臂架長度為40m,共分七節(jié)。4) 腹桿布置和桿件材料選用矩形截面臂架的腹桿體系宜采用人字式布置方式,而三角形截面起重臂的腹桿體系既可采用人字式布置方式,也可 采用順斜置式。此兩種布置方式各有特點。當采用順斜置式式,焊縫長度較短、質(zhì)量不易保證。焊接變形不均勻,節(jié)點剛度較差,且不便于布置小車變幅機構(gòu)。因此本設計選用人字式布置方式。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(gòu)。臂架桿件材料有多種選擇可能性。一般情況下,上吊點小車變幅臂架的上弦以選用16Mn實心鋼為宜,但造價要高。因此本設計選用20號無縫圓鋼管。其特點是:慣性矩、長細比要小,抗失穩(wěn)能力高。下弦采用等邊角鋼對焊的箱型截面桿件,經(jīng)濟實用,具有良好的抗壓性能。因此上弦桿選用898、897,下弦選用的角鋼型號為:758、755,臂間由銷軸連接。 5) 吊點的選擇與構(gòu)造 吊點可分為單吊點和雙吊點。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(jié)構(gòu)。若臂架總長在50m以上,或?qū)缰懈浇畲笃鸬趿坑刑卮笠髴捎秒p吊點。采用單吊點結(jié)構(gòu)時,吊點可以設在上弦或下弦。吊點以左可看作簡支梁,以右可看作懸臂梁。在設計中采用雙吊點。3. 平衡臂與平衡重QTZ40塔式起重機是上回轉(zhuǎn)塔機。上回轉(zhuǎn)塔機均需配設平衡臂,其功能是支撐平衡重(或稱配重),用以構(gòu)成設計上所需要的作用方向與起重力矩方向相反的平衡力矩,在小車變幅水平臂架自升式塔機中,平衡臂也是延伸了的轉(zhuǎn)臺,除平衡重外,還常在其尾端裝設起升機構(gòu)。起升機構(gòu)之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端,一則可發(fā)揮部分配重作用,二則增大鋼絲繩卷筒與塔尖導輪間的距離,以利鋼絲繩的排繞并避免發(fā)生亂繩現(xiàn)象。1) 平衡臂的結(jié)構(gòu)型式平衡臂的構(gòu)造設計必須保證所要求的平衡力矩得到滿足。短平衡臂的優(yōu)點是:便于保證塔機在狹窄的空間里進行安裝架設和拆卸,適合在城市建筑密集地區(qū)承擔施工任務的塔機使用,不易受鄰近建筑物的干擾,結(jié)構(gòu)自重較輕。長平衡臂的主要優(yōu)點是:可以適當減少平衡重的用量,相應減少塔身上部的垂直載荷。平衡重與平衡臂的長度成反比關系,而平衡臂長度與起重臂之間又存在一定關系,因此,平衡臂的合理設計可節(jié)約材料,降低整機造價。常用平衡臂有以下三種結(jié)構(gòu)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(gòu)成。在框架的上平面鋪有走道板,走到板兩旁設有防護欄桿。其特點是結(jié)構(gòu)簡單,加工容易。(2) 三角形斷面桁架式平臂,又分為正三角形斷面和倒三角形斷面兩種形式。此類平衡臂的構(gòu)造與平面框架式平衡臂結(jié)構(gòu)構(gòu)造相似,但較為輕巧,適用于長度較大的平衡臂。從實用上來看,正三角形斷面桁架式平衡臂似不如倒三角形斷面桁架式平衡臂。(3) 矩形斷面格桁結(jié)構(gòu)平衡臂,其特點是根部與座在轉(zhuǎn)臺上的回轉(zhuǎn)塔架聯(lián)接成一體,適用于小車變幅水平臂架特長的超重型自升式塔機。平衡臂結(jié)構(gòu)選用型式的原則是:自重比較輕;加工制造簡單,造型美觀與起重臂匹配得體。故此次設計選用平面框架式平衡臂。它由兩根槽鋼縱梁或由槽鋼焊成的箱形斷面組合梁和系桿構(gòu)成。在框架的上平面鋪有走道板,走道板兩旁設有防護欄桿。這種平衡臂的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,加工容易。平衡臂的長度是10.17m。如圖2-4所示:圖2-4 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34t,重型自升式塔機要裝有近30t平衡重。因此在設計平衡重過程中,應對平衡重的選材、構(gòu)造以及安裝進行認真考慮并作妥善安排。平衡重一般可分為固定式和活動式兩種。活動平衡重主要用于自升式塔機,其特點是可以移動,易于使塔身上部作用力矩處于平衡狀態(tài),便于進行頂升接高作業(yè)。但是,構(gòu)造復雜,機加工量大,造價較高。故國內(nèi)大部分塔機均采用固定式平衡重。平衡重可用鑄造或鋼筋混凝土制成。鑄鐵平衡重的構(gòu)造較復雜,制造難度大,加工費用貴,但體形尺寸較小,迎風面積較小,有利于減少風載荷的不利影響。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(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性均有不利影響。但是構(gòu)造簡單,預制生產(chǎn)容易,可就地澆注,并且不怕風吹雨淋,便于推廣。因此,本次設計的塔式起重機采用鋼筋混凝土式平衡重。 4. 拉桿QTZ40塔式起重機采用雙吊點式拉桿結(jié)構(gòu),拉桿由焊件組成,其材料為16Mn,拉桿節(jié)之間用過渡節(jié)連接,由受力特性計算出其拉桿點作為位置,其中在平衡臂和吊臂上設有拉板和銷軸用來連接用。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(zhuǎn)支承相連接在支承座兩側(cè)安裝有回轉(zhuǎn)機構(gòu),它下面的小齒輪準確地與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合,另一面設有限位開關。下支座上部用高強螺栓與回轉(zhuǎn)支承連接、支承上部結(jié)構(gòu),下部四角平面用4個銷軸和8個M30的高強螺栓分別與爬升架和塔身連接。6. 塔身塔身結(jié)構(gòu)也稱塔架,是塔機結(jié)構(gòu)的主體,支撐著塔機上部結(jié)構(gòu)的重量和承受載荷,并將這些載荷通過塔身傳至底架或直接傳遞給地基基礎。1) 塔身結(jié)構(gòu)斷面型式塔身結(jié)構(gòu)斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類。圓形斷面和三角形斷面現(xiàn)在基本上不用,現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)的塔機均采用方形斷面結(jié)構(gòu)。因此本設計采用的也是方形斷面結(jié)構(gòu)。按塔身結(jié)構(gòu)主弦桿材料的不同,這類方形斷面塔架可分為:角鋼焊接格桁架結(jié)構(gòu)塔身,主弦桿為角鋼輔以加強筋的矩形斷面格桁架結(jié)構(gòu);角鋼拼焊方鋼管格桁架結(jié)構(gòu)塔身及無縫鋼管焊接格桁架結(jié)構(gòu)塔身。由型鋼或鋼管焊成的空間桁架,其成本比較低,且能滿足工作需要。因此主弦桿采用由等邊角鋼拼焊成的方管。這種樣式具有選材方便、靈活的優(yōu)點。常用的矩形尺寸有:1.2m1.2m,1.3m1.3m,1.4m1.4m,1.5m1.5m,1.6m1.6m,1.7m1.7m,1.8m1.8m,2.0m2.0m。此次設計的尺寸為1.6m1.6m。根據(jù)承載能力的不同,同一種截面尺寸,其主弦桿又有兩種不同截面之分。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。塔身標準節(jié)的長度有2.5m,3m,3.33m,4.5m,5m,6m,10m等多種規(guī)格,常用的尺寸是2.5m和3m。選用標準節(jié)長度為2.5m。2) 塔身結(jié)構(gòu)腹桿系統(tǒng)塔身結(jié)構(gòu)的腹桿系統(tǒng)采用角鋼或無縫鋼管制成,腹桿可焊裝與角鋼主弦桿內(nèi)側(cè)或焊裝于角鋼主弦桿外側(cè)。斜腹桿和水平腹桿可采用同一規(guī)格,腹桿有三角形,K字型等多種布置形式。腹桿不同會影響塔身的扭轉(zhuǎn)剛度和彈性穩(wěn)定。本次設計腹桿采用三角形布置。適合于中等起重能力塔身結(jié)構(gòu)采用的腹桿布置方式。3) 標準節(jié)間的聯(lián)接方式塔身標準節(jié)的聯(lián)接方式有:蓋板螺栓聯(lián)接,套柱螺栓聯(lián)接,承插銷軸聯(lián)接和瓦套法蘭聯(lián)接。蓋板螺栓聯(lián)接和套柱螺栓聯(lián)接應用最廣。本次設計的QTZ40塔機采用套柱螺栓聯(lián)接,其特點是:套柱采用齊口定位,螺栓受拉,用低合金結(jié)構(gòu)鋼制作。適用于方鋼管和角鋼主弦桿塔身標準節(jié)的聯(lián)接,雖加工工藝要求比較復雜,但安裝速度比較快。4) 塔身結(jié)構(gòu)設計(1) 輕、中型自升塔機和內(nèi)爬式塔機宜采用整體式塔身標準節(jié)。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)。拼裝式塔機塔身標準節(jié)的加工精度要求比較高,制作難度比較大,零件多和拼裝麻煩,但拼裝式塔身標準節(jié)的優(yōu)越性更不容忽視:一是堆放儲存占地??;二是裝卸容易;三是運輸費用便宜,特別是長途陸運和運洋海運,由于利用集裝箱裝運,其抗銹蝕和節(jié)約運費的效果極為顯著。QTZ40屬于中型自升式塔機,綜合各種型式的特點,塔身結(jié)構(gòu)采用整體式塔身標準節(jié),如圖2-5所示:圖2-5 塔身結(jié)構(gòu)示意圖(2) 為減輕塔身的自重,充分發(fā)揮鋼材的承載能力,并適應發(fā)展組合制式塔機的需要,對于達到40m起升高度的塔機塔身宜采用兩種不同規(guī)格的塔身標準節(jié),而起升高度達到60m的塔機塔身宜采用3種不同規(guī)格的塔身標準節(jié)。除伸縮式塔身結(jié)構(gòu)和中央頂升式自升塔機的內(nèi)塔外,塔身結(jié)構(gòu)上、下的外形尺寸均保持不變,但下部塔身結(jié)構(gòu)的主弦桿截面則須予以加大。(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(jīng)濟效益以及開發(fā)系列產(chǎn)品的規(guī)劃和需要。(4) 塔身節(jié)內(nèi)必須設置爬梯,以便司機及機工可以上下。在設計塔身標準節(jié),特別是在設計拼裝式塔身標準節(jié)時,要處理好爬梯與塔身的關系,以保證使用安全及安裝便利。爬梯寬度不宜小于500mm,梯級間距應上下相等,并應不大于30mm。當爬梯高度大于5m時,應從高2m處開始裝設直徑為650800mm的安全護圈,相鄰兩護圈間距為500mm。當爬梯高度超過10m時,爬梯應分段轉(zhuǎn)接,在轉(zhuǎn)接處加一休息平臺。對于高檔的塔機,可根據(jù)用戶要求增設電梯,以節(jié)省司機的體力,充分體現(xiàn)人機工程學的應用。5) 塔身的接高問題在遇到塔身需要接高問題時,應按下述兩種不同情況分別處理:(1) 在額定最大自由高度范圍內(nèi),根據(jù)工程對象需要增加塔身標準節(jié),使低塔機變?yōu)楦咚C。(2) 根據(jù)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。在進行具體接高操作之前,還應制定相關的安全操作規(guī)程,以保證拆裝作業(yè)的安全順利進行。7轉(zhuǎn)臺裝置轉(zhuǎn)臺是一個直接坐在回轉(zhuǎn)支承(轉(zhuǎn)盤)上的承上啟下的支撐結(jié)構(gòu)。上回轉(zhuǎn)自升式塔機的轉(zhuǎn)臺多采用型鋼和鋼板組焊成的工字型斷面環(huán)梁結(jié)構(gòu),它支撐著塔頂結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)塔架 ,并通過回轉(zhuǎn)支承及承座將上部載荷下傳給塔身結(jié)構(gòu)。8回轉(zhuǎn)支承裝置回轉(zhuǎn)支承簡稱轉(zhuǎn)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。按滾動體的不同,回轉(zhuǎn)支承可分為兩大類:一是球式回轉(zhuǎn)支承,另一類是滾柱式回轉(zhuǎn)支承。1) 柱式回轉(zhuǎn)支承柱式回轉(zhuǎn)支承又可分為:轉(zhuǎn)柱式和定柱式兩類。定柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,起重回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動慣量小,自重和驅(qū)動功率小,能使起重機重心降低。轉(zhuǎn)柱式結(jié)構(gòu)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。2) 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動體形狀和排列方式可分為:單排四點角接觸球式回轉(zhuǎn)支承、雙排球式回轉(zhuǎn)支承、單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承、三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊,可同時承受垂直力、水平力和傾覆力矩是目前應用最廣的回轉(zhuǎn)支承裝置。為保證軸承裝置正常工作,對固定軸承座圈的機架要求有足夠的剛度。滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承,回轉(zhuǎn)部分固定,在大軸承的回轉(zhuǎn)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(jié)。設計選用球式回轉(zhuǎn)支承,其優(yōu)點是:剛性好,變形比較小,對承座結(jié)構(gòu)要求較低。鋼球為純滾動,摩擦阻力小,功率損失小。根據(jù)構(gòu)造不同和滾動體使用數(shù)量的多少,回轉(zhuǎn)支承又分為單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承、雙排球式回轉(zhuǎn)支承、單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承和三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。設計采用單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承,它是由一個座圈和齒圈組成,結(jié)構(gòu)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。9底架塔機底架構(gòu)造隨著塔身結(jié)構(gòu)特點(轉(zhuǎn)柱式塔身或定柱式塔身),起重機的走形方式(軌道式、輪胎式或履帶式)及爬升方式(內(nèi)爬式或外附著自升式)而異。小車變幅水平臂架自升塔機采用的底架結(jié)構(gòu)可分為:十字型底架,帶撐桿的十字型底架,帶撐桿的井字型底架,帶撐桿的水平框架式桿件拼裝底架和塔身偏置式底架。本次設計采用的是帶撐桿的x底架。底架用工字鋼焊接成框架結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)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。撐桿的作用是使塔身基礎節(jié)與底架的四角相連,形成一個空間結(jié)構(gòu),增加塔機整體穩(wěn)定性。由于塔身撐桿的設置,塔身危險斷面由塔身根部向上移到撐桿的上支承面,同時塔身根部平面對底架的作用減小,從而改善底架的受力情況。底架安裝時,將底架拼裝組合,放置于混凝土基礎上,對正四角的放射形支腿地腳螺栓,使底架墊平牢實,要求校平,平面度小于1/1000,擰緊20個M36的地腳螺栓。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(diào)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(lián)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(diào)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。附著裝置如圖2-6所示:2-6 附著裝置 11. 套架與液壓頂升機構(gòu)1) 爬升架爬升架主要由套架,平臺,液壓頂升裝置及標準節(jié)引進裝置等組成。套架是套在塔身標準節(jié)外部。套架用無縫鋼管焊接而成,節(jié)高4.94米,截面尺寸2.02.0米2。外側(cè)設有平臺和套架爬升導向裝置爬升滾輪。在套架內(nèi)側(cè)的下方,還設有支承套架的支塊,當套架上升到規(guī)定位置時,需將此支塊連同套架支托于塔身標準節(jié)的踏塊上。為便于頂升安裝的安全需要特設有工作平臺,爬升架內(nèi)側(cè)沿塔身主弦桿安裝8個滾輪,支撐在塔身主弦桿外側(cè),在爬升架的橫梁上,焊上兩塊耳板與液壓系統(tǒng)油缸鉸接承受油缸的頂升載荷,爬升架下部有兩個杠桿原理操縱的擺動爪,在液壓缸回收活塞以及引進標準節(jié)等過程中作為爬升架承托上部結(jié)構(gòu)重量之用。2) 頂升機構(gòu)頂升機構(gòu)主要由頂升套架、頂升作業(yè)平臺和液壓頂升裝置組成,用于完成塔身的頂升加節(jié)接高工作。3) 套架上回轉(zhuǎn)自升塔機要有頂升套架。整體標準節(jié)用外套架。外套架就是套架本體套在塔身的外部。套架本身就是一個空間桁架結(jié)構(gòu)。套架由框架,平臺,欄桿,支承踏步塊等組成。安裝套架時,大窗口應與標準節(jié)焊有踏塊的方向相反。套架的上端用螺栓與回轉(zhuǎn)下支座的外伸腿相連接,其前方的上半部沒有焊腹桿,而是引入門框,因此其弦必須作特殊的加強,以防止側(cè)向局部失穩(wěn)。門框內(nèi)裝有兩根引入導軌,以便與標準節(jié)的引入。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。上頂升加節(jié)接高的工藝是由上向下插入標準節(jié),多用于俯仰變幅的動臂自升式塔是起重機。下頂升加節(jié)接高的優(yōu)點:人員在下部操作,安全方便。缺點是:頂升重量大,頂升時錨固裝置必須松開。中頂升加節(jié)接高的工藝是由塔身一側(cè)引入標準節(jié),可適用于不同形式的臂架,內(nèi)爬,外附均可,而且頂升時無需松開錨固裝置,應用面比較廣。本次設計的QTZ40塔式起重機采用上頂升加節(jié)接高。(2) 按頂升機構(gòu)的傳動方式不同,可分為繩輪頂升機構(gòu)、鏈輪頂升機構(gòu)、齒條頂升機構(gòu)、絲杠頂升機構(gòu)和液壓頂升機構(gòu)等五種。繩輪頂升機構(gòu)的特點是構(gòu)造簡單,但不平穩(wěn)。鏈輪頂升機構(gòu)與繩輪頂升機構(gòu)相類似,采用較少。齒條頂升機構(gòu)在每節(jié)外塔架內(nèi)側(cè)均裝有齒條,內(nèi)塔架外側(cè)底部安裝齒輪。齒輪在齒條上滾動,內(nèi)塔架隨之爬升或下降。絲杠爬升機構(gòu)的絲杠裝在內(nèi)塔架中軸線處,或裝在塔身的側(cè)面內(nèi)外塔架的空隙里。通過絲杠正、反轉(zhuǎn),完成頂升過程。本次設計的QTZ40塔式起重機采用液壓頂升機構(gòu)。液壓頂升機構(gòu)由電動機驅(qū)動齒輪油泵,液壓油經(jīng)手動換向閥、平衡閥進入液壓缸,使液壓缸伸縮,實現(xiàn)塔機上部的爬升和拆卸。其主要優(yōu)點是構(gòu)造簡單、工作可靠、平穩(wěn)、安全、操作方便、爬升速度快。本機構(gòu)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。液壓頂升系統(tǒng)如圖2-7所示:2-7 液壓頂升系統(tǒng)1- 電動機 2-聯(lián)軸器 3-齒輪泵 4-濾油器5-溢流閥 6-壓力表開關 7-壓力表 8-手動換向閥9-油缸 10-平衡閥 (3) 頂升液壓缸的布置:頂升接高方式又可分為中央頂升和側(cè)頂升兩種。所謂中央頂升,是指揮頂升液壓缸布置在塔身的中央,并設上,下橫梁各一個。液壓缸上端固定在橫梁鉸點處。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。液壓缸的大腔在上,小腔在下壓力油不斷注入液壓缸大腔,小腔中液壓油則回入油箱,從而使液壓缸將塔式起重機的上部頂起。所謂側(cè)頂升式,是將頂升液壓油缸設在套架的后側(cè)。頂升時,壓力油不斷泵入油缸大腔,小腔里的液壓油則回流入油箱?;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。一般取1-1.5m。由于液壓缸上端鉸接在頂升套架橫梁上,故能隨著液壓缸活塞桿的漸漸外伸而將塔機上部頂起來。側(cè)頂式的主要優(yōu)點是:塔身標準節(jié)長度可適當加大,液壓缸行程可以相應縮短,加工制造比較方便,成本亦低廉一些。本次設計的QTZ40塔式起重機采用側(cè)頂式。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。該基礎應根據(jù)不同地質(zhì)情況,嚴格按照規(guī)定制作。除在堅硬巖石地段可采用錨樁地基(分塊基礎)外,一般情況下均采用整體鋼筋混凝土基礎。鋼筋混凝土基礎有多種形式可供選用。對于有底架的固定自升式塔式起重機,可視工程地質(zhì)條件,周圍環(huán)境以及施工現(xiàn)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。對于無底架的自升式塔式起重機則采用整體式方塊基礎。如這種塔機必須安裝在深基坑近旁,或者塔機安裝位置地質(zhì)條件較差,則應采用鉆孔灌注樁承臺基礎。1) X形整體基礎的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機X形底架相似。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2-8所示:圖2-8 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。如果塔機安裝在混凝土砌塊人行道上,或是安裝在原有混凝土地面上,均可采用這種鋼筋混凝土基礎。3) 分塊式基礎由四個獨立的鋼筋混凝土塊體組成,分別承受由底架結(jié)構(gòu)傳來的整機自重及載荷。鋼筋混凝土塊體構(gòu)造尺寸視塔機支反力大小基地耐力而定。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。其優(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?;A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1-1.5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2-9所示)。混凝土外輪廓尺寸約為: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?;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。基礎的土質(zhì)應堅固牢實,要求承載能力大于0.15Mpa,混凝土基礎的深度1100mm 。圖2-9 塔機設計基礎2.2.2 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。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2-10所示。2-10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 4-ZQ500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YZTDF225M1-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/144rpm。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??紤]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: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2-1:表2-1起升特性參數(shù)表倍率a=2a=4起重量(t)空鉤220.18844速度(m/min)92611430204.5四倍率與二倍率轉(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2-11所示:圖2-11 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)槎堵薁顟B(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?;剞D(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?;剞D(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??紤]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YD132M8/6。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?;剞D(zhuǎn)機構(gòu)工作原理見圖2-12。圖2-12回轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖1-雙速電動機 2-液力偶合器3-Xx4-100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)動裝置放在吊臂根部,平衡重也可略為減少。因此選用繩索牽引式小車變幅機構(gòu)。常用變幅機構(gòu)有以下幾種:1) 多速電機變幅機構(gòu)它是由一個帶盤式制動器的雙速或三速電機,驅(qū)動行星減速器,帶動卷筒運動。這種變幅機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊,其性能能滿足各種臂長需要,但在極速變換時,存在速度和電流沖擊。2) 變頻調(diào)速變幅機構(gòu)這是一種新型的無級變速變幅機構(gòu)。其變速由通用變頻器調(diào)整電機電源頻率,從而改變電機轉(zhuǎn)速。該機構(gòu)調(diào)速過渡非常平穩(wěn),無速度沖擊。綜合比較各自的優(yōu)缺點,本次設計選用多速電機變幅機構(gòu)。它是由一臺雙速電動機(型號為112M8/4-B3)制動器的聯(lián)軸節(jié)至擺線針輪減速機驅(qū)動卷筒。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34圈的鋼絲繩未放完。在放出和卷回的兩根鋼絲繩之間的卷筒上,應保留有34圈鋼絲繩的光卷筒。當工作一段時間,鋼絲繩被拉長而撓度過大時,可用變幅小車的螺栓將鋼絲繩收緊。變幅機構(gòu)及鋼絲繩纏繞方式如圖2-13所示:變幅機構(gòu)簡圖圖2-13 變幅機構(gòu)及鋼絲繩纏繞簡圖1-變幅卷筒 2-擺線針輪減速機3-制動器 4-電動機2.2.3安全保護裝置安全裝置是塔式起重機必不可少的關鍵設備之一,其作用是防止誤操作和違章操作,以避免由誤操作或違章操作所導致的嚴重后果。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。1. 限位開關又稱限位器。其功能主要有以下幾種:1) 吊鉤行程限位開關。用以防止吊鉤行程超越極限,以免碰壞起重機臂架結(jié)構(gòu)和出現(xiàn)鋼絲繩亂繩現(xiàn)象。2) 回轉(zhuǎn)限位開關。用于限制塔式起重機的回轉(zhuǎn)角度,防止扭斷或損壞電纜。凡是不裝設中央集電環(huán)的塔式起重機,均應配置回轉(zhuǎn)限位開關。3) 小車行程限位開關。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. 起升高度限制器為了防止起升卷筒過卷而拉斷鋼絲繩,工程起重機均裝設有起升高度限制器。起升高度限制器組要有重錘式和螺桿式。重錘式高度限制器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,使用方便;缺點是用鋼絲繩懸掛,重錘經(jīng)常與起升鋼絲繩摩擦。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。3. 起重量限制器起重量限制器只控制或只顯示起重機的極限載荷。在正常的起重機作業(yè)中,起升鋼絲繩的合力R對轉(zhuǎn)軸的力矩M1=R a與彈簧力N對轉(zhuǎn)軸的力矩M2=Nb相平衡,而彈簧的變形量較小,當超載時,彈簧產(chǎn)生較大的變形,撐桿打開限位開關,使起升機構(gòu)停止工作,起限制超載的作用。4. 力矩限制器自升塔式起重機上用的力矩限制器大都裝設于塔帽結(jié)構(gòu)主弦桿處。它的工作原理為:塔式起重機負載時,塔帽結(jié)構(gòu)主弦桿便會因負載而產(chǎn)生變形。當載荷過大超過額定值時,主弦桿產(chǎn)生顯著變形。此變形通過放大桿的作用而使螺釘壓迫限位開關觸頭的壓鍵,從而切斷起升機構(gòu)的電源。力矩限制器主要有傳感器裝置,吊臂長度檢測裝置,吊臂仰角檢測裝置,運算系統(tǒng)及顯示部分和執(zhí)行機構(gòu)所組成。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(nèi),計算出當時的工作幅度,然后根據(jù)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。裝設在變幅液壓缸上的傳感器裝置測得反應總力矩的信號,送入運算系統(tǒng)內(nèi),經(jīng)過計算后得出起升載荷的實際值。當實際值大于額定值時,起重機已處于危險工作狀態(tài),這時力矩限制器會發(fā)出聲響和燈光警報。5. 風速儀風荷是塔式起重機的基本載荷,風荷與風速有關,還會隨高度升高而增大。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。風速儀應安裝在塔機頂部至吊具最高位置間的不擋風處。6. 鋼絲繩防脫裝置GB5144塔式起重機安全規(guī)程規(guī)定:滑輪、起升卷筒及動臂式塔機的變幅卷筒應設有鋼絲繩防脫裝置,該裝置與滑輪或卷筒側(cè)板最外緣的間隙不得超過鋼絲繩直徑的20% 。除此之外還有許多電子安全裝置,用以保證工人工作的安全,使他們在安全、舒適的環(huán)境下工作。7. 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)是塔機最重要的組成部分之一。電氣系統(tǒng)的設計直接關系到塔機使用的可靠性。塔機的電氣系統(tǒng)是由大量的電氣元件組成的,從設計角度講,可以簡單地為三個組成部分:1) 驅(qū)動元件部分,如電動機、電磁聯(lián)軸節(jié)、電磁離合器、電磁制動器、渦流制動器;2) 控制元件部分,如接觸器、中間繼電器、延時繼電器、整流器、變壓器、電阻器、電容器、斷路器、主令控制臺、按鈕;3) 保護元件部分,如過電流繼電器、熔斷器、相序保護器、壓敏電阻、以及限位器等裝置。2.3 總體設計原則2.3.1 整機工作級別塔式起重機的工作級別與它的利用等級(工作頻繁程度)和載荷狀態(tài)(受載荷的輕重和頻繁程度)有關。根據(jù)使用狀態(tài)由GB/T 13752-92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(jīng)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(shù)Km=0.25。2.3.2 機構(gòu)工作級別根據(jù)GB/T 13752-92塔式起重機設計規(guī)范規(guī)定:機構(gòu)的工作級別按機構(gòu)的利用等級和載荷狀態(tài)分為六級:M1- M6。機構(gòu)的利用等級按機構(gòu)工作總時間分為六級:T1- T6。機構(gòu)工作總時間規(guī)定為機構(gòu)在設計壽命期內(nèi)處于運轉(zhuǎn)的總小時數(shù),它僅作為機構(gòu)零件的設計基礎,而不能視為保用期。機構(gòu)的載荷狀態(tài)表明機構(gòu)受載的輕重程度,按載荷譜系數(shù)分為三級:L1- L3。由塔式起重機使用手冊P31表2-3-1及GB/T 13752-92塔式起重機設計規(guī)范P77附錄L表L1取定起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)、頂升機構(gòu)的工作級別如表2-2所示:表2-2工作機構(gòu)級別起升機構(gòu)回轉(zhuǎn)機構(gòu)變幅機構(gòu)頂升機構(gòu)Km=0.25Km=0.50Km=0.25Km=0.25T4L2M4T4L3M3T3L2M3T1L2M1 T機構(gòu)利用等級;L機構(gòu)載荷狀態(tài); M機構(gòu)工作級別;Km名義載荷譜系數(shù)采用前傾截
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