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（定稿）QTZ40塔式起重机变幅系统的设计（全套下载）

机械设计第版北京机械工业出版社张质文，虞和谦等.起重机设计手册.北京中国铁道出版社机械设计手册第卷新版机械设计手册编委会编著北京机械工业出版社.机械设计手册第卷新版机械设计手册编委会编著北京机械工业出版社.成大先主编机械设计手册第版北京化学工业出版社顾迪民主编工程起重机第版北京中国建筑工业出版社刘品主编互换性著者中图分类号按照小车沿吊臂弦杆行走方式，小车式变幅机构分为自行式和绳索牵引式两类。前者驱动装置直接装在小车上，依靠车轮与吊臂轨道间的附着力驱动车轮使小车运行。电动滑车沿吊臂弦杆行走就是这类变幅机构的典型例子，由于牵引力受附着力的限制，而且小车自重也比较大，故这种自行式小车变幅机构只适用于小型塔式起重机。绳索牵引式变幅机构的小车依靠变幅钢丝绳牵引沿吊臂轨道运行，其驱动力不受附着力的限制，故能在略呈倾斜的轨道上行走，又由于驱动装置装在小车外部，从而使小车自重大为减少，所以适用于大幅度，起重量较大的起重机。在塔式起重机中大多采用绳索牵引式变幅机构，这样即可减轻吊臂载荷，又可以使工作可靠，而且因其驱动装置放在吊臂根部，平衡重也可略为减少。因此选用绳索牵引式小车变幅机构。常用变幅机构有以下几种多速电机变幅机构它是由个带盘式制动器的双速或三速电机，驱动行星减速器，带动卷筒运动。这种变幅机构结构简单紧凑，其性能能满足各种臂长需要，但在极速变换时，存在速度和电流冲击。变频调速变幅机构这是种新型的无级变速变幅机构。其变速由通用变频器调整电机电源频率，从而改变电机转速。该机构调速过渡非常平稳，无速度冲击。综合比较各自的优缺点，本次设计选用多速电机变幅机构。它是由台双速电动机型号为制动器的联轴节至摆线针轮减速机驱动卷筒。卷筒两端都固定有变幅钢丝绳的端头，无论变幅小车走到最外端或最里端，卷筒的放绳端都应有圈的钢丝绳未放完。在放出和卷回的两根钢丝绳之间的卷筒上，应保留有圈钢丝绳的光卷筒。当工作段时间，钢丝绳被拉长而挠度过大时，可用变幅小车的螺栓将钢丝绳收紧。变幅机构及钢丝绳缠绕方式如图所示变幅机构简图图变幅机构及钢丝绳缠绕简图变幅卷筒摆线针轮减速机制动器电动机安全保护装置安全装置是塔式起重机必不可少的关键设备之，其作用是防止误操作和违章操作，以避免由误操作或违章操作所导致的严重后果。塔式起重机的安全装置可分为限位开关断电装置钢丝绳防脱装置风速计紧急安全开关安全保护音响信号。.限位开关又称限位器。其功能主要有以下几种吊钩行程限位开关。用以防止吊钩行程超越极限，以免碰坏起重机臂架结构和出现钢丝绳乱绳现象。回转限位开关。用于限制塔式起重机的回转角度，防止扭断或损坏电缆。凡是不装设中央集电环的塔式起重机，均应配置回转限位开关。小车行程限位开关。用以使小车在到达臂架头部或臂架根端之前停车，防止小车越位事故的发生。.起升高度限制器为了防止起升卷筒过卷而拉断钢丝绳，工程起重机均装设有起升高度限制器。起升高度限制器组要有重锤式和螺杆式。重锤式高度限制器优点是结构简单，使用方便缺点是用钢丝绳悬挂，重锤经常与起升钢丝绳摩擦。螺杆式高度限制器常用于小车变幅式塔式起重机，这种限制器装有两个限位开关，还可以做双向控制。.起重量限制器起重量限制器只控制或只显示起重机的极限载荷。在正常的起重机作业中，起升钢丝绳的合力对转轴的力矩与弹簧力对转轴的力矩相平衡,而弹簧的变形量较小，当超载时，弹簧产生较大的变形，撑杆打开限位开关，使起升机构停止工作，起限制超载的作用。.力矩限制器自升塔式起重机上用的力矩限制器大都装设于塔帽结构主弦杆处。它的工作原理为塔式起重机负载时，塔帽结构主弦杆便会因负载而产生变形。当载荷过大超过额定值时，主弦杆产生显著变形。此变形通过放大杆的作用而使螺钉压迫限位开关触头的压键，从而切断起升机构的电源。力矩限制器主要有传感器装置，吊臂长度检测装置，吊臂仰角检测装置，运算系统及显示部分和执行机构所组成。力矩限制器通过检测装置当时的吊臂长度和吊臂对水平面的倾角，并输入到运算系统内，计算出当时的工作幅度，然后根据相应的“幅度起重量特性曲线”计算出当时允许起升的最大载荷，并以此作为额定值。装设在变幅液压缸上的传感器装置测得反应总力矩的信号，送入运算系统内，经过计算后得出起升载荷的实际值。当实际值大于额定值时，起重机已处于危险工作状态，这时力矩限制器会发出声响和灯光警报。.风速仪风荷是塔式起重机的基本载荷，风荷与风速有关，还会随高度升高而增大。因此，风速仪是种极其重要的安全预警装置，对每台自升式塔式起重机均是必备之物。等固定在钢筋混凝土基础上。由于塔身结构与混凝土基础联固成整体，混凝土基础能发挥承上启下的作用将塔机上不得载荷全部传给地基。由于整体钢筋混凝土基础的体形尺寸是考虑塔式起重机的最大支反力地基承载力以及压重的需求而选定的，因而能确保塔机在最不利工况下均可安全工作，不会产生倾翻事故。基础预埋深度根据施工现场地基情况而定，般塔式起重机埋设深度为.米，但应注意须将基础整体埋住。本次设计的塔式起重机，选用的混凝土基础为基础如图所示。混凝土外轮廓尺寸约为长宽高长宽高，总混凝土方量约立方米，基础重量约吨，承载能力为。基础用钢筋混凝土捣制，混凝土标号为号，在基础内预埋有地脚螺栓分布钢筋和受力钢筋等。基础的制作应严格按图施工。基础的土质应坚固牢实，要求承载能力大于.，混凝土基础的深度﹥。图塔机设计基础工作机构工作机构是为实现起重机不同的运动要求而设置的。对于自升式塔式起重机，主要包括起升机构，回转机构，变幅机构和顶升机构。依靠这些机构完成起吊重物运送重物到指定地点并安装就位三项运动在内的吊装作业。为了提高塔机生产率，加快吊装施工进度，无论是起升机构变幅机构回转机构均应具备较高的工作速度，并要求从静止到全速运行，或从全速运行转入静停的全过程，都能平缓进行，避免产生急剧冲动，对金属结构产生破坏性影响。对于高层建筑施工用的塔机来说，由于起升高度大，起重臂长，起重量大，对工作机构调速系统有更高的要求。.起升机构起升机构是塔式起重机使用频繁而又最重要的工作机构。它主要由电动机减速机卷筒和制动器钢丝绳滑轮组和吊钩等组成。为了提高起重机的工作效率和安全可靠性，要求起升机构具有适合的调速性能。起升机构简图如图所示。起升机构简图三速电机联轴器液力推杆制动器圆柱齿轮减速器卷筒高度限位器根据使用说明书，起升机构由合三速电动机驱动，电动机型号,.,。通过弹性联轴节与型圆柱齿轮变速箱驱动起升卷筒，本机构采用液力推杆制动器。起升速度由电控三速电动机实现其“两快慢”的动作，本机构还备有高度限位装置，避免起升时卷筒发生过卷现象，通过调整高度限位装器行程开关的碰块的位置，以实现吊钩在最大高度时，起升机构断电，保护高度限位的安全。高度限位器只是种安全装置，不允许用来作工作装置使用。起升机构的传动方式按照起重机的传动方式不同，起升机构有机械传动，电力机械传动简称电力传动，和液压机械传动简称液压传动等形式。机械传动其动力是由发动机经机械传动装置传至起升机构起升卷筒，同时也传至其它工作机构，由于集中驱动，为保证各机构独立运动，整机的传动比较复杂。起升机构的调速困难操作麻烦但工作可靠。电力传动由直流或交流电动机通过减速器带动起升卷筒。直流电动机传动的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但直流电的获得较为困难。交流电机传动由于能直接自电网取得电流，结构简单机组重量轻。液压传动有高速液压马达传动和低速大扭矩液压马达传动。前者重量轻体积小容积效率高。后者传动零件少，起制动性能好，但容积效率较低，易影响机构转速，体积与重量较大。交流电机传动由于能直接自电网取得电流，结构简单，机组重量轻，故电力传动在起升机构上被广泛采用。考虑经济性工作情况工作效益等，本次设计采用电力传动。起升机构的驱动方式按照起重机的驱动方式不同，可分为以下大类多速电机起升机构这种起升机构构造简单，它是由个多速电动机配上减速器钢丝绳卷筒组成。其制动器可以是电机本身带的电磁盘式制动器，也可以是独立的液压推杆制动器。绕线转子异步电动机串接可变电阻调速起升机构这种由绕线转子异步电动机驱动串接可变电阻调速的起升机构主要用于轻型快装塔机。由于绕线式电动机本身具有良好的启动特性，通过在转子绕组中串接可变电阻，以凸轮控制器进行控制，从而实现平稳启动和均匀调速的要求。配用电磁换挡减速器的极笼型电动机驱动起升机构这种调速起升机构具有较前类更高的调速性能，由三极笼型电动机电磁换挡挡减速器传动系统和钢丝绳卷筒组成。采用这种起升机构，可使调速档数增加倍，从而使工作速度与吊载更相适应，提高起升机构的生产效率。这种调速起升机构由于具有较好的价格上回转自升式塔机的转台多采用型钢和钢板组焊成的工字型断面环梁结构，它支撑着塔顶结构和回转塔架，并通过回转支承及承座将上部载荷下传给塔身结构。．回转支承装置回转支承简称转盘，是塔式起重机的重要部件，由齿圈座圈滚动体隔离快连接螺栓及密封条等组成。按滚动体的不同，回转支承可分为两大类是球式回转支承，另类是滚柱式回转支承。柱式回转支承柱式回转支承又可分为转柱式和定柱式两类。定柱式回转支承结构简单，制造方便，起重回转部分转动惯量小，自重和驱动功率小，能使起重机重心降低。转柱式结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度以及起重量较大的塔机。滚动轴承式回转支承滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列方式可分为单排四点角接触球式回转支承双排球式回转支承单排交叉滚柱式回转支承三排滚柱式回转支承。滚动轴承式回转支承装置结构紧凑，可同时承受垂直力水平力和倾覆力矩是目前应用最广的回转支承装置。为保证轴承装置正常工作，对固定轴承座圈的机架要求有足够的刚度。滚动轴承式回转支承，回转部分固定，在大轴承的回转座圈上，而大轴承的的固定座圈则与塔身底架或门座的顶面相固结。设计选用球式回转支承，其优点是刚性好，变形比较小，对承座结构要求较低。钢球为纯滚动，摩擦阻力小，功率损失小。根据构造不同和滚动体使用数量的多少，回转支承又分为单排四点接触球式回转支承双排球式回转支承单排交叉滚柱式回转支承和三排滚柱式回转支承。设计采用单排四点接触球式回转支承，它是由个座圈和齿圈组成，结构紧凑，重量轻，钢球与圆弧滚道四点接触，能同时承受轴向力径向力和倾翻力矩。．底架塔机底架构造随着塔身结构特点转柱式塔身或定柱式塔身，起重机的走形方式轨道式轮胎式或履带式及爬升方式内爬式或外附着自升式而异。小车变幅水平臂架自升塔机采用的底架结构可分为十字型底架，带撑杆的十字型底架，带撑杆的井字型底架，带撑杆的水平框架式杆件拼装底架和塔身偏置式底架。本次设计采用的是带撑杆的底架。底架用工字钢焊接成框架结构，在四角安装有四条辐射状可拆卸支腿，该支腿用槽钢焊接而成，用螺栓与框架结构连接，底架通过个预埋地脚螺栓与基础固定，螺栓为，底架外轮廓尺寸约为长宽高。撑杆的作用是使塔身基础节与底架的四角相连，形成个空间结构，增加塔机整体稳定性。由于塔身撑杆的设置，塔身危险断面由塔身根部向上移到撑杆的上支承面，同时塔身根部平面对底架的作用减小，从而改善底架的受力情况。底架安装时，将底架拼装组合，放置于混凝土基础上，对正四角的放射形支腿地脚螺栓，使底架垫平牢实，要求校平，平面度小于，拧紧个的地脚螺栓。.附着装置附着装置由套附着框架，四套顶杆和三根撑杆组成，通过它们将起重机塔身的中间节段锚固在建筑物上，以增加塔身的刚度和整体稳定性．撑杆的长度可以调整，以满足塔身中心线到建筑物的距离限制．塔身附着装置是用角钢对焊组合成的附着框架，由螺栓联接成框形，包箍于塔身标准的外表面，在附着