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（定稿）QTZ40塔式起重机总体及吊臂架优化设计（全套下载）

.由以上两式得.满载时，求得满载时幅度.其中起重量最大起重力矩幅度计算各幅度时起重量如表所示表各幅度时起重量臂长幅度.幅度幅度起重特性曲线如图所示图起重特性曲线.塔机风力计算在露天工作的塔式起重机应考虑风载荷，并认为风载荷是种沿任意方向的水平载荷。起重机风载荷分为工作状态风载荷和非工作状态风载荷两类。工作状态风载荷是塔式起重机在工作情况下所能承受的最大计算风力。非工作状态风载荷是塔式起重机在非工作情况下所能承受的最大计算风力。根据塔式起重机设计规范和塔式起重机设计规范.之规定，风压选择如表所示表风压选择序号适应情况风压正常工作状态计算风压，用于计算结构的疲劳强度和发热验算工作状态最大计算风压，用于计算结构的强度刚度稳定性和整体抗倾翻稳定性非工作状态计算风压，用于计算结构的强度刚度稳定性和整体抗倾翻稳定性工作工况Ⅰ风载荷方向与起重臂方向垂直如图所示图工作工况Ⅰ示意图.平衡臂风力计算风力系数选取根据塔式起重机设计规范的规定，平衡臂可视为两片平行平面桁架组成的空间结构，其整体结构的风力系数可取为单片结构的风力系数，护栏为管结构，由表，司机室悬空，取.。由平衡臂的设计尺寸计算迎风面积根据塔式起重机设计规范的规定，对于两片并列等高型式相同的结构，考虑前片对后片的挡风作用，总迎风面积为.式中前片结构的迎风面积，后片结构的迎风面积，结构充实率，按表查取η两片相邻桁架前片对后片的挡风折减系数，与前片桁架充实率及两片桁架间隔比有关，按表选取。则结构迎风面积已知由表表选取.挡风折减系数η.代入得，风力计算根据塔式起重机设计规范的规定，风力计算公式.式中作用在塔式起重机上和物品上的风载荷风力系数计算风压，垂直于风向的迎风面积，。已知风力系数.计算风压代入得，.起升机构风力计算起升机构迎风面积按实体计算，已知结构充实率取其近似值风力系数.计算风压代入得，.平衡重风力计算平衡重迎风面积按实体计算。已知结构充实率由平衡重尺寸取其近似值，.风力系数.计算风压代入得，平衡臂及其上构件合计.起重臂风力计算本次设计的塔式起重机的起重臂的结构形式为上弦杆为无缝圆管，下弦杆为角钢焊合箱形截面管，腹杆为圆管的三角形节面空间结构，此工况下受侧向风力作用。三角形截面空间结构的风载荷按其垂直于风向的投影面积所受风力的.倍计算，已知结构充实率.计算面积.风力系数.由得计算风压代入得，变幅机构风力计算变幅机构迎风面积按实体计算轮廓外形，已知结构充实率取其近似值.风力系数.计算风压代入得，起重臂及其上构件合计•塔顶风力计算三角形截面空间结构的风载荷按其垂直于风向的投影面积所受风力的.倍计算，已知结构充实率.取其近似值风力系数.计算风压代入得，上下支座风力计算上下支座迎风面积按实体计算，已知结构充实率取其近似值.风力系数.计算风压代入得，塔身风力计算塔身为钢管制成的桁架结构，已知结构充实率.取其近似值.风力系数.计算风压代入得，.司机室风力计算参考塔式起重机使用手册，表，司机室尺寸为.司机室迎风面积按实体计算，已知结构充实率取其近似值.风力系数.计算风压代入得，.工作工况Ⅱ风载荷方向与起重臂方向平行如图所示图工作工况Ⅱ.平衡臂风力计算已知结构充实率.取其近似值风力系数.计算风压代入得，起升机构风力计算起升机构迎风面积按实体计算已知结构充实率取其近似值.风力系数.计算风压代入得，.平衡重风力计算平衡重迎风面积按实体计算已知结构充实率由平衡重尺寸取其近似值.风力系数.计算风压代入得，.平衡臂及其上构件合计起重臂风力计算片型式尺寸相同，且间隔相等的并列结构在纵向风力作用下，总迎风面按下式计算ηη式中结构充实率.挡风折减系数η.则已知风力系数.计算风压代入得，变幅机构风力计算变幅机构迎风面积按实体计算轮廓外形已知结构充实率取其近似值.风力系数.计算风压代入得，.起重臂及其上构件合计塔顶风力计算已知结构充实率.取其近似值风力系数.计算风压代入得，上下支座风力计算上下支座迎风面积按实体计算已知结构充实率取其近似值.风力系数.计算风压代入得，塔身风力计算在此种工况下，风对着矩形截面空间结构对角线方向吹，矩形截面边长比为，风载荷取为风向着矩形边长作用时的.倍，即.司机室风力计塔式起重机般都为单联滑轮组，故倍率等于承载分支数。起升速度有种，见表表起升特性参数表倍率起重量.速度四倍率与二倍率转化方便快捷，起升机构钢丝绳缠绕示意图及倍率转换如图所示图起升机构钢丝绳缠绕示意图起升卷筒塔顶滑轮起重量限制器滑轮载重小车臂端固定点上滑轮吊钩滑轮组变换倍率的方法如下将上滑轮用销轴与吊钩滑轮组的两滑轮的杆交点连接起来，此时即为四倍率状态拔出销子，上滑轮上升到载重小车处固定后，就变为二倍率状态。.回转机构塔机是靠起重臂回转来保障其工作覆盖面的。回转运动的产生是通过上下回转支座分别装在回转支承的内外圈上并由回转机构驱动小齿轮。小齿轮与回转支承的大齿圈啮合，带动回转上支座相对于下支座运动。回转机构是重负荷工作机构，不仅要附带很重的吊载和臂架等结构部件转动，而且要克服很大的迎风阻力。这些均是影响回转机构设计及电动机功率选择的因素。目前采用的回转机构有以下几种电动机液力耦合器减速器小齿轮回转机构这种回转机构呈字型立式安装，由于中间装有液力耦合器，可减缓电机启动时的速度冲击，因此运动比较平稳。但靠电机反接制动，特别在就位时，只能靠操作人员“点动”。特点是结构简单，运行可靠，造价相对较低，但调速性能不好。带涡流制动器的力矩电机行星减速机小齿轮回转机构这种机构在启动和减速时，引入了涡流制动器，使之达到起制动平稳。但造价较高。变频调速回转机构该机构由变频调速电机鼠笼型行星减速机小齿轮组成。通过变频器调整电源频率，从而改变电机转速，结构最为简单，但目前尚无回转机构专用变频器。由多档速度的绕线转子异步电动机液力耦合器行星减速器电磁片式制动器的回转机构这是种较好的回转机构，能保证力的传递平稳而无磨损。其对风荷调控作用在于风载转矩增大超越限度时，电动机接电后，制动器便首先转动，从而使塔机免去不必要的倒转，风停止后，制动器又会立即松开。当工作班结束后，塔机非作业时，通过随风转电控或机械操作装置使制动闸松开，令塔机犹若座风向标可随风转动，但不至于被巨风强吹扭毁。考虑在满足使用要求条件下，降低成本，本次设计的型号塔式起重机回转机构选用第种结构型式。回转机构由台双速电动机驱动，电动机型号。经过力偶合器至行星齿轮减速机到主动小齿轮，再驱动回转支承大齿轮。本机构由于采用了液力偶合器联结，使其运转平稳，冲击惯性小，进而改善了塔机的工作状况。回转机构工作原理见图。图回转机构简图双速电动机液力偶合器型行星齿轮减速器驱动小齿轮单排四点接触球式回转支承回转大齿轮.变幅机构变幅机构是实现改变幅度的工作机构，用来扩大起重机的工作范围，提高起重机的生产率。变幅机构由电动机减速器卷筒和制动器组成。功率和外形尺寸较小。变幅机构按其构造和不同的变幅方式分为运行小车式和吊臂俯仰式。此次设计的型塔式起重机采用水平臂小车变幅，实现小车的水平移动。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。回转整体标准节用外套架。外套架就是套架本体套在塔身的外部。套架本身就是个空间桁架结构。套架由框架，平台，栏杆，支承踏步块等组成。安装套架时，大窗口应与标准节焊有踏块的方向相反。套架的上端用螺栓与回转下支座的外伸腿相连接，其前方的上半部没有焊腹杆，而是引入门框，因此其弦必须作特殊的加强，以防止侧向局部失稳。门框内装有两根引入导轨，以便与标准节的引入。液压顶升按顶升接高方式的不同，液压顶升分为上顶升加节接高中顶升加节接高和下顶升加节接高和下顶升接高三种形式。上顶升加节接高的工艺是由上向下插入标准节，多用于俯仰变幅的动臂自升式塔是起重机。下顶升加节接高的优点人员在下部操作，安全方便。缺点是顶升重量大，顶升时锚固装置必须松开。中顶升加节接高的工艺是由塔身侧引入标准节，可适用于不同形式的臂架，内爬，外附均可，而且顶升时无需松开锚固装置，应用面比较广。本次设计的塔式起重机采用上顶升加节接高。按顶升机构的传动方式不同，可分为绳轮顶升机构轮顶升机构条顶升机构丝杠顶升机构和液压顶升机构等五种。绳轮顶升机构的特点是构造简单，但不平稳。链轮顶升机构与绳轮顶升机构相类似，采用较少。齿条顶升机构在每节外塔架内侧均装有齿条，内塔架外侧底部安装齿轮。齿轮在齿条上滚动，内塔架随之爬升或下降。丝杠爬升机构的丝杠装在内塔架中轴线处，或装在塔身的侧面内外塔架的空隙里。通过丝杠正反转，完成顶升过程。本次设计的塔式起重机采用液压顶升机构。液压顶升机构由电动机驱动齿轮油泵，液压油经手动换向阀平衡阀进入液压缸，使液压缸伸缩，实现塔机上部的爬升和拆卸。其主要优点是构造简单工作可靠平稳安全操作方便爬升速度快。本机构另有套手动操作的爬升吊装装置与顶升