塔式起重机总体及顶升套架的设计计算说明指导书.doc
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1、设计项目计算与阐明成果前言塔式起重机概述 塔式起重机发展状况塔式起重机发展趋势总体设计概述总体设计方案拟定金属构造安装基本底架构造塔身构造塔身原则节塔身构造设计要领塔身接高问题套架与液压顶升机构爬升架顶升机构套架液压顶升回转支承装置柱式回转支承滚动轴承式回转支承平衡臂塔顶司机室起重臂构造型式分节问题截面形式及截面尺度腹杆布置和杆件材料选用吊点选取与构造附着装置拉杆上、下支座工作机构起升机构起升机构传动方式起升机构减速器起升机构制动器滑轮组倍率回转机构回转电动机液力耦合器制动器减速器变幅机构安全保护装置限位开关又称限位器起升高度限制器起重量限制器力矩限制器风速仪钢丝绳防脱装置电子安全装置总体设计
2、原则整机工作级别机构工作级别重要技术性能参数平衡臂与平衡重计算起重特性曲线起重特性曲线塔机风力计算工作工况 风载荷方向与起重臂方向垂直工作工况 风载荷方向与起重臂方向平行工作工况 风载荷方向与起重臂方向平行(吊臂与平衡臂旋转45)非工作工况 风载荷方向与起重臂方向平行整机抗倾翻稳定性工作工况验算基本稳定性,工作状态,静态无风工作工况验算动态稳定性,工作状态,动态有风非工作工况暴风侵袭,非工作状态,风向由平衡臂吹向起重臂,有向后翻倾向工作工况突然卸载,工作状态,料斗卸载,有向后翻倾向固定基本稳定性计算套架稳定性校核套架所受载荷和弯矩计算套架简化示意图求计算长度 ,轴力N和弯矩 求计算长度 求轴力
3、N和弯矩 截面几何特性计算求面积求惯性矩 ,和回转半径 , 腹杆截面几何特性单肢长细比抗弯模量计算修正系数 顶升油缸选型计算缸筒内径(缸径)计算塔机上部重量计算油缸内径D活塞杆直径计算强度验算稳定性验算油缸壁厚及外径计算缸筒壁厚计算缸筒外径计算液压顶升其她元件选型滤油器选取电动机选取齿轮泵选取管路选取管子内径d计算管子壁厚 计算溢流阀选取手动换向阀选取液压油选取压力表选取压力表开关选取联轴器选取平衡阀选取结论第1章 前言1.1 塔式起重机概述塔式起重机是一种塔身竖立起重臂回转起重机械。在工业与民用建筑施工中塔式起重机是完毕预制构件及其她建筑材料与工具等吊装工作重要设备。在高层建筑施工中其幅度运
4、用率比其她类型起重机高。由于塔式起重机能接近建筑物,其幅度运用率可达全幅度80%,普通履带式、轮胎式起重机幅度运用率不超过50%,并且随着建筑物高度增长还会急剧地减小。因而,塔式起重机在高层工业和民用建筑施工使用中始终处在领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、减少工程造价起着重要作用。同步,为了适应建筑物构造件预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用不断扩大,当前塔式起重机必要具备下列特点:1. 起升高度和工作幅度较大,起重力矩大。2. 工作速度高,具备安装微动性能及良好调速性能。3. 规定装拆、运送以便迅速,以适应频繁转移工地需要。QTZ500型自升式塔式起重机,其吊臂长50米,
5、最大起重量4吨,额定起重力矩50吨米。是一种构造合理、性能比较优秀产品,比较当前国内外同规格同类型塔机具备更多长处,能满足高层建筑施工需要,可用于建筑材料和构件调运和安装,并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。整机构造不算太大,可满足中小型施工规定。本机以基本高度(独立式)36米。顾客需高层附着施工,只需提出另行订货规定,即可增长某些部件实现本机最大设计高度100米,也就是附着高层施工可建高楼32层以上。1.2 塔式起重机发展状况塔式起重机是在二次世界大战后才真正获得发展。战后各国面临着重建家园艰巨任务,浩大建筑工程量迫切需要大量性能良好塔式起重机。欧洲率先成功,1923年成功制成第一台比较完
6、整塔式起重机, 在国内,塔式起重机生产与应用已有40近年历史,经历了一种从测绘仿制到自行设计制造过程。20世纪50年代,为满足国家经济建设需要,中华人民共和国引进了前苏联以及东欧某些国家塔式起重机,并进行仿制。1954年仿制民主德国设计样机,在抚顺试制成功了中华人民共和国第一台TQ2-6型塔式起重机。随后又仿照前苏联样机,研制了15t与25t塔式起重机,这个时期中华人民共和国生产与使用塔式起重机数量都较少。20世纪60年代,由于高层、超高层建筑发展,广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机,并在工作机构中采用了比较先进技术,如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器,在回转和运营机构中安装液力耦
7、合器等。在此时期,中华人民共和国开始进入了自行设计与制造塔式起重机阶段。1961年,一方面在北京试制成功了红旗-11型塔式起重机,它也是中华人民共和国最早自行设计塔式起重机。随后,中华人民共和国又自行设计制造了TQ-6型等塔式起重机,至1965年全国已有生产厂10余家,生产塔式起重机360多台。这些塔式起重机都是下回转动臂式,可整体托运,能满足六层如下民用建筑施工需要。20世纪七十年代,塔式起重机服务对象更为广泛。塔式起重机幅度、起重量和起升高度均有了明显提高。为了满足市场各方面规定,塔式起重机又向一机多用方向发展。中华人民共和国塔式起重机进入了技术提高、品种增多新阶段。1972年中华人民共和
8、国第一台下回转轻型轮胎式轨道两用起重机问世;同年为了北京饭店施工,中华人民共和国又自行设计制造了QT-10型自升式塔式起重机,该机起重力矩为1600kNm。这一时期还先后开发了ZT100、ZT120、ZT280等小车变幅自升式塔式起重机、QT-20小车变幅内爬式塔式起重机,QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回转动臂自行架设快装塔式起重机等,其年产量最高超过900台,标志着中华人民共和国塔式起重机行业进入了一种新阶段。20世纪80年代,中华人民共和国塔式起重机相继浮现了不少新产品,重要有QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重机,QT60、QTK60、QT25H
9、K等下回转快装塔式起重机等。这些产品在性能方面已接近国外70年代水平,这一时期最高年产量达1400台。与此同步,随着改革开放和国际技术交流增多,为满足建筑施工需要,也从国外引进了某些塔式起重机,其中有联邦德国Liebherr、法国Potain以及意大利Edilmac等公司产品。由于这些塔式起重机制造质量较好,技术性能比较先进,极大地增进了中华人民共和国塔式起重机产品设计与制造技术进步。20世纪90年代后来,中华人民共和国塔式起重机行业随着全国范畴建筑任务增长而进入了一种新兴盛时期,年产量连年猛增,并且有某些产品出口到国外。全国塔式起重机总拥有量也从20世纪50年代几十台截至约为6万台。至此,无
10、论从生产规模、应用范畴和塔式起重机总量等角度来衡量,中华人民共和国均堪称塔式起重机大国。1.3塔式起重机发展趋势依照国内外某些技术资料简介,塔式起重机发展趋势详细归纳为如下几种方面。1、吊臂长度加长在20世纪60年代初,吊臂长度超过40m较少,70年代吊臂长度已能做到70m。迅速拆装下回转塔式起重机吊臂长度可达到35m。自升式塔式起重机吊臂是可以接长,原则臂长普通为3040m,可以接长到5060m。重型塔式起重机吊臂则更长。随着塔式起重机设计水平提高,可以解决由臂长加大带来某些技术问题,而低合金高强度钢材及铝合金广泛采用也为加长吊臂提供了非常有利条件。2、工作速度提高,且能调速由于调速技术进步
11、,混轮组倍率可变、双速、三速电动机及直流电动机调速应用,使塔式起重机工作速度在逐渐提高。20世纪50年代生产塔式起重机工作速度较低,起升速度普通只有2030m/min,回转速度为0.61r/min,变幅速度为3040m/min,大车行走速度为1040m/min,而近几年来塔式起重机工作速度已有提高。起升机构普遍做到具备34种工作速度,重物起升速度超过100m/min者已经诸多,构件安装就位速度可在010m/min范畴内进行选取,回转速度普通可在01r/min之间进行调节,小车牵引和塔式起重机行走大多也有23种工作速度,小车牵引速度最快可达60m/min。3、改进操纵条件随着塔式起重机向大型、大
12、高度方向发展,操作人员能见度越来越差。因而需要在吊臂端部或小车上安装电视摄像机,在操作室运用电视进行操作。有还采用了双频道无线电遥控系统,不但可由地面操作人员控制吊装,还可以依照事先编排程序自动进行吊装。4、更多地采用组装式构造为了便于产品更新换代,简化设计制造、使用与管理,提高塔式起重机使用经济效益,国外塔式起重机专业厂已做到产品系列化、部件模数化。以不同模数塔身、臂架原则节组合成变断面塔身和臂架,这不但能提高塔身、臂架力学性能,减轻塔式起重机自重,并且可明显减少使用单位塔架、臂架储备量,为减少成本、简化管理创造了条件。第2章 总体设计2.1概述 塔式起重机是工业与民用建筑施工中,完毕预制构
13、件及其她建筑材料与工具等吊装工作重要设备。在高层建筑施工中其幅度运用率比其她类型起重机高。塔式起重机起升高度、工作幅度和起重力矩都很大,这就要对其受力、稳定性等进行考虑与计算。塔机重要性能参数涉及:起重量、起升高度、幅度、各机构工作速度、重量指标和起重力矩等。这些参数表白了起重机工作性能和技术经济指标,它是设计塔式起重机技术根据,也是生产中选取塔式起重机技术性能根据。总体设计是机械设计整个过程中最核心环节之一。它是使设计产品满足技术参数及形式总构想,决定了机械设计成败。在总体设计前,应先进行进一步细致调查研究,收集国内外同类机型有关资料,理解国内外塔机使用状况,并进行分析比较,然后制定总设计方
14、案。设计原则应当在保证所设计机型达到国家关于原则同步,力求构造合理,技术先进,积极性好,工艺简朴,工作可靠。2.2总体设计方案拟定QTZ500型塔式起重机是上回转、水平臂架、液压自升式构造形式,由金属构造、工作机构和驱动控制系统三某些构成。在进行总体设计时,要综合考虑塔机强度、刚度、稳定性、各种工况下外载荷以及塔机经济性,从而选出合理设计方案。2.2.1 金属构造塔式起重机金属构造某些由塔身,塔头或塔帽,起重臂架,平衡臂架,回转支撑架等重要部件构成。对于特殊塔式起重机,由于构造上差别,个别部件也会有所增减。金属构造是塔式起重机骨架,承受塔机自重载荷及工作时各种外载荷,是塔式起重机重要构成某些,
15、其重量普通约占整机重量一半以上,因而金属构造设计合理与否对减轻起重机自重,提高起重性能,节约钢材以及提高起重机可靠性等均有重要意义。1.基本高层建筑施工用附着式塔式起重机都采用小车变幅水平臂架,幅度大某些在五十米以上,不必移动作业即可覆盖整个施工范畴,因而多采用钢筋混凝土基本。钢筋混凝土基本有各种形式可供选用。对于有底架固定自升式塔式起重机,可视工程地质条件,周边环境以及施工现场状况选用X形整体基本,四个条块分隔式基本或者四个独立块体式基本。对于无底架自升式塔式起重机则采用整体式方块基本。X形整体基本形状及平面尺寸大体与塔式起重机X形底架相似。塔式起重机X形底架通过预埋地脚螺栓固定在混凝土基本
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