QTZ塔式起重機總體及頂升套架的設計計算說明書

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1、設計項目計算與說明結果、 、- 刖言第 1 章刖言底架:塔式起重 機概述1.1塔式起重機概述4602X4602塔式起重塔式起重機是一種塔身豎立起重臂回轉的起重機械。在咼 245機發(fā)展情工業(yè)與民用建筑施工中塔式起重機是完成預制構件及其他建QTZ500 標況塔式起重筑材料與工具等吊裝工作的主要設備。在咼層建筑施工中其準節(jié)選用機的發(fā)展幅度利用率比其他類型起重機咼。由于塔式起重機能靠近建1.6mX1.6m趨勢筑物，其幅度利用率可達全幅度的80%普通履帶式、輪胎高 2.5m總體設計式起重機幅度利用率不超過 50%而且隨著建筑物咼度的增腹桿采用概述總體設計加還會急劇地減小。因此，塔式起重機在高層工業(yè)和民用

2、建20 號無縫方案的確筑施工的使用中一直處于領先地位。應用塔式起重機對于加鋼管疋快施工進度、縮短工期、降低工程造價起著重要的作用。同三角形布置金屬結構 安裝基礎 底架結構時，為了適應建筑物結構件的預制裝配化、工廠化等新工藝、M30 的 40Cr新技術應用的不斷擴大，現(xiàn)在的塔式起重機必須具備下列特螺栓聯(lián)結塔身結構占：八、塔身結構選塔身標準-f-H1.起升咼度和工作幅度較大，起重力矩大。用整體式塔節(jié)塔身結構2.工作速度高，具有安裝微動性能及良好的調速性能。身標準節(jié)A 口 口 切設計要領3.要求裝拆、運輸方便迅速，以適應頻繁轉移工地的需本次設計米塔身接高要。用液壓頂升問題套架與液 壓頂升機QTZ50

3、0 型自升式塔式起重機，其吊臂長 50 米，最大起本次設計的重量 4 噸，額定起重力矩 50 噸米。是一種結構合理、性能比QTZ500 塔構較優(yōu)異的產品，比較目前國內外同規(guī)格同類型的塔機具有更式起重機采爬升架多的優(yōu)點，能滿足高層建筑施工的需要，可用于建筑材料和用的為上頂頂升機構 套架液壓頂升構件的調運和安裝，并能在市內狹窄地區(qū)和丘陵地帶建筑施升工。整機結構不算太大，可滿足中小型施工的要求。本次設計米回轉支承本機以基本咼度（獨立式）36 米。用戶需咼層附著施工，用側頂升裝置 柱式回轉只需提出另行訂貨要求，即可增加某些部件實現(xiàn)本機的最大QTZ500 采支承設計高度 100 米，也就是附著高層施工可

4、建高樓 32 層以上。用平面框架滾動軸承1.2塔式起重機發(fā)展情況式平衡臂式回轉支塔式起重機是在二次世界大戰(zhàn)后才真正獲得發(fā)展的。戰(zhàn)QTZ500 塔承平衡臂后各國面臨著重建家園的艱巨任務，浩大的建筑工程量迫切機采用前傾11 穴 1 冃塔頂需要大量性能良好的塔式起重機。歐洲率先成功，1923 年成截錐柱式司機室功制成第一臺比較完整的塔式起重機，塔頂斷面尺起重臂 構造型式在我國，塔式起重機的生產與應用已有 40 多年的歷史，寸為 1.36m分節(jié)問題經歷了一個從測繪仿制到自行設計制造的過程。X1.36m,塔截面形式20 世紀 50 年代，為滿足國家經濟建設的需要，中國引頂咼及截面尺進了前蘇聯(lián)以及東歐一些

5、國家的塔式起重機，并進行仿制。5.945m設計項目計算與說明結果度腹桿布置 和桿件材 料選用吊點的選 擇與構造 附著裝置 拉桿 上、下支座 工作機構 起升機構 起升機構的傳動方 式起升機構 的減速器 起升機構 的制動器 滑輪組倍率回轉機構 回轉電動 機液力耦合 器制動器 減速器 變幅機構安全保護 裝置限位開關 又稱限位 器起升高度 限制器起重量限 制器 力矩限制器風速儀 鋼絲繩防 脫裝置電子安全 裝置 總體設計原則1954 年仿制民主德國設計的樣機，在撫順試制成功了中國第 一臺TQ2-6 型塔式起重機。隨后又仿照前蘇聯(lián)樣機，研制了 15t 與 25t塔式起重機，這個時期中國生產與使用的塔式起

6、重機的數量都較少。20 世紀 60 年代，由于高層、超高層建筑的發(fā)展，廣泛 使用了內部爬升式和外部附著式塔式起重機，并在工作機構 中米用了比較先進的技術，如直流電機調速、可控硅調速、 渦流制動器，在回轉和運行機構中安裝液力耦合器等。在此 時期，中國開始進入了自行設計與制造塔式起重機的階段。 1961 年，首先在北京試制成功了紅旗-11 型塔式起重機，它 也是中國最早自行設計的塔式起重機。隨后，中國又自行設 計制造了 TQ-6 型等塔式起重機，至 1965 年全國已有生產廠 10 余家，生產塔式起重機 360 多臺。這些塔式起重機都是下 回轉動臂式，可整體托運，能滿足六層以下民用建筑施工的 需要

7、。20 世紀七十年代，塔式起重機服務對象更為廣泛。塔式 起重機的幅度、起重量和起升高度均有了顯著提高。為了滿 足市場各方面的要求，塔式起重機又向一機多用方向發(fā)展。 中國塔式起重機進入了技術提高、品種增多的新階段。1972年中國第一臺下回轉的輕型輪胎式軌道兩用起重機問世；同 年為了北京飯店施工，中國又自行設計制造了QT-10 型自升式塔式起重機，該機的起重力矩為1600kNm 這一時期還先后開發(fā)了 ZT1O0 ZT120 ZT280 等小車變幅自升式塔式起 重機、QT-20 小車變幅內爬式塔式起重機，QTL16TQ40 TQ45 TD25QTG40 QTG6C 下回轉動臂自行架設快裝塔式起重機等

8、， 其年產量最咼超過 900 臺，標志著中國塔式起重機仃業(yè)進入 了一個新的階段。20 世紀 80 年代，中國塔式起重機相繼出現(xiàn)了不少新產 品，主要有 QTZ100 QTZ120 等自升式塔式起重機， QT60 QTK60QT25HK 等下回轉快裝塔式起重機等。這些產品在性 能方面已接近國外 70 年代水平，這一時期的最高年產量達 1400 臺。與此同時，隨著改革開放和國際技術交流的增多， 為滿足建筑施工的需要， 也從國外引進了一些塔式起重機，其中有聯(lián)邦德國的 Liebherr、法國的 Potain 以及意大利的 Edilmac 等公司的產品。由于這些塔式起重機制造質量較好， 技術性能比較先進，

9、極大地促進了中國塔式起重機產品的設選用 7 個 6m標準節(jié)間，1個 6m 和 1 個2m 的延 接節(jié)腹桿體系采用人字形布方式臂架上弦桿選用 20 號 無縫圓鋼管QTZ500 塔式起重機米用雙吊點式拉桿結構，材料為16MnQTZ500 采用電力傳動的起升機構采用圓柱齒輪減速器 續(xù)表FW=1909.25NFW=196.2 NFw=765 N 刀FW=2870.75NFW=6500 N刀 FW=6563N設計項目計算與說明結果整機工作 級別機構工作 級別主要技術 性能參數 平衡臂與 平衡重的 計算起重特性 曲線起重特性 曲線塔機風力 計算工作工況I風載荷 方向與起 重臂方向 垂直工作工況n風載荷 方

10、向與起 重臂方向 平行工作工況 川風載荷 方向與起 重臂方向 平行 （吊臂與平衡臂 旋轉 45）非工作 工況W風載荷方向 與起重臂 方向平行 整機的抗 傾翻穩(wěn)定性工作工況計與制造技術的進步。20 世紀 90 年代以后，中國塔式起重 機行業(yè)隨著全國范圍建筑任務的增加而進入了一個新的興盛 時期，年產量連年猛增，而且有部分產品出口到國外。全國 塔式起重機的總擁有量也從 20 世紀 50 年代的幾十臺截至 2000 年約為 6 萬臺。至此，無論從生產規(guī)模、應用范圍和塔 式起重機總量等角度來衡量，中國均堪稱塔式起重機大國。1.3塔式起重機的發(fā)展趨勢根據國內外一些技術資料的介紹，塔式起重機的發(fā)展趨 勢具體

11、歸納為以下幾個方面。1、吊臂長度加長在 20 世紀 60 年代初，吊臂長度超過 40m 的較少，70 年代吊 臂長度已能做到 70m 快速拆裝下回轉塔式起重機的吊臂長 度可達到35m 自升式塔式起重機吊臂是可以接長的，標準 臂長一般為 3040m 可以接長到 5060m 重型塔式起重機 吊臂則更長。隨著塔式起重機設計水平的提高，可以解決由 臂長加大帶來的一些技術問題，而低合金高強度鋼材及鋁合 金的廣泛采用也為加長吊臂提供了非常有利的條件。2、工作速度提高，且能調速由于調速技術的進步，混輪組倍率的可變、雙速、三速 電動機及直流電動機調速的應用，使塔式起重機工作速度在 逐漸提高。20 世紀 50

12、年代生產的塔式起重機工作速度較低，起升速度一般只有 2030m/min，回轉速度為 0.61r/min， 變幅速度為 3040m/min,大車行走速度為 1040m/min，而 近幾年來塔式起重機工作速度已有提高。起升機構普遍做到 具有 34 種工作速度，重物起升速度超過 100m/min 者已經 很多，構件安裝就位速度可在 010m/min 范圍內進行選擇，回轉速度一般可在 01r/min 之間進行調節(jié)，小車牽引和塔 式起重機行走大多也有 23 種工作速度，小車牽引速度最快 可達 60m/min。隨著塔式起重機向大型、大咼度方向發(fā)展，操作人貝的 能見度越來越差。因此需要在吊臂端部或小車上安裝

13、電視攝 像機，在操作室利用電視進行操作。有的還采用了雙頻道的 無線電遙控系統(tǒng)，不僅可由地面的操作人員控制吊裝，還可 以根據事先編排的程序自動進行吊裝。4、更多地采用組裝式結構刀 FW=1331.65 NFW=38.1 NFW=122.1 N刀 FW=160.2N FW=454.793NFW=430.5NFW= 287.35NFW=230.4FW=813.9N刀 FW=1331.65 NFW=122.1 N刀 FW=160.2NFW=454.793NFW=430.5NFW=11901.6 NFW= 1264.34N FW=1073.76NFW=3581.16N刀 FW=5919.26NFW=16

14、7.31NFW=537.24N刀 FW=704.55NFW=2001.45NFW=1894.2N0 20m設計項目計算與說明結果I驗算 基本穩(wěn)定 性， 工作狀 態(tài)， 靜態(tài)無 風工作工況n驗算 動態(tài)穩(wěn)定 性， 工作狀 態(tài)， 動態(tài)有 風非工作工況川暴風侵襲，非工作狀 態(tài)，風向由 平衡臂吹 向起重臂，有向后翻的傾向工作工況IV突然 卸載，工作 狀態(tài)，料斗 卸載， 有向 后翻的傾 向 固定基礎 穩(wěn)定性計 算套架的穩(wěn) 定性校核 套架所受 載荷和彎 矩的計算套架簡化 示意圖求計算長度，軸力為了便于產品更新?lián)Q代，簡化設計制造、使用與管理， 提高塔式起重機使用的經濟效益，國外塔式起重機專業(yè)廠已 做到產品系列化

15、、部件模數化。以不同模數塔身、臂架標準 節(jié)組合成變斷面塔身和臂架，這不僅能提高塔身、臂架的力 學性能，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，為降低成本、簡化管理創(chuàng)造了條件。第 2 章總體設計2.1概述塔式起重機是工業(yè)與民用建筑施工中，完成預制構件及 其他建筑材料與工具等吊裝工作的主要設備。在高層建筑施 工中其幅度利用率比其他類型起重機高。塔式起重機的起升 高度、工作幅度和起重力矩都很大，這就要對其受力、穩(wěn)定 性等進行考慮與計算。塔機的主要性能參數包括：起重量、 起升高度、幅度、各機構工作速度、重量指標和起重力矩等。 這些參數表明了起重機的工作性能和技術經濟指標，它是設

16、 計塔式起重機的技術依據，也是生產中選擇塔式起重機技術 性能的依據?？傮w設計是機械設計整個過程中最關鍵的環(huán)節(jié)之一。它 是使設計產品滿足技術參數及形式的總構想，決定了機械設 計的成敗。在總體設計前，應先進行深入細致的調查研究， 收集國內外同類機型的相關資料，了解國內外塔機的使用情 況，并進行分析比較，然后制定總的設計方案。設計原則應 當在保證所設計的機型達到國家有關標準的同時，力求結構 合理，技術先進，積極性好，工藝簡單，工作可靠。2.2總體設計方案的確定QTZ50C 型塔式起重機是上回轉、水平臂架、液壓自升式 的結構形式，由金屬結構、工作機構和驅動控制系統(tǒng)三部分 組成。在進行總體設計時，要綜合

17、考慮塔機的強度、剛度、 穩(wěn)定性、各種工況下的外載荷以及塔機的經濟性，從而選出 合理的設計方案。塔式起重機金屬結構部分由塔身，塔頭或塔帽，起重臂 架，平衡臂架，回轉支撐架等主要部件組成。對于特殊的塔 式起重機，由于構造上的差異，個別部件也會有所增減。金屬結構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19395.2 N酗=143.708 tmM2=168.116tmM3=29.6917 tmM4=89.7 t m刀 M =61.3605 tm 0此工況下，塔機穩(wěn)定可 靠M=143.708 t mM=157.344t mM=29.6917t mM=

18、89.7t mM6=19.626 tm刀 M= 0此工況下，塔機穩(wěn)定可 靠設計項目計算與說明結果N 和彎矩量通常約占整機重量的一半以上，因此金屬結構設計合理與29.6917t m :求計算長度否對減輕起重機自重，提咼起重性冃能，節(jié)約鋼材以及提咼起M4=求軸力 N重機的可靠性等都有重要意義。89.7t m和彎矩1.基礎M5=截面幾何 特征計算 求面積高層建筑施工用的附著式塔式起重機都米用小車變幅的95.693t m XM=水平臂架，幅度大部分在五十米以上，無須移動作業(yè)即可覆222.9303tm求慣性蓋整個施工范圍，因此多米用鋼筋混凝土基礎。 o矩，和回鋼筋混凝土基礎有多種形式可供選用。對于有底架

19、的固此工況下，轉半徑， 腹桿定自升式塔式起重機，可視工程地質條件，周圍環(huán)境以及施塔機穩(wěn)定可截面幾何工現(xiàn)場情況選用 X 形整體基礎，四個條塊分隔式基礎或者四靠特征個獨立塊體式基礎。對于無底架的自升式塔式起重機則米用M=單肢長細 比抗彎模量整體式方塊基礎。91.445t mX 形整體基礎的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機X 形M=計算修正底架相似。塔式起重機的 X 形底架通過預埋地腳螺栓固定在95.4476t m系數混凝土基礎上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機，如M=頂升油缸圖 2-1 所示。29.6917t m的選型計M=算2-1 X 形整體基礎缸筒內徑長條形基礎由兩條或四條并列平行的鋼筋混凝

20、土底梁組89.7tm（缸徑）的計算 塔機上部成，其功能猶如兩條鋼筋混凝土的鋼軌軌道基礎，分別支承M =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10.732 t mX M =重量計算裝在混凝土砌塊人行道上，或是安裝在原有混凝土地面上，油缸內徑 D均可米用這種鋼筋混凝土基礎，如圖 2-2 所示。81.5541t m活塞桿直分塊式基礎由四個獨立的鋼筋混凝土塊體組成，分別承 0徑計算此工況下，強度驗算受由底架結構傳來的整機自重及載荷。鋼筋混凝土塊體構造塔機穩(wěn)定可穩(wěn)定性驗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靠算傳遞的垂直力，故可作為中心負荷獨立柱基礎處理。其優(yōu)點油缸壁厚e=1

21、.02及外徑計是：構造比較簡單，混凝土及鋼筋用量都比較少，造價便宜，雙吊點小車變幅臂架結構自重輕，據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。分節(jié)問題臂架型式的選定及構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 35

22、m 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 3m 長的延接節(jié)。其示意圖見圖 2-11。圖 2-11 臂架分節(jié)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 QTZ500 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 2-12 所示。臂架截面尺寸與臂架承載能力、臂架構

23、設計項目計算與說明結果臂架一至五節(jié)：B=1020mm H=800mm臂架六至九節(jié)：B=1017mm H=800mm造、塔頂咼度及拉桿結構等因素有關。截面咼度主要受最大 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 50m 共分九節(jié)。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。 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)

24、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。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，經濟實用，具有良好的抗壓性能。因此上弦桿選用89X8,下弦選用的角鋼型號為：75X5,臂間由銷軸連接。吊點的選擇與構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 構。若臂架總長在 50 米以上，或對跨中附近最大起

25、吊量有特 大要求應采用雙吊點，采用單吊點結構時，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。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整，以滿足塔 身中心線到建筑物的距離限制通常這個距離以3.55m 設計。附著裝置如圖 2-13 所示。2-13 附著裝置QTZ630 塔式起重機米用雙吊點式拉桿結構，拉桿由焊件設計項目計算與說明結果組成，其材料為 i6Mn 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

26、拉 板和銷軸用來連接用。12.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 高強螺栓與回轉支承相連接在支承座兩側安裝有回轉機構， 它下面的小齒輪準確地與回轉支承外齒圈嚙合，另一面設有 限位開關。下支座上部用高強螺栓與回轉支承連接、支承上部結構， 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。222 工作機構塔機工作機構分為 5 種：起升機構；變幅機構；小車牽 引機構；回轉機構；大車行走機構。固定式塔機不設大車行走機構。起升機構、變幅機構及小車牽引機構在構造上極為近似，均 由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器和卷筒等部件組成。為了提高塔機生產率，加快

27、吊裝施工進度，無論是起升 機構、變幅機構、小車牽引機構、回轉機構和大車行走機構 均應具備較咼的工作速度，并要求從靜停到全速運行，或從 全速運行轉入靜停的全過程（即啟動和制動過程），都能平緩 進行，避免產生急劇沖動，對金屬結構產生破壞影響。對于 咼層建筑施工用的自升塔機來說，由于起升咼度大，起重臂 長，起重量大，對工作機構調速系統(tǒng)有更高的要求。1.起升機構起升機構是起重機機械的主要機構，用以實現(xiàn)重物的升降運 動。起升機構通常由原動機、減速器、卷筒、制動器、鋼絲 繩、滑輪組和吊鉤組成。本次設計的起升機構由一合三速電 動機驅動，電動機型號 YZTDF225M,-4/8/32 N=15/15/3.7

28、KW,n=1400/700/144 rp m 通過彈性聯(lián)軸節(jié)與 ZQ500 型圓柱 齒輪變速相驅動起升卷同，本機構米用液力推桿制動器。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。其簡設計項目計算與說明結果圖如圖 2-14 所示。2-14 起升機構簡圖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-高度限位器起升機構的傳動方式機械傳動：其動

29、力是由發(fā)動機經機械傳動裝置傳至起升 機構起升卷同，同時也傳至其匕工作機構，由于集中驅動， 為保證各機構獨立運動，整機的傳動比較復雜。起升機構的 調速困難、操作麻煩、但工作可靠。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工作要求，調 速性能好，但直流電的獲得較為困難。交流電機傳動由于能 直接自電網取得電流，結構簡單、機組重量輕。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、容積效率咼。后者傳動零件少， 起、制動性能好，但容積效率較低，易影響機構轉速，體積 與重量較大。綜上，考慮經濟性、工作情況、工作效益等，本次設計

30、采用電力傳動。起升機構的減速器起升機構的減速器通常有以下幾種：圓柱齒輪減速器、 蝸輪減速器、行星齒輪減速器。圓柱齒輪減速器效率咼，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，具有結構緊湊、 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。起升機構的制動器起升機構的制動器可布置在咼速軸上， 也可布置在低速軸上。 制動器布置在咼速軸上時，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。

31、本 設計將制動器布置在高速軸上，采用塊式制動器。滑輪組倍率設計項目計算與說明結果在起升機構中，滑輪倍率裝置是為了使起升機構的起重 能力提咼一倍，而起升速度會降低一倍，這樣起升機構能夠 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 乙起升速度有 6 種，見表 2-1o表 2-1 起升特性參數表倍率a=2a=4起重量(t)空 鉤220.81844速度(m/mi n)68346.534173.3四倍率與二倍率轉化方便、快捷，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

32、 小車 4 處固定后，就變?yōu)槎堵薁顟B(tài)。2.回轉機構塔機是靠起重臂回轉來保障其工作覆蓋面的?；剞D運動 的產生是通過上、下回轉支座分別裝在回轉支承的內外圈上 并由回轉機構驅動小齒輪。小齒輪與回轉支承的大齒圈嚙合， 帶動回轉上支座相對于下支座運動。回轉機構由一臺雙速電動機驅動，經過力偶合器至行星 齒輪減速機到主動小齒輪，再驅動回轉支承大齒輪。本機構 由于采用了液力偶合器聯(lián)結，使其運轉平穩(wěn)，沖擊慣性小， 進而改善了塔機的工作狀況?；剞D機構設成雙回轉式，通常由回轉電動機、液力耦合 器、回轉制動器、回轉減速器和小齒輪組成?；剞D電動機回轉電動機是整機的傳動分流裝置的一個傳動元件，其 選擇由起重機的總動力源

33、決疋。液力耦合器液力耦合器作用：一是軟化傳動特性，使輸入和輸出之 間有微小轉差，這樣電動機起動力矩不至于一下輸入到減速 器，產生過大沖擊；二是當有兩臺回轉電動機同時并聯(lián)工作 時，可以協(xié)調其負載比較平衡，不至于轉得快的負載很大， 轉得慢的負載很輕。制動器回轉制動器選用常開式。回轉制動在回轉過程中不允許設計項目計算與說明結果使用，但回轉工作完成后，一定要打開制動器。制動器選擇 單片電磁制動器。減速器減速器是回轉機構的關鍵組成部分，既要減速，又要承 受小齒輪軸傳來的集中反力。回轉機構的安裝要求很緊湊， 多用行星齒輪減速器，而且多極減速。綜上，回轉機構由一臺單速電動機驅動，動力經液力耦合器 至行星齒輪

34、減速器到小齒輪，在驅動回轉支承大齒輪，為使 回轉定位準確，本機構中裝有一套單片電磁制動器以實現(xiàn)回 轉止動，該裝置只適用于在回轉電動機停止工作后，起重臂 旋轉動作停止時使用?；剞D機構簡圖如圖 2-15 所示。圖 2-15 回轉機構簡圖1-雙速電動機2-液力偶合器3-Xx4-100 型行星齒輪減速器4- 驅動小齒輪5-單排四點接觸球式回轉支承6- 回轉大齒輪3.變幅機構為了滿足物料裝卸工作位置的要求，充分利用自身的起 吊能力，塔式起重機需要經常改變幅度。變幅機構則是實現(xiàn) 改變幅度的工作機構，并用來擴大塔式起重機的工作范圍， 提咼生產率。變幅機構由電動機、減速器，卷筒和制動器組 成，功率和外形尺寸較

35、小。變幅機構按其構造和不同的變幅 方式分為運行小車式和吊臂俯仰式。本設計米用小車變幅，繩索牽引式小車變幅可使工作可 靠，減輕起重臂載荷，而且因其驅動裝置放在吊臂根部，平 衡重也可略為減少。驅動卷筒的型式有普通牽引卷筒和摩擦卷筒。采用普 通牽引卷筒，工作可靠，但牽引卷筒較長，而且要有兩根鋼 絲繩，采用鑄造卷筒。后者牽引卷筒及鋼絲繩長度可減少一 半，但必須裝設張緊導向輪且需經常調整牽引繩張力，以保 證摩擦卷筒能正常工作。本次設計采用普通卷筒。電動機變幅機構因有兩個速度，則應選用雙速電機。減速器設計項目計算與說明結果卷筒的傳動機構可米用普通標準卷揚機，為使機構尺寸 更緊湊，本機構采用行星擺線針輪減速

36、器。制動器制動器小車牽引機構采用電磁鐵制動器，使起、制動平 穩(wěn)，可靠。本次設計的變幅機構由一臺雙速電動機經帶制動器的聯(lián) 軸節(jié)至擺線針輪減速機驅動卷筒。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。變幅機構及鋼絲繩的纏繞方式如圖 2-16 所示。變幅機構簡圖圖 2-16 變幅機構及鋼絲繩纏繞簡圖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

37、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：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構和出現(xiàn)鋼絲繩亂繩現(xiàn)象?；剞D限位開關。用于限制塔式起重機的回轉角度，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， 均應配置回轉限位開關。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。為了防止起升卷筒過卷而拉斷鋼

38、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)點是結構簡單，使用方便；缺點是用鋼 絲繩懸掛，重錘經常與起升鋼絲繩摩擦。螺桿式高度限制器設計項目計算與說明結果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 對轉軸的力矩 M1=R a 與彈簧力 N 對轉軸的力矩 M2=N b 相平衡，而彈簧的變形量 較小，當超載時，彈簧產生較大的變形，撐桿打開限位開關， 使起升機構停止工作，起限制超載的作用。4. 力矩限制器力矩

39、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，計算出當時的工作幅度，然后 根據相應的“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，經過計算 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

40、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GB514 4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。塔機上采用的電子安全裝置主要有三種：電子力矩限制 器、電子作業(yè)區(qū)域限制器和電子防止護撞系統(tǒng)。目前因價性 比關系（價格性能比），僅在少數塔機上應用。設計項目計算與說明結果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) （

41、受載荷的輕重和頻繁程度） 有關。 根據使用狀 態(tài)由 GB/T13752-92塔式起重機設計規(guī)范P60 附錄 C 表 C1 選取本次設計的 QTZ500自升式建筑用塔機的利用等級為 U4（經常輕負荷使用），載荷狀態(tài)為 Q （中-有時起吊額定載荷， 一般起吊中等載荷），起升等級為注2,工作級別為A名義載 荷譜系數 K=0.25。2.3.2 機構工作級別根據 GB/T 13752-92塔式起重機設計規(guī)范規(guī)定：機 構的工作級別按機構的利用等級和載何狀態(tài)分為六級：M-M。機構的利用等級按機構工作總時間分為六級：Ti- T6。機構工作總時間規(guī)定為機構在設計壽命期內處于運轉的總小時 數，它僅作為機構零件的設

42、計基礎，而不能視為保用期。機 構的載荷狀態(tài)表明機構受載的輕重程度，按載荷譜系數分為 三級：Li- L3。由參考書目【1】P31 表 2-1-3 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、回轉機構、 變幅機構、頂升機構的工作級別為如表 2-2 所示：表 2-2 工作機構級別起升機構回轉機構變幅機構頂升機構K=0.25Km=0.50K=0.25Km=0.25T4L2MT4L3MTaL2M3T1L2MT 機構利用等級；L機構載荷狀態(tài)；M機構工作級別；Km名義載荷譜系數2.3.3 主要技術性能參數塔機的基本參數有：幅度、起升高度、額定起升載荷、軸距、輪

43、距、起重機重量、尾部回轉半徑和工作速度。塔機的工作速度有：額疋起升速度、取低穩(wěn)疋速度、變 幅速度、額定回轉速度以及行走速度。塔機的主要性能參數如下：1.額疋起重力矩 50tm2. 最大工作幅度 50m，最小工作幅度 2m3. 最大起重量 4t，最小起重量 0.85t固定式 36m附著式 100m5. 回轉速度0.36m/mi n, 0.47m/min6. 小車運行速度21m/mi n, 42.5m/min7 起升特性參數表見表 2-3 :表 2-3 起升特性參數表倍率a=2a=4起重量(t)空 鉤220.81844速度(m/mi n)68346.534173.38. 頂升速度 0.5 m/ m

44、in9. 電機功率 25.3 kw10. 塔機自重 8.4 t11. 配重 8.4 t12. 整機重量 33.4 t2.4平衡臂與平衡重的計算上回轉塔式起重機應按塔身受載最小的原則確定平衡重 的質量。平衡重的設計要求：滿載工作時，塔身承受設計項目計算與說明結果的前傾彎矩 接近于空載非工作狀態(tài)時塔身的后傾彎矩。工作狀態(tài)的前傾彎矩為：吊臂自重引起彎矩 M、吊臂拉桿引起彎矩M、變幅機構 引起彎矩 M 及最大起重力矩 MU之和減去平衡臂引起彎矩 M、 起升機構引起彎矩 M、平衡重引起彎矩 M,即：M= M+ M2+ Ma+ Mmax- M4- M5- Mb非工作狀態(tài)時的后傾彎矩為：平衡臂引起彎矩 M、

45、起升機構引起彎矩 M、平衡重引起 彎矩 M 之和減去吊臂自重引起彎矩M、 吊臂拉桿引起彎矩 M 及變幅機構引起彎矩 M3,即： M= M4+ M5+ M6- M1- M2- Ma由 M= M 得：M+ M2+ M3+ Mmax-M4- M5- M6= M4+ M+ M*M1- M2- M3即 M6= 0.5Mma+ M 計 M2+ M3- M4- M5QTZ630 塔式起重機參照同類型塔基，取各部件參數如下：設計項目計算與說明結果表 2-4 塔式起重機各部件對塔身的中心力矩序 號名稱重量（t）坐標 X（m力矩（tm）1起升機構1.406-9.425-13.251552回轉機構0.1815400

46、3變幅機構0.07486.10.4560974液壓頂升機構0.6059-1-0.60595平衡臂拉桿0.34974-4.96-1.73471046變幅小車0.14666507.3337回轉限位裝置0.00466-0.825-0.00384458平衡重G6-11.5-11.5G69吊鉤組:0.133506.6510吊臂拉桿 10.198727.0041.392吊臂拉桿 20.5339819.912510.63311第一節(jié)臂0.17149.958.554第二節(jié)臂0.30745.9514.110第三節(jié)臂0.32539.9512.969第四節(jié)臂0.30733.9510.425第五節(jié)臂0.33327.959.294第六節(jié)臂0.40621.958.912第七節(jié)臂0.46015.957.336第八節(jié)臂0.4069.954.036第九節(jié)臂0.3323.951.311吊臂總計3.376.94712 平衡臂1.606-6.5865-10.577919