1 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 前言前言 概述概述 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 總體設(shè)計總體設(shè)計 概述概述 第 1 章 前言 1.1 概述 塔式起重機是我們建筑機械的關(guān)鍵設(shè)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。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 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(yù)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(yīng)性很強，所以市場需求很大。 1.2 發(fā)展趨勢 2 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 確定總體確定總體 設(shè)計方案設(shè)計方案 塔機金屬塔機金屬 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 塔頂塔頂 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(shù)，如可控硅調(diào)速、渦流制動器等。進入七十 年代后，它的服務(wù)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(shù)和材料的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)計 2.1 概述 總體設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，它是后續(xù) 設(shè)計的基礎(chǔ)和框架。只有在做好總體設(shè)計的前提下，才能更 好的完成設(shè)計。 它是對滿足塔機技術(shù)參數(shù)及形式的總的構(gòu)想， 總體設(shè)計的成敗關(guān)系到塔機的經(jīng)濟技術(shù)指標，直接決定了塔 機設(shè)計的成敗。 總體設(shè)計指導各個部件和各個機構(gòu)的設(shè)計進行，一般由 總工程師負責設(shè)計。在接受設(shè)計任務(wù)以后，應(yīng)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(guān)資料，了解當前 的國內(nèi)外塔機的使用、生產(chǎn)、設(shè)計和科研的情況，并進行分 析比較，制定總的設(shè)計原則。設(shè)計原則應(yīng)當保證所設(shè)計的機 型達到國家有關(guān)標準的同時，力求結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進，經(jīng) 濟性好，工藝簡單，工作可靠。 2.2 確定總體設(shè)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(shè)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)金屬結(jié)構(gòu) 3 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 吊臂吊臂 構(gòu)造型式構(gòu)造型式 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(shè)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(guān)系，一般取為臂 架長度的 1/7-1/10，長臂架應(yīng)配用較高的塔尖。但是塔尖高 度超過一定極限時，弦桿應(yīng)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(shè)計時，應(yīng)權(quán)衡各方 面的條件選擇適當?shù)乃敻叨取?本設(shè)計采用前傾截錐柱式塔頂，斷面尺寸為 1.36m 1.36m。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(shè)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(yīng)裝有安全燈和避雷針。 其結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示： 采用前傾采用前傾 截錐柱式截錐柱式 塔頂塔頂 4 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 分節(jié)問題分節(jié)問題 截面形式截面形式 及截面尺及截面尺 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(shè)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(shè)在下弦處，也可設(shè)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(shè)計時，應(yīng)通盤考慮作出最 佳選擇，首先要解決好分節(jié)問題。 采用小車采用小車 變幅水平變幅水平 臂架臂架 選用標準選用標準 節(jié)長度為節(jié)長度為 6m，另加上，另加上 3.84m 長的長的 延接節(jié)延接節(jié) 5 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 度度 腹桿布置腹桿布置 和桿件材和桿件材 料選用料選用 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(shè) 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(yīng)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(shè) 計選用標準節(jié)長度為 6m，另加上 3.84m 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(shè)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 1-7 節(jié)：b=1020mm 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(guān)。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(guān)。設(shè) 計臂架長度為 40m，共七節(jié)。 采用正三采用正三 角形截面角形截面 6 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 吊點的選吊點的選 擇與構(gòu)造擇與構(gòu)造 平衡臂和平衡臂和 平衡重平衡重 平衡臂的平衡臂的 結(jié)構(gòu)型式結(jié)構(gòu)型式 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(shè)計選用人字式布置方式。其優(yōu)點在于，這種布置方 式應(yīng)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 q345 實心鋼為宜，但造價要高。 因此本設(shè)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83 6、897、1088， 下弦選用的角鋼型號為：635、 706，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(shè)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?求應(yīng)采用雙吊點。采用單吊點結(jié)構(gòu)時，吊點可以設(shè)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(shè)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(shè)平 衡臂，其功能是支撐平衡重（或稱配重） ，用以構(gòu)成設(shè)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(shè)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 上弦選用上弦選用 20 號無縫號無縫 圓鋼管、下圓鋼管、下 弦選用角弦選用角 鋼鋼 采用雙吊采用雙吊 點點 7 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 平衡重平衡重 平衡臂的構(gòu)造設(shè)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(shè)和拆卸，適合在城市建筑密集地區(qū)承擔施工任務(wù)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(yīng)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(guān)系， 而平衡臂長度與起重臂之間又存在一定關(guān)系，因此，平衡臂 的合理設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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 11.67m。如圖 2- 4 所示： 圖 2-4 平衡臂 采用平面采用平面 框架式平框架式平 衡臂衡臂 采用固定采用固定 式平衡重式平衡重 采用鋼筋采用鋼筋 混混凝土凝土式式 8 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 拉拉桿桿 上、 下上、 下支座支座 塔塔身身 塔塔身身結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 斷斷面型式面型式 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(shè)計平衡重過程中，應(yīng)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?；顒悠胶庵刂?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(fù)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(fù)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(yù)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(shè)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 q345，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(shè)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(shè)有限 位開關(guān)。 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 平衡重平衡重 采用方形采用方形 斷斷面結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu) 設(shè)計的尺設(shè)計的尺 寸寸為為 1.6m 1.6m 選用標準選用標準 節(jié)長度為節(jié)長度為 9 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 塔塔身身結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 腹桿腹桿系統(tǒng)系統(tǒng) 標準節(jié)標準節(jié)間間 的的聯(lián)聯(lián)接方接方 式式 塔塔身身結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 設(shè)計設(shè)計 或直接傳遞給地基基礎(chǔ)。 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)金國內(nèi)外生 產(chǎn)的塔機均采用方形斷面結(jié)構(gòu)。因此本設(shè)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，1.4m 1.4m， 1.5m1.5m， 1.6m1.6m， 1.7m1.7m， 1.8m1.8m， 2.0m2.0m。此次設(shè)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(shè)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(yīng)用最廣。 本次設(shè)計的 qtz40 塔機采用套柱螺栓聯(lián)接，其特點是： 套柱采用企口定位，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 2.5m 采用三角采用三角 形形 采用套柱采用套柱 螺栓聯(lián)螺栓聯(lián)接接 采用采用整整體體 式塔式塔身身標標 準節(jié)準節(jié) 10 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 塔塔身身的接的接 比較復(fù)雜，但安裝速度比較快。 4） 塔身結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)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 11 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 高高問題問題 轉(zhuǎn)臺裝轉(zhuǎn)臺裝置置 回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)支承 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(shè)置爬梯，以便司機及機工可以上 下。在設(shè)計塔身標準節(jié)，特別是在設(shè)計拼裝式塔身標準節(jié)時， 要處理好爬梯與塔身的關(guān)系，以保證使用安全及安裝便利。 爬梯寬度不宜小于 40mm，梯級間距應(yīng)上下相等，并應(yīng)不大于 30mm。當爬梯高度大于 5m 時，應(yīng)從高 2m 處開始裝設(shè)直徑為 650800mm 的安全護圈，相鄰兩護圈間距為 40mm.。當爬梯 高度超過 10m 時，爬梯應(yīng)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(shè)電梯，以節(jié)省司 機的體力，充分體現(xiàn)人機工程學的應(yīng)用。 5） 塔身的接高問題 在遇到塔身需要接高問題時，應(yīng)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(yīng)制定相關(guān)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、 12 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 底底架架 附著裝附著裝置置 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(yīng)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(shè)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(shè)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 選用選用球球式式 回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)支承 0 11 451400 采用采用帶撐帶撐 桿的桿的 x 底底架架 13 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 套架與套架與液液 壓壓頂頂升升機機 構(gòu)構(gòu) 爬升爬升架架 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(shè)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(yù) 埋地腳螺栓與基礎(chǔ)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(chǔ)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(shè)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(chǔ)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： 14 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 頂頂升升機構(gòu)機構(gòu) 套架套架 液壓液壓頂頂升升 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(shè)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(shè)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(shè)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。 采用上頂采用上頂 升升加節(jié)接加節(jié)接 高高 15 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 安裝套架時，大窗口應(yīng)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(yīng)用面比較廣。 本次設(shè)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)、 輪頂升機構(gòu)、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(shè)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： 采用采用側(cè)側(cè)頂頂 式式 16 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 9 8 5 3 10 6 7 12 4 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(guān) 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(shè)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(yīng)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(shè)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。活塞桿外伸，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(yīng)縮短，加工制造比較方便，成本 亦低廉一些。本次設(shè)計的 qtz40 塔式起重機采用側(cè)頂式。 12. 基礎(chǔ) 固定式塔式起重機，可靠的地基基礎(chǔ)是保證塔機安全使 用的必備條件。該基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況，嚴格按照規(guī)定 17 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 制作。除在堅硬巖石地段可采用錨樁地基（分塊基礎(chǔ)）外， 一般情況下均采用整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)。 鋼筋混凝土基礎(chǔ)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(chǔ)，四個條塊分隔式基礎(chǔ)或者四 個獨立塊體式基礎(chǔ)。對于無底架的自升式塔式起重機則采用 整體式方塊基礎(chǔ)。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(yīng)采用鉆孔灌注樁承臺基礎(chǔ)。 1） x 形整體基礎(chǔ)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(yù)埋地腳螺栓固定 在混凝土基礎(chǔ)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(chǔ) 2） 長條形基礎(chǔ)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(chǔ)，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 選用選用 x 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 18 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 工作工作機構(gòu)機構(gòu) 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(chǔ)。 3） 分塊式基礎(chǔ)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(chǔ)僅承受 底架傳遞的垂直力，故可作為中心負荷獨立柱基礎(chǔ)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(chǔ)，必須 是整體大塊體式大體積混凝土基礎(chǔ)。塔機的塔身結(jié)構(gòu)通過塔 身基礎(chǔ)節(jié)、預(yù)埋塔身框架或預(yù)埋塔身主角鋼等固定在鋼筋混 凝土基礎(chǔ)上。 由于塔身結(jié)構(gòu)與混凝土基礎(chǔ)聯(lián)固成整體，混凝土基礎(chǔ)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(chǔ)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。基 礎(chǔ)預(yù)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(shè)深度為 1-1.5 米，但應(yīng)注意須將基礎(chǔ)整體埋住。 本次設(shè)計的 qtz40 塔式起重機，選用的混凝土基礎(chǔ)為 x 基礎(chǔ)（如圖 2-9 所示） ?；炷镣廨喞叽缂s為：長寬高 =700070001100 mm（長寬高） ，總混凝土方量約 11 立方米，基礎(chǔ)重量約 25 噸，承載能力為 10n/cm 2?；A(chǔ)用鋼 筋混凝土搗制，混凝土標號為 300 號，在基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋有地腳 螺栓、分布鋼筋和受力鋼筋等?；A(chǔ)的制作應(yīng)嚴格按圖施工。 基礎(chǔ)的土質(zhì)應(yīng)堅固牢實， 要求承載能力大于 0.15mpa， 混凝土 基礎(chǔ)的深度1100mm 。 19 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 起升起升機構(gòu)機構(gòu) 圖 2-9 塔機設(shè)計基礎(chǔ) 2.2.2 工作工作機構(gòu)機構(gòu) 20 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 起升起升機構(gòu)機構(gòu) 的的傳動傳動方方 式式 起升起升機構(gòu)機構(gòu) 的的驅(qū)動驅(qū)動方方 式式 工作機構(gòu)是為實現(xiàn)起重機不同的運動要求而設(shè)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(yīng)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-zq40 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 zq40 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 采用采用電力電力 傳動傳動 21 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 起升起升機構(gòu)機構(gòu) 的的減速器減速器 起升起升機構(gòu)機構(gòu) 的的制動器制動器 滑輪組滑輪組 倍率倍率 器行程開關(guān)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(fù)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(shè)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。 選用選用多速多速 電電機機起升起升 機構(gòu)機構(gòu) 選用圓柱選用圓柱 齒輪減速齒輪減速 器器 采用采用塊塊式式 制動器制動器 22 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)機構(gòu) 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(yīng)，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(yīng)用正日趨普及。 本設(shè)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(shè)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=2 a=4 起重量（t） 1 2 2 0.818 4 4 23 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 速度 (m/min) 68 34 6.5 34 17 3.3 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?態(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。回轉(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。 回轉(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(shè)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) 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)機構(gòu) 采用采用單回單回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 24 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 變幅機構(gòu)變幅機構(gòu) 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。 考慮在滿足使用要求條件下，降低成本，本次設(shè)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。回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作原 理見圖 2- 12。 采用水平采用水平 臂小車變臂小車變 幅幅 25 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 安安全全裝裝置置 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(shè)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 選用選用多速多速 電電機變幅機變幅 機構(gòu)機構(gòu) 26 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 限位開關(guān)限位開關(guān) 起升高起升高度度 限制器限制器 起起重重量限量限 制器制器 力矩限制力矩限制 器器 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(shè)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 d y 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(yīng)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(yīng)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 27 設(shè)計項目設(shè)計項目 計算與說明計算與說明 結(jié)果結(jié)果 風速儀風速儀 鋼鋼絲繩防絲繩防 脫裝脫裝置置 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng) 總體設(shè)計總體設(shè)計 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 安安全全保護裝保護裝置置 安全裝置是塔式起重機必不可少的關(guān)鍵設(shè)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(guān)、 斷電裝置、鋼絲繩防脫裝置、風速計、緊急安全開關(guān)、安全 保護音響