某塔式起重機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u433某塔式起重機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計案例 1135561.1總體參數(shù) 13141.2總體方案的選擇 161201.2.1設(shè)計類型 262211.2.2頂升機構(gòu) 2258621.2.3塔身 29121.3各部分外形尺寸，自重載荷和重心位置 237131.3.1標準節(jié) 271531.3.2底座節(jié) 47811.3.3頂升套架 543191.3.4塔機各部分重量及其到回轉(zhuǎn)中心的距離 724681.6塔機整機重量及其及其重心位置 9137191.6.1塔機各個部件重量及其勢能和對回轉(zhuǎn)中心的力矩如下表所示 9143811.6.2塔機整機重量及其重心位置的確定 103991.7混凝土基礎(chǔ)的計算 1017578二.機構(gòu)設(shè)計 101.1總體參數(shù)型號：QTZ4010；額定起重力矩：400；最大起重量：4；最大工作幅度：50；最小工作幅度：3；最大幅度處額定起重量：0.9；起升高度：30；最大起升速度：；最低穩(wěn)定下降速度：；變幅速度：；回轉(zhuǎn)速度：；1.2總體方案的選擇通過對塔機廠的參觀以及有關(guān)資料中獲得的數(shù)據(jù)，可做出如下選擇：1.2.1設(shè)計類型本次設(shè)計的塔式起重機機為固定式（不可移動）、小車變幅起重臂（平臂）、上回轉(zhuǎn)（塔身不回轉(zhuǎn)），頂升液壓系統(tǒng)的設(shè)計采用單向節(jié)流閥和雙液壓鎖的限速鎖緊回路。1.2.2頂升機構(gòu)根據(jù)頂升機構(gòu)的傳動方式不同，自升式塔式起重機可分為機械式和液壓式爬升機構(gòu)。本次設(shè)計采用液壓式爬升機構(gòu)，它主要采用液壓油缸頂升，在國內(nèi)外廣泛采用。液壓傳動系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點，如：1）傳動震動小2）重量輕并且所需容積小3）能承受較大的4）調(diào)速時沒有換檔動作，使用方便，沒有換檔的頓挫感，傳動效率高5）過載時可以及時停止6）液壓元件能夠自動潤滑8）簡化機構(gòu)9）便于實現(xiàn)自動化,極其適合布置在塔式起重機機身有限的空間內(nèi),且便于操作和控制。1.2.3塔身塔身采用整體式結(jié)構(gòu)，底座節(jié)采用法蘭盤連接。1.3各部分外形尺寸，自重載荷和重心位置1.3.1標準節(jié)1.標準節(jié)是構(gòu)成塔身的標準件，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-1所示。2.標準節(jié)結(jié)構(gòu)分析：塔機發(fā)展到現(xiàn)在，本次設(shè)計的標準節(jié)尺寸一樣，用戶在使用時候可以更加靈活。由圖1-1可知，標準節(jié)的組成部分為：1）主弦桿；2）腹桿；3）爬梯：水平爬桿的節(jié)距為270mm；4）抗扭桿：均布于3層水平腹桿上，用于增強標準節(jié)的強度；5）螺栓套：分別焊接在4根主弦桿兩頭，每頭2個，一共16個，用于兩個標準節(jié)之間的連接（在螺栓套里套上螺栓實現(xiàn)）；6）頂升塊：在頂升過程中，用于支撐頂升橫梁。圖1-12.由以上分析可以得出結(jié)論如下表1-1所示：表1-1：標準節(jié)各根桿件規(guī)格及其重量名稱長度（mm)數(shù)量材料理論重量(kg/m)總重量(kg)主弦桿24504Φ114×820.492204.92橫腹桿148612Φ45×44.0472.04128斜腹桿18088Φ54×56.0487.36256爬梯扶桿14502Φ28×21.2823.7178水平爬桿3005Φ25×21.1341.701連接桿1704Φ25×21.1340.77112抗扭桿12603Φ54×56.0422.8312螺栓套16Φ30×51.9230.72頂升塊4Q2352.5110.04合計438.284963.標準節(jié)總重量：由上表1-1可知，回轉(zhuǎn)塔身總重量為：計算重量為：1.3.2底座節(jié)1.底座節(jié)是塔機的基礎(chǔ)，用于支撐整個塔機的重量，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖1-22.底座節(jié)結(jié)構(gòu)分析：由上圖2可知，底座節(jié)的組成部分為：1）立柱（主弦桿）；2）平腹桿：分2層，每層4根；3）、抗扭桿：分2層，每層1根；4）斜腹桿：均布于底座節(jié)的4個側(cè)面上，每個面有2根；5）法蘭盤：焊接于立柱的底部，是底座節(jié)與混凝土基礎(chǔ)連接的橋梁；6）筋板：焊接在立柱與法蘭盤之間，以加強立柱與法蘭盤的連接。7）螺栓套：作用是連接底座和標準節(jié)，一共8個。由以上分析，可以得出結(jié)論如下表1-2所示：表1-2：底座節(jié)各組成部件規(guī)格尺寸及其重量名稱長度（mm)數(shù)量材料理論重量(kg/m)總重量(kg)立柱7004Φ114×820.9158.548平腹桿15148Φ54×4.55.4966.49488斜腹桿7258Φ54×4.55.4931.842抗扭桿21482Φ54×4.55.4923.58504法蘭盤4Q23529.2116.8筋板16Q2351.219.2螺栓套8Φ30×50.3082.464合計318.933924.底座節(jié)總重量：由上表1-2可知，回轉(zhuǎn)塔身總重量為：kg計算重量為：kg1.3.3頂升套架1.頂升套架在自升式塔式起重機頂升過程中，起著主要的作用，本次設(shè)計的頂升套架為外附著式自頂升套架，其結(jié)構(gòu)如下圖1-3所示：圖1-32.頂升套架結(jié)構(gòu)分析：分析上圖1-18可知，頂升套架的結(jié)構(gòu)較前面的其它部件復雜，需要用三個視圖才能表達清楚，下面將對每個視圖進行分析：1）、【主視圖】：主視圖與其對立面的鋼結(jié)構(gòu)是對稱的，故對其對立面不另加以分析。由圖可知，其結(jié)構(gòu)為：eq\o\ac(○,1)、立柱（主弦桿）：共4根，每根立柱由2根角鋼∟125×12焊接而成；eq\o\ac(○,2)、立柱頂部水平腹桿（即第一層平腹桿）：4根水平腹桿均布于頂升套架的4個側(cè)面上，故在A、B向視圖中都沒有特別表明，其材料為角鋼∟75×7；eq\o\ac(○,3)、第一、三層斜腹桿：其材料都采用角鋼∟75×7，只是長度有所差異而已；eq\o\ac(○,4)、第二層水平腹桿：材料也是∟75×7，因為與對立面的結(jié)構(gòu)是對稱的，所以一共有2根；eq\o\ac(○,5)、第二層斜腹桿：采用槽鋼[6.3，加上對立面共4根；eq\o\ac(○,6)、第三、四層水平腹桿：其長度和材料都一樣，為槽鋼[8.0加焊厚度為δ5.0的封板，一共4根；eq\o\ac(○,7)、導向滑輪：均布與4根立柱上，可以在頂升套架內(nèi)標準節(jié)的4根主弦桿上滑動，在頂升過程中起到頂升導向的作用；eq\o\ac(○,8)、封板：分別焊接在4根立柱的端頭上，用于封住立柱，防止雨水或者其它雜物的進入立柱內(nèi)，引起腐蝕。2）、【A向視圖】：該面是頂升系統(tǒng)（液壓油缸）安裝的平面，為了簡化圖形，頂升系統(tǒng)并未繪出。該面的結(jié)構(gòu)如下：eq\o\ac(○,1)、斜腹桿：該面的斜腹桿材料都采用∟75×7，只是各桿件的長度不一樣而已；eq\o\ac(○,2)、第二、三層水平腹桿：在這2根腹桿之間便是頂升系統(tǒng)安裝的位置，考慮到在頂升過程中其承受的壓力都很大，對材料的強度要求比較高，所以材料上選擇槽鋼[14a加焊厚度為δ6.0的封板，且2根腹桿的長度也一樣；eq\o\ac(○,3)、第四層水平腹桿：材料采用槽鋼[8.0加焊厚度為δ5.0的封板；eq\o\ac(○,4)、連接板：焊接于第二層水平腹桿上，用于連接固定頂升系統(tǒng)，其連接形式為銷連接。3）、【B向視圖】：該面的結(jié)構(gòu)相對來說比較簡單，仔細觀察圖我們可以發(fā)現(xiàn)，在一、二層水平腹桿之間的空間里沒有斜腹桿，這是因為在頂升過程中，欲加載的標準節(jié)是通過該空間進入頂升套架里，并與塔身的標準節(jié)連接固定的。具體結(jié)構(gòu)由圖可看出：eq\o\ac(○,1)、第二層水平腹桿：材料為槽鋼[14a加焊厚度為δ6.0的封板，共一根；eq\o\ac(○,2)、斜腹桿：材料為∟75×7，共1根；eq\o\ac(○,3)、第三層水平腹桿：材料為槽鋼[8.0加焊厚度為δ5.0的封板，共1根。3.頂升套架結(jié)構(gòu)匯總?cè)缦卤?-3所示：表1-3：頂升套架各部件規(guī)格及其重量名稱長度（mm)數(shù)量材料理論重量(kg/m)總重量(kg)主視圖立柱532642×∟125×1245.392967.031168水平腹桿119564∟75×77.97662.404224水平腹桿27252∟75×77.97611.5652水平腹桿321482[8.0+δ5.011.18548.05076水平腹桿421482[8.0+δ5.011.18548.05076斜腹桿123692∟75×77.97637.790288斜腹桿216554[6.36.63443.91708斜腹桿322952∟75×77.97636.60984導向滑輪8Q23518.17145.36封板8δ10×145×1451.6513.2A向視圖水平腹桿119562[14a+δ6.021.12982.656648水平腹桿219561[8.0+δ5.011.18521.87786斜腹桿114352∟75×77.97622.89112斜腹桿216062∟75×77.97625.618912斜腹桿322331∟75×77.97617.810408連接板6δ50×300×809.4256.52B向視圖水平腹桿119561[14a+δ6.021.12941.328324水平腹桿219561[8.0+δ5.011.18521.87786斜腹桿23211∟75×77.97618.512296合計1723.0727484.底座節(jié)總重量：由上表1-14可知，套架總重量為：kg計算重量為：kg1.3.4塔機各部分重量及其到回轉(zhuǎn)中心的距離為方便設(shè)計和計算，本次設(shè)計的塔式起重機QTZ40的各部件重力及其到回轉(zhuǎn)中心的距離如下表1-4所示（以吊臂一側(cè)為正）：表1-4：塔機各部件重量及其至回轉(zhuǎn)中心距離一覽表序號名稱數(shù)量重量（kg）重力（N）至回轉(zhuǎn)中心距離(m)1底座節(jié)1350.8273123438.10765802標準節(jié)14482.11345666145.9661603頂升套架11895.38002318574.7242204下支座110301009405回轉(zhuǎn)支承1350343006上支座1574.95634.0207回轉(zhuǎn)塔身1472.2432774627.98411508塔帽1751.93101287368.9239250.259司機室140039201.16510吊臂12734.62304126799.305821.654969511平衡臂11267.38130212420.33676-4.44712吊臂長拉桿1279.4442738.551217.59513吊臂短拉桿1108.4051062.3696.67514平衡臂拉桿262.3811222.6676-4.5515起重小車1160156816吊鉤裝置19088217配電箱12041999.2-9.118起升機構(gòu)11632.65306116000-9.119回轉(zhuǎn)機構(gòu)12502450020變幅機構(gòu)124023526.77521頂升裝置13002940-0.8522電氣液壓系統(tǒng)12001960-2.3651.6塔機整機重量及其及其重心位置1.6.1塔機各個部件重量及其勢能和對回轉(zhuǎn)中心的力矩如下表所示表1-5：塔機各部件重量及其勢能和對回轉(zhuǎn)中心的力矩序號部件名稱自重()到回轉(zhuǎn)中心的距離()對回轉(zhuǎn)中心的力矩()標高()勢能()1底座節(jié)3438.108000.351203.33772標準節(jié)66145.970017.51157554.43頂升套架18574.720032.663606706.224下支座100940035.426357590.045回轉(zhuǎn)支承34300035.476121682.686上支座5634.020035.526200154.197回轉(zhuǎn)塔身4627.9840036.119167158.168塔帽7368.9240.251842.23098137.995279982.269司機室39201.1654566.835.662139795.0410吊臂26799.3121.65497580338.149637.062993235.8711平衡臂12420.34-4.447-55233.2375737.062460322.5212吊臂長拉桿2738.55117.59548184.8083638.662105877.8713吊臂短拉桿1062.3696.6757091.31307538.66241073.3114平衡臂拉桿1222.668-4.55-5563.1375838.66247270.77515配電箱1999.2-9.1-18192.7237.16274294.2716起升機構(gòu)16000-9.1-14560037.16259459217回轉(zhuǎn)機構(gòu)24500035.52687038.718變幅機構(gòu)23526.77515934.837.16287405.02419頂升裝置2940-0.85-249932.66396029.2220電氣液壓系統(tǒng)1960-2.365-4635.432.56370021平衡重68600-9.595-65821737.162