qtz40塔式起重机总体及臂架设计_毕业设计说明书(含图纸)(编辑修改稿)

qtz40塔式起重机总体及臂架设计_毕业设计说明书(含图纸)(编辑修改稿)内容摘要：

采用钢筋混凝土式QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 11 设计项目 计算与说明 结果 拉杆 上、下支座 塔身 塔身结 构断面型式 复杂，机加工量大，造价较高。 故国内大部分塔机均采用固定式平衡重。 平衡重可用铸造或钢筋混凝土制成。 铸铁平衡重的构造较复杂，制造难度大，加工费用贵，但体形尺寸较小，迎风面积较小，有利于减少风载荷的不利影响。 钢筋混凝土平衡重的主要缺点是体积大，迎风面积大，对塔身结构及稳定性均有不利影响。 但是构造简单，预制生产容易，可就地浇注 ，并且不怕风吹雨淋，便于推广。 因此，本次设计的塔式起重机采 用钢筋混凝土式平衡重。 4. 拉杆 QTZ40 塔式起重机采用双吊点式拉杆结构，拉杆由焊件组成，其材料为 Q345，拉杆节之间用过渡节连接，由受力特性计算出其拉杆点作为位置，其中在平衡臂和吊臂上设有拉板和销轴用来连接用。 5. 上、下支座 上支座上部分别与塔顶、起重臂、平衡臂连接，下部用高强螺栓与回转支承相连接在支承座两侧安装有回转机构，它下面的小齿轮准确地与回转支承外齿圈啮合，另一面设有限位开关。 下支座上部用高强螺栓与回转支承连接、支承上部结 构，下部四角平面用 4 个销轴和 8 个 M30 的高强螺栓分别与爬升架和塔身连接。 6. 塔身 塔身结构也称塔架，是塔机结构的主体，支撑着塔机上部结构的重量和承受载荷，并将这些载荷通过塔身传至底架或直接传递给地基基础。 1） 塔身结构断面型式 塔身结构断面分为圆形断面、三角形断面及方形断面三类。 圆形断面和三角形断面现在基本上不用，现金国内外生产的塔机均采用方形断面结构。 因此本设计采用的也是方形断面结构。 按塔身结构主弦杆材料的不同，这类方形断面塔架可分为：角钢焊接格桁架结构塔身，主弦杆为角钢辅以加强筋的矩形断面格桁架结 构；角钢拼焊方钢管格桁架结构塔平衡重 采用方形断面结构 设计的尺寸为 选用标准节 长 度为QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 12 设计项目 计算与说明 结果 塔身结构腹杆系统 标准节间的联接方式 塔身结构设计 身及无缝钢管焊接格桁架结构塔身。 由型钢或钢管焊成的空间桁架，其成本比较低，且能满足工作需要。 因此主弦杆采用由等边角钢拼焊成的方管。 这种样式具有选材方便、灵活的优点。 常用的矩形尺寸有： ， ， ， ， ， ， ，。 此次 设计的尺寸为。 根据承载能力的不同，同一种截面尺寸，其主弦杆又有两种不同截面之分。 主弦杆截面较大的标准节用于下部塔身，主 弦杆截面较小的标准节则用于上部塔身。 塔身标准节的长度有 ， 3m， ， 5m， 6m， 10m 等多种规格，常用的尺寸是 和 3m。 选用 标准节 长度为。 2） 塔身结构腹杆系统 塔身结构的腹杆系统采用角钢或无缝钢管制成，腹杆可焊装与角钢主弦杆内侧或焊装于角钢主弦杆外侧。 斜腹杆和水平腹杆可采用同一规格，腹杆有三角形， K字型等多种布置形式。 腹杆不同会影响塔身的扭转刚度和弹性稳定。 本次设计腹杆采用三角形布置。 适合于中等起重能力塔身结构采用的腹杆布置方式。 3） 标准节间的联接方式 塔身标 准节的联接方式有：盖板螺栓联接，套柱螺栓联接，承插销轴联接和瓦套法兰联接。 盖板螺栓联接和 套柱螺栓联接 应用最广。 本次设计的 QTZ40 塔机采用套柱螺栓联接，其特点是：套柱采用企口定位，螺栓受拉，用低合金结构钢制作。 适用于方钢管和角钢主弦杆塔身标准节的联接， 虽 加工工艺要求比较复杂，但安装速度比较快。 4） 塔身结构设计 （ 1） 轻、 中型自升塔机和内爬式塔机宜采用整体式塔身标准节。 附着式自升式塔机和起升高度大的轨道式以及独立式自升塔机宜采用拼装式塔身标准节。 拼装式塔机塔身标准节的加工精度要求比较高，制作难度比较大 ，零件多和拼装麻烦，但拼装式塔身标准节的优越性更不容忽视：一是堆放储存占地小；二是装卸容易；三是运输费用便宜，特别是 采用 三角形 采用套柱螺栓联接 采用整体式塔身标准节 QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 13 设计项目 计算与说明 结果 塔身的接长途陆运和运洋海运，由于利用集装箱装运，其抗锈蚀和节约运费的效果极为显著。 QTZ40属于 中型自升 式 塔机，综合 各种型式的 特点，塔身结构 采 用整体式塔身标准节 ，如图 25 所示： 图 25 塔身结构示意图 （ 2） 为减轻塔身的自重，充分发挥钢材的承载能力，并适应发展组合制式塔机的需要，对于达到 40m 起升高度的塔机塔身宜采用两种不同规格的 塔身标准节，而起升高度达到 60m 的塔机塔身宜采用 3 种不同规格的塔身标准节。 除伸缩式塔身结构和中央顶升式自升塔机的内塔外，塔身结构上、下的外形尺寸均保持不变，但下部塔身结构的主弦杆截面则须予以加大。 （ 3） 塔身的主弦杆可以是角钢、角钢拼焊方钢管、无缝钢管式实心圆钢，取决于塔身的起重能力、供货条件、经济效益以及开发系列产品的规划和需要。 （ 4） 塔身节内必须设置爬梯，以便司机及机工可以上 QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 14 设计项目 计算与说明 结果 高问题 转台装置 回转支承 下。 在设计塔身标准节，特别是在设计拼装式塔身标准节时，要处理好爬梯与塔身的关系，以保证使用安全及安装便利。 爬梯宽度不宜小于 40mm，梯级间距应上下相等，并应不大于30mm。 当爬梯高度大于 5m 时，应从高 2m 处开始装设直径为650～ 800mm 的安全护圈，相邻两护圈间距为 40mm.。 当爬梯高度超过 10m 时，爬梯应分段转接，在转接处加一休息平台。 对于高档的塔机，可根据用户要求增设电梯，以节省司机的体力，充分体现人机工程学的应用。 5） 塔身的接高问题 在遇到塔身需要接高问题时，应按下述两种不同情况分别处理： （ 1） 在额定最大自由高度范围内，根据工程对象需要增加塔身标准节，使低塔机变为高塔机。 （ 2） 根据施工需要，增加塔身标准节，使 塔身高度略超越固定式塔机的规定最大自由高度。 在进行具体接高操作之前，还应制定相关的安全操作规程，以保证拆装作业的安全顺利进行。 7．转台装置 转台是 一个直接坐在回转支承（转盘）上的承上启下的支撑结构。 上回转自升式塔机的转台多采用型钢和钢板组焊成的工字型断面环梁结构，它支撑着塔顶结构和回转塔架 ，并通过回转支承及承座将上部载荷下传给塔身结构。 8． 回转支承装置 回转支承简称转盘，是塔式起重机的重要部件，由齿圈、座圈、滚动体、隔离快、连接螺栓及密封条等组成。 按滚动体的不同，回转支承可分为两大类：一是球式回转 支承，另一类是滚柱式回转支承。 1） 柱式回转支承 柱式回转支承又可分为：转柱式和定柱式两类。 定柱式回转支承结构简单，制造方便，起重回转部分转动惯量小，自重和驱动功率小，能使起重机重心降低。 转柱式结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度以及起重量较大的塔 QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 15 设计项目 计算与说明 结果 底架 附着装置 机。 2） 滚动轴承式回转支承 滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列方式可分为：单排四点角接触球式回转支承、双排球式回转支承、单排交叉滚柱式回转支承、三排滚柱式回转支承。 滚动轴承式回转支承装置结构紧凑，可同时承受垂直力、水平力和倾覆力矩是目前应用最 广的回转支承装置。 为保证轴承装置正常工作，对固定轴承座圈的机架要求有足够的刚度。 滚动轴承式回转支承，回转部分固定，在大轴承的回转座圈上，而大轴承的的固定座圈则与塔身（底架或门座）的顶面相固结。 设计选用球式回转支承，其优点是：刚性好，变形比较小，对承座结构要求较低。 钢球为纯滚动，摩擦阻力小，功率损失小。 根据构造不同和滚动体使用数量的多少，回转支承又分为单排四点接触球式回转支承、双排球式回转支承、单排交叉滚柱式回转支承和三排滚柱式回转支承。 设计采用单排四点接触球式回转支承，它是由一个座圈和齿圈组成，结构紧 凑，重量轻，钢球与圆弧滚道四点接触，能同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩。 9．底架 塔机底架构造随着塔身结构特点（转柱式塔身或定柱式塔身），起重机的走形方式（轨道式、轮胎式或履带式）及爬升方式（内爬式或外附着自升式）而异。 小车变幅水平臂架自升塔机采用的底架结构可分为：十字型底架，带撑杆的十字型底架，带撑杆的井字型底架，带撑杆的水平框架式杆件拼装底架和塔身偏置式底架。 本次设计采用的是带撑杆的 x 底架。 底架用工字钢焊接成框架结构，在四角安装有四条辐射状可拆卸支腿，该支腿用槽钢焊接而成，用螺栓与框架结构连接，底 架通过 20 个预埋地脚螺栓与基础固定，螺栓为 M36，底架外轮廓尺寸约为：长宽高 =4600 4600 250 mm。 撑杆的作用是使塔身基础节与底架的四角相连，形成一个空间结构，增加塔机整体稳定性。 由于塔身撑杆的设置， 选用球式回转支承 0 11 45 1400   采 用带撑杆的 x 底架 QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 16 设计项目 计算与说明 结果 套架与液压顶升机构 爬升架 塔身危险断面由塔身根部向上移到撑杆的上支承面，同时塔身根部平面对底架的作用减小，从而改善底架的受力情况。 底架安装时，将底架拼装组合，放置于混凝土基础上，对正四角的放射形支腿地脚螺栓，使底架垫平牢实，要求校平，平面度小于 1/1000，拧紧 20个 M36 的地脚螺栓。 10. 附着装置 附着装置由一 套附着框架，四套顶杆和三根撑杆组成，通过它们将起重机塔身的中间节段锚固在建筑物上，以增加塔身的刚度和整体稳定性．撑杆的长度可以调整，以满足塔身中心线到建筑物的距离限制． 塔身附着装置是用角钢对焊组合成的附着框架，由螺栓联接成框形，包箍于塔身标准的外表面，在附着框架下方的塔身主弦杆上分别固定一个小抱箍，以支持附着框架的重量，再由三根可伸缩调整的附着撑杆，通过销轴把该框架与建筑物连接，使塔机在规定高度与建筑物附着。 ．附着装置如图 26所示 ： 26 附着装置 11. 套架 与液压顶升机构 1） 爬 升架 爬升架主要由套架，平台，液压顶升装置及标准节引进 QTZ40 塔式起重机总体及臂架设计 17 设计项目 计算与说明 结果 顶升机构 套架 液压顶 升 装置等组成。 套架是套在塔身标准节外部。 套架用无缝钢管焊接而成，节高 米 ，截面尺寸 米 2。 外侧设有平台和套架爬升导向装置 — 爬升滚轮。 在套架内侧的下方，还设有支承套架的支块，当套架上升到规定位置时，需将此支块连同套架支托于塔身标准节的踏块上。 为便于顶升安装的安全需要特设有工作平台，爬升架内侧沿塔身主弦杆安装 8 个滚轮，支撑在塔身主弦杆外侧，在爬升架的横梁上，焊上两块耳板与液压系统油缸铰接承受油缸的顶升载荷，爬升架下部有两个杠杆原理操纵的摆动 爪，在液压缸回收活塞以及引进标准节等过程中作为爬升架承托上部结构重量之用。 2） 顶升机构 顶升机构主要由顶升套架、顶升作业平台和液压顶升装置组成，用于完成塔身的顶升加节接高工作。 3） 套架 上回转自升塔机要有顶升套架。 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。 套架本身就是一个空间桁架结构。 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。 4） 液压顶升 （ 1） 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一侧引入标准节，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 QTZ40 塔式起 重机采用 上顶升加节接高。