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1、精品文檔，僅供學習與交流，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 QTZ400塔式起重機臂架設計 摘要：本次畢業(yè)設計題目是QTZ400塔式起重機臂架設計。 本次設計中主要進行了塔機總體選型，整體穩(wěn)定性計算，其包括（平衡重計算、風載荷計算以及抗傾覆穩(wěn)定性計算），臂架結(jié)構(gòu)設計及強度校核，臂架焊接工藝及工裝夾具設計。其焊接工藝應盡可能的減小焊接變形和應力集中，胎具的設計應可靠地保證臂架上的各項技術(shù)要求。最后，聯(lián)系實際，設計出合理的胎具并確定其結(jié)構(gòu)尺寸。 關(guān)鍵詞：QTZ400塔式起重機；總體選型；穩(wěn)定性計算；強度校核；焊接工藝；胎具 序 言 塔式起重機簡稱塔機，也稱塔吊，源于西歐。具有工作效率高、使用范圍

2、廣、回轉(zhuǎn)半徑大、起升高度高、操作方便以及安裝與拆卸比較簡便等特點，因而在建筑安裝工程中得到了廣泛的使用，并成為一種重要的施工機械。為了適應建筑物結(jié)構(gòu)件的預制裝配化、工廠化等新工藝、新技術(shù)應用的不斷擴大，現(xiàn)在的塔式起重機必須具備下列特點： （1） 起升高度和工作幅度較大，起重力矩大； （2） 工作速度高，具有安裝微動性能及良好的調(diào)速性能； （3）要求裝拆、運輸方便迅速，以適應頻繁轉(zhuǎn)移工地之需要。 塔式起重機可以將其分解為金屬結(jié)構(gòu)、工作機構(gòu)和驅(qū)動控制系統(tǒng)三個部分。金屬結(jié)構(gòu)是塔式起重機的骨架，它承受著起重機自重以及作業(yè)時的各種外載荷，是塔式起重機的主要組成部分，由塔身、塔頭或塔帽、起重臂架、

3、平衡臂架、回裝支撐架、底架、臺車架等主要部件組成。QTZ400塔式起重機的工作機構(gòu)有起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和頂升機構(gòu)等。其各機構(gòu)功能：起升機構(gòu)主要實現(xiàn)物品的上升與下降；變幅機構(gòu)改變吊鉤的幅度位置；回轉(zhuǎn)機構(gòu)使起重臂架作3600的回轉(zhuǎn)，改變吊鉤在工作平面內(nèi)的位置；頂升機構(gòu)使塔機的回轉(zhuǎn)部分升降，從而改變塔式起重機的工作高度。驅(qū)動控制系統(tǒng)是塔式起重機又一個重要的組成部分。驅(qū)動裝置用來給各種機構(gòu)提供動力，最常用的是YZR與YZ系列交流電動機。控制系統(tǒng)對工作機構(gòu)的驅(qū)動裝置和制動裝置實行控制完成機構(gòu)的起動、制動、換向、調(diào)速以及對機構(gòu)工作的安全性實行監(jiān)控，并及時地將工作情況用各種參量：電流值、電壓值、速

4、度、幅度、起重量、起重力矩、工作位置與風速等數(shù)值顯示出來以使司機在操作時心中有數(shù)。 本說明書共分為四章，第一章為塔式起重機的總體設計說明；第二章為總體設計計算，包括風載荷計算、平衡重計算和塔機四種工況下的檢驗計算；第三章為塔機起重臂的強度校核，第四章為起重臂的工裝夾具說明。其中重點是塔式起重機的總體設計計算以及起重臂的工裝夾具的設計。 第1章 塔式起重機總體選型 1.1概述 塔式起重機是工業(yè)與民用建筑施工中，完成預制構(gòu)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

5、慮與計算。塔機的主要性能參數(shù)包括：起重量、起升高度、幅度、各機構(gòu)工作速度、重量指標和起重力矩等。這些參數(shù)表明了起重機的工作性能和技術(shù)經(jīng)濟指標，它是設計塔式起重機的技術(shù)依據(jù)，也是生產(chǎn)中選擇塔式起重機技術(shù)性能的依據(jù)。 總體設計是機械設計整個過程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。它是使設計產(chǎn)品滿足技術(shù)參數(shù)及形式的總構(gòu)想，決定了機械設計的成敗。在接受設計任務以后，應進行深入細致的調(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)、設計和科研的情況，并進行分析比較，制定總的設計原則。設計原則應當在保證所設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，積極性好，工藝簡單，工作可靠。

6、 制定設計總則以后，接下來便可以編寫設計任務書，在調(diào)研的基礎上運用所學的知識，確定總體設計方案。 本次課題設計的是QTZ400塔式起重機，其結(jié)構(gòu)形式為上回轉(zhuǎn)平衡臂架液壓自升式。 1.2總體選型原則 1.2.1起重機的工作級別 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)（受載荷的輕重和頻繁程度）有關(guān)。根據(jù)使用狀態(tài)由GB/T 13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》P60附錄C表C1選取本次設計的QTZ400自升式建筑用塔機的利用等級為U4(經(jīng)常輕負荷使用)，載荷狀態(tài)為Q2（中-有時起吊額定載荷，一般起吊中等載荷），起升等級為HC2，工作級別為A4,名義載荷譜系數(shù)Km=0.

7、25。 1.2.2機構(gòu)工作級別 根據(jù)GB/T 13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》規(guī)定：機構(gòu)的工作級別按機構(gòu)的利用等級和載荷狀態(tài)分為六級：M1- M6。機構(gòu)的利用等級按機構(gòu)工作總時間分為六級：T1- T6。機構(gòu)工作總時間規(guī)定為機構(gòu)在設計壽命期內(nèi)處于運轉(zhuǎn)的總小時數(shù)，它僅作為機構(gòu)零件的設計基礎，而不能視為保用期。機構(gòu)的載荷狀態(tài)表明機構(gòu)受載的輕重程度，按載荷譜系數(shù)分為三級：L1- L3。如下表1-1 表1-1工作機構(gòu)級別[1] 起升機構(gòu) 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 變幅機構(gòu) 頂升機構(gòu) Km=0.25 Km=0.50 Km=0.25 Km=0.25 T4 L2 M4 T4 L3 M3

8、 T3 L2 M3 T1 L2 M1 注：T―機構(gòu)利用等級；L―機構(gòu)載荷狀態(tài)； M―機構(gòu)工作級別；Km―名義載荷譜系數(shù) 1.3 QTZ400塔機的主要性能參數(shù) 1.3.1主要技術(shù)性能表 表1-2主要技術(shù)性能表 名 稱 單位 參 數(shù) 公稱起重力矩 KN.m 400 最大起重量 t 4 最大幅度處額定起重量 t 0.9 工作幅度 m 1.7—42 高度 獨立式 m 30 附著式 m 120 起升速度 倍率 a=2 a=4 起升速度 M/min 11 35 70

9、 5.5 17.5 35 起升重量 t 2 2 1 4 4 2 回轉(zhuǎn)速度 r/min 0.6 變幅速度 m/min 33/16.5 最大回轉(zhuǎn)半徑 m 42 尾部回轉(zhuǎn)半徑 m 9.0 底架跨度 mm 55 最大工作風速 m/s 20 1.3.2主要機構(gòu)性能參數(shù) 表1-3主要機構(gòu)性能參數(shù)表 名稱 參數(shù) 起升機構(gòu) 電動機 型號 YZ200L1-4/6/24 功率 kW 15/15/4 轉(zhuǎn)速 r/min 1440/960/220 減速機 型號

10、 JZQ500 中心距 mm 500 減速比 15.75 制動器 型號 YWZ-315/50 制動力矩 N.m 450 鋼絲繩 6*37-11-1670-I-右交 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 電動機 型號 YD132S-6/4 B5 功率 KW 3/4 轉(zhuǎn)速 r/min 970/1440 減速機 型號 XX4-80 回轉(zhuǎn)支承 HSW.32.1220 液力偶合器 YOX-250A 變幅機構(gòu) 電動機 型號 YD112M-8/4 B5 功率 KW 1.5/2.4 轉(zhuǎn)速 r/min

11、 700/1410 減速機 型號 WCJ120 減速比 38 鋼絲繩 619-6.2-1570-I- 光-右交 頂升機構(gòu) 電動機 型號 Y100L2-4 B5 功率 KW 3 轉(zhuǎn)速 r/min 1430 液壓缸 型號 HSGK-125/90 活塞行程 mm 1320 額定壓力 MPa 16 1.4 QTZ400塔式起重機結(jié)構(gòu) QTZ400塔式起重機由金屬結(jié)構(gòu)、機構(gòu)傳動、液壓頂升、電氣裝置、以及安全保護裝置等組成，各部分結(jié)構(gòu)及特點簡介如下： 起重臂用兩根起重臂拉桿與塔帽連接，其根部與上轉(zhuǎn)臺銷軸連

12、接，平衡臂則用兩根平衡臂拉桿與塔帽相連，其根部與上轉(zhuǎn)臺銷軸連接。起升機構(gòu)設在平衡臂中后部，回轉(zhuǎn)機構(gòu)布置在回轉(zhuǎn)上轉(zhuǎn)臺的右側(cè)，左側(cè)是司機室，變幅小車和吊鉤由設在位于起重臂位于臂根處的變幅機構(gòu)牽引，由起重臂縱軸線做水平往復運動。 塔身高度由底架、基礎節(jié)、加強節(jié)、標準節(jié)、半節(jié)的高度組成，獨立式高度由12節(jié)塔身節(jié)組成，（包括3個基礎節(jié)和1個加強節(jié)），最大起升高度120m時，由54節(jié)塔身節(jié)組成，同時有6道附著裝置。附著予埋件埋于事先計劃好的附著高度位置，以便用附著撐桿將塔身附著于建筑物上。 塔身加強節(jié)上部對角線方向有四個可拆卸耳板，四根斜撐桿上面用銷軸與耳板連接下面與底架耳座連接。頂升機構(gòu)由頂升套架和

13、液壓頂升裝置兩部分組成，頂升套架為框架式空間鋼結(jié)構(gòu)件，用銷軸與半節(jié)相連，其后側(cè)裝有液壓頂升裝置的頂升油缸及頂升橫梁，液壓泵站放置在套架工作平臺上，頂升時頂升橫梁頂在塔身的踏步上在油缸的作用下，套架連同半節(jié)下轉(zhuǎn)臺以上部分沿塔身軸心線上升，油缸頂升兩次，可引入一個標準節(jié)。 起升高度不超過30米時，采用獨立式，大于30米時采用附著式，附著時不論任何情況下，上部懸臂部分不得大于22米。獨立高度時基礎節(jié)三節(jié)，加強節(jié)一節(jié)，標準節(jié)八節(jié)，附著時可根據(jù)需要增加標準節(jié)和附著裝置。 1.5 QTZ400塔式起重機結(jié)構(gòu)選型 塔機結(jié)構(gòu)包括：地基基礎、底架、壓重、塔身基礎節(jié)、撐桿、塔身標準節(jié)、回轉(zhuǎn)平臺、頂升套架、駕

14、駛室、塔尖和拉桿、起重臂、平衡臂和平衡重。 1.5.1地基基礎 高層建筑施工用的附著式塔式起重機都采用小車變幅的水平臂架，幅度大部分在五十米以上，無須移動作業(yè)即可覆蓋整個施工范圍，因此多采用鋼筋混凝土基礎。 鋼筋混凝土基礎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，四個條塊分隔式基礎或者四個獨立塊體式基礎。對于無底架的自升式塔式起重機則采用整體式方塊基礎。 本次設計我采用的是X型整體基礎。X型整體基礎的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機X型底架相似，塔式起重機的X型底架通過預埋地腳螺栓固定在混凝土基礎上。此種形式多用于輕

15、型自升式塔式起重機，如圖1-1。 圖1-1 X型整體式鋼筋混凝土基礎 此外，底架四周邊框用無縫鋼管使用螺釘連接固定，以增加其穩(wěn)定性。 1.5.2 支撐架 底架與塔身之間應設計支撐架，以提高塔機的整體穩(wěn)定性。 1.5.3 塔身 塔身是塔機結(jié)構(gòu)的主體，支撐著塔機上部分的重量和載荷的重量。從結(jié)構(gòu)類型式可分為空間桁架結(jié)構(gòu)和薄壁圓筒結(jié)構(gòu)兩種。按受力特點分為以承受軸向力為主的旋轉(zhuǎn)塔身和受壓、彎、扭轉(zhuǎn)作用的不旋轉(zhuǎn)塔身。塔身結(jié)構(gòu)截面分為圓形截面、三角形截面及方形截面三類?，F(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)的塔機均采用方形截面塔身結(jié)構(gòu)。按塔身結(jié)構(gòu)主弦桿材料的不同，這類方形截面塔架可分為：角鋼焊接桁架結(jié)構(gòu)塔身，主弦桿為

16、角鋼輔以腹桿的矩形截面桁架結(jié)構(gòu)；角鋼拼焊方鋼管桁架結(jié)構(gòu)塔身及無縫鋼管焊接桁架結(jié)構(gòu)塔身。 塔身標準節(jié)的截面尺寸規(guī)格有：1.2m1.2m，1.3m1.3m，1.4m1.4m，1.5m1.5m，1.6m1.6m，1.7m1.7m，1.8m1.8m，2.0m2.0m。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)的長度尺寸有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。本塔機采用桁架結(jié)構(gòu)塔身，其中塔身截面尺寸采用1.4m1.4m，標準節(jié)的長度為

17、2.5m。如圖1-2。 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。本塔機采用套柱螺栓聯(lián)接，其特點是：套柱采用子口定位，螺栓夾緊，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，加工工藝要求比較復雜，但安裝速度比較快。 圖1-2 塔身標準節(jié) 1.5.4 司機室 上回轉(zhuǎn)自升塔機的司機室有3種不同的布置方式：懸掛于臂架根部附近，固定于塔頂?shù)囊粋?cè)；設置于塔身的頂部，以塔架結(jié)構(gòu)為骨架，外包薄腹板：設置于轉(zhuǎn)臺之上塔架結(jié)構(gòu)內(nèi)。 本塔機采用的是懸掛式司機室而且多設于轉(zhuǎn)臺以上臂根側(cè)。采用這種布置方式的司機室優(yōu)點在于轉(zhuǎn)臺的加工制作可另行安排并實現(xiàn)專業(yè)化

18、，不受主體結(jié)構(gòu)的影響，功效高，成本低；在塔機轉(zhuǎn)場運輸中司機室可單獨裝車運輸不受鋼結(jié)構(gòu)搬運作業(yè)的影響，方便、經(jīng)濟，并且不易損壞。 1.5.5 起重臂 1. 構(gòu)造形式 塔式起重機臂架的結(jié)構(gòu)型式有三種：桁架壓桿式、桁架水平式、桁架混合式。 本塔機采用小車變幅水平臂架，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起重臂。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。小車變幅臂架是上弦吊點，正三角形截面臂架，這種臂架的下弦桿上平面用作小車運行軌道。 2.臂架的分節(jié) 小車臂架常用的標準節(jié)間長度有6m、7m、8m、10m、12m五種。為便

19、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1~2個3~5m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。本塔機選用標準節(jié)長度為6m，另加上3m長的延接節(jié)。 3.臂架截面形式及截面尺寸 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，本塔機采用正三角形截面。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。 本次設計的臂架結(jié)構(gòu)尺寸為： 底面寬度為980mm，高度為800mm； 4

20、. 腹桿布置和桿件材料選用 本塔機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)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)。 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：截面尺寸大，強度有所提高。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Φ76無縫鋼管，下弦桿選用的方管結(jié)構(gòu)尺寸為：8080，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。本次設計臂架長度為42m，對最大起吊量并無特大要求，一般采用單吊點結(jié)構(gòu)。

21、采用單吊點結(jié)構(gòu)時，吊點可以設在上弦或下弦，其位置設置在臂架總長的55%—60%之間。吊點以左可看作簡支梁，以右可看作懸臂梁。在設計中采用單吊點。 1.5.6塔頂 自升塔機塔身向上延伸的頂端是塔頂又稱塔幅或塔尖。其功能是承受起重臂拉桿和平衡臂拉桿傳來的上部載荷，通過回轉(zhuǎn)塔架轉(zhuǎn)臺，軸承座等的結(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，塔尖部分由平面型鋼焊接桁架組成。這種

22、型式塔尖的特點是構(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，長臂架應配用較高的塔尖。但是塔尖高度超過一定極限時，弦桿應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，設計時，應權(quán)衡各方面的條件選擇適當?shù)乃敻叨取? 本塔機采用前傾截錐柱式塔頂，塔帽用無縫鋼管焊成，下部有操作平臺，頂部有供平衡臂拉索和吊臂剛性拉桿連接用的吊耳及起升鋼絲繩穿繞的定滑輪。 1.6 QTZ400塔式起重機機構(gòu)選型 塔機工作機構(gòu)包括：起升機構(gòu)；變幅機構(gòu)；小車牽引

23、機構(gòu)；回轉(zhuǎn)機構(gòu)；。 起升機構(gòu)：位于平衡臂尾部，用于驅(qū)動重物安全、平穩(wěn)、快速地運送到指定高度。 變幅機構(gòu)：位于起重臂根部，用于改變重物中心與塔機回轉(zhuǎn)中心間的距離，驅(qū)動重物沿臂架水平移動到指定幅度。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)：位于回轉(zhuǎn)平臺上表面，驅(qū)動重物平穩(wěn)轉(zhuǎn)動到指定位置，用于實現(xiàn)重物重心繞塔機回轉(zhuǎn)中心在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。 頂升機構(gòu)：位于回轉(zhuǎn)平臺上，用于實現(xiàn)塔身高度隨建筑物的升高而升高。 1.6.1起升機構(gòu) QTZ400塔式起重機的起升機構(gòu)采用了YZTD225－4/8/32－15/15/3.5KW三速電機，通過帶制動輪彈性柱銷聯(lián)軸器帶動減速箱，再驅(qū)動卷筒，使卷筒獲得三種不同的

24、工作速度，從而使起重機獲得輕載高速和重載低速的性能。起升機構(gòu)不工作時，制動輪始終處在制動位置。在卷筒軸末端裝有一個多功能限位器，當重物達到最高位置或最低位置時，起升機構(gòu)能自動停車，但允許向相反方向運行，如圖1-3所示。 圖1-3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-ZQ500圓柱齒輪減速器 5-卷筒 6-高度限位器 1.起升機構(gòu)的傳動方式 機械傳動：其動力是由電機驅(qū)動起升機構(gòu)起升卷筒，也傳至其它工作機構(gòu)。 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

25、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。 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。 綜上，考慮經(jīng)濟性、工作情況、工作效益等，本次設計采用電力傳動。 2.起升機構(gòu)的減速器 起升機構(gòu)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

26、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。 3.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。本設計將制動器布置在高速軸上，采用塊式制動器。 4.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

27、1-4。 表1-4起升特性參數(shù)表 倍率 a=2 a=4 起重量 （t） 空鉤 2 2 0.818 4 4 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，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堵薁顟B(tài)。 1.6.2 回轉(zhuǎn)機構(gòu) 回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在上支座的一側(cè)，行星齒輪減速機帶動回轉(zhuǎn)小齒輪，從而帶動置于塔機上部的回轉(zhuǎn)塔身、起重臂等作左右回轉(zhuǎn)，速度為0.62r/min，回轉(zhuǎn)制動器為常閉式，在不工作時當風速大

28、于6級風以上，回轉(zhuǎn)部分應能隨風轉(zhuǎn)動(下班打開離合器)。 回轉(zhuǎn)支承QW型單排球式，大小齒輪嚙合傳動比是λ=142/17=8.35，模數(shù)m=10，回轉(zhuǎn)支承的代號為QW1250.32。 回轉(zhuǎn)機構(gòu)通常由回轉(zhuǎn)電動機、液力耦合器、回轉(zhuǎn)制動器、回轉(zhuǎn)減速器和小齒輪組成。 1.回轉(zhuǎn)電動機 回轉(zhuǎn)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決定。 2.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(zhuǎn)差，這樣電動機起動力矩不至于一下輸入到減速器，產(chǎn)生過大沖擊；二是當有兩臺回轉(zhuǎn)電動機同時并聯(lián)工作時，可以協(xié)調(diào)其負載比較平衡，不至于轉(zhuǎn)得快的負載很大，轉(zhuǎn)得慢的負載很輕。

29、 3.制動器 回轉(zhuǎn)制動器選用常開式。回轉(zhuǎn)制動在回轉(zhuǎn)過程中不允許使用，但回轉(zhuǎn)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。 4.減速器 減速器是回轉(zhuǎn)機構(gòu)的關(guān)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(zhuǎn)機構(gòu)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(zhuǎn)機構(gòu)由一臺單速電動機驅(qū)動，動力經(jīng)液力耦合器至行星齒輪減速器到小齒輪，在驅(qū)動回轉(zhuǎn)支承大齒輪，為使回轉(zhuǎn)定位準確，本機構(gòu)中裝有一套單片電磁制動器以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)止動，該裝置只適用于在回轉(zhuǎn)電動機停止工作后，起重臂旋轉(zhuǎn)動作停止時使用。回轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖如圖1-4 所示。 圖1-4回轉(zhuǎn)機構(gòu)簡圖 1-雙速電動機

30、 2-液力偶合器 3-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 1.6.3 變幅機構(gòu) 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(jīng)常改變幅度。變幅機構(gòu)則是實現(xiàn)改變幅度的工作機構(gòu)，并用來擴大塔式起重機的工作范圍，提高生產(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。 本塔機采用小車變幅，小車牽引機構(gòu)裝在起重臂第一節(jié)內(nèi)的，是載重小車變幅的動力裝置。它由YDEJ100L－4/8極2.4

31、/1.5KW－B3電機，通過減速機帶動卷筒，使載重小車以20、40m/min的速度在軌道上水平移動實現(xiàn)幅度轉(zhuǎn)變。卷筒末端設有一個多功能限位器。 變幅機構(gòu)及鋼絲繩的纏繞方式如圖1-5所示。 變幅機構(gòu)簡圖 圖1-5 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 1.7安全裝置 安全裝置是塔式起重機必不可少的關(guān)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(guān)、斷電裝置、鋼絲繩防脫裝置、風速計、緊急安全開關(guān)、安全保護音響信號。 1 零位保護 聯(lián)動操縱臺在停止時手柄自動復零。 2

32、 主電路電氣保護 總電源短路保護，各機構(gòu)電機的短路、過載、過流保護，起升具有斷相、缺相、三相電流不平衡度超過15%保護。 2 接地保護 各電器元件與控制箱、聯(lián)動操縱臺都良好接地。 3 斷路器保護 在各控制回路、照明、信號燈、通風機電路中都裝有斷路器作短路保護。 4 電笛 在準備開機前，須先用電笛通知現(xiàn)場人員，電笛安裝在電控柜上，由操縱臺的按鈕控制。 5 聲光報警 當起重機起重力矩超過額定值的80%或起重量超過額定值的80%時，會自動接通閃光蜂鳴器，對司機聲光報警。當起重量或起重力矩達到額定值時，則紅色指示燈亮，要求司機立即解除危險工作。 6 障礙指示燈 當塔機高度高于50

33、米時，為了不使起重機和其它物體不發(fā)生碰撞，在塔機頂部和起重臂前端各裝有一個紅色障礙燈以指示高度位置，注意在晚間停機后，應接通障礙電源。 7 電源指示裝置 在聯(lián)動操縱臺上裝有電源指示燈，啟動電源后指示燈應明亮，說明電源已接通。電源電壓值應在380v5%，供電頻率在50的情況下塔機才能正常工作。 8 高度、幅度、回轉(zhuǎn)限位 高度 幅度 回轉(zhuǎn)限位是多功能限位器將卷筒的轉(zhuǎn)動圈數(shù)或回轉(zhuǎn)角度記錄下來。當轉(zhuǎn)至給定的位置時，記憶凸輪使微動開關(guān)切換，實現(xiàn)塔機終止運行。 9.力矩限制器 力矩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(gòu)所組成。力矩限制器通過

34、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(nèi)，計算出當時的工作幅度，然后根據(jù)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(nèi)，經(jīng)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。 10. 風速儀 風荷是塔式起重機的基本載荷，風荷與風速有關(guān)，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。 11. 鋼絲繩防脫裝置

35、 GB5144《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(cè)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。 12.電子安全裝置 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(guān)系，僅在少數(shù)塔機上應用。 第2章 塔式起重機總體計算 2.1塔機參數(shù) QTZ400塔式起重機參照同類型塔機，取各部件參數(shù)如下： 表2-1 塔式起重機各部件對塔身的重心位置 序號 名稱 重量（t） 坐標（

36、m） 1 起升機構(gòu) 1.0 -5.5 2 變幅機構(gòu) 0.3 3 3 平衡臂拉桿 0.3 -5.5 4 變幅小車及吊鉤 0.182 42 5 平衡重 -8 6 第一節(jié)臂 0.5 42 第二節(jié)臂 0.5 34 第三節(jié)臂 0.6 28 第四節(jié)臂 0.6 16 第五節(jié)臂 0.5 10 第六節(jié)臂 0.3 4 7 平衡臂 1.6 -9 塔帽 1.1 0 8 塔身標準節(jié) 0.55 0 9 塔身基礎節(jié) 0.6 0 10 套架 1.9 0 11 司機室 0.4 0 12 上接

37、架 0.5 0 13 下接架 0.9 0 14 斜撐 0.5 0 2.2風載荷計算 塔式起重機一般都是在露天工作，因此必須考慮風載荷的作用，并認為風載荷是可沿任意方向作用的水平力。 塔式起重機風載荷分為工作狀態(tài)風載荷和非工作狀態(tài)風載荷兩類。工作狀態(tài)風載荷是指塔式起重機在正常工作情況下所能承受的最大計算風力，又分為正常工作狀態(tài)Fw1和工作狀態(tài)最大風載荷Fw2兩種。非工作狀態(tài)風載荷Fw3是塔式起重機在非工作狀態(tài)時所受的最大計算風力(如暴風產(chǎn)生的力)。 根據(jù)GB/T 13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》-p7-4.2.2.1.2之規(guī)定，參照參考書目1-p15-表1-3-

38、9 （GB3811-83）風壓選擇如表2-6所示。 表2-2 風壓選擇 序號 適應情況 風壓Pa 1 正常工作狀態(tài)計算風壓，用于計算結(jié)構(gòu)的疲勞強度和發(fā)熱驗算 150 2 工作狀態(tài)最大計算風壓，用于計算結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性和整體抗傾翻穩(wěn)定性 250 3 非工作狀態(tài)計算風壓，用于計算結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性和整體抗傾翻穩(wěn)定性 0-20m 800 20-36m 1100 2.2.1計算工況Ⅰ 風載荷方向與起重臂方向垂直 如圖2-1 圖2-1 風載荷垂直于臂架計算簡圖 1.平衡臂風載荷計算 （1）風力系數(shù)選取 根據(jù)GB/T 13752-92《塔式起重機

39、設計規(guī)范》之規(guī)定，平衡臂可視為兩片平行平面桁架組成的空間結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)的風力系數(shù)可取為單片結(jié)構(gòu)的風力系數(shù)，護欄為管結(jié)構(gòu)，由表8，取1.4。 （2） 由平衡臂的設計尺寸計算迎風面積 根據(jù)GB/T 13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》-p8-4.2.2.1.4-b之規(guī)定，對于兩片并列等高型式相同的結(jié)構(gòu)，考慮前片對后片的擋風作用，總迎風面積為： (2-1)[15] 式中：—前片結(jié)構(gòu)的迎風面積， ； (2-2)[15] —后片結(jié)構(gòu)的

40、迎風面積， ； (2-3)[15] η——兩片相鄰桁架前片對后片的擋風折減系數(shù)，與前片桁架充實率ω1及兩片桁架間隔比ls/h有關(guān)，按表2-4選取 則結(jié)構(gòu)迎風面積 (2-4)[15] 已知： (2-5)[15] ==91=9 m2

41、 (2-6)[15] 由表2-3、表2-4選取 ω=0.3 η=0.57 代入得，=0.39+0.570.39=4.239 m2 表2-3 結(jié)構(gòu)充實率 受風結(jié)構(gòu)類型和物品 實體結(jié)構(gòu)和物品 1.0 機構(gòu) 0.8-1.0 型鋼制成的桁架 0.3-0.6 鋼管桁架結(jié)構(gòu) 0.2-0.4 表2-4 桁架結(jié)構(gòu)擋風折減系數(shù)η 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 >0.6 間隔比 ls/h 1 0.84 0.70 0.57 0.40 0.25 0.15 2 0.87 0.75 0.

42、62 0.49 0.33 0.20 3 0.90 0.78 0.64 0.53 0.40 0.28 4 0.92 0.81 0.65 0.56 0.44 0.34 5 0.94 0.83 0.67 0.58 0.50 0.41 6 0.96 0.85 0.68 0.60 0.54 0.46 （3）根據(jù)GB/T 13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》-p7-4.2.2.1.1之規(guī)定， 風力計算公式: (2-7)[15] 式

43、中：—作用在塔式起重機上和物品上的風載荷（，），N； —風力系數(shù)； —計算風壓，Pa； —垂直于風向的迎風面積，。 已知：=1.4；=250Pa；=4.239 代入得， =1.42504.239=1483.65 N 2.起升機構(gòu)風載荷計算 起升機構(gòu)迎風面積按實體計算，則可知結(jié)構(gòu)充實率ω=1 取其近似值=11.090.6=0.654 m2 =1.2 =250Pa 代入得， =1.22500.654=196.2 N 3.平衡重風載荷計算 平衡重迎風面積按實體計算，可知結(jié)構(gòu)充實率ω=1 由平衡重尺寸取其近似值 =10.82=1.6

44、m 取 =1.2 =250Pa 代入得， N 平衡臂及其上構(gòu)件合計 =1483.65+196.2+480=2159.85 N =1483.654.5+196.25.5+4807 =11115.525 N.m =11115.525/2159.85=5.15m 4.起重臂風載荷計算 本次設計的QTZ400塔式起重機的起重臂的結(jié)構(gòu)形式為：上弦桿為無縫圓管，下弦桿為方管，腹桿為圓管的三角形節(jié)面空間結(jié)構(gòu)，此工況下受側(cè)向風力作用。三角形截面空間結(jié)構(gòu)的風載荷按其垂直于風向的投影面積所受風力的1.25倍計算。 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=0.4

45、=0.40.842=13.44m2 =1.3 =250Pa 代入得， =1.251.325013.44=5460 N =17m 5.塔身風載荷計算 塔身為型鋼制成的桁架結(jié)構(gòu)， 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=0.4 ,擋風折減系數(shù)η=0.53 取其近似值 (2-8)[15] =0.4（1+0.53）1.430=25.704m =1.2 =250Pa 代入得， =1

46、.225025.704=7711.2 N =0 m 2.2.2計算工況Ⅱ 風載荷方向與起重臂方向平行 如圖2-2 圖2-2 風載荷平行于臂架計算簡圖 1.平衡臂風載荷計算 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=0.3 取其近似值 =0.311=0.3 m2 =1.4 =250Pa 代入得， =1.42500.3=105 N 2.起升機構(gòu)風載荷計算 起升機構(gòu)迎風面積按實體計算。 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=1 取其近似值 A=110.6=0.6m =1.2 =250P 代入得， =1.22500.6=180 N 3

47、.平衡重風載荷計算 平衡重迎風面積按實體計算。 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=1 由平衡重尺寸取其近似值 =10.82=1.6m2 =1.2 =250Pa 代入得， =1.22501.6=480 N 平衡臂及其上構(gòu)件合計 ∑ =105+180+480=765 N 4.起重臂風載荷計算 n片型式尺寸相同，且間隔相等的并列結(jié)構(gòu)在縱向風力作用下，總迎風面按下式計算： (2-9)[15] 式中：=0.40.90.8/2=0.144m2 結(jié)構(gòu)充實率=0.4,η=0.

48、4 則 =（1-0.4）0.40.144/（1-0.4）=0.096 已知：=1.3 =250Pa 代入得， =1.32500.096=31.2 N 2.2.3非工作工況 風載荷方向與起重臂方向平行如圖2-3。 非工作工況下的風壓0-20m 800 Pa；20-40m 1100 Pa，此種狀態(tài)下，風對塔機的作用方向與工作工況Ⅱ相同。 如圖2-3。 圖2-3 非工作情況風載荷計算簡圖 1.平衡臂風載荷計算 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=0.3 取其近似值 =0.311=0.3 =1.4； =1100Pa；

49、 代入得， =1.411000.3=462 N 2.起升機構(gòu)風載荷計算 起升機構(gòu)迎風面積按實體計算。 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=1 取其近似值 =110.6=0.6 =1.2； =1100Pa； 代入得， =1.211000.6=792 N 3.平衡重風載荷計算 平衡重迎風面積按實體計算。 已知：結(jié)構(gòu)充實率ω=1 由平衡重尺寸取其近似值 =10.82=1.6 =1.2 =1100 代入得， =1.211001.6=2112 N 平衡臂及其上構(gòu)件合計 ∑=462+792+2112=3366 N 4.

50、起重臂風載荷計算 n片型式尺寸相同，且間隔相等的并列結(jié)構(gòu)在縱向風力作用下，總迎風面按下式計算： (2-10) 式中：=0.40.90.8/2=0.144m2 結(jié)構(gòu)充實率=0.4 η=0.4 則 =（1-0.4）0.40.144/（1-0.4）=0.096m2 已知：=1.3， =1100Pa； 代入得， =1.311000.096=137.28 N 5.塔身風載荷計算 塔身為角鋼制成的桁架結(jié)構(gòu),已知:結(jié)構(gòu)充實率ω=0.4， 取其近似值 =25.704m，風力系數(shù)=1.2

51、 計算風壓 0～20m =800； 20～36m =1100； 代入得，0～20m =1.280025.70420/30=16450.56 N 20～30m =1.2110025.70410/30=11309.76N 2.3平衡重及參數(shù)計算 起重機抗傾翻穩(wěn)定性是指起重機在自重和外載荷作用下抵抗翻倒的能力，保證起重機具有足夠的抗傾覆穩(wěn)定性，是起重機設計中的基本要求之一。塔式起重機重心高，工作半徑大，而支撐輪廓尺寸又相對較小，一旦失去穩(wěn)定就可能造成重大“倒塔”事故。 要對塔式起重機工作狀態(tài)的抗傾翻穩(wěn)定性，非工作狀態(tài)的抗傾翻穩(wěn)定性，安裝、拆除時的抗傾

52、翻穩(wěn)定性進行驗算。根據(jù)《塔式起重機設計規(guī)范GB/T13752-92》，塔式起重機抗傾翻穩(wěn)定性應按下表所列工況進行校核。 表2-5中各工況的穩(wěn)定條件規(guī)定為，塔式起重機及其部件的位置，載荷的數(shù)值和方向取最不利組合條件下，包括自重載荷荷在內(nèi)的各項載荷對傾翻邊的力矩代數(shù)和大于零 表 2-5驗算工況 工 況 說 明 1.基本穩(wěn)定性 工作狀態(tài)，靜態(tài)，無風 2.動態(tài)穩(wěn)定性 工作狀態(tài)，動態(tài)，有風 3.暴風侵襲 非工作狀態(tài) 4.突然卸載 工作狀態(tài)，料斗卸載 （即∑M大于零），則認為該塔式起重機是穩(wěn)定的。起穩(wěn)定力矩的為正值，起傾翻作用的力矩為負值并乘以

53、1.1-1.2的增大系數(shù)。校核時，各項載荷應根據(jù)GB/T 13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》-p12-4.3.2-表13之規(guī)定，乘以相應的載荷系數(shù)。 2.3.1平衡重 求取平衡重的方法有多種，經(jīng)過計算，本次設計求平衡重采用以下方法： 上回轉(zhuǎn)塔式起重機應按塔身受載最小的原則確定平衡重的質(zhì)量。 平衡重的設計要求：滿載工作時，塔身承受的前傾彎矩接近于空載非工作狀態(tài)時塔身的后傾彎矩。 非工作狀態(tài)時的后傾彎矩為： 工作狀態(tài)的前傾彎矩為： 令 ， 則 2.3.2 重心高 求重心高h，即塔機各部分重量對水平地面進行取矩=塔機總重重心高 。 令，則 2.3.3 突然卸

54、載時塔機中心離后傾覆邊距離 此時的計算方法是，塔機各部分對后傾覆邊取矩之和=塔機總重 即 令 ，則 2.3.4 暴風侵襲時塔機重心離前傾覆邊距離 此時的計算方法是，塔機各部分對后傾覆邊取矩之和=塔機總重 即 令 ，則 2.4抗傾覆穩(wěn)定性計算 2.4.1工況Ⅰ 基本穩(wěn)定性 如圖2-4 工作狀態(tài)，靜態(tài)，無風 圖2-4 基本穩(wěn)定性計算簡圖 此時為靜載荷實驗，對塔機基本穩(wěn)定性進行計算，其按下式計算： (2-10)[1] 式中 —塔式起重機自重（包括自重、壓重

55、，不包括吊具重），KN； —起升載荷，KN； —最大工作幅度，m； —軌距之半，m ； —塔式起重機重心離回轉(zhuǎn)中心距離，m。 則 代入數(shù)據(jù)得： ,不等式成立，此時塔機穩(wěn)定。 2.4.2 工況Ⅱ 動態(tài)穩(wěn)定性 如圖2-5 圖2-5動態(tài)穩(wěn)定性計算簡圖 此時工況為在正常工況下，載荷處于最大幅度，有風情況下的風載荷計算，其計算公式按下式計算： (2-11)[1] 式中 —作用在塔式起重機上的風力，KN； —作用在起升載荷上的風力，KN； —作用在載荷上的離心力，KN；

56、 —塔式起重機重心至軌面的垂直距離，m； —作用線至軌道面的垂直距離，m； —起重臂架端部至軌道面的垂直距離，m； —軌道高度差，（） 一般取1—3，這里計算取最大3。 則代入數(shù)據(jù)得： ,不等式成立，此時塔機穩(wěn)定。 2.4.3 工況Ⅲ 暴風侵襲 如圖2-6 圖2-6 暴風侵襲穩(wěn)定性計算簡圖 非工作情況，此時其危險工況為風載荷方向由平衡重處平行于臂架方向。其按下式計算： (2-12)[1] 式中—塔式起重機自重

57、（包括自重、壓重，不包括吊具重），KN； —塔式起重機重心離后傾覆邊的距離，m； —風力作用點的高度，m； —作用在塔式起重機上的風力，KN。 ，不等式成立,此時塔機穩(wěn)定。 2.4.4 工況Ⅳ 突然卸載 如圖2-7 圖2-7 突然卸載穩(wěn)定性計算簡圖 突然卸載時，載荷會有一個向上的反彈力，其穩(wěn)定性驗算按下式計算： 工作狀態(tài)，料斗卸載 (2-13)[1] 式中 —塔式起重機自重（包括自重、壓重，不包括吊具重），KN； —作用在塔式起重機上的風力，KN；

58、 —起升載荷，KN； —最大工作幅度，m； —塔式起重機回轉(zhuǎn)中心離后傾覆邊的距離，m； —塔式起重機重心離后傾覆邊的距離，m； —風力作用點的高度，m。 則代入數(shù)據(jù)得： ,不等式成立，所以此時塔機穩(wěn)定。 通過以上四種工況的驗證核算，該塔機的設計是合理的，能夠有效地保持正常工作。下面就對塔式起重機的臂架進行強度校核。 第3章 臂架的強度校核 3.1 力學模型 3.1.1 吊點處受力分析 如圖3-1 圖3-1 吊點處橫截面應力分析圖 對點進行取矩求和等于0，求出吊索拉桿力。 即 代入數(shù)據(jù)得： 求得 ：

59、則 代入數(shù)據(jù)得： 求得 ： 3.1.2 對臂架危險截面Ⅰ和Ⅱ處受力分析 截面Ⅰ，如上圖3-1 截面Ⅱ，如圖3-2 圖3-2 截面Ⅱ處應力分析圖 由Ⅰ、Ⅱ取 3.1.3 臂架強度校核 首先求出起重臂架的形心軸高度 如圖3-3所示 圖3-3 起重臂型芯軸高度計算簡圖 (3-1)[9] 對形心軸求慣性矩，忽略其自身慣性矩 (3-2)[9] 截面系數(shù)

60、 (3-3)[9] 則 則應力為： (3-4)[9] 3.2 起重臂形心軸處強度計算 吊點位置處受力分析 如上圖3-1所示 對點進行取矩求和等于0，求出吊索拉桿力. 即 代入數(shù)據(jù)得： 求得： 則 代入數(shù)據(jù)得： 求得： 對臂架截面Ⅰ和截面Ⅱ處的受力分析 如上圖3-2 截面Ⅰ： 截面Ⅱ： 由Ⅰ、Ⅱ取 則應力為： (3-5)

61、 第4章 起重臂工裝夾具設計 4.1 工裝夾具的結(jié)構(gòu)介紹 4.1.1工裝夾具的主要技術(shù)要求 起重臂屬于金屬結(jié)構(gòu)，是臂架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，并且其加工胎具的設計是本次設計的重點。 起重臂的加工制造質(zhì)量是不容忽視的，其將直接影響整機的工作狀況，所以起重臂正確合理的加工方法和工藝裝備是提高其制造質(zhì)量的重要保證，其中焊接工藝和工裝工藝在起重臂的加工中占有至關(guān)重要的地位。 對起重臂整體變形的控制與互換性要求需要采用拼焊工裝來保證。采用必要的拼焊工裝，制定合理的焊接工藝以及焊接順序與焊接走向，或采用反變形的工藝方法（即焊前強迫構(gòu)件產(chǎn)生反向預變形，以便抵消焊接變形），以達到產(chǎn)品零件的技術(shù)要求。

62、 結(jié)構(gòu)件拼焊工裝的設計是十分重要的。工裝上定位基準與零件設計基準應基本一致。設計工裝時，應充分考慮工裝的通用性，夾緊機構(gòu)及一些部件應力求標準化、通用化和系列化，以提高工裝的利用率，減少投入費用以及縮短工裝的制作時間。工裝制成后，先預制作一個工件，通過驗證找出存在的問題，將工裝修改完善后再正式投入使用。 本次工裝夾具的設計主要考慮的是上下弦桿的定位精度，其包括直線度、平行度、垂直度、同軸度等，同時還要考慮其變形。其主要內(nèi)容如下： 1. 應保證底架上平面的平面度公差不超過0.03 2. 保證上弦桿中心軸與底架上平面的平行度公差不超過0.03 這就對胎具中5個支撐桿的高度要求較高，依靠支撐桿

63、的精度來保證上弦桿中心軸與底架上平面的平行度要求以及上弦桿與下弦桿之間的高度方向的尺寸要求。 3. 保證兩下弦桿兩端接頭孔縱向軸心線的同軸度公差不超過0.02 其同軸度公差需要依靠下圖中件13定位塊來保證。件13不但保證了兩下弦桿之間的距離，還保證了下弦桿兩端接頭處孔的同軸度，防止了臂架連接后的彎曲變形。同時保證了上弦桿與下弦桿之間的高度尺寸要求。件13設計為可換軸套式定位塊，其可根據(jù)下弦桿接頭處孔徑的大小更換，操作簡單，方便，工作效率高。 4.保證兩下弦桿軸心線的平行度要求 依靠胎具中的定位元件來保證兩下弦桿之間的平行度。安裝下弦桿時，使下弦桿的外側(cè)面貼緊定位元件的內(nèi)側(cè)

64、面，然后通過夾緊機構(gòu)夾緊下弦桿，使其位置保持不變，利用定位元件的位置精度來保證兩下弦桿的平行度。 4.1.2 工裝夾具的構(gòu)造 如圖4-1 圖4-1 工裝夾具圖 1. 工字鋼底架 選用材料為Q235，其屈服強度為235，抗拉強度為375-460，伸長率。由于其含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合，用途最廣泛。大量應用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車輛、鍋爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機械零件。 底架由工字鋼組成，上面平鋪一塊鋼板焊接拼裝而成，上平面需加工一平面，保證其上表面的平行度。 2. 支

65、撐住 材料為Q235。用以支撐和定位上弦桿。 3. 上弦桿 材料為20。上弦桿采用材料為20的無縫鋼管，其尺寸為。 4. 限位擋鐵 焊件。限位擋鐵的作用是對上弦桿側(cè)面進行定位，保證上弦桿水平位置的平行度。 5. 螺母 材料為45。 6. 螺栓 材料45.用于夾緊上弦桿。 7. 上定位塊 材料Q235。用于上弦桿的高度定位。 8. 斜腹桿 材料Q235。用以連接上下弦桿，并起加強起重臂剛度作用。 9. 下弦桿 焊件，也可采用方管。 10. 水平腹桿 材料Q235。用于連接下底架并增強底架的剛度。 11. 螺栓

66、材料45。用于固定擋鐵15。 12. 夾緊機構(gòu) 用于夾緊下弦桿。 13. 下定位塊 用于下弦桿的高度方向和寬度方向定位。 4.2 工裝夾具的定位機構(gòu) 定位機構(gòu)，如圖4-2。 圖4-2 定位機構(gòu) 該定位機構(gòu)主要保證下弦桿寬度方向及高度方向的定位。其工作原理為讓下弦桿外側(cè)面貼緊定位機構(gòu)內(nèi)側(cè)面上，并用銷軸通過定位機構(gòu)的孔將定位機構(gòu)與下弦桿兩端接頭處連接在一起，這樣就可靠地保證了下弦桿在寬度方向與高度方向的定位。 4.3 工裝夾具的夾緊機構(gòu) 夾緊機構(gòu)，如圖4-3 圖4-3 夾緊機構(gòu) 該夾緊機構(gòu)主要是保證下弦桿的位置固定不變，其工作原理是通過上述螺栓11固定件15，然后通過件16對下弦桿施加夾緊力，這樣就有效的保證了下弦桿的位置固定不變了。成本低，效率高，操作簡單，工作穩(wěn)定可靠。 本次的工裝設計本著操作簡單，方便可靠，成本低廉的旨意而設計的。其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠