QTZ500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、精品文檔，僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 設計項目 計算與說明 結果 前言 塔式起重機概述 塔式起重機發(fā)展情況 塔式起重機的發(fā)展趨勢

2、 總體設計 概述 總體設計方案的確定 金屬結構 安裝基礎

3、 底架結構 塔身結構 塔身標準節(jié)

4、 塔身結構設計要領 塔身接高問題 套架與液壓頂升機構 爬升架 頂升機構 套架 液壓頂升

5、 回轉(zhuǎn)支承裝置 柱式回轉(zhuǎn)支承 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承 平衡臂

6、 塔頂 司機室 起重臂 構造型式

7、 分節(jié)問題 截面形式及截面尺度 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

8、 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(zhuǎn)機構

9、 回轉(zhuǎn)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

10、 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 整機工作級別 機構工作級別 主要技術性能參數(shù) 平衡臂與平衡重的計算

11、 起重特性曲線 起重特性曲線

12、 塔機風力計算 工作工況Ⅰ 風載荷方向與起重臂方向垂直

13、 工作工況Ⅱ 風載荷方向與起重臂方向平行 工

14、作工況Ⅲ 風載荷方向與起重臂方向平行（吊臂與平衡臂旋轉(zhuǎn)45） 非工作工況Ⅳ 風載荷方向與起重臂方向平行

15、 整機的抗傾翻穩(wěn)定性 工作工況Ⅰ 驗算基本穩(wěn)定性，工作狀態(tài)，靜態(tài)無風 工作工況Ⅱ 驗算動態(tài)穩(wěn)定性，工作狀態(tài)，動態(tài)有風 非工

16、作工況Ⅲ 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

17、 套架簡化示意圖 求計算長度 ，軸力N和彎矩 求計算長度 求軸力N和彎矩 截面幾何特征計算 求面積 求慣性矩 ，和回轉(zhuǎn)半徑 ， 腹桿 截面幾何特征

18、 單肢長細比 抗彎模量 計算修正系數(shù) 頂升油缸的選型計算 缸筒內(nèi)徑(缸徑)的計算 塔機上部重量計算 油缸內(nèi)徑D

19、 活塞桿直徑計算 強度驗算 穩(wěn)定性驗算 油缸壁厚及外徑計算 缸筒壁厚的計算 缸筒外徑計算 液壓頂升其他元件選型

20、 濾油器的選擇 電動機的選擇 齒輪泵的選擇 管路的選擇 管子內(nèi)徑d的計算 管子壁厚 的計算 溢流閥的選擇 手動換向閥的選擇 液壓油的選擇 壓力表的選擇 壓力表開關的選擇 聯(lián)軸器的選擇 平衡閥的選擇 結論 第1章 前言

21、 1.1 塔式起重機概述 塔式起重機是一種塔身豎立起重臂回轉(zhuǎn)的起重機械。在工業(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。由于塔式起重機能靠近建筑物，其幅度利用率可達全幅度的80%，普通履帶式、輪胎式起重機幅度利用率不超過50%，而且隨著建筑物高度的增加還會急劇地減小。因此，塔式起重機在高層工業(yè)和民用建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快施工進度、縮短工期、降低工程造價起著重要的作用。同時，為了適應建筑物結構件的預制裝配化、工廠化等新工藝、新技術應用的不斷擴大，現(xiàn)在的塔式起重機必須具備

22、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)移工地的需 要。 QTZ500型自升式塔式起重機，其吊臂長50米，最大起重量4噸，額定起重力矩50噸米。是一種結構合理、性能比較優(yōu)異的產(chǎn)品，比較目前國內(nèi)外同規(guī)格同類型的塔機具有更多的優(yōu)點，能滿足高層建筑施工的需要，可用于建筑材料和構件的調(diào)運和安裝，并能在市內(nèi)狹窄地區(qū)和丘陵地帶建筑施工。整機結構不算太大，可滿足中小型施工的要求。 本機以基本高度（獨立式）36米。用戶需高層附著施工，只需提出另行訂貨要求，即可增加某些部件實現(xiàn)本機的最大設

23、計高度100米，也就是附著高層施工可建高樓32層以上。 1.2 塔式起重機發(fā)展情況 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)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需要大量性能良好的塔式起重機。歐洲率先成功，1923年成功制成第一臺比較完整的塔式起重機， 在我國，塔式起重機的生產(chǎn)與應用已有40多年的歷史，經(jīng)歷了一個從測繪仿制到自行設計制造的過程。 20世紀50年代，為滿足國家經(jīng)濟建設的需要，中國引進了前蘇聯(lián)以及東歐一些國家的塔式起重機，并進行仿制。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

24、與25t塔式起重機，這個時期中國生產(chǎn)與使用的塔式起重機的數(shù)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(nèi)部爬升式和外部附著式塔式起重機，并在工作機構中采用了比較先進的技術，如直流電機調(diào)速、可控硅調(diào)速、渦流制動器，在回轉(zhuǎn)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(chǎn)廠10余家，生產(chǎn)塔式起重機360多臺。這些塔式起重機都是下回轉(zhuǎn)動臂式，可整體托運，能滿足六層以下民用建筑

25、施工的需要。 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(zhuǎn)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ZT100、ZT120、ZT280等小車變幅自升式塔式起重機、QT-20小車變幅內(nèi)爬式塔式起重機，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回轉(zhuǎn)動臂自行架設快裝塔式起重機等，其

26、年產(chǎn)量最高超過900臺，標志著中國塔式起重機行業(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(chǎn)品，主要有QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重機，QT60、QTK60、QT25HK等下回轉(zhuǎn)快裝塔式起重機等。這些產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品。由于這些塔式起重機制造質(zhì)量較好，技術性能比較先進，極大地促進了中國塔式起重機產(chǎn)品的設計與制造技術的

27、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(chǎn)量連年猛增，而且有部分產(chǎn)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(chǎn)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(jù)國內(nèi)外一些技術資料的介紹，塔式起重機的發(fā)展趨勢具體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?？焖俨鹧b下回轉(zhuǎn)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

28、準臂長一般為30～40m，可以接長到50～60m。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(diào)速 由于調(diào)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(diào)速的應用，使塔式起重機工作速度在逐漸提高。20世紀50年代生產(chǎn)的塔式起重機工作速度較低，起升速度一般只有20～30m/min，回轉(zhuǎn)速度為0.6～1r/min，變幅速度為30～40m/min，大車行走速度為10～40m/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

29、3～4種工作速度，重物起升速度超過100m/min者已經(jīng)很多，構件安裝就位速度可在0～10m/min范圍內(nèi)進行選擇，回轉(zhuǎn)速度一般可在0～1r/min之間進行調(diào)節(jié)，小車牽引和塔式起重機行走大多也有2～3種工作速度，小車牽引速度最快可達60m/min。 3、改善操縱條件 隨著塔式起重機向大型、大高度方向發(fā)展，操作人員的能見度越來越差。因此需要在吊臂端部或小車上安裝電視攝像機，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(jù)事先編排的程序自動進行吊裝。 4、更多地采用組裝式結構 為了便于產(chǎn)品更新?lián)Q代，簡化設計制造、使用與管理，提高塔式起

30、重機使用的經(jīng)濟效益，國外塔式起重機專業(yè)廠已做到產(chǎn)品系列化、部件模數(shù)化。以不同模數(shù)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(shù)包括：起重量、起升高度、幅度、各機構工作速度、重量指標和

31、起重力矩等。這些參數(shù)表明了起重機的工作性能和技術經(jīng)濟指標，它是設計塔式起重機的技術依據(jù)，也是生產(chǎn)中選擇塔式起重機技術性能的依據(jù)。 總體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(chǎn)品滿足技術參數(shù)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(diào)查研究，收集國內(nèi)外同類機型的相關資料，了解國內(nèi)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 QTZ500型塔式起重機是上回轉(zhuǎn)、水平臂架、液壓自升式的結構形式，由金屬結構、工作

32、機構和驅(qū)動控制系統(tǒng)三部分組成。在進行總體設計時，要綜合考慮塔機的強度、剛度、穩(wěn)定性、各種工況下的外載荷以及塔機的經(jīng)濟性，從而選出合理的設計方案。 2.2.1 金屬結構 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(zhuǎn)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.基礎 高層建筑施工用的附著式塔式

33、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。 X形整體基礎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形底架通過預埋地腳螺栓固定在混凝土基礎上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機，如圖2-1所示。 2-1 X形整體基礎

34、長條形基礎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，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，如圖2-2所示。 分塊式基礎由四個獨立的鋼筋混凝土塊體組成，分別承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)點是：構造比較簡單，混凝土及鋼筋用量都比較少，造價便宜，如圖2-3所示。 2-2 長條形基礎

35、 獨立式整體鋼筋混凝土基礎適用于無底架固定式自升式塔式起重機。其構造特點是：塔機的塔身結構通過塔身基礎節(jié)、預埋塔身框架或預埋塔身主角鋼等固定在鋼筋混凝土基礎上，從而使塔身結構與混凝土基礎聯(lián)固成整體，并將塔機上部載荷全部傳給地基。由于整體鋼筋混凝土基礎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，如圖2-4所示。 2-3 分塊式基礎 2-4 獨立整體基礎 1-預埋塔身標準

36、節(jié)2-鋼筋3-架設箍筋 固定式塔式起重機，可靠的地基基礎是保證塔機安全使用的必備條件。該基礎應根據(jù)不同地質(zhì)情況，嚴格按照規(guī)定制作。除在堅硬巖石地段可采用錨樁地基（分塊基礎）外，一般情況下均采用整體鋼筋混凝土基礎。對基礎的基本要求有：基礎的土質(zhì)應堅固牢實，要求承載能力大于0.15Mpa；混凝土基礎的深度﹥1100毫米，總混凝土方量約16.3立方米，基礎重量約39噸；混凝土基礎的承受壓力不小于8MPa；混凝土基礎應根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況加工作層或多層鋼筋網(wǎng)，鋼筋間距約為250毫米；混凝土基礎表面應校水平，不平度小于1/500；混凝土基礎表面設置排水溝。將底架拼裝組合，對準20顆預埋地腳螺栓，將其放置在

37、混凝土基礎上，注意墊平墊實，并校平底架上平面，要求不平度小于或等于1/1000，擰緊20顆地腳螺栓。調(diào)水平度時用楔形調(diào)整塊及薄鐵板等。 圖2-5 塔機設計基礎 2.底架結構 底架有工字鋼焊接成整體框架結構。在四角輻射狀安裝有四條可拆支腿，該支腿有工字鋼焊接成，運輸時拆除支腿，以減小運輸尺寸。底架上有20個預埋地腳螺栓，規(guī)格M36。底架外輪廓尺寸約為4602X4602，高245。 3.塔身結構 塔身結構也稱塔架，是塔機結構的主體，有轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)之別；并有內(nèi)塔與外塔之分。塔身結構斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類。現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)的塔機均

38、采用方形斷面塔身結構。按塔身結構主弦桿材料的不同，這類方形斷面塔架可分為：角鋼焊接格桁結構塔身，主弦桿為角鋼輔以加強筋的矩形斷面格桁結構；角鋼拼焊方鋼管格桁結構塔身及無縫鋼管焊接格桁結構塔身。 常用的斷面尺寸有：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。主弦桿截面加大的標準節(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。 ⑴塔身標準節(jié) 塔身標準節(jié)的長度有2.5m，3m，3.33m，4.5m，5m，6m，10

39、m等多種規(guī)格，常用的尺寸是2.5m和3m。 本次設計采用無縫鋼管焊接格桁結構塔身，其中塔身截面尺寸采用1.6m1.6m，標準節(jié)的長度為2.5m。如圖2-6所示： 圖2-6 塔身標準節(jié)示意圖 塔身標準節(jié)用無縫鋼管焊接而成，節(jié)高2500。在標準節(jié)下部管口處車有定位止口，而另一端則焊有定位凸臺，靠相應的接合面定位。上下端各用8個M30的40Cr螺栓聯(lián)結。各標準節(jié)均設有供人上下的爬梯，每三個標準節(jié)設置一個休息臺。 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。本次設計的QTZ500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，用低合金結構

40、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。 ⑵塔身結構設計要領 1)多層建筑施工用快速安裝塔機可根據(jù)起升高度和運輸條件分別采用整體式塔身、伸縮式塔身或折疊式塔身。 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：一是堆放儲存占地小，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

41、為顯著。 QTZ500型塔式起重機為中型自升塔機，綜合以上特點，其塔身結構選用整體式塔身標準節(jié)。 2) 為減輕塔身的自重，充分發(fā)揮鋼材的承載能力，并適應發(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)。除伸縮式塔身結構和中央頂升式自升塔機的內(nèi)塔外，塔身結構上、下的外形尺寸均保持不變，但下部塔身結構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

42、置爬梯，以便司機及機工可以上下。在設計塔身標準節(jié)，特別是在設計拼裝式塔身標準節(jié)時，要處理好爬梯與塔身的關系，以保證使用安全及安裝便利。 爬梯寬度不宜小于500mm，梯級間距應上下相等，并應不大于300mm。當爬梯高度大于5m時，應從高2m處開始裝設直徑為650-800mm的安全護圈，相鄰兩護圈間距為500mm。安全護圈之間用3根均布的豎向系條相聯(lián)。安全護圈應能承受來自任何方向的10kN的沖擊力而不折斷。當爬梯高度超過10m時，爬梯應分段轉(zhuǎn)接，在轉(zhuǎn)接處加一休息平臺。 休息平臺應能承受相當于3000N的移動集中載荷。休息平臺鋪板可用防滑花紋鋼板或穿孔板、拉網(wǎng)板制成。休息平臺必須設置牢固的護欄，

43、護欄立柱高度應不小于1000mm，立柱間距不宜過大，立柱間應設置水平欄桿，第一道水平欄桿距離鋪板高度宜為450mm，立柱底部應設有高度不小于70mm的擋腳板。護欄任何一處應能承受1kN來自任何方向的載荷而不破壞。 ⑶塔身接高問題 在遇到塔身需要接高問題時，應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，還應制定相關的安全操作規(guī) 程，以保證拆裝作業(yè)的安全順利進行。 4.套架與液壓頂升機構 ⑴爬升架

44、 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。外側設有平臺和套架爬升導向裝置—爬升滾輪。在套架內(nèi)側的下方， 還設有支承套架的支塊，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有工作平臺，爬升架內(nèi)側沿塔身主弦桿安裝8個滾輪，支撐在塔身主弦桿外側，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構重量之用。 ⑵

45、頂升機構 頂升機構主要由頂升套架、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。 ⑶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構。套架用無縫鋼管焊接而成，節(jié)高4940，截面尺寸20002000，外側設有平臺和套架爬升導向裝置—爬升滾輪。在套架內(nèi)側的下方，還設有支承套架的支塊，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。套架由框架，平臺，欄桿，支承踏步塊等組成。安裝套架時，大窗口應與標準節(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，

46、而是引入門框，因此其弦必須作特殊的加強，以防止側向局部失穩(wěn)。門框內(nèi)裝有兩根引入導軌，以便與標準節(jié)的引入。 ⑷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，應用面比較廣。 本次設計的QTZ500塔式起重機采用上頂升加節(jié)接高。 2)按頂升機構

47、的傳動方式不同，可分為繩輪頂升機構、輪頂升機構、條頂升機構、絲杠頂升機構和液壓頂升機構等五種。繩輪頂升機構的特點是構造簡單，但不平穩(wěn)。鏈輪頂升機構與繩輪頂升機構相類似，采用較少。齒條頂升機構在每節(jié)外塔架內(nèi)側均裝有齒條，內(nèi)塔架外側底部安裝齒輪。齒輪在齒條上滾動，內(nèi)塔架隨之爬升或下降。絲杠爬升機構的絲杠裝在內(nèi)塔架中軸線處，或裝在塔身的側面內(nèi)外塔架的空隙里。通過絲杠正、反轉(zhuǎn)，完成頂升過程。 本次設計的QTZ500塔式起重機采用液壓頂升機構。液壓頂升機構由電動機驅(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)點是構造簡單、工作可靠、平穩(wěn)、安全、操作

48、方便、爬升速度快。本機構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 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 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

49、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。所謂側頂升式，是將頂升液壓油缸設在套架的后側。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?；钊麠U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縮短，加工制造比較方便，成本亦低廉一些。本次設計的QTZ500塔式起重機采用側頂式。 5.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、座圈、滾動體、隔離快、連接螺

50、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。 ⑴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)支承結構簡單，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)柱式結構簡單，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。 ⑵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)支承裝置結構緊湊，可同時承受垂直力、水平力和傾覆力矩是目前應用最廣的回轉(zhuǎn)支承裝置。為

51、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。 設計選用球式回轉(zhuǎn)支承，其優(yōu)點是：剛性好，變形比較小，對承座結構要求較低。鋼球為純滾動，摩擦阻力小，功率損失小。 根據(jù)構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，結構緊湊，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。回轉(zhuǎn)支承及回轉(zhuǎn)支承裝置簡圖如圖

52、2-8所示。 2-8 回轉(zhuǎn)支承及回轉(zhuǎn)支承裝置簡圖 1-電動機 2-液力耦合器 3-制動器 4-減速器 5-小齒輪 6-驅(qū)動小齒輪 7-單排球式回轉(zhuǎn)支承 8-大齒輪 9-回轉(zhuǎn)限位器 6.平衡臂 凡上回轉(zhuǎn)塔機均需配設平衡臂，其功能是支撐平衡重，用以構成設計上所要求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，還常在其尾端裝設起升機構。起升機構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)

53、生亂繩現(xiàn)象。 常用的平衡臂有以下幾種結構型式： （1）平面框架式平衡臂，有兩根槽鋼縱梁或由槽鋼焊成的箱形斷面組合梁和系桿構成。在框架的上平面鋪有走道板，走道板的兩旁設有防護欄桿。這種平衡臂的特點是結構簡單，加工容易。 （2）三角形斷面桁架式平衡臂，又分正三角形斷面和倒三角形斷面兩種形式。此類平衡臂的構造與起重臂結構構造相似，但較為輕巧，適用于長度較大的平衡臂。從實用上來看，正三角形斷面桁架平衡臂不如倒三角形斷面桁架式平衡臂。 （3）矩形斷面格桁結構平衡臂，其特點主要是根部與座在轉(zhuǎn)臺上的回轉(zhuǎn)塔架聯(lián)結成一體，適用于小車變幅水平臂架特長的超重型自升式塔機。 根平衡臂結構形式的選用原則為：自

54、重比較輕；加工制造簡單，造型美觀與起重臂匹配得體。臂長不超過50m，起重力矩不超過1600kNm的自升式塔機，均以采用平面框架式平衡臂較為適宜。重型和超重型自升塔機，則可采用倒三角形或矩形斷面格桁結構平衡臂。 因此，本設計平衡臂采用平面框架式平衡臂。 平衡臂長度與起重臂長度之間有一定的比例關系，一般可取其比值為0.2～0.35。上回轉(zhuǎn)塔機的平衡臂分為前后兩節(jié)，節(jié)間用銷軸連接，其根部用銷軸與回轉(zhuǎn)塔身相連，尾部通過平衡拉桿與塔頂相連接。平衡重擱置在尾部，起重機構也靠后布置，電控柜靠前方。這樣布置平衡效果較好，便于檢查、維護和管理。 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

55、般至少要用3～4t，重型自升式塔機要裝有近30t平衡重。因此在設計平衡重過程中，應對平衡重的選材、構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。活動平衡重主要用于自升式塔機，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，構造復雜，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。鑄鐵平衡重的構造較復雜，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，對塔身結構及穩(wěn)定性均有不利影響。但是構造簡單，預制生產(chǎn)

56、容易，可就地澆注，并且不怕風吹雨淋，便于推廣。 因此，本次設計的塔式起重機采用鋼筋混凝土式平衡重。 平衡臂如圖2-9所示。 2-9平衡臂 7.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，軸承座等的結構部件或直接通過轉(zhuǎn)臺傳遞給塔身結構。 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，人字架或塔尖部件由一個平面型鋼焊接桁

57、架和兩根定位系桿組成。這兩種型式塔尖的共同特點是構造簡單自重輕，加工容易，存放方便，拆卸運輸便利。 按照一些傳統(tǒng)的做法，塔頂通過回轉(zhuǎn)塔架與轉(zhuǎn)臺聯(lián)成一體，司機室設于回轉(zhuǎn)塔架內(nèi)。這種做法的不利之點是，司機室受回轉(zhuǎn)塔架構造的限制，不易解決好司機視野問題，以及防漏及聯(lián)結處理等問題。同時，回轉(zhuǎn)塔架主弦桿需要特別加強，需專用焊狀胎具，增大造價。此外，安裝高度約增大2.5m增加架設困難。因此，采用人字式塔頂，省略回轉(zhuǎn)塔架，將塔頂結構直接坐在轉(zhuǎn)臺上，改用設于塔頂一側的懸掛式司機室以代替裝設在回轉(zhuǎn)塔架內(nèi)的嵌入式司機室的做法受到了歡迎，并得到日益推廣。 塔頂高度與起重臂架承載能力有密切關系，一般取為臂架長度的

58、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，應權衡各方面的條件選擇適當?shù)乃敻叨取? 本次設計采用前傾截錐柱式塔頂，塔帽用無縫鋼管焊成，下部有造作平臺，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。頂部還設有安全燈和避雷針，避雷針接地的要求必須按下面圖示操作，此接地保護材料，安裝和維護服務等均不由廠家提供。如圖2-10所示。 圖2-10 塔頂結構圖 8.司機室 司機室的使用要求：塔式司機室應能為司機

59、提供一個較舒適的工作空間，不受風雨及沙塵的襲擊及捆擾，有良好通風及隔聲構造，保證滿足勞動衛(wèi)生要求。司機操作處的噪聲不超過70dB。司機室安置在上接架側邊，內(nèi)有電器操縱控制臺，司機駕駛座椅，電壓表，空氣開關箱，插座，室燈并且根據(jù)用戶要求佩帶風扇，取暖裝置。 在濕熱地區(qū)施工的塔機，司機室必須配備電熱采暖裝置，司機室內(nèi)小區(qū)氣候應力爭做到：溫度20-24度，相對濕度40%-60%，空氣流動速度不大于0.1m/s。司機室必須保證有開闊的視野，便于掌握吊裝現(xiàn)場實際情況。司機室內(nèi)照明（距離地板1200mm處）應不低于50Lx，以利于液壓吊裝施工。 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

60、部附近，固定于塔頂?shù)囊粋?；設置于塔身的頂部，以塔架結構為骨架，外包薄腹板：設置于轉(zhuǎn)臺之上塔架結構內(nèi)。 現(xiàn)今天采用的大多是懸掛式司機室而且多設于轉(zhuǎn)臺以上臂根一側。采用這種布設方式的司機室優(yōu)異之處在于轉(zhuǎn)臺的加工制作可另行安排并實現(xiàn)專業(yè)化，不受主體結構生產(chǎn)安排的影響，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構搬運作業(yè)的影響，方便、經(jīng)濟，并且不易損壞，在一些性能指標上懸掛式司機室同與塔身結構緊密接觸的其他形式司機室相比能較好地滿足使用要求。司機室設于回轉(zhuǎn)塔架內(nèi)部的不利之處：司機室受塔架結構構造的限制，不易解決好司機視野的問題，以及防漏及連接處理等問題。同時回轉(zhuǎn)塔架主弦桿需要特別加

61、強，增大造價。 9.起重臂 ⑴構造型式 塔式起重機的起重臂簡稱臂架或吊臂，按構造型式可分為：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。因此此次設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構，而雙吊點小車變幅臂架則是超靜定結構。幅度在40m以下的小車臂架大都采用單吊點式

62、構造；雙吊點小車變幅臂架結構一般幅度都大于50m。雙吊點小車變幅臂架結構自重輕，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。 ⑵ 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1~2個3~5m長的延接節(jié)，一

63、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) ⑶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 2-12 臂架截面及其腹桿布

64、置 1-水平腹桿2-側腹桿3-上弦桿4-下弦桿 臂架一至五節(jié)：B=1020mm H=800mm 臂架六至九節(jié)：B=1017mm H=800mm 造、塔頂高度及拉桿結構等因素有關。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。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(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。因此本設計選用

65、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。 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(jīng)濟實用，具有良好的抗壓性能。因此上弦桿選用898，下弦選用的角鋼型號為：755，臂間由銷軸連接。 ⑸ 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

66、臂架總長在50米以上，或?qū)缰懈浇畲笃鸬趿坑刑卮笠髴捎秒p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(diào)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3.5～5m設計。附著裝置如圖2-13所示。 2-13 附著裝置 11.拉桿 QTZ630塔式起重機采用雙吊點式拉桿結構，拉桿由焊件組成，其材料為16Mn，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(zhuǎn)支承相連接在支承座兩側安裝有回轉(zhuǎn)機構，它下面的小齒輪準確地與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合，另一面設有限位開關。 下支座上部用高強螺栓與回轉(zhuǎn)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