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QTZ40塔式起重機(jī)總體及塔身有限元分析法設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
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  • QTZ40塔式起重機(jī)總體及塔身有限元分析法設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
    第1章 前言······················································1
    1.1塔式起重機(jī)概述··············································1
    1.2塔式起重機(jī)的發(fā)展情況········································1
    1.3塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)·······································3
    第2章 總體設(shè)計(jì)··················································5
    2.1 概述······················································· 5
    2.2 確定總體設(shè)計(jì)方案············································5
    2.2.1 金屬結(jié)構(gòu)···············································5
    2.2.2 工作機(jī)構(gòu)···············································22
    2.2.3 安全保護(hù)裝置···········································29
    2.3 總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總則···········································32
    2.3.1 整機(jī)工作級(jí)別 ··········································32
    2.3.2 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別···········································32
    2.3.3主要技術(shù)性能參數(shù)······································· 33
    2.4 平衡重的計(jì)算···············································33
    2.5 起重特性曲線···············································35
    2.6 塔機(jī)風(fēng)力計(jì)算·············································· 36
    2.6.1 工作工況Ⅰ············································37
    2.6.2 工作工況Ⅱ············································41
    2.6.3 非工作工況Ⅲ···········································43
    2.7整機(jī)的抗傾翻穩(wěn)定性·········································45
    2.7.1工作工況Ⅰ············································46
    2.7.2工作工況Ⅱ············································47
    2.7.3非工作工況Ⅲ··········································49
    2.7.4工作工況Ⅳ············································50
    2.8固定基礎(chǔ)穩(wěn)定性計(jì)算·········································51
    第3章 塔身的有限元分析設(shè)計(jì)···································53
    3.1 塔身模型簡(jiǎn)化···············································53
    3.2 有限元分析計(jì)算·············································54
    3.2.1 方案一···············································54
    3.2.2 方案二··············································79
    3.2.3 方案三··············································98
    第4章 塔身的受力分析計(jì)算····································121
    4.1 穩(wěn)定性校核················································121
    4.2 塔身的剛度檢算············································122
    4.3 塔身的強(qiáng)度校核············································124
    4.4 鏈接套焊縫強(qiáng)度的計(jì)算······································125
    4.5 塔身腹桿的計(jì)算············································126
    4.6 高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)度的計(jì)算······································127
    第5章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)···········································129
    致謝·····························································130
    主要參考文獻(xiàn)····················································131


    設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果

    前言

    塔式起重機(jī)概述






























    塔式起重機(jī)發(fā)展情況































































    塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)














































    第1章 前言
    1.1 塔式起重機(jī)概述
    塔式起重機(jī)是一種塔身豎立起重臂回轉(zhuǎn)的起重機(jī)械。在工業(yè)與民用建筑施工中塔式起重機(jī)是完成預(yù)制構(gòu)件及其他建筑材料與工具等吊裝工作的主要設(shè)備。在高層建筑施工中其幅度利用率比其他類型起重機(jī)高。由于塔式起重機(jī)能靠近建筑物,其幅度利用率可達(dá)全幅度的80%,普通履帶式、輪胎式起重機(jī)幅度利用率不超過(guò)50%,而且隨著建筑物高度的增加還會(huì)急劇地減小。因此,塔式起重機(jī)在高層工業(yè)和民用建筑施工的使用中一直處于領(lǐng)先地位。應(yīng)用塔式起重機(jī)對(duì)于加快施工進(jìn)度、縮短工期、降低工程造價(jià)起著重要的作用。同時(shí),為了適應(yīng)建筑物結(jié)構(gòu)件的預(yù)制裝配化、工廠化等新工藝、新技術(shù)應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,現(xiàn)在的塔式起重機(jī)必須具備下列特點(diǎn):
    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(dòng)性能及良好的調(diào)速性能。
    3.要求裝拆、運(yùn)輸方便迅速,以適應(yīng)頻繁轉(zhuǎn)移工地的需
    要。
    QTZ40型自升式塔式起重機(jī),其吊臂長(zhǎng)40米,最大起重量4噸,額定起重力矩40噸米。是一種結(jié)構(gòu)合理、性能比較優(yōu)異的產(chǎn)品,比較目前國(guó)內(nèi)外同規(guī)格同類型的塔機(jī)具有更多的優(yōu)點(diǎn),能滿足高層建筑施工的需要,可用于建筑材料和構(gòu)件的調(diào)運(yùn)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(jī)結(jié)構(gòu)不算太大,可滿足中小型施工的要求。
    本機(jī)以基本高度(獨(dú)立式)30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(shí)現(xiàn)本機(jī)的最大設(shè)計(jì)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(jī)發(fā)展情況
    塔式起重機(jī)是在二次世界大戰(zhàn)后才真正獲得發(fā)展的。戰(zhàn)后各國(guó)面臨著重建家園的艱巨任務(wù),浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重機(jī)。歐洲率先成功,1923年成功制成第一臺(tái)比較完整的塔式起重機(jī),
    在我國(guó),塔式起重機(jī)的生產(chǎn)與應(yīng)用已有40多年的歷史,經(jīng)歷了一個(gè)從測(cè)繪仿制到自行設(shè)計(jì)制造的過(guò)程。
    20世紀(jì)50年代,為滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要,中國(guó)引進(jìn)了前蘇聯(lián)以及東歐一些國(guó)家的塔式起重機(jī),并進(jìn)行仿制。1954年仿制民主德國(guó)設(shè)計(jì)的樣機(jī),在撫順試制成功了中國(guó)第一臺(tái)TQ2-6型塔式起重機(jī)。隨后又仿照前蘇聯(lián)樣機(jī),研制了15t與25t塔式起重機(jī),這個(gè)時(shí)期中國(guó)生產(chǎn)與使用的塔式起重機(jī)的數(shù)量都較少。
    20世紀(jì)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(jī),并在工作機(jī)構(gòu)中采用了比較先進(jìn)的技術(shù),如直流電機(jī)調(diào)速、可控硅調(diào)速、渦流制動(dòng)器,在回轉(zhuǎn)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)中安裝液力耦合器等。在此時(shí)期,中國(guó)開始進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)與制造塔式起重機(jī)的階段。1961年,首先在北京試制成功了紅旗-11型塔式起重機(jī),它也是中國(guó)最早自行設(shè)計(jì)的塔式起重機(jī)。隨后,中國(guó)又自行設(shè)計(jì)制造了TQ-6型等塔式起重機(jī),至1965年全國(guó)已有生產(chǎn)廠10余家,生產(chǎn)塔式起重機(jī)360多臺(tái)。這些塔式起重機(jī)都是下回轉(zhuǎn)動(dòng)臂式,可整體托運(yùn),能滿足六層以下民用建筑施工的需要。
    20世紀(jì)七十年代,塔式起重機(jī)服務(wù)對(duì)象更為廣泛。塔式起重機(jī)的幅度、起重量和起升高度均有了顯著提高。為了滿足市場(chǎng)各方面的要求,塔式起重機(jī)又向一機(jī)多用方向發(fā)展。中國(guó)塔式起重機(jī)進(jìn)入了技術(shù)提高、品種增多的新階段。1972年中國(guó)第一臺(tái)下回轉(zhuǎn)的輕型輪胎式軌道兩用起重機(jī)問世;同年為了北京飯店施工,中國(guó)又自行設(shè)計(jì)制造了QT-10型自升式塔式起重機(jī),該機(jī)的起重力矩為1600kN·m。這一時(shí)期還先后開發(fā)了ZT100、ZT120、ZT280等小車變幅自升式塔式起重機(jī)、QT-20小車變幅內(nèi)爬式塔式起重機(jī),QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回轉(zhuǎn)動(dòng)臂自行架設(shè)快裝塔式起重機(jī)等,其年產(chǎn)量最高超過(guò)900臺(tái),標(biāo)志著中國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。
    20世紀(jì)80年代,中國(guó)塔式起重機(jī)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(jī),QT60、QTK60、QT25HK等下回轉(zhuǎn)快裝塔式起重機(jī)等。這些產(chǎn)品在性能方面已接近國(guó)外70年代水平,這一時(shí)期的最高年產(chǎn)量達(dá)1400臺(tái)。與此同時(shí),隨著改革開放和國(guó)際技術(shù)交流的增多,為滿足建筑施工的需要,也從國(guó)外引進(jìn)了一些塔式起重機(jī),其中有聯(lián)邦德國(guó)的Liebherr、法國(guó)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(jī)制造質(zhì)量較好,技術(shù)性能比較先進(jìn),極大地促進(jìn)了中國(guó)塔式起重機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的進(jìn)步。20世紀(jì)90年代以后,中國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)隨著全國(guó)范圍建筑任務(wù)的增加而進(jìn)入了一個(gè)新的興盛時(shí)期,年產(chǎn)量連年猛增,而且有部分產(chǎn)品出口到國(guó)外。全國(guó)塔式起重機(jī)的總擁有量也從20世紀(jì)50年代的幾十臺(tái)截至2000年約為6萬(wàn)臺(tái)。至此,無(wú)論從生產(chǎn)規(guī)模、應(yīng)用范圍和塔式起重機(jī)總量等角度來(lái)衡量,中國(guó)均堪稱塔式起重機(jī)大國(guó)。
    1.3塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
    根據(jù)國(guó)內(nèi)外一些技術(shù)資料的介紹,塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)具體歸納為以下幾個(gè)方面。
    1、吊臂長(zhǎng)度加長(zhǎng)
    在20世紀(jì)60年代初,吊臂長(zhǎng)度超過(guò)40m的較少,70年代吊臂長(zhǎng)度已能做到70m?焖俨鹧b下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)的吊臂長(zhǎng)度可達(dá)到35m。自升式塔式起重機(jī)吊臂是可以接長(zhǎng)的,標(biāo)準(zhǔn)臂長(zhǎng)一般為30~40m,可以接長(zhǎng)到50~60m。重型塔式起重機(jī)吊臂則更長(zhǎng)。隨著塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)水平的提高,可以解決由臂長(zhǎng)加大帶來(lái)的一些技術(shù)問題,而低合金高強(qiáng)度鋼材及鋁合金的廣泛采用也為加長(zhǎng)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(shù)的進(jìn)步,混輪組倍率的可變、雙速、三速電動(dòng)機(jī)及直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的應(yīng)用,使塔式起重機(jī)工作速度在逐漸提高。20世紀(jì)50年代生產(chǎn)的塔式起重機(jī)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(lái)塔式起重機(jī)工作速度已有提高。起升機(jī)構(gòu)普遍做到具有3~4種工作速度,重物起升速度超過(guò)100m/min者已經(jīng)很多,構(gòu)件安裝就位速度可在0~10m/min范圍內(nèi)進(jìn)行選擇,回轉(zhuǎn)速度一般可在0~1r/min之間進(jìn)行調(diào)節(jié),小車牽引和塔式起重機(jī)行走大多也有2~3種工作速度,小車牽引速度最快可達(dá)60m/min。
    3、改善操縱條件
    隨著塔式起重機(jī)向大型、大高度方向發(fā)展,操作人員的能見度越來(lái)越差。因此需要在吊臂端部或小車上安裝電視攝像機(jī),在操作室利用電視進(jìn)行操作。有的還采用了雙頻道的無(wú)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(dòng)進(jìn)行吊裝。
    4、更多地采用組裝式結(jié)構(gòu)
    為了便于產(chǎn)品更新?lián)Q代,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造、使用與管理,提高塔式起重機(jī)使用的經(jīng)濟(jì)效益,國(guó)外塔式起重機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)性能,減輕塔式起重機(jī)自重,而且可明顯減少使用單位塔架、臂架的儲(chǔ)備量,為降低成本、簡(jiǎn)化管理創(chuàng)造了條件。








































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