QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计毕业设计说明书

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QTZ40塔式起重机总体及塔身有限元分析法设计毕业设计说明书
第1章 前言······················································1
1.1塔式起重机概述··············································1
1.2塔式起重机的发展情况········································1
1.3塔式起重机的发展趋势·······································3
第2章 总体设计··················································5
2.1 概述······················································· 5
2.2 确定总体设计方案············································5
2.2.1 金属结构···············································5
2.2.2 工作机构···············································22
2.2.3 安全保护装置···········································29
2.3 总体设计设计总则···········································32
2.3.1 整机工作级别 ··········································32
2.3.2 机构工作级别···········································32
2.3.3主要技术性能参数······································· 33
2.4 平衡重的计算···············································33
2.5 起重特性曲线···············································35
2.6 塔机风力计算·············································· 36
2.6.1 工作工况Ⅰ············································37
2.6.2 工作工况Ⅱ············································41
2.6.3 非工作工况Ⅲ···········································43
2.7整机的抗倾翻稳定性·········································45
2.7.1工作工况Ⅰ············································46
2.7.2工作工况Ⅱ············································47
2.7.3非工作工况Ⅲ··········································49
2.7.4工作工况Ⅳ············································50
2.8固定基础稳定性计算·········································51
第3章 塔身的有限元分析设计···································53
3.1 塔身模型简化···············································53
3.2 有限元分析计算·············································54
3.2.1 方案-···············································54
3.2.2 方案二··············································79
3.2.3 方案三··············································98
第4章 塔身的受力分析计算····································121
4.1 稳定性校核················································121
4.2 塔身的刚度检算············································122
4.3 塔身的强度校核············································124
4.4 链接套焊缝强度的计算······································125
4.5 塔身腹杆的计算············································126
4.6 高强度螺栓强度的计算······································127
第5章 毕业设计嗅···········································129
致谢·····························································130
主要参考文献····················································131

设计项目 计算与说明 结果

前言

塔式起重机概述





塔式起重机发展情况
塔式起重机的发展趋势

第1章 前言
1.1 塔式起重机概述
塔式起重机是-种塔身竖立起重臂回转的起重机械。在工业与民用建筑施工中塔式起重机是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。由于塔式起重机能靠近建筑物，其幅度利用率可达全幅度的80%，普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧地减校因此，塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中-直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用的不断扩大，现在的塔式起重机必须具备下列特点：
1.起升高度和工作幅度较大，起重力矩大。
2.工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能。
3.要求装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需
要。
QTZ40型自升式塔式起重机，其吊臂长40米，最大起重量4吨，额定起重力矩40吨米。是-种结构合理、性能比较优异的产品，比较目前国内外同规格同类型的塔机具有更多的优点，能满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和构件的调运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。整机结构不算太大，可满足中小型施工的要求。
本机以基本高度（独立式）30米。用户需高层附着施工，只需提出另行订货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度100米，也就是附着高层施工可建高楼32层以上。
1.2 塔式起重机发展情况
塔式起重机是在二次世界大战后才真正获得发展的。战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。欧洲率先成功，1923年成功制成第-台比较完整的塔式起重机，
在我国，塔式起重机的生产与应用已有40多年的历史，经历了-个从测绘仿制到自行设计制造的过程。
20世纪50年代，为满足国家经济建设的需要，中国引进了前苏联以及东欧-些国家的塔式起重机，并进行仿制。1954年仿制民主德国设计的样机，在抚顺试制成功了中国第-台TQ2-6型塔式起重机。随后又仿照前苏联样机，研制了15t与25t塔式起重机，这个时期中国生产与使用的塔式起重机的数量都较少。
20世纪60年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机，并在工作机构中采用了比较先进的技术，如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力耦合器等。在此时期，中国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。1961年，首先在北京试制成功了红旗-11型塔式起重机，它也是中国最早自行设计的塔式起重机。随后，中国又自行设计制造了TQ-6型等塔式起重机，至1965年全国已有生产厂10余家，生产塔式起重机360多台。这些塔式起重机都是下回转动臂式，可整体托运，能满足六层以下民用建筑施工的需要。
20世纪七十年代，塔式起重机服务对象更为广泛。塔式起重机的幅度、起重量和起升高度均有了显著提高。为了满足市场各方面的要求，塔式起重机又向-机多用方向发展。中国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。1972年中国第-台下回转的轻型轮胎式轨道两用起重机问世；同年为了北京饭店施工，中国又自行设计制造了QT-10型自升式塔式起重机，该机的起重力矩为1600kN·m。这-时期还先后开发了ZT100、ZT120、ZT280等小车变幅自升式塔式起重机、QT-20小车变幅内爬式塔式起重机，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回转动臂自行架设快装塔式起重机等，其年产量最高超过900台，标志着中国塔式起重机行业进入了-个新的阶段。
20世纪80年代，中国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要有QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重机，QT60、QTK60、QT25HK等下回转快装塔式起重机等。这些产品在性能方面已接近国外70年代水平，这-时期的最高年产量达1400台。与此同时，随着改革开放和国际技术交流的增多，为满足建筑施工的需要，也从国外引进了-些塔式起重机，其中有联邦德国的Liebherr、法国的Potain以及意大利的Edilmac等公司的产品。由于这些塔式起重机制造质量较好，技术性能比较先进，极大地促进了中国塔式起重机产品的设计与制造技术的进步。20世纪90年代以后，中国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了-个新的兴盛时期，年产量连年猛增，而且有部分产品出口到国外。全国塔式起重机的总拥有量也从20世纪50年代的几十台截至2000年约为6万台。至此，无论从生产规模、应用范围和塔式起重机总量等角度来衡量，中国均堪称塔式起重机大国。
1.3塔式起重机的发展趋势
根据国内外-些技术资料的介绍，塔式起重机的发展趋势具体归纳为以下几个方面。
1、吊臂长度加长
在20世纪60年代初，吊臂长度超过40m的较少，70年代吊臂长度已能做到70m§速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到35m。自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长-般为30～40m，可以接长到50～60m。重型塔式起重机吊臂则更长。随着塔式起重机设计水平的提高，可以解决由臂长加大带来的-些技术问题，而低合金高强度钢材及铝合金的广泛采用也为加长吊臂提供了非常有利的条件。
2、工作速度提高，且能调速
由于调速技术的进步，混轮组倍率的可变、双速、三速电动机及直流电动机调速的应用，使塔式起重机工作速度在逐渐提高。20世纪50年代生产的塔式起重机工作速度较低，起升速度-般只有20～30m/min，回转速度为0.6～1r/min，变幅速度为30～40m/min，大车行走速度为10～40m/min，而近几年来塔式起重机工作速度已有提高。起升机构普遍做到具有3～4种工作速度，重物起升速度超过100m/min者已经很多，构件安装就位速度可在0～10m/min范围内进行选择，回转速度-般可在0～1r/min之间进行调节，小车牵引和塔式起重机行走大多也有2～3种工作速度，小车牵引速度最快可达60m/min。
3、改善操纵条件
随着塔式起重机向大型、大高度方向发展，操作人员的能见度越来越差。因此需要在吊臂端部或小车上安装电视摄像机，在操作室利用电视进行操作。有的还采用了双频道的无线电邑系统，不仅可由地面的操作人员控制吊装，还可以根据事先编排的程序自动进行吊装。
4、更多地采用组装式结构
为了便于产品更新换代，简化设计制造、使用与管理，提高塔式起重机使用的经济效益，国外塔式起重机专业厂已做到产品系列化、部件模数化。以不同模数塔身、臂架标准节组合成变断面塔身和臂架，这不仅能提高塔身、臂架的力学性能，减轻塔式起重机自重，而且可明显减少使用单位塔架、臂架的储备量，为降低成本、简化管理创造了条件。