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目錄
第一章 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)展趨勢(shì)····································································3
第二章 總體設(shè)計(jì)············································································4
2.1 概述························································································4
2.2 總體設(shè)計(jì)方案的確定······································································5
2.2.1金屬結(jié)構(gòu)·················································································5
2.2.2工作機(jī)構(gòu)················································································25
2.3 總體設(shè)計(jì)原則············································································29
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)····································································32
2.4平衡臂與平衡重的計(jì)算···································································33
2.5起重特性曲線·············································································35
2.6塔機(jī)風(fēng)力計(jì)算·············································································37
2.6.1工作工況Ⅰ············································································38
2.6.2工作工況Ⅱ·············································································42
2.6.3工作工況Ⅲ·············································································44
2.6.4非工作工況Ⅳ···········································································46
2.7整機(jī)的抗傾翻穩(wěn)定性·····································································48
2.7.1工作工況Ⅰ·············································································49
2.7.2工作工況Ⅱ·············································································50
2.7.3非工作工況Ⅲ···········································································51
2.7.4工作工況Ⅳ·············································································51
第三章 塔身的設(shè)計(jì)計(jì)算·································································52
3.1塔身的總體模型···········································································52
3.2 塔身的受力分析及驗(yàn)算··································································53
3.2.1.塔身的受力分析·······································································53
3.2.2 塔身內(nèi)力計(jì)算及組合··································································56
3.2.3 塔身整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度驗(yàn)算··························································59
第四章 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算························································71
4.1變幅機(jī)構(gòu)的形式··········································································71
4.2 確定卷筒尺寸············································································71
4.2.1 卷筒名義直徑··········································································71
4.2.2 多層繞卷筒相關(guān)參數(shù)計(jì)算····························································72
4.3選擇電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器····················································72
4.3.1選擇電動(dòng)機(jī)·············································································72
4.3.2 選擇減速器············································································73
4.3.3 變幅機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的選擇·······························································74
4.3.4變幅機(jī)構(gòu)聯(lián)軸器的選擇································································75
4.4. 驗(yàn)算變幅速度···········································································77
4.5驗(yàn)算起、制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算····································································77
4.6電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)···········································································79
4.7 校驗(yàn)卷筒強(qiáng)度············································································80
第五章 變幅小車(chē)的設(shè)計(jì)·······························································80
5.1 變幅小車(chē)的形式··········································································80
5.2 變幅小車(chē)的設(shè)計(jì)··········································································81
5.2．1 繩索牽引式小車(chē)構(gòu)造及其驅(qū)動(dòng)方式················································81
5.2.2運(yùn)行小車(chē)牽引力計(jì)算···································································82
5.2.3 牽引繩最大張力·······································································85
5.2.4 選擇牽引繩············································································86
5.2.5 牽引卷筒計(jì)算··········································································86
第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)····································································89
致謝····························································································90
參考書(shū)目·······················································································92
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
指導(dǎo)教師： 張永清
設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)題目：QTZ125塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（63m吊臂） 設(shè)計(jì)人：范永田
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說(shuō)明
結(jié)果
塔式起重機(jī)概述
塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
概述
總體設(shè)計(jì)方案的確定
變幅機(jī)構(gòu)
的形式
卷筒尺寸的
確定
選擇電動(dòng)機(jī)
選擇減速器
選擇制動(dòng)器
選擇聯(lián)軸器
驗(yàn)算變幅速
度
起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)
算
發(fā)熱校核
校核卷筒強(qiáng)度
變幅小車(chē)的設(shè)計(jì)
第一章 前言
1.1 塔式起重機(jī)概述
隨著建筑行業(yè)的興起，城鎮(zhèn)人口的增多，高層建筑已經(jīng)成為了一個(gè)趨勢(shì)，來(lái)滿(mǎn)足人們的住房需求。然而，在建筑行業(yè)中，能同時(shí)完成垂直升降和水平移動(dòng)的起重機(jī)械很多，但綜合其機(jī)動(dòng)靈活性，起升高度，實(shí)用性等因素應(yīng)用最廣泛的是塔式起重機(jī)。
塔式起重機(jī)（tower crane）簡(jiǎn)稱(chēng)塔機(jī)，亦稱(chēng)塔吊，起源于西歐，是現(xiàn)代工業(yè)與民用高層建筑的主要施工機(jī)械之一。在高層建筑中其幅度利用率高達(dá)80﹪,與其它類(lèi)型的起重機(jī)相比，塔式起重機(jī)的優(yōu)勢(shì)明顯，它有多種類(lèi)別、形式、性能、大小等，它的突出特點(diǎn)是工作效率高、適用范圍廣、回轉(zhuǎn)半徑大、操作方便可靠等。故塔式起重機(jī)在建筑安裝工程中得到廣泛應(yīng)用。但是塔機(jī)的技術(shù)有待于提高。塔機(jī)的研究正向著組合式發(fā)展。所謂的組合式，就是以塔身結(jié)構(gòu)為核心，按結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)，將塔身分解成若干部分，并依據(jù)系列化和通用化要求，遵循模數(shù)制原理再將各部分劃分成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求，選用適當(dāng)模塊分別組成具有不同技術(shù)性能特征的塔機(jī)，以滿(mǎn)足施工的具體需求。推行組合式的塔機(jī)有助于加快塔機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)度，節(jié)省產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用，并能更好的為客戶(hù)服務(wù)。
據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，有關(guān)塔機(jī)的第一項(xiàng)專(zhuān)利早在1900年獲得批準(zhǔn)，近代塔式起重機(jī)出現(xiàn)于1912-1914年。第一臺(tái)比較完整的近代塔式起重機(jī)出現(xiàn)于1923年。1930年德國(guó)已經(jīng)開(kāi)始將塔式起重機(jī)批量生產(chǎn)并投入使用，并用于建筑施工。1941年，有關(guān)塔機(jī)的德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN8770公布。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以吊載(t)和幅度(m)的乘積(tm)一起以重力矩表示塔機(jī)的起重能力。
我國(guó)對(duì)塔機(jī)的研究生產(chǎn)已有近50年的歷史，經(jīng)歷了一個(gè)從繪制仿制到自行設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程。在不斷的摸索中，我國(guó)逐步掌握了塔機(jī)生產(chǎn)的生產(chǎn)技術(shù)。20世紀(jì)80年代改革開(kāi)放以后，我國(guó)引進(jìn)了許多先進(jìn)技術(shù)，這極大的促進(jìn)了我國(guó)塔機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)的進(jìn)步，一些主要機(jī)種已達(dá)到或接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量水平。我國(guó)的塔式起重機(jī)從科研到加工生產(chǎn)方面取得了可喜的進(jìn)步，但是在和國(guó)外先進(jìn)塔式起重機(jī)的使用壽命，成本等方面還存在著一定的差距。我相信在今后的發(fā)展中差距會(huì)進(jìn)一步縮小。
隨著高層建筑結(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。拿來(lái)與創(chuàng)新，我們要學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并能夠創(chuàng)造出自己的品牌。在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上我們要學(xué)習(xí)國(guó)外塔機(jī)的一些特點(diǎn)：
⑴ 更多的廠家注重開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)型城市塔機(jī)并擴(kuò)展成系列。
⑵國(guó)外塔機(jī)新產(chǎn)品中，有一些新穎的輕、中型折疊式快速安裝塔機(jī)頗引人注目。
⑶根據(jù)一些國(guó)家城建當(dāng)局的有關(guān)規(guī)定，為防止塔機(jī)臂架在狹窄的空間運(yùn)行發(fā)生矛盾，避免吊臂相互碰撞以及碰到鄰近的建筑物，在城市高層建筑密集地區(qū)施工必須采用動(dòng)臂式自升塔式起重機(jī)。
⑷在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間研制之后，履帶式水平臂架塔機(jī)作為一種新產(chǎn)品正式問(wèn)世。
⑸變頻調(diào)速系統(tǒng)在國(guó)外塔機(jī)新產(chǎn)品上得到推廣應(yīng)用。
⑹高新技術(shù)開(kāi)始在塔機(jī)上應(yīng)用。
⑺無(wú)論上回轉(zhuǎn)或下回轉(zhuǎn)式塔機(jī)，都十分重視駕駛室的平面設(shè)計(jì)和空間處理。
本次設(shè)計(jì)的課題為QTZ125自升勢(shì)塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)，根據(jù)其分類(lèi)特點(diǎn)采用上回轉(zhuǎn)式。
QTZ125型自升式塔式起重機(jī)，其吊臂長(zhǎng)63米，最大起重量10噸，額定起重力矩125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(lèi)型的塔機(jī)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，能滿(mǎn)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)大，可滿(mǎn)足中大型施工隊(duì)的要求。
本機(jī)以基本高度（獨(dú)立式）47.3米。用戶(hù)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200米，也就是附著高層施工可建高樓65層以上。
1.2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(wèn)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(chē)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(chē)牽引和塔式起重機(jī)行走大多也有2～3種工作速度，小車(chē)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(jiàn)度越來(lái)越差。因此需要在吊臂端部或小車(chē)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(zhuān)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。
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1概述
塔式起重機(jī)是工業(yè)與民用建筑施工中，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(lèi)型起重機(jī)高。塔式起重機(jī)的起升高度、工作幅度和起重力矩都很大，這就要對(duì)其受力、穩(wěn)定性等進(jìn)行考慮與計(jì)算。塔機(jī)的主要性能參數(shù)包括：起重量、起升高度、幅度、各機(jī)構(gòu)工作速度、重量指標(biāo)和起重力矩等。這些參數(shù)表明了起重機(jī)的工作性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它是設(shè)計(jì)塔式起重機(jī)的技術(shù)依據(jù)，也是生產(chǎn)中選擇塔式起重機(jī)技術(shù)性能的依據(jù)。
總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。它是使設(shè)計(jì)產(chǎn)品滿(mǎn)足技術(shù)參數(shù)及形式的總構(gòu)想，決定了機(jī)械設(shè)計(jì)的成敗。在總體設(shè)計(jì)前，應(yīng)先進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，收集國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)型的相關(guān)資料，了解國(guó)內(nèi)外塔機(jī)的使用情況，并進(jìn)行分析比較，然后制定總的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)在保證所設(shè)計(jì)的機(jī)型達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，力求結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，積極性好，工藝簡(jiǎn)單，工作可靠。
2.2總體設(shè)計(jì)方案的確定
QTZ125型塔式起重機(jī)是上回轉(zhuǎn)、水平臂架、液壓自升式的結(jié)構(gòu)形式，由金屬結(jié)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮塔機(jī)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、各種工況下的外載荷以及塔機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，從而選出合理的設(shè)計(jì)方案。
2.2.1 金屬結(jié)構(gòu)
塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)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(duì)于特殊的塔式起重機(jī)，由于構(gòu)造上的差異，個(gè)別部件也會(huì)有所增減。
金屬結(jié)構(gòu)是塔式起重機(jī)的骨架，承受塔機(jī)的自重載荷及工作時(shí)的各種外載荷，是塔式起重機(jī)的重要組成部分，其重量通常約占整機(jī)重量的一半以上，因此金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否對(duì)減輕起重機(jī)自重，提高起重性能，節(jié)約鋼材以及提高起重機(jī)的可靠性等都有重要意義。
1.基礎(chǔ)
高層建筑施工用的附著式塔式起重機(jī)都采用小車(chē)變幅的水平臂架，幅度大部分在五十米以上，無(wú)須移動(dòng)作業(yè)即可覆蓋整個(gè)施工范圍，因此多采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。
鋼筋混凝土基礎(chǔ)有多種形式可供選用。對(duì)于有底架的固定自升式塔式起重機(jī)，可視工程地質(zhì)條件，周?chē)h(huán)境以及施工現(xiàn)場(chǎng)情況選用X形整體基礎(chǔ)，四個(gè)條塊分隔式基礎(chǔ)或者四個(gè)獨(dú)立塊體式基礎(chǔ)。對(duì)于無(wú)底架的自升式塔式起重機(jī)則采用整體式方塊基礎(chǔ)。
X形整體基礎(chǔ)的形狀及平面尺寸大致與塔式起重機(jī)X形底架相似。塔式起重機(jī)的X形底架通過(guò)預(yù)埋地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，此種形式多用于輕型自升式塔式起重機(jī)，如圖2-1所示。
圖2-1 X形整體基礎(chǔ)
長(zhǎng)條形基礎(chǔ)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(chǔ)，分別支承底架的四個(gè)支座和由底架支座傳來(lái)的上部荷載。如果塔機(jī)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(chǔ)，如圖2-2所示。
固定式塔式起重機(jī)，可靠的地基基礎(chǔ)是保證塔機(jī)安全使用的必備條件。該基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)情況，嚴(yán)格按照規(guī)定制作。除在堅(jiān)硬巖石地段可采用錨樁地基（分塊基礎(chǔ)）外，一般情況下均采用整體鋼筋混凝土基礎(chǔ)。對(duì)基礎(chǔ)的基本要求有：基礎(chǔ)的土質(zhì)應(yīng)堅(jiān)固牢實(shí)，要求承載能力大于0.15Mpa；混凝土基礎(chǔ)的深度﹥1100毫米，總混凝土方量約16.3立方米，基礎(chǔ)重量約39噸；混凝土基礎(chǔ)的承受壓力不小于8MPa；混凝土基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)表面應(yīng)校水平，不平度小于1/500；混凝土基礎(chǔ)表面設(shè)置排水溝。將底架拼裝組合，對(duì)準(zhǔn)20顆預(yù)埋地腳螺栓，將其放置在混凝土基礎(chǔ)上，注意墊平墊實(shí)，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(shí)用楔形調(diào)整塊及薄鐵板等。
圖2-2 長(zhǎng)條形基礎(chǔ)
圖2-3 分塊式基礎(chǔ)
圖2-5 塔機(jī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.底架結(jié)構(gòu)
底架由工字鋼焊接成整體框架結(jié)構(gòu)。在四角輻射狀安裝有四條可拆支腿，該支腿由工字鋼焊接成，運(yùn)輸時(shí)拆除支腿，以減小運(yùn)輸尺寸。底架上有20個(gè)預(yù)埋地腳螺栓，規(guī)格M48。底架外輪廓尺寸約為6000X6000，高350。
3.塔身結(jié)構(gòu)
塔身結(jié)構(gòu)也稱(chēng)塔架，是塔機(jī)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)斷面分為圓形斷面、三角形斷面及方形斷面三類(lèi)?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的塔機(jī)均采用方形斷面塔身結(jié)構(gòu)。按塔身結(jié)構(gòu)主弦桿材料的不同，這類(lèi)方形斷面塔架可分為：角鋼焊接格桁結(jié)構(gòu)塔身，主弦桿為角鋼輔以加強(qiáng)筋的矩形斷面格桁結(jié)構(gòu)；角鋼拼焊方鋼管格桁結(jié)構(gòu)塔身及無(wú)縫鋼管焊接格桁結(jié)構(gòu)塔身。
常用的斷面尺寸有：1.3m×1.3m，1.4m×1.4m，1.5m×1.5m，1.6m×1.6m，1.7m×1.7m，1.8m×1.8m，2.0m×2.0m。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(biāo)準(zhǔn)節(jié)用于下部塔身，主弦桿截面較小的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)則用于上部塔身。
圖2-6 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)示意圖
⑴塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)
塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)度有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。本次設(shè)計(jì)采用格桁架結(jié)構(gòu)塔身，其中塔身截面尺寸采用1.8m×1.8m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的長(zhǎng)度為2.5m。如圖2-6所示：
塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用無(wú)縫鋼管焊接而成，節(jié)高2500mm。在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下部管口處車(chē)有定位止口，而另一端則焊有定位凸臺(tái)，靠相應(yīng)的接合面定位。上下端各用8個(gè)M54的40Cr螺栓聯(lián)結(jié)。各標(biāo)準(zhǔn)節(jié)均設(shè)有供人上下的爬梯，每三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)設(shè)置一個(gè)休息臺(tái)。
塔身標(biāo)準(zhǔn)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(xiāo)軸聯(lián)接和瓦套法蘭聯(lián)接。本次設(shè)計(jì)的QTZ125塔機(jī)采用套柱螺栓聯(lián)接，其特點(diǎn)是：套柱采用企口定位，螺栓受拉，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(biāo)準(zhǔn)節(jié)的聯(lián)接，加工工藝要求比較復(fù)雜，但安裝速度比較快。
⑵塔身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要領(lǐng)
1)多層建筑施工用快速安裝塔機(jī)可根據(jù)起升高度和運(yùn)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(jī)和內(nèi)爬式塔機(jī)宜采用整體式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。附著式自升式塔機(jī)和起升高度大的軌道式以及獨(dú)立式自升塔機(jī)宜采用拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。
拼裝式塔機(jī)塔身標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)的優(yōu)越性更不容忽視：一是堆放儲(chǔ)存占地小，二是裝卸容易，三是運(yùn)輸費(fèi)用便宜，特別是長(zhǎng)途陸運(yùn)和運(yùn)洋海運(yùn)，由于利用集裝箱裝運(yùn)，其抗銹蝕和節(jié)約運(yùn)費(fèi)的效果極為顯著。
QTZ125型塔式起重機(jī)為大型自升塔機(jī)，綜合以上特點(diǎn)，其塔身結(jié)構(gòu)選用整體式塔身標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)發(fā)展組合制式塔機(jī)的需要，對(duì)于達(dá)到40m起升高度的塔機(jī)塔身宜采用兩種不同規(guī)格的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，而起升高度達(dá)到60m的塔機(jī)塔身宜采用3種不同規(guī)格的塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。除伸縮式塔身結(jié)構(gòu)和中央頂升式自升塔機(jī)的內(nèi)塔外，塔身結(jié)構(gòu)上、下的外形尺寸均保持不變，但下部塔身結(jié)構(gòu)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(wú)縫鋼管式實(shí)心圓鋼，取決于塔身的起重能力、供貨條件、經(jīng)濟(jì)效益以及開(kāi)發(fā)系列產(chǎn)品的規(guī)劃和需要。
4)塔身節(jié)內(nèi)必須設(shè)置爬梯，以便司機(jī)及機(jī)工可以上下。在設(shè)計(jì)塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，特別是在設(shè)計(jì)拼裝式塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)時(shí)，要處理好爬梯與塔身的關(guān)系，以保證使用安全及安裝便利。
爬梯寬度不宜小于500mm，梯級(jí)間距應(yīng)上下相等，并應(yīng)不大于300mm。當(dāng)爬梯高度大于5m時(shí)，應(yīng)從高2m處開(kāi)始裝設(shè)直徑為650~800mm的安全護(hù)圈，相鄰兩護(hù)圈間距為500mm。安全護(hù)圈之間用3根均布的豎向系條相聯(lián)。安全護(hù)圈應(yīng)能承受來(lái)自任何方向的10kN的沖擊力而不折斷。當(dāng)爬梯高度超過(guò)10m時(shí)，爬梯應(yīng)分段轉(zhuǎn)接，在轉(zhuǎn)接處加一休息平臺(tái)。
休息平臺(tái)應(yīng)能承受相當(dāng)于3000N的移動(dòng)集中載荷。休息平臺(tái)鋪板可用防滑花紋鋼板或穿孔板、拉網(wǎng)板制成。休息平臺(tái)必須設(shè)置牢固的護(hù)欄，護(hù)欄立柱高度應(yīng)不小于1000mm，立柱間距不宜過(guò)大，立柱間應(yīng)設(shè)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(yīng)設(shè)有高度不小于70mm的擋腳板。護(hù)欄任何一處應(yīng)能承受1kN來(lái)自任何方向的載荷而不破壞。
⑶塔身接高問(wèn)題
在遇到塔身需要接高問(wèn)題時(shí)，應(yīng)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(duì)象需要，增加塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，使低塔機(jī)變?yōu)楦咚C(jī)。
2)根據(jù)施工需要，增加塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，使塔身高度略超越固定式塔機(jī)的規(guī)定最大自由高度。
在進(jìn)行具體接高操作之前，還應(yīng)制定相關(guān)的安全操作規(guī)程，以保證拆裝作業(yè)的安全順利進(jìn)行。
4.套架與液壓頂升機(jī)構(gòu)
⑴爬升架
爬升架主要由套架，平臺(tái)，液壓頂升裝置及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)引進(jìn)裝置等組成。套架是套在塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)外部。套架用無(wú)縫鋼管焊接而成，節(jié)高4.94米，截面尺寸2.8×2.8米。外側(cè)設(shè)有平臺(tái)和套架爬升導(dǎo)向裝置—爬升滾輪。在套架內(nèi)側(cè)的下方，還設(shè)有支承套架的支塊，當(dāng)套架上升到規(guī)定位置時(shí)，需將此支塊連同套架支托于塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的踏塊上。
為便于頂升安裝的安全需要特設(shè)有工作平臺(tái)，爬升架內(nèi)側(cè)沿塔身主弦桿安裝8個(gè)滾輪，支撐在塔身主弦桿外側(cè)，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(gè)杠桿原理操縱的擺動(dòng)爪，在液壓缸回收活塞以及引進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)等過(guò)程中作為爬升架承托上部結(jié)構(gòu)重量之用。
⑵頂升機(jī)構(gòu)
頂升機(jī)構(gòu)主要由頂升套架、頂升作業(yè)平臺(tái)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(jī)要有頂升套架。整體標(biāo)準(zhǔn)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(gè)空間桁架結(jié)構(gòu)。套架用無(wú)縫鋼管焊接而成，節(jié)高4940，截面尺寸2800×2800，外側(cè)設(shè)有平臺(tái)和套架爬升導(dǎo)向裝置—爬升滾輪。在套架內(nèi)側(cè)的下方，還設(shè)有支承套架的支塊，當(dāng)套架上升到規(guī)定位置時(shí)，需將此支塊連同套架支托于塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的踏塊上。套架由框架，平臺(tái)，欄桿，支承踏步塊等組成。安裝套架時(shí)，大窗口應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)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(méi)有焊腹桿，而是引入門(mén)框，因此其弦必須作特殊的加強(qiáng)，以防止側(cè)向局部失穩(wěn)。門(mén)框內(nèi)裝有兩根引入導(dǎo)軌，以便與標(biāo)準(zhǔn)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)接高三種形式。上頂升加節(jié)接高的工藝是由上向下插入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，多用于俯仰變幅的動(dòng)臂自升式塔式起重機(jī)。下頂升加節(jié)接高的優(yōu)點(diǎn)：人員在下部操作，安全方便。缺點(diǎn)是：頂升重量大，頂升時(shí)錨固裝置必須松開(kāi)。中頂升加節(jié)接高的工藝是由塔身一側(cè)引入標(biāo)準(zhǔn)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(shí)無(wú)需松開(kāi)錨固裝置，應(yīng)用面比較廣。
本次設(shè)計(jì)的QTZ125塔式起重機(jī)采用上頂升加節(jié)接高。
2)按頂升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式不同，可分為繩輪頂升機(jī)構(gòu)、輪頂升機(jī)構(gòu)、條頂升機(jī)構(gòu)、絲杠頂升機(jī)構(gòu)和液壓頂升機(jī)構(gòu)等五種。繩輪頂升機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，但不平穩(wěn)。鏈輪頂升機(jī)構(gòu)與繩輪頂升機(jī)構(gòu)相類(lèi)似，采用較少。齒條頂升機(jī)構(gòu)在每節(jié)外塔架內(nèi)側(cè)均裝有齒條，內(nèi)塔架外側(cè)底部安裝齒輪。齒輪在齒條上滾動(dòng)，內(nèi)塔架隨之爬升或下降。絲杠爬升機(jī)構(gòu)的絲杠裝在內(nèi)塔架中軸線處，或裝在塔身的側(cè)面內(nèi)外塔架的空隙里。通過(guò)絲杠正、反轉(zhuǎn)，完成頂升過(guò)程。
本次設(shè)計(jì)的QTZ125塔式起重機(jī)采用液壓頂升機(jī)構(gòu)。液壓頂升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪油泵，液壓油經(jīng)手動(dòng)換向閥、平衡閥進(jìn)入液壓缸，使液壓缸伸縮，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)上部的爬升和拆卸。其主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、工作可靠、平穩(wěn)、安全、操作方便、爬升速度快。本機(jī)構(gòu)另有一套手動(dòng)操作的爬升吊裝裝置與頂升液壓系統(tǒng)配合工作。初步設(shè)計(jì)液壓頂升系統(tǒng)草圖如圖2-7所示
圖2-7 液壓頂升系統(tǒng)
1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-齒輪泵 4-濾油器
5-溢流閥 6-壓力表開(kāi)關(guān) 7-壓力表 8-手動(dòng)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(cè)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(shè)上，下橫梁各一個(gè)。液壓缸上端固定在橫梁鉸點(diǎn)處。頂升時(shí)，活塞桿外伸，通過(guò)下橫梁支在下部塔身的托座或相應(yīng)的腹桿節(jié)點(diǎn)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，小腔中液壓油則回入油箱，從而使液壓缸將塔式起重機(jī)的上部頂起。所謂側(cè)頂升式，是將頂升液壓油缸設(shè)在套架的后側(cè)。頂升時(shí)，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(guò)頂升橫梁支撐在焊接于塔身主弦桿上的專(zhuān)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(jī)上部頂起來(lái)。側(cè)頂式的主要優(yōu)點(diǎn)是：塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度可適當(dāng)加大，液壓缸行程可以相應(yīng)縮短，加工制造比較方便，成本亦低廉一些。本次設(shè)計(jì)的QTZ125塔式起重機(jī)采用中央頂式。
5.回轉(zhuǎn)支承裝置
回轉(zhuǎn)支承簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)盤(pán)，是塔式起重機(jī)的重要部件，由齒圈、座圈、滾動(dòng)體、隔離快、連接螺栓及密封條等組成。按滾動(dòng)體的不同，回轉(zhuǎn)支承可分為兩大類(lèi)：一是球式回轉(zhuǎn)支承，另一類(lèi)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(lèi)。定柱式回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，起重回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，自重和驅(qū)動(dòng)功率小，能使起重機(jī)重心降低。轉(zhuǎn)柱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)。
⑵滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承
滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動(dòng)體形狀和排列方式可分為：?jiǎn)闻潘狞c(diǎn)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(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可同時(shí)承受垂直力、水平力和傾覆力矩是目前應(yīng)用最廣的回轉(zhuǎn)支承裝置。為保證軸承裝置正常工作，對(duì)固定軸承座圈的機(jī)架要求有足夠的剛度。滾動(dòng)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(mén)座）的頂面相固結(jié)。
設(shè)計(jì)選用球式回轉(zhuǎn)支承，其優(yōu)點(diǎn)是：剛性好，變形比較小，對(duì)承座結(jié)構(gòu)要求較低。鋼球?yàn)榧儩L動(dòng)，摩擦阻力小，功率損失小。
根據(jù)構(gòu)造不同和滾動(dòng)體使用數(shù)量的多少，回轉(zhuǎn)支承又分為單排四點(diǎn)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(shè)計(jì)采用單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承，它是由一個(gè)座圈和齒圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，鋼球與圓弧滾道四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力、徑向力和傾翻力矩?；?/div>
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