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遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 V頁(yè)
120t·m塔式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及
起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
塔式起重機(jī)作為建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的主要建筑機(jī)械，被廣泛使用于建筑施工現(xiàn)場(chǎng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)題部分是塔身，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇。采用AutoCAD繪制圖紙。在設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖的基礎(chǔ)上了解、掌握一些設(shè)計(jì)工藝和制造工藝。首先，從總體設(shè)計(jì)開(kāi)始，對(duì)QTZ 12 塔式起重機(jī)的四大機(jī)構(gòu)，即起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大體設(shè)計(jì)。QTZ 12 塔式起重機(jī)采用電力傳動(dòng)的單卷筒單軸式起重機(jī)；QTZ 12 塔式起重機(jī)選擇滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)選用機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分裝在非旋轉(zhuǎn)部分上，而最后一級(jí)大齒輪則固定在起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分上；QTZ 12 塔式起重機(jī)采用自行式，其驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪采用對(duì)角布置。經(jīng)過(guò)參照塔式起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的資料，進(jìn)行了QTZ 12 塔式起重機(jī)的塔身機(jī)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì)。根據(jù)自重載荷、起重載荷、風(fēng)載荷、慣性載荷，借助技術(shù)資料，設(shè)計(jì)了塔身機(jī)構(gòu)，選擇了其組成型材的參數(shù)。然后對(duì)塔身片、基礎(chǔ)節(jié)、套架的主弦桿、腹桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核、疲勞強(qiáng)度校核，還對(duì)整塔進(jìn)行了抗傾翻性計(jì)算。之后，采用AutoCAD繪制圖紙。所繪圖紙包括塔身片、基礎(chǔ)節(jié)、頂升套架、頂升橫梁、附著框架等。除此之外我還搜集了一些關(guān)于塔式起重機(jī)的材料，如“塔式起重機(jī)的分類(lèi)和特點(diǎn)”，“塔式起重機(jī)的使用和保養(yǎng)”等。
關(guān)鍵詞：塔式起重機(jī); 塔身節(jié); 附著框架；起升機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
The Design of the Gantry Travel Machine and the Hoisting Machine of the 120t?m Crane Tower
Abstract
Crane tower as a major construction machinery, has been widely used in building construction site. My graduate design special subject part is design of the tower. The design is comprised of design of machinery and selection of parameter. Then adopting the AutoCAD to draw the diagram papers. At the foundation of designing, computing and ploting, understanding and command some design craf and produce craft is necessary. First of all, starting from the total design of four greatest machines of the crane tower. The four greatest machines are telescoping machine, gyring machine , changing-breadth machine, and hoofing machine. QTZ12 Crane tower adopts single electric power cylinder with a single shaft telescoping machine; QTZ12 Crane tower uses circumrotate bolster machine with rolling bearing, its drive machine is fixed on the section that does not gyre, and its big wheel gear in the last one class is fixed on the section that gyres; The changing-breadth machine uses dolly to change the breadth, and the cordage traction machine is used in the dolly; QTZ12Crane tower adopts proper motion hoofing machine, and the drivers that drive machine are fixed on the cross position. By referring to the technique data from Mechanical Design Manual, design machinery and select parameter. According as deadweighth load, lifting load, winding load, inertia load, and in virtue of the technique data, design the structure and select the parameter of the profiled bars which compose the tower body, then make stability calibration and fatigue intensity of main staff and assistant pole. In addition, it is necessary to make checking computations of resist-tiping capability. After that, adopting the AutoCAD to draw the diagram papers, which includes the mast section, telescopic cage, anchorage frame, etc. Besides that, I also collect some information with regard to crane tower. For example, “Peculiarity and Sort of the Crane Tower”, “Using and maintain of the Crane Tower” and so on.
Keywords:Crane tower ; Mast section ; Anchorage frame ; Hoisting machine ; Gyring machine
目錄
摘要 I
Abstract II
1 塔式起重機(jī)概述 1
1.1 塔式起重機(jī)簡(jiǎn)介 1
1.2 我國(guó)塔式起重機(jī)的發(fā)展概況 2
1.3 塔式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3
1.4 塔式起重機(jī)的基本參數(shù) 4
1.5 塔式起重機(jī)的分類(lèi)和特點(diǎn) 6
2 塔式起重機(jī)構(gòu)造及設(shè)計(jì) 9
2.1 金屬結(jié)構(gòu) 9
2.1.1基礎(chǔ)行走臺(tái)車(chē)與地盤(pán) 9
2.1.2塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 10
2.1.3上轉(zhuǎn)臺(tái)、駕駛室與塔帽 10
2.1.4起重臂 10
2.1.5平衡臂 12
2.1.6上支座 12
2.1.7下支座 12
2.1.8回轉(zhuǎn)塔身 12
2.2 工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13
2.2.1 起升機(jī)構(gòu) 13
2.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 18
2.2.3 小車(chē)牽引機(jī)構(gòu) 20
2.2.4 液壓系統(tǒng) 21
2.2.5 繩輪系統(tǒng)及倍率裝置 23
2.2.6變幅機(jī)構(gòu) 23
2.2.7行走機(jī)構(gòu) 25
2.3 附著裝置和塔機(jī)安全裝置 30
2.3.1 附著裝置 30
2.3.2 限位開(kāi)關(guān) 30
2.3.3 超載斷電裝置 31
2.3.4 自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)（帶欠壓保護(hù)） 31
2.3.5 過(guò)載保護(hù) 31
2.3.6 緩沖止檔裝置 31
2.3.7 風(fēng)速報(bào)警裝置 32
2.3.8 短路保護(hù) 32
2.3.9 電源指示裝置 32
2.3.10 吊鉤高度限位 32
2.3.11 小車(chē)的最大幅度與最小幅度限位 32
2.3.12 力矩保護(hù) 32
2.3.13 超重保護(hù) 33
2.3.14 紅色障礙燈 33
2.3.15 電鈴 33
3 塔式起重機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算 34
3.1 塔式起重機(jī)穩(wěn)定性 35
3.1.1 工作狀態(tài)穩(wěn)定性 35
3.1.2 非工作狀態(tài)穩(wěn)定性 37
3.2 疲勞強(qiáng)度校核 39
3.2.1 支座反力 40
3.2.2 疲勞強(qiáng)度 40
3.2.3 靜強(qiáng)度計(jì)算 40
4 塔式起重機(jī)的使用與維護(hù) 42
4.1起重機(jī)的操作 42
4.2安全裝置的調(diào)整 43
4.2.1 起重力矩限制器調(diào)整 43
4.2.2 起重量限制器調(diào)整 45
4.2.3 起升裝置超高、低度限位裝置 45
4.2.4 小車(chē)變幅前、后限位裝置 46
4.2.5 回轉(zhuǎn)限位的調(diào)整 46
4.2.6 安全注意事項(xiàng) 46
4.3 塔式起重機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng) 47
4.3.1 概述 47
4.3.2 液壓爬升系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng) 48
4.3.3 金屬結(jié)構(gòu)的維護(hù)和保養(yǎng) 48
4.3.4 電氣系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng) 48
5 塔式起重機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 ............................................50
6 塔式起重機(jī)的環(huán)保知識(shí)............................................... 52
6.1機(jī)械部分的保養(yǎng)和修理...............................................52
6.2其它主要部件的保養(yǎng).................................................53
結(jié)束語(yǔ) 54
致 謝 55
參考文獻(xiàn) 56
遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 57頁(yè)
1 塔式起重機(jī)概述
1.1 塔式起重機(jī)簡(jiǎn)介
塔式起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑的主要施工機(jī)械之一。在高層建筑施工中，它的幅度利用率高.如圖1.1所示，由于其能靠近建筑物，故其幅度利用率可達(dá)全幅度的80%，普通履帶式，輪胎式的幅度利用率不超過(guò)50%，而且隨著高度的增加還會(huì)急劇減少。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，現(xiàn)在的塔式起重機(jī)必須具備下列特點(diǎn)：
（a）塔式起重機(jī);（b）直線臂輪胎起重機(jī)；（c）帶附臂輪胎起重機(jī)
圖1.1 幅度利用率比較
（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，及適應(yīng)頻繁轉(zhuǎn)移之需。
1.2 我國(guó)塔式起重機(jī)的發(fā)展概況
塔式起重機(jī)簡(jiǎn)稱塔機(jī)，亦稱塔吊，起源于西歐。據(jù)記載，第一項(xiàng)有關(guān)建筑用塔機(jī)專(zhuān)利頒發(fā)于1900年。1905年出現(xiàn)了塔身固定的裝有臂架的起重機(jī)，1923年制成了近代塔機(jī)的原型樣機(jī)，同年出現(xiàn)第一臺(tái)比較完整的近代塔機(jī)。1930年當(dāng)時(shí)德國(guó)已開(kāi)始批量生產(chǎn)塔機(jī)，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。
在我國(guó)，塔式起重機(jī)的生產(chǎn)與應(yīng)用已有50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。
我國(guó)的塔機(jī)行業(yè)于20世紀(jì)50年代開(kāi)始起步,為了滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，引進(jìn)了蘇聯(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)的建筑師-Ⅰ型塔式起重機(jī)，在撫順試制成功了我國(guó)第一臺(tái)TQ2-6型塔式起重機(jī)。隨后又仿照蘇聯(lián)樣機(jī)，研制15t與16t塔式起重機(jī)，這個(gè)時(shí)期我國(guó)生產(chǎn)與使用的塔式起重機(jī)的數(shù)量較少。
到了20世紀(jì)60年代，我國(guó)開(kāi)始進(jìn)入自行設(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-Ⅱ型塔式起重機(jī)，它也是我國(guó)最早自行設(shè)計(jì)的塔式起重機(jī)。隨后，我國(guó)又自行設(shè)計(jì)制造了TQ-6型塔式起重機(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，可整體拖運(yùn)，能滿足六層以下民用建筑施工的需要。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代，我國(guó)塔式起重機(jī)相繼出現(xiàn)了不少新產(chǎn)品，主要又QT80A,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)和QT90上回轉(zhuǎn)動(dòng)臂下頂升接高塔式起重機(jī)等。這些產(chǎn)品在性能方面已經(jīng)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(kāi)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)，也極大促進(jìn)我國(guó)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的進(jìn)步。
相對(duì)于中西歐國(guó)家由于建筑業(yè)疲軟造成的塔機(jī)業(yè)的不景氣, 我國(guó)的塔機(jī)業(yè)正處于一個(gè)迅速的發(fā)展時(shí)期。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)塔式起重機(jī)行業(yè)年產(chǎn)量猛增，而且部分產(chǎn)品出口到國(guó)外，至此，無(wú)論從生產(chǎn)規(guī)模，應(yīng)用范圍和塔式起重機(jī)總量的角度來(lái)衡量，我國(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)為：
（1）吊臂長(zhǎng)度加長(zhǎng) 在60年代初，吊臂長(zhǎng)度超過(guò)40米的較少，70年代吊臂長(zhǎng)度亦能做到70米?？焖俨鹧b下回轉(zhuǎn)塔式起重機(jī)的吊臂長(zhǎng)度可達(dá)到35米。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30~45米，可以接到50~60米。重型塔式起重機(jī)吊臂則更長(zhǎng)。吊臂加長(zhǎng)可帶來(lái)更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果；隨著塔式起重機(jī)的設(shè)計(jì)水平提高，能解決一些由臂長(zhǎng)加大帶來(lái)的問(wèn)題。低合金高強(qiáng)度鋼材及鋁合金的廣泛使用也為件加長(zhǎng)吊臂提供了非常有利的條件。
（2）工作速度的提高且能調(diào)速 由于調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步，滑輪組倍率的可變，雙速，三速電機(jī)及直流電機(jī)調(diào)速的應(yīng)用，使塔式起重機(jī)工作在逐漸提高。50年代生產(chǎn)的工作速度較低，起升速度一般20~30米/分，回轉(zhuǎn)速度0.6~1轉(zhuǎn)/分，變幅速度30~40米/分，大車(chē)行走速度10~40米/分。近年來(lái)塔式起重機(jī)工作速度已有提高。起升機(jī)構(gòu)普遍具有3~4種工作速度，重物起升速度超過(guò)100米/分者也很多。構(gòu)件安裝就位速度可在0~10米/分范圍進(jìn)行選擇。回轉(zhuǎn)速度一般可在0~1轉(zhuǎn)/分之間進(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)60米/分。
（3）改善操作條件 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)度愈來(lái)愈差。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)
從塔機(jī)的技術(shù)發(fā)展方面來(lái)看，雖然新的產(chǎn)品層出不窮，新產(chǎn)品在生產(chǎn)效能、操作簡(jiǎn)便、保養(yǎng)容易和運(yùn)行可靠方面均有提高，但是塔機(jī)的技術(shù)并無(wú)根本性的改變。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，并能更好的為客戶服務(wù)。
1.4 塔式起重機(jī)的基本參數(shù)
塔式起重機(jī)基本參數(shù)是指直接影響塔式起重機(jī)工作性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造成本的各種參數(shù)，它們是：起重力矩，起重量，工作幅度，起升高度，軌距和各種工作機(jī)構(gòu)的工作速度等。
起重力矩是確定和衡量塔式起重機(jī)起重能力的主要參數(shù)。和輪胎式起重機(jī)不同，塔式起重機(jī)經(jīng)常在大幅度的情況下工作，所以用最大起重量衡量起重能力是沒(méi)有意義的。必須以起重量和幅度的乘積(起重力矩)表示其能力。對(duì)銘牌上的起重力矩的計(jì)算方法目前很不—致，有的以最大工作幅度與相應(yīng)的最大起重量的乘積值計(jì)，也有以最大起重量與相應(yīng)的工作幅度的乘積值計(jì)。我國(guó)從實(shí)際使用出發(fā)，以基本臂的最大工作幅度與相應(yīng)的最大起重量的乘積值計(jì)。
為了使塔式起重機(jī)產(chǎn)品做到系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)一步合理擴(kuò)大新品種，我國(guó)已制訂出塔式起重機(jī)基本參數(shù)系列(JWJB01—78)，見(jiàn)表1.1 ：
表1.1 JWJB01—78
起重力矩
噸·米
起重量
噸
最大起重量
噸
工作幅度
米
起升高度
米
軌距
米
16
1.0
2.0
16
18
2.8
25
1.25
2.5
20
23
3.2
60
3.0
6.0
20
27
4.5
80
3.2
8.0
25
45
5.0
120
4.0
10.0
30
50以下自行，附著到120
6.5
160
5.3
12.0
30
50以下自行，附著到160
6.5
250
7.0
16.0
35
7.5
400
11.4
25.0
35
50以下自行
8.5
系列中規(guī)定的起重量是指基本臂最大幅度時(shí)能吊起的重量(包括吊具重也稱總起重量)。在小幅度時(shí)，起重量可以提高，所以系列中還規(guī)定最大起重量，它指塔式起重機(jī)能吊起的最大額定起重量。
系列對(duì)工作速度還沒(méi)有正式規(guī)定，但提出了推薦值，見(jiàn)表1.2 ：
表1.2 工作速度等參數(shù)推薦值
起重力矩
噸x米
起升速度
米/分
最大重物
慢就位速
度米／分
行走速度
不小于
米／分
回轉(zhuǎn)速度
米／分
結(jié)構(gòu)自重不包括壓重不大于噸
推薦形式
16
25
——
25
0.8~1.0
10(動(dòng)臂)
13(小車(chē))
軌式、輪胎式；下回、動(dòng)臂、小車(chē)；整體拖運(yùn)、自行架設(shè)
25
25
——
25
0.8~1.0
13(動(dòng)臂)
15(小車(chē))
軌式、輪胎式；下回、動(dòng)臂、小車(chē)；整體拖
60
25
0~5
20
0.6~0.8
25(動(dòng)臂)
軌式、輪胎式；下回、動(dòng)臂、小車(chē)；整體拖運(yùn)，自行架設(shè)
80
25~50
0~4
20
0.6~0.8
50(動(dòng)臂)
軌式、輪胎式；下回、上回、動(dòng)臂、小車(chē)；整體拖運(yùn)和解體拖運(yùn)
120
20~80
0~3
15
0.6
待定
軌式、上回、動(dòng)臂、小車(chē)；解體拖運(yùn)
160
20~80
0~3
15
0.6
待定
軌式、上回、動(dòng)臂、小車(chē)；解體拖運(yùn)
250
20~80
0~2
10
0.5
待定
軌式、上回、動(dòng)臂、 小車(chē)；解體拖運(yùn)
400
待定
0~2
10
0.5
待定
軌式、上回、動(dòng)臂； 解體拖運(yùn)
塔式起重機(jī)基本參數(shù)系列（JWJB01—78）也規(guī)定了我國(guó)塔式起重機(jī)代號(hào)的含義，見(jiàn)表1.3 ：
表1.3 JWJB01—78我國(guó)塔式起重機(jī)代號(hào)含義
塔式起重機(jī)
Q.T
型
代號(hào)
代號(hào)含義
軌道式
輪胎式
履帶式
內(nèi)爬式
削著式
固定式
QTG
QTL
QTU
QTP
QTF
QTD
軌道式塔式起重機(jī)
輪胎式塔式起重機(jī)
履帶式塔式起重機(jī)
內(nèi)爬式塔式起重機(jī)
附著式塔式起重機(jī)
固定式塔式起重機(jī)
例如 額定起重力矩為800kN?m的上回轉(zhuǎn)自升式塔式起重機(jī)的產(chǎn)品型號(hào)為：QTZ 80
1.5 塔式起重機(jī)的分類(lèi)和特點(diǎn)
塔式起重機(jī)按起重機(jī)工作制度級(jí)別(以工作速度、起重能力與作業(yè)頻度為依據(jù))可分為輕級(jí)、中級(jí)、重級(jí)和特重級(jí)四種?！憬ㄖ盟狡鹬貦C(jī)規(guī)定為中級(jí)。塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式較多，如從其主體結(jié)構(gòu)與外形特征考慮，基本上可按架設(shè)要求、變幅形式、旋轉(zhuǎn)部位以及塔架加節(jié)形式區(qū)分。
(1) 按使用架設(shè)的要求分類(lèi)
自升式塔式起重機(jī)分為固定式、軌道行走式、附著式和內(nèi)爬式四種。四種塔式起重機(jī)在用途上各有優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇機(jī)型時(shí)，應(yīng)根據(jù)工地上實(shí)際使用要求來(lái)確定。
(2) 按塔式起重機(jī)的起重變幅形式分類(lèi)
① 起重臂架改變仰角可進(jìn)行變幅的塔式起重機(jī)
這類(lèi)塔式起重機(jī)與其他類(lèi)型塔式起重機(jī)相比，在同樣臂趾高度的情況下，具有一定的高度優(yōu)勢(shì)，尾部回轉(zhuǎn)半徑小，起重臂架重量較輕。但是在沒(méi)有補(bǔ)償卷筒的條件下達(dá)不到起重與變幅的平移目的。所以，—般在塔式起重機(jī)平臺(tái)上增設(shè)補(bǔ)償卷筒來(lái)彌補(bǔ)。另外，此類(lèi)機(jī)械的臂架變幅形式，對(duì)近塔身小心的變幅半徑利用有一定的損失，因?yàn)楸奂艿难鼋鞘艿较拗啤?
② 起重小車(chē)變幅的塔式起重機(jī)
這類(lèi)塔式起重機(jī)起重臂架始終處于水平位置，起重小車(chē)在臂架的下弦桿上移動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是水平變幅就位快、效率高，并具有起重幅度上的優(yōu)勢(shì)。一般大幅度的塔式起重機(jī)多采用這種結(jié)構(gòu)形式。但是由于臂架受力以彎矩為主，故臂架設(shè)計(jì)后的本身重量較大。另外，在同樣臂趾高度的情況下，起重小車(chē)變幅形式比臂架可俯仰或可折臂的塔式起重機(jī)的起重高度利用范圍小，故適用于自升塔式起重機(jī)。
③ 折臂變幅的塔式起重機(jī)
它是介于上述兩種塔式起重機(jī)之間的臂架結(jié)構(gòu)形式，是國(guó)外近年發(fā)展起來(lái)的產(chǎn)品。主要是在起重高度與幅度上彌補(bǔ)了上述兩種塔式起重機(jī)使用范圍的局限性，它的平衡臂短，但是這種塔式起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜、制造工藝與安裝麻煩，因而在高層建筑工程中的使用與發(fā)展受到了—定限制。
(3) 按塔式起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部位所處的位置分類(lèi)
可分為上旋式和下旋式兩種結(jié)構(gòu)形式:
① 下旋式塔式起重機(jī)
重機(jī)是指回轉(zhuǎn)支承布置在塔身的下部，塔式起重機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)塔身與上部起重臂架一起旋轉(zhuǎn)。這類(lèi)塔式起重機(jī)重心較低，塔身弦桿單向受力，大部分結(jié)構(gòu)都布置在轉(zhuǎn)臺(tái)上，增加了起重的穩(wěn)定性，維修保養(yǎng)方便。但是這類(lèi)塔式起重機(jī)不宜使用在起重高度較高的自升塔式起重機(jī)上，因?yàn)樗狡鹬貦C(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)塔身無(wú)法附著或內(nèi)爬。另外，它的回轉(zhuǎn)支承裝置較復(fù)雜，制造精度要求也高。
② 上旋式塔式起重機(jī)
該機(jī)回轉(zhuǎn)支承布置在塔式起重機(jī)的塔身上部，當(dāng)塔式起重機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)塔身不旋轉(zhuǎn)。由于這類(lèi)塔式起重機(jī)上部起重與變幅的繩輪系統(tǒng)不與下部轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)系，所以適宜于自升塔式起重機(jī)，它起重高度高，對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)受載的要求低，制造工藝簡(jiǎn)便。但是也帶來(lái)了塔式起重機(jī)重心較高穩(wěn)定性差的弱點(diǎn)，且塔身旋轉(zhuǎn)方向改變時(shí)主弦桿交變受力，塔身間聯(lián)接螺栓需施加一定，的預(yù)緊力才能保證塔式起重機(jī)正常工作。
(4) 按塔式起重機(jī)塔身加節(jié)形式分類(lèi)
可區(qū)分為上加節(jié)，中加節(jié)和下加節(jié)三種 。
① 塔身上加節(jié)形式的讓塔式起重機(jī)
這類(lèi)塔式起重機(jī)在加節(jié)塔身時(shí)，起重吊鉤把標(biāo)準(zhǔn)節(jié)塔身裝進(jìn)起重機(jī)頂部中心位置就位，然后利用液壓頂升機(jī)構(gòu)逐步爬升，以達(dá)到自升的目的(如國(guó)產(chǎn)Z80型白升塔式起重機(jī))。采用這種加節(jié)安裝的方法，塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一次安裝的高度大，安裝效率高，并簡(jiǎn)化爬升平臺(tái)。但是，由于采用上加節(jié)形式，故在安裝工況下的平衡較復(fù)雜，而由于頂部中心翻板安裝較麻煩，因而容易產(chǎn)生安全問(wèn)題。
② 塔身中加節(jié)形式的塔式起重機(jī)
這類(lèi)塔式起重機(jī)自升時(shí)，塔身由爬升套架(又稱外套架)的側(cè)面橫向加節(jié)，并借助于液壓頂升機(jī)構(gòu)自升。這類(lèi)塔式起重機(jī)又分兩種， 一種是采用外套架內(nèi)塔身加節(jié)(如國(guó)產(chǎn)QTZl20型自升塔式起重機(jī))；另一種是采用內(nèi)套架外塔身加節(jié)，外塔身往往足頂升前在平臺(tái)上臨時(shí)拼裝起來(lái)。在一般的自升塔式起重機(jī)中，采取中加節(jié)形式居多。
③ 塔身下加節(jié)形式的塔式起重機(jī)
塔身加節(jié)是在近地面進(jìn)行的(如國(guó)產(chǎn)QIc80型自升塔式起重機(jī))，其外套架連在塔式起重機(jī)底部機(jī)座上，因而地面加節(jié)較安全，安裝比方便。但是，這類(lèi)塔式起重機(jī)只能用在下旋式，且加節(jié)的液壓缸隨著塔身的升高而荷載加大，故起重高度受到—定的限制。
2 塔式起重機(jī)構(gòu)造及設(shè)計(jì)
塔式起重機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)述：
塔式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓爬升、電氣控制以及安全保護(hù)裝置等組成，現(xiàn)按各部分的不同特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下 ：
2.1 金屬結(jié)構(gòu)
金屬結(jié)構(gòu)主要包括：行走臺(tái)車(chē)架、支腿、底架平臺(tái)、塔身、套架、回轉(zhuǎn)承座、轉(zhuǎn)臺(tái)、駕駛室(包括電器控制室)、塔帽、起重臂架、平衡臂架以及繩輪系統(tǒng)支架等組成。
2.1.1基礎(chǔ)行走臺(tái)車(chē)與地盤(pán)
塔式起重基礎(chǔ)隨起重機(jī)構(gòu)造、使用條件而異：軌道式塔式起重機(jī)采用軌道基礎(chǔ)：固定式和附著式塔式起重機(jī)常采用混凝土基礎(chǔ)；內(nèi)爬式塔式起重機(jī)可以以建筑結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。以下僅介紹常見(jiàn)的軌道式塔式起重機(jī)的行走臺(tái)車(chē)和地盤(pán)(底架)。
行走臺(tái)車(chē)與底盤(pán)(底架)
①行走臺(tái)車(chē)架
根據(jù)臺(tái)午架上有無(wú)動(dòng)力裝置，分主動(dòng)與從動(dòng)兩種臺(tái)車(chē)架。為了促使臺(tái)車(chē)架一個(gè)支點(diǎn)上兩個(gè)車(chē)輪同時(shí)著地行走正作，—般均設(shè)計(jì)成均衡結(jié)構(gòu)。行走臺(tái)車(chē)架端部裝有夾軌器，其作用是在非工作狀況或安裝階段鉗住軌道，以保證塔式重機(jī)的自身穩(wěn)定。
②行走支腿與底架平臺(tái)
塔式起重機(jī)的行走支腿與底架平臺(tái)主要是承受塔身上部的載荷，并能保證塔式起重機(jī)在所鋪設(shè)的軌道上行走自如。
底架與支腿之間的結(jié)構(gòu)形式行又三種：
(a)水母式 行止支腿能在底架銷(xiāo)軸作水平方向靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。它可在曲線軌道上行走，們?cè)谄綍r(shí)需用水平支撐相互固定。
(b)井架式 支腿與底架聯(lián)成一體成井字形。制造簡(jiǎn)便，底架上空間高度大，安放壓鐵較容易，但安裝麻煩。底架平臺(tái)上的平衡壓鐵有兩種：一種是鑄鐵制成，比重大、體積小；另一種是鋼筋混凝土預(yù)制，體積大，但價(jià)格便宜。
(c)十字架式 底架與支腿聯(lián)成十字形。架構(gòu)輕巧，用鋼量省，占用高度空間小，是目前較先進(jìn)的一種結(jié)構(gòu)形式。但是，它唯一缺點(diǎn)是用作行走式時(shí)，塔式起重機(jī)不能作彎軌運(yùn)行。
2.1.2 塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)
塔身結(jié)構(gòu)是塔式起重機(jī)骨架中的主體，支承著塔機(jī)上部的重量和載荷的重量，重量通過(guò)塔身傳至底架和行走臺(tái)車(chē)上或直接傳至塔機(jī)的基礎(chǔ)上。
塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)主弦桿亦是用角鋼扣方而成，扣方的主弦桿與其它型鋼桿件焊而成，主弦桿中心線為：1465×1465×2800，每節(jié)之間用16件M20/10.9級(jí)特制高強(qiáng)螺栓聯(lián)接。
塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的連接形式可分為：法蘭盤(pán)連接、螺栓連接、套柱螺栓和銷(xiāo)軸連接以及對(duì)開(kāi)軸瓦式連接等。
2.1.3 上轉(zhuǎn)臺(tái)、駕駛室與塔帽
上部旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)人的雙排滾珠軸承支承在回轉(zhuǎn)承座上。在它的上面與塔帽或駕駛室金屬結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)。在轉(zhuǎn)臺(tái)上一般對(duì)稱地安裝兩套回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以保證上部塔帽及起重臂、平衡臂360度回轉(zhuǎn)工作。
駕駛室與塔帽—般都連在一起，有時(shí)候在駕駛室頂上還設(shè)有電器室，以便于電器控制系統(tǒng)維修保養(yǎng)。駕駛室內(nèi)安裝有各種操縱與電子控制儀器盤(pán)。在用作內(nèi)爬式時(shí)，還設(shè)有施工現(xiàn)場(chǎng)電視攝像顯示裝置，以確保駕駛員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)起重物的視野保持在最佳狀態(tài)。 塔帽起著起重臂、平衡臂和塔身聯(lián)系的轉(zhuǎn)向平衡作用。塔帽的金屬結(jié)構(gòu)頂部形式共有四種：前部直立、后部?jī)A斜；前部?jī)A斜、后部直立：兩面傾斜：整個(gè)塔帽簡(jiǎn)化成后頃或直立三角撐。四種塔帽形式各有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)塔式起重機(jī)的需要來(lái)確定，塔帽頂上設(shè)有避雷針，測(cè)風(fēng)儀及指示燈。
塔帽是由角鋼，方管、鋼板等組焊成的斜錐體，上端通過(guò)拉桿使起重臂與平衡臂保持水平，下端用16支M20×100螺栓與回轉(zhuǎn)塔身連接，為了安裝吊臂拉桿和平衡臂拉桿，在塔頂上部設(shè)有工作平臺(tái)和滑輪組。
2.1.4 起重臂
塔式起重機(jī)臂架的形式一般有三種：桁架壓桿式臂架、桁架水平壓彎式臂架、桁架混合式臂架，如圖2.1所示。臂架主要承受軸向壓力，依靠改變臂架的傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)塔機(jī)的工作幅度的改變，壓桿式臂架亦稱動(dòng)臂式臂架。桁架水平壓彎式臂架如圖所示，工作時(shí)臂架主要承受軸向力及彎矩作用，依靠起重小車(chē)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)工作幅度的改變。桁架混合式臂架如圖所示。是一 種綜合了動(dòng)臂變幅和小車(chē)變幅優(yōu)點(diǎn)的折臂式臂架。這種臂架是由鋼絲繩、人字架、A子架及后臂架組成的平行四邊形
后段和由鋼絲繩、A字架及前臂架組成的三角形前段鉸接而成的。當(dāng)變幅鋼絲繩收進(jìn)時(shí)，兩段相對(duì)曲折，前臂架始終處于水平狀態(tài)。當(dāng)前后兩段折彎成90度時(shí)，
后段垂直接高塔身，提高了起升高度。 圖2.1臂架結(jié)構(gòu)
塔式起重機(jī)的臂架長(zhǎng)，自重較大，臂架設(shè)計(jì)的是否合理將直接影響起重機(jī)的承載能力。在保證臂架的強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性的條件下，如何減輕臂架的重量是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。
目前塔式起重機(jī)常采用桁架壓桿式臂架和桁架水平壓彎式臂架兩類(lèi)。壓桿式臂架的的截而以矩形為主，而水平壓彎式臂架常以三角形截面為主。臂架的弦桿和腹桿可采用型鋼和無(wú)縫鋼管制成。
起重臂的構(gòu)造
桁架壓桿式臂架如圖2.2所示，桁架壓桿式臂架在變幅平面(或稱起升平面)的受力情況相當(dāng)于—根兩端簡(jiǎn)支 梁的受力情況。臂架中間部分采用等截面平行弦桿，兩端為梯形。
臂架在回轉(zhuǎn)平面相當(dāng)于—根懸臂梁的受力情 圖 2.2桁架壓桿式臂架
況。通常臂架制成頂部尺寸小、根部尺寸大的形式。為了便于運(yùn)輸，安裝和拆卸，臂架中間部分可以制成若干段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，用螺栓將它們連接起來(lái)。
起重臂是組合式可變結(jié)構(gòu),共分九節(jié)。起重臂上、下弦桿都是用兩條角鋼拼焊而成的方管，整個(gè)臂架為三角形截面，節(jié)與節(jié)之間用銷(xiāo)軸連接，拆裝方便，為了提高起重性能，減輕吊臂的重量，吊臂采用雙吊點(diǎn)變截面空間桁架結(jié)構(gòu)，在起重臂第一節(jié)放置小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)，在小車(chē)上設(shè)置有吊籃，便于安裝與維修，臂架根部第一節(jié)與回轉(zhuǎn)塔身用銷(xiāo)軸連接。為了保證起重臂水平，在第二節(jié)、第六節(jié)臂設(shè)有兩吊點(diǎn)，通過(guò)這兩點(diǎn)與塔帽連接。
起重臂在組裝時(shí)，必須嚴(yán)格按照每節(jié)臂上序號(hào)標(biāo)記組裝，不允許錯(cuò)位或隨意組裝，起重臂最長(zhǎng)為30米，根據(jù)施工要求也可以組裝成28米臂長(zhǎng)和24米臂，其中變28米臂長(zhǎng)時(shí)，拉桿吊點(diǎn)位置不變；變24米臂長(zhǎng)時(shí)拉桿吊點(diǎn)位置也不變。兩組起重臂拉桿上端通過(guò)特制的銷(xiāo)軸與塔帽耳板連接，其下端通過(guò)特制銷(xiāo)軸分別與起重臂上弦桿的吊點(diǎn)銷(xiāo)孔連接而將起重臂懸掛為水平形式。
30米臂組裝順序：1+2+3+4+5+6+7+8+9
28米臂組裝順序：1+2+3+4+5+6+7+9
24米臂組裝順序：1+2+3+4+5+6+9
2.1.5 平衡臂
平衡臂為工字鋼及角鋼組焊而成的結(jié)構(gòu)，分兩節(jié)，用耳板銷(xiāo)軸連接，平衡臂上設(shè)有欄桿及過(guò)道，尾部設(shè)置工作平臺(tái)，平衡臂的一端用兩根特制的銷(xiāo)軸與回轉(zhuǎn)塔身相連，另一端組合剛性拉桿同塔帽相連，尾部裝有平衡重和起升機(jī)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)本身有獨(dú)立的底座，用四根銷(xiāo)軸平衡在平衡臂上，平衡重的重量隨吊臂長(zhǎng)度改變而變化，30米臂時(shí)為13噸，28米臂時(shí)為12噸，24米臂時(shí)為11噸。平衡臂拉桿分兩組，通過(guò)特制的銷(xiāo)軸分別將塔帽和平衡臂尾部的拉桿耳板連接，將平衡臂掛至水平位置。
2.1.6 上支座
上支座上部用16個(gè)M30×100高強(qiáng)度螺栓與回轉(zhuǎn)塔身底部的法蘭板連接，下部用36個(gè)M24高強(qiáng)度螺栓與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈連接，在上支座兩側(cè)對(duì)稱地安裝兩套回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，安裝在它下部的小齒輪準(zhǔn)確地與回轉(zhuǎn)支承外齒圈嚙合。
2.1.7 下支座
下支座是上部通過(guò)回轉(zhuǎn)支承與上支座連接，下部與塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和套架連接的金屬結(jié)構(gòu)，它主要是由鋼板拼焊而成的，它的上部平面用36個(gè)M24高強(qiáng)度螺栓與回轉(zhuǎn)裝置的外齒圈連接，支承上部結(jié)構(gòu)，下部四個(gè)支腳和四角平面分別用16套M30×100高強(qiáng)度螺栓與套架連接，用16套M30/10.8級(jí)高強(qiáng)度螺栓與塔身連接。
2.1.8 回轉(zhuǎn)塔身
回轉(zhuǎn)塔身是用角鋼扣方而成的主弦桿與其它形鋼組焊而成的,上端用法蘭與塔帽連接,下端通過(guò)法蘭與上支座連接。
2.2 工作機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)
機(jī)械傳動(dòng)部分包括起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、液壓頂升機(jī)構(gòu)、電梯卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)以及電纜卷筒等組成。分別簡(jiǎn)介如下：
2.2.1 起升機(jī)構(gòu)
一、起升機(jī)構(gòu)的組成和型式
起升機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖2.3)是起重機(jī)械的主要機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)重物的升降運(yùn)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)通常由原動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器、離合器、鋼絲繩滑輪組和吊鉤等組成。
按照超重機(jī)的傳動(dòng)方式不同，起升機(jī)構(gòu)有機(jī)械傳動(dòng)、電力——機(jī)械傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱電力傳動(dòng))和液壓——機(jī)械傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱液壓傳動(dòng))等型式。
1．三速電動(dòng)機(jī)動(dòng) 2．彈性聯(lián)軸節(jié) 3．液力推機(jī)制動(dòng)器 4. 圓柱齒輪減速器
5．十字滑塊聯(lián)軸器 6．卷筒 7．高度限位器 8.渦流制動(dòng)器
圖 2.3 起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
二、起升機(jī)構(gòu)起重零部件的選擇計(jì)算
1.吊鉤
由于最大起重量Q1=10000 Kg ,即FQ1=98000 N ,
FQ1+Fq= FQ ，
FQ1+2.5%FQ= FQ ，
所以Fq=2513 N; FQ=100513 N.
2.起升機(jī)構(gòu)滑輪組倍率
通常起升機(jī)構(gòu)的倍率與額定起重量有一定的關(guān)系，初選時(shí)可參考表2.1
額定起重量Q
3
5
8
12
16
25
40
65
100
倍 率a
2
3
4～6
6
6～8
8～10
10
12～16
17～20
表2.1 滑輪組倍率
選a=6 。
3.鋼絲繩計(jì)算
起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩直徑按最大靜載荷來(lái)確定。
鋼絲繩中的最大靜拉力Smax (繞入卷筒的鋼絲繩分支上的拉力)，由下式確定：
[見(jiàn)參考文獻(xiàn)【2】第67~68頁(yè)]
N (2.1)
式中 FQ——最大起升載荷，N，其中所含吊具自重載荷Fq=2.5%FQ ；
a——滑輪組倍率；
ηB——滑輪組總效率，ηB=0.95 ；
ηd——導(dǎo)向滑輪效率，ηd=0.98 。
由于最大起重量Q1=10000 Kg,即FQ1=98000 N, FQ1+Fq= FQ，F(xiàn)Q1+2.5%FQ= FQ，
所以Fq=2513 N; FQ=100513 N.
N
所選鋼絲繩的破斷拉力Fp必須滿足下式：
N (2.2)
式中 n ——安全系數(shù)，選定工作級(jí)別為M5級(jí)，則n=5.5 。
所以 N
選取鋼絲繩型號(hào)為：6W（19）—16—170—I—光—右交 GB 1102—74
4.卷筒的尺寸及轉(zhuǎn)速的計(jì)算
（1）卷筒最小卷繞直徑 mm
式中 h——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩有關(guān)的系數(shù)，按下表2.2選用；
d——鋼絲繩的直徑，mm 。
表2.2 系數(shù)h
機(jī)構(gòu)工作級(jí)別
卷筒
滑輪
普通鋼絲繩
不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩
普通鋼絲繩
不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩
M1～M3
14
16
16
18
M4
16
18
18
20
M5
18
20
20
22.4
M6
20
22.4
22.4
25
由于機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M5，所以選取h=18，d=16 mm 。
得 mm
取 卷筒計(jì)算直徑 D1=500 mm 。
（2）單層繞有槽卷筒的長(zhǎng)度LZ
（2.3）
式中 L1——固定鋼絲繩端部所需要的長(zhǎng)度（mm），一般取L13t，（t為繩槽節(jié)距，取t=18 mm）;
L2——卷筒兩端空余部分的長(zhǎng)度，根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝需要而定，取L2=20mm；
L0——卷筒上車(chē)螺旋槽部分長(zhǎng)度，mm。
L0取決于起升高度、滑輪組的倍率、卷筒計(jì)算直徑及繩槽節(jié)距。按下式確定：
mm （2.4）
式中 H——起重機(jī)最大起升高度，H=35 m=35000 mm;
a——滑輪組倍率，a=6 ；
Z0——鋼絲繩附加安全圈數(shù)，一般取1.5～3圈，這里取Z0=2 。
故卷筒總長(zhǎng)度為：
mm
（3）卷筒壁厚d計(jì)算
采用Q235鋼板制成的焊接卷筒，
取d=d=16 mm (卷筒壁厚)。
對(duì)卷筒壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核
卷筒壁上的壓應(yīng)力為：
MPa （2.5）
式中 Smax——鋼絲繩的最大拉力，Smax =17994 N；
t——繩槽節(jié)距，t=18 mm；
d——卷筒壁厚，d=16 mm；
[sc]——卷筒材料的許用壓應(yīng)力（MPa）。對(duì)鋼 MPa（ss為屈服極限）。
Pa
MPa MPa
所以卷筒壁厚d=16 mm 滿足強(qiáng)度校核。
（4）卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算
卷筒轉(zhuǎn)速n可按下式計(jì)算：
r/min （2.6）
式中 a——滑輪組的倍率，a=6；
v——起升速度，v=50 m/min ；
D1——卷筒卷繞直徑，D1=300 mm 。
所以卷筒轉(zhuǎn)速 r/min
三、起升機(jī)構(gòu)功率計(jì)算
1．計(jì)算電動(dòng)機(jī)的靜功率 [見(jiàn)參考文獻(xiàn)【2】第69~70頁(yè)]
kW （2.7）
式中 FQ——最大起升載荷，F(xiàn)Q=100513 N；
η——機(jī)構(gòu)總效率，（ηB=0.95為滑輪組總效率，ηd=0.98為導(dǎo)向滑輪效率，ηt=0.98為卷筒的機(jī)械效率，ηch=0.95為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率）；
v——起升速度，v=50 m/min 。
所以 kW
初選電機(jī)：
根據(jù)工作級(jí)別、作業(yè)特點(diǎn)以及電動(dòng)機(jī)的工作特性，同時(shí)為了滿足電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和不過(guò)熱要求，所選電機(jī)的額定功率應(yīng)滿足下式：
kW （2.8）
式中 PJC——電動(dòng)機(jī)額定功率，kW；
PJ——起升靜功率，kW；
KJC——穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，與接電持續(xù)率JC有關(guān)，這里JC取40%，相應(yīng)的KJC取0.78 。
故 kW
所以 取PJC =80 kW 。
2.電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校驗(yàn)
起升機(jī)構(gòu)要求電動(dòng)機(jī)在有電壓損失（交流電動(dòng)機(jī)為15%，直流不考慮）、最大轉(zhuǎn)矩允許差（交流電動(dòng)機(jī)10%，直流不考慮）時(shí)，可起吊1.25倍的額定起重量。故電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)符合下式的要求，以便保證有足夠的過(guò)載能力。
kW （2.9）
式中 PJC——基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率，PJC=80 kW；
Zm——電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)，Zm =2；
λ——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)，λ=1.5；
H——考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載實(shí)驗(yàn)超載的系數(shù)，繞線異步電動(dòng)機(jī)取H=2.1，籠型異步電動(dòng)機(jī)取H=2.2，直流電動(dòng)機(jī)取H=1.4 。
由于 kW
所以電動(dòng)機(jī)額定功率PJC =80 kW 滿足電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校驗(yàn)。
塔式起重機(jī)采用了YZR200L2-4/8/32三速帶渦流制動(dòng)電機(jī)，通過(guò)帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器
帶動(dòng)變速箱再驅(qū)動(dòng)卷筒獲得三種繩速，根據(jù)吊重再選擇不同的滑輪倍率。當(dāng)選用2繩時(shí)，速度可達(dá)到10、40、80米/分三種；為達(dá)到啟動(dòng)和制動(dòng)迅速又平穩(wěn)，在電動(dòng)機(jī)的另一端帶有渦流制動(dòng)器。
該電機(jī)本身帶有渦流制動(dòng)器，它與起動(dòng)調(diào)速電阻相配合，使電機(jī)的起動(dòng)，調(diào)速性能得到很大改善，較好地滿足塔機(jī)使用的要求,卷?yè)P(yáng)機(jī)停止時(shí),由YWZ-315/45型液壓推桿制動(dòng)。操作時(shí)，將兩操作手柄置于零位后，按下起動(dòng)按鈕SB2，線路接觸器K閉合，再逐檔操作手柄，逐檔地切除電阻，就可以平穩(wěn)起吊重物，應(yīng)注意檔位的切換必須順序進(jìn)行，重載時(shí)每一檔至少停留3-4秒才能切換到下一檔位以減少?zèng)_擊。應(yīng)特別注意低速帶渦流檔每10分鐘內(nèi)的使用時(shí)間不得超過(guò)1.5分鐘，否則渦流制動(dòng)器有過(guò)熱損壞的危險(xiǎn)。當(dāng)需要反方向運(yùn)行時(shí)，必須將操作手柄逐檔扳回零位，待電機(jī)停止后，再逆向逐檔扳動(dòng)手柄，禁止單方向運(yùn)轉(zhuǎn)中突然打反轉(zhuǎn)。
2.2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
使起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分相對(duì)于非旋轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置稱為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是塔式起重機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)之一，它的作用是使已備齊在空中的貨物繞起重機(jī)的垂直軸線而內(nèi)作圓弧運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到在水平面內(nèi)運(yùn)輸貨物的目的。用回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)完成水平運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是不需要龐大的軌道和支撐機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)阻力也較?。喝秉c(diǎn)是結(jié)構(gòu)構(gòu)比較復(fù)雜，移動(dòng)范圍有限?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)配合工作可將服務(wù)范圍擴(kuò)大。
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由兩部分組成：旋轉(zhuǎn)支撐裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
(1)旋轉(zhuǎn)支撐裝置的型式與構(gòu)造
旋轉(zhuǎn)支撐裝置的任務(wù)是保證起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分有確定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從運(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)看，它應(yīng)提供所要求的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的約束：從受力方面來(lái)看，它應(yīng)能承受起重機(jī)各種載荷所引起的垂直力、水平力和傾覆力矩。
旋轉(zhuǎn)支撐的型式有兩大類(lèi)：柱式旋轉(zhuǎn)支撐裝置和轉(zhuǎn)盤(pán)式旋轉(zhuǎn)支撐裝置，前者的主要優(yōu)點(diǎn)是承受傾覆力矩的能力好，后者的主要優(yōu)點(diǎn)是所占的空間高度較小。
①柱式旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)
柱式旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)主要有一個(gè)柱，兩個(gè)水平支撐及一個(gè)垂直推力支撐組成，有時(shí)用一個(gè)向心推力支撐代替一個(gè)水平支撐與垂直推力支撐。根據(jù)柱式固定或旋轉(zhuǎn)分為定柱式和旋柱式兩類(lèi)。
定柱式的下部直徑較大，采用水平支撐滾輪的型式，滾輪裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分，可以使?jié)L輪的位置適應(yīng)傾覆力矩的方向，用于支撐力較大的情況。
旋柱式支撐裝置也是將滾輪裝在旋轉(zhuǎn)部分，使?jié)L輪的位置適應(yīng)傾覆力矩的方向，由于滾輪是在圓滾道里面滾動(dòng)，接觸點(diǎn)的曲率比較有利，使?jié)L輪能承受較大的支撐力。下支撐的作用是承受旋轉(zhuǎn)部分的重量和水平力，所以一般采用一個(gè)有自動(dòng)調(diào)位作用的推力軸承和一個(gè)球面徑向滾動(dòng)軸承，為了保證自動(dòng)調(diào)位作用，應(yīng)使兩個(gè)軸承的球面中心重合于—點(diǎn)。
②轉(zhuǎn)盤(pán)式旋轉(zhuǎn)支撐裝置
這種旋轉(zhuǎn)支撐裝置的特點(diǎn)是沒(méi)有很長(zhǎng)的柱子機(jī)構(gòu)，起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分裝在一個(gè)大轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)滾動(dòng)體(滾輪、滾子、滾珠)支撐與固定部分上。轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)支撐裝置有：輪式、滾子及滾動(dòng)軸承式。
輪式旋轉(zhuǎn)支撐裝置的旋轉(zhuǎn)部分支承在三個(gè)或四個(gè)有車(chē)輪裝置構(gòu)成的支點(diǎn)上。載荷不大時(shí)，每個(gè)支點(diǎn)可用一個(gè)車(chē)輪；載荷較大時(shí)，每個(gè)支點(diǎn)可用兩個(gè)車(chē)輪，裝在均衡架上。三個(gè)支點(diǎn)抗傾覆的作用較小，它的優(yōu)點(diǎn)是靜定、輪壓可由平衡條件完全確定，對(duì)于車(chē)輪安裝較低。
滾子式旋轉(zhuǎn)支承裝置將圓錐或圓柱滾子裝在上下兩個(gè)環(huán)形軌道之間。轉(zhuǎn)動(dòng)部分的環(huán)形軌道制成前后兩段圓弧，目的是提高支承抗傾能力。滾子是旋轉(zhuǎn)支承裝置的滾動(dòng)體敬目很多，它的承受載能力比滾式大，對(duì)于相同的傾覆力矩，所需軌道直徑較小，可是結(jié)構(gòu)比較緊湊。圓錐滾子多用于軌道直徑較小的情況，避免了附加摩擦與磨損。由于有軸向力，滾子裝載由許多拉桿構(gòu)成的保持架上。
滾動(dòng)軸承式旋轉(zhuǎn)支承裝置的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊：裝配與維護(hù)簡(jiǎn)單，密封劑潤(rùn)滑條件好，軸向間隙小，工作平穩(wěn)，消除了大的沖擊；旋轉(zhuǎn)阻力小，磨損也小，壽命長(zhǎng)。軸承中央可作為通道，對(duì)于起重機(jī)的總體布置帶來(lái)某些方便。
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(如圖2.4)由兩臺(tái)YZR132M-6/2.2kW電機(jī)驅(qū)動(dòng)。經(jīng)液力偶合器帶動(dòng)小齒輪,從而帶動(dòng)塔機(jī)上部的起重臂、平衡臂等左右回轉(zhuǎn)，其速度為0.62r/m，由于采用液力偶合器聯(lián)結(jié)，因此塔機(jī)在起動(dòng)和制動(dòng)中平穩(wěn)無(wú)沖擊。內(nèi)置式電磁停止器可對(duì)塔機(jī)起重臂作精確定位，使得物品就位準(zhǔn)確。
1．電動(dòng)機(jī) 2．液力偶合器 3．內(nèi)置式（常開(kāi)）電磁止動(dòng)器
4．少齒差行星減速器 5． 主動(dòng)小齒輪 6．單排球式回轉(zhuǎn)支承
圖2.4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及回轉(zhuǎn)支承裝置簡(jiǎn)圖
操作時(shí)需要注意的是：進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作時(shí)禁止瞬時(shí)正、反轉(zhuǎn)操作；禁止瞬時(shí)全速運(yùn)轉(zhuǎn)操作，應(yīng)由慢到快逐步操縱?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)有左、右限位開(kāi)關(guān)（S9-1、S9-2），使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)兩圈半即自動(dòng)停止；以保護(hù)電纜不纏繞。
2.2.3 小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)
小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖2.5）是載重小車(chē)變幅的驅(qū)動(dòng)裝置，由YDEJ132S-4/8二速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)由液力推動(dòng)制動(dòng)器，擺線針輪減速器帶動(dòng)卷筒，通過(guò)鋼絲繩（6W×19-14-155-I-甲-鍍-右交GB1102-74）使載重小車(chē)以20/40米/分的速度在臂架軌道上來(lái)回變幅運(yùn)動(dòng)。兩牽引繩均一端纏繞后固定在卷筒上，另一端則固定在載重小車(chē)上，變幅時(shí)靠繩的一收一放來(lái)保證載重小車(chē)正常工作。
1.制動(dòng)器 2.卷筒 3.減速器 4.聯(lián)軸器 5.電動(dòng)機(jī) 6、7.運(yùn)行小車(chē)
8.變幅鋼絲繩 9.導(dǎo)向滑輪
圖2.5 小車(chē)牽引機(jī)構(gòu)及鋼絲繩穿繞簡(jiǎn)圖
由YDEJ132-4/8 3.3/2.2kW電機(jī)驅(qū)動(dòng),采用操作手柄控制接觸器，可快、慢二速控制。
2.2.4 液壓系統(tǒng)
液壓機(jī)構(gòu)（如圖2.6）是利用高壓油液來(lái)傳遞能量的一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可歸納為下列兩大類(lèi)：
a復(fù)式液壓傳動(dòng)
原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵，高壓又經(jīng)過(guò)分配閥進(jìn)入工作油缸，利用工作油缸中活塞桿或缸體的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)繩索牽引或齒輪齒條傳動(dòng)，將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槠鹬貦C(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
這種旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，自重輕，工作平穩(wěn)。但一般只能做非整周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
b.回轉(zhuǎn)式液壓傳動(dòng)
這與前者的差別在于采用回轉(zhuǎn)式的液壓馬達(dá)，而不用往復(fù)式的液壓油缸。液壓馬達(dá)是油油泵來(lái)的高壓油驅(qū)動(dòng)。液壓馬達(dá)可選用高壓馬達(dá)，用減速機(jī)傳動(dòng)，與機(jī)械傳動(dòng)方案一樣；也可選用低速大扭矩馬達(dá)，可以省去或減少中間傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)最后—級(jí)大齒輪，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
這種液壓旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，自重輕，可實(shí)現(xiàn)多周旋轉(zhuǎn)。但液壓馬達(dá)的制造和安裝精度要求較高。
圖2.6 液壓機(jī)構(gòu)原理圖
液壓頂升系統(tǒng)的工作，主要是靠安裝在套架內(nèi)側(cè)面的一套液壓油缸、泵、閥和油壓系統(tǒng)來(lái)完成。當(dāng)需要頂升時(shí)，由起重吊鉤吊起標(biāo)準(zhǔn)節(jié)送進(jìn)引入架，拆去塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與下支座的16個(gè)M36的連接螺栓，開(kāi)動(dòng)電機(jī)使液壓缸工作，頂升上部結(jié)構(gòu)之后借助操縱爬爪支持上部重量，收回活塞，再次頂升，這樣兩次工作循環(huán)可接一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。液壓頂升過(guò)程的液壓動(dòng)力是這樣傳遞的，當(dāng)Y132M-4型5.5kw的電機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)油泵，輸出20MPa的油壓和10L/min流量液壓動(dòng)力。油泵供出的高壓油進(jìn)入手動(dòng)三位四通換向閥，中間裝有一支Y-60壓力表，便于觀察油壓讀數(shù)，手動(dòng)換向閥為的是控制油液的進(jìn)油和回油的方向，然后手動(dòng)換向閥的液壓油經(jīng)過(guò)平衡閥送到油缸中去進(jìn)行油缸的伸縮頂升工作。工作油缸的高壓腔接有平衡閥，主要是防止起重機(jī)在自升過(guò)程中，由于油路系統(tǒng)故障引起起重機(jī)超速下降。另外，在手動(dòng)換向閥并聯(lián)回油箱的管路中間還裝有一支溢流閥，為的是起安全作用。
整個(gè)液壓系統(tǒng)的主要性能參數(shù)如下：
頂升速度： V=0.69 m/min
工作流量： Q=10 L/min
安全溢流閥調(diào)定壓力 P=20 MPa
油缸最大行程：H=1600 mm
頂升力： W=40 t
用自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制液壓頂升機(jī)構(gòu)的油泵電機(jī)Y132S-