塔式起重机总体及平衡臂设计说明书.docx

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1、设计项目计算与说明结果刖百概述第1章前言1.1概述塔式起重机是我们建筑机械的关键设备，在建筑施工中 起着重要作用，我们只用了五十年时间走完了国外发达国家 上百年塔机发展的路程，如今已达到发达国家九十年代末期 水平并跻身于当代国际市场。QTZ40型塔式起重机简称QTZ40型塔机，是一种结构合 理，性能比较优异的产品，比较国内同规格同类型的塔机具 有更多的优点，能够满足高层建筑施工的需要，可用于建筑 材料和预制构件的吊运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵 地带建筑施工。高层建筑施工中，它的幅度利用率比其他类 型起重机高，其幅度利用率可达全幅度的 80%发展趋势QTZ4Q塔式起重机是400kNm上回转

2、自升式塔机。上 回转自升塔式起重机是我国目前建筑工程中使用最广泛的塔 机，几乎是万能塔机。它的最大特点是可以架得很高，所以 所有的高层和超高层建筑、桥梁工程、电力工程，都可以用 它去完成。这种塔式起重机适应性很强，所以市场需求很大。 1.2发展趋势塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。 在六十年代，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，如可控硅调速、涡流制动器等。进入七十 年代后，它的服务对象更为广泛。因此，幅度、起重量和起 升高度均有了显著的提高。总体设计概述就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方

3、面：整机性能：由于先进技术和材料的应用，同种型号的 产品，整机重量要轻20%右；高性能、高可靠性的配套 件，选择余地大、适应性好，性能得到充分发挥；电液比例 控制系统和智能控制显示系统的推广应用；操作更方便、 舒适、安全，保护装置更加完善；向吊重量大、起升高度、 幅度更大的大吨位方向发展。第2章总体设计2.1概述总体设计是毕业设计中至关重要的一个环节，它是后续设计 的基础和框架。只有在做好总体设计的前提下，才能更好的 完成设计。总体设计指导各个部件和各个机构的设计进行， 一般由总工程师负责设计。2.2确定总体设计方案QTZ40塔式起重机是上回转液压自升式起重机。尽管其 设计型号有各种各样，但其

4、基本结构大体相同。整台的上回 转塔机主要由金属结构，工作机构，液压顶升系统，电器控 制系统及安全保护装置等五大部分组成。2.2.1 金属结构确定总体设计方案塔式起重机金属结构部分由塔顶，吊臂，平衡臂，上、 下支座，塔身，转台等主要部件组成。对于特殊的塔式起重 机，由于构造上的差异，个别部件也会有所增减。金属结构 是塔式起重机的骨架，承受塔机的自重载荷及工作时的各种 外载荷，是塔式起重机的重要组成部分，其重量通常约占整 机重量的一半以上，因此金属结构设计合理与否对减轻起重 机自重，提高起重性能，节约钢材以及提高起重机的可靠性 等都有重要意义。塔机金属结构1 .塔顶自开塔式起重机塔身向上延伸的顶端

5、是塔顶，又称塔帽 或塔尖。其功能是承受臂架拉绳及平衡臂拉绳传来的上部载 荷，并通过回转塔架、转台、承座等的结构部件或直接通过 转台传递给塔身结构。塔顶自升式塔机的塔顶有直立截锥柱式、前倾或后倾截锥柱 式、人字架式及斜撑式等形式。截锥柱式塔尖实质上是一个 转柱，由于构造上的一些原因，低部断面尺寸要比塔身断面 尺寸为小，其主弦杆可视需要选用实心圆钢，厚壁无缝钢管 或不等边角钢拼焊的矩形钢管。人字架式塔尖部件由一个平 面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。而斜撑式塔尖则由一 个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。这两种型式塔尖 的共同特点是构造简单自重轻，加工容易，存放方便，拆卸 运输便利。塔顶高度与起

6、重臂架承载能力有密切关系，一般取为臂 架长度的1/7-1/10 ,长臂架应配用较高的塔尖。但是塔尖高度超过一定极限时，弦杆应力下降效果便不显著，过分加高 塔尖高度不仅导致塔尖自重加大，而且会增加安装困难需要 换用起重能力更大的辅助吊机。因此，设计时，应权衡各方 面的条件选择适当的塔顶高度。本设计采用前倾截锥柱式塔顶，断面尺寸为1.36m x1.36m。腹杆采用圆钢管。塔顶高6.115米。塔冒用无缝钢管 焊接而成，顶部设有连接平衡臂拉杆和吊臂拉杆的钱销吊耳， 以及穿绕起开钢丝绳的定滑轮，顶部应装有安全灯和避雷针。 其结构如图2-1所示：图2-1 塔顶结构图采用前倾截锥柱式塔顶2 . 起重臂1）构

7、造型式塔式起重机的起重臂简称臂架或吊臂，按构造型式可分 为：小车变幅水平臂架；俯仰变幅臂架，简称动臂；伸缩式 小车变幅臂架；折曲式臂架。采用小车变幅水平臂架小车变幅水平臂架，简称小车臂架，是一种承受压弯作 用的水平臂架，是各式塔机广泛采用的一种吊臂。 具优点是： 吊臂可借助变幅小车沿臂架全长进行水平位移，并能平稳准 确地进行安装就位。因此此次设计采用小车变幅水平臂架。吊臂构造型式小车臂架可概分为三种不同型式：单吊点小车臂架，双吊点小车臂架和起重机与平衡臂架连成一体的锤头式小车臂架。单吊点小车变幅臂架是静定结构，而双吊点小车变幅臂架则是超静定结构。幅度在40m以下的小车臂架大都采用单吊点式构造；

8、双吊点小车变幅臂架结构一般幅度都大于 50m。设计项目计算与说明结果分节问题截向形式双吊点小车变幅臂架结构自重轻，据分析与同等起重性能的 单吊点小车变幅臂架相比，自重均可减轻 5%-10%小车变幅 臂架拉索吊点可以设在下弦处，也可设在上弦处，现今通用 小车变幅臂架多是上弦吊点，正三角形截面臂架。这种臂架 的下弦杆上平间均用作小车运行轨道。2）分节问题臂架型式的选定及构造细部处理取决于塔机作业特点， 使用范围以及承载能力等因素，设计时，应通盘考虑作出最 佳选择，首先要解决好分节问题。小车臂架常用的标准节间长度有 6、7、8、10、12m五种。 为便于组合成若干不同长度的臂架，除标准节间外，一般都

9、 配设12个35m长的延接节，一个根部节，一个首部节和端 头节。端头节构造应当简单轻巧，配有小车牵引绳换向滑轮、 起升绳端头固定装置。此端头节长度不计入臂架总长，但可 与任一标准节间配装，形成一个完整的起重臂。本次设计选 用标准节长度为6m,另加上2m长的延接节。其示意图见图 2-2:选用标准节 长度为6m, 另加上2m长的 延按600060006000600060006000E000图2-2臂架分节3）截向形式及截面尺度塔机臂架的截面形式有三种：正三角形截面、倒三角形 截面和矩形截面。小车变幅水平臂架大都采用正三角形截面， 本次设计的QTZ40采用正三角形截面。选用这种方式的优点 是：下首钢

10、材，减轻重重，从而下约成本。其尺、截面形式 如图2-3所示：设计项目计算与说明结果及截面尺度采用正三角形截面臂架-五节：B=1020mm H=800mm 臂架六-七节：B=1017mm H=800mm臂架截面尺寸与臂架承载能力、臂架构造、塔顶高度及 拉杆结构等因素有关。截面高度主要受最大起重量和拉杆吊 点外悬臂长度影响最大。截面宽度主要与臂架全长有关。设 计臂架长度为40nl共分七节。4）腹杆布置和杆件材料选用矩形截面臂架的腹杆体系宜采用人字式布置方式，而三 角形截面起重臂的腹杆体系既可采用人字式布置方式，也可 采用顺斜置式。此两种布置方式各有特点。腹杆布置和杆件材料选用当采用顺斜置式式，焊缝

11、长度较短、质量不易保证。焊 接变形不均匀，节点刚度较差，且不便于布置小车变幅机构。 因此本设计选用人字式布置方式。具优点在于，这种布置方 式应用区段不受限制，焊缝长度较长，强度易于保证，焊接 变形较均匀，节点刚度较好，便于布置小车变幅机构。上弦选用20号无缝圆钢管、下弦选用角钢臂架杆件材料有多种选择可能性。一般情况下，上吊点 小车变幅臂架的上弦以选用16Mn实心钢为宜，但造价要高。 因此本设计选用20号无缝圆钢管。其特点是：惯性矩、长细 比要小，抗失稳能力高。下弦采用等边角钢对焊的箱型截面 杆件，经济实用，具有良好的抗压性能。因此上弦杆选用0 89 X8、0 89X 7,下弦选用的角钢型号为：

12、/ 75X 8、75X5, 臂间由销轴连接。5）吊点的选择与构造吊点可分为单吊点和双吊点。其设计原则是：臂架长度 50n吊点的选择与构造构。若臂架总长在50m以上，或对跨中附近最大起吊量有特 大要求应采用双吊点。采用单吊点结构时，吊点可以设在上 弦或下弦。吊点以左可看作简支梁，以右可看作悬臂梁。在 设计中采用双吊点。3 .平衡臂与平衡重平衡臂和平衡重米用双吊点QTZ40塔式起重机是上回转塔机。上回转塔机均需配设 平衡臂，其功能是支撑平衡重（或称配重），用以构成设计上 所需要的作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩，在小车 变幅水平臂架自升式塔机中，平衡臂也是延伸了的转台，除 平衡重外，还常在其尾

13、端装设起升机构。起升机构之所以同 平衡重一起安放在平衡臂尾端，一则可发挥部分配重作用， 二则增大钢丝纯卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排 绕并避免发生乱绳现象。1）平衡臂的结构型式平衡臂的结构型式平衡臂的构造设计必须保证所要求的平衡力矩得到满 足。短平衡臂的优点是：便于保证塔机在狭窄的空间里进行 安装架设和拆卸，适合在城市建筑密集地区承担施工任务的 塔机使用，不易受邻近建筑物的干扰，结构自重较轻。长平 衡臂的主要优点是：可以适当减少平衡重的用量，相应减少 塔身上部的垂直载荷。平衡重与平衡臂的长度成反比关系， 而平衡臂长度与起重臂之间又存在一定关系，因此，平衡臂 的合理设计可节约材料，降低整

14、机造价。常用平衡臂有以下三种结构型式：平衡臂结构选用型式的原则是：自重比较轻；加工制造 简单，造型美观与起重臂匹配得体。故此次设计选用平面框 架式平衡臂。它由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组 合梁和系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走道板两旁 设有防护栏杆。这种平衡臂的优点是结构简单，加工容易。 平衡臂的长度是10.17m。如图2-4所示：图2-4平衡臂2）平衡重平衡重属于平衡臂系统的组成部分，它的用量甚是可观，4 .拉杆QTZ4邺式起重机采用双吊点式拉杆结构，拉杆由焊件组 成，其材料为16Mn拉杆节之间用过渡节连接，由受力特性 计算出其拉杆点作为位置，其中在平衡臂和吊臂上设有拉板 和销

15、轴用来连接用。5 .上、下支座上支座上部分别与塔顶、起重臂、平衡臂连接，下部用高 强螺栓与回转支承相连接在支承座两侧安装有回转机构，它 下面的小齿轮准确地与回转支承外齿圈啮合，另一面设有限 位开关。下支座上部用高强螺栓与回转支承连接、支承上部结构， 下部四角平面用4个销轴和8个M30的高强螺栓分别与爬升 架和塔身连接。6 .塔身平衡重塔身结构也称塔架，是塔机结构的主体，支撑着塔机上 部结构的重量和承受载荷，并将这些载荷通过塔身传至底架 或直接传递给地基基础。7 ）塔身结构断面型式塔身结构断面分为圆形断面、三角形断面及方形断面三 类。圆形断面和三角形断面现在基本上不用，现今国内外生 产的塔机均采

16、用方形断面结构。因此本设计采用的也是方形 断面结构。按塔身结构主弦杆材料的不同，这类方形断面塔 架可分为：角钢焊接格桁架结构塔身，主弦杆为角钢辅以加 强筋的矩形断面格桁架结构；角钢拼焊方钢管格桁架结构塔 身及无缝钢管焊接格桁架结构塔身。由型钢或钢管焊成的空 间桁架，其成本比较低，且能满足工作需要。因此主弦杆采 用由等边角钢拼焊成的方管。这种样式具有选材方便、灵活 的优点。常用的矩形尺寸有：1.2mX 1.2m, 1.3mX 1.3m, 1.4m x 1.4m, 1.5mX 1.5m, 1.6mX 1.6m, 1.7mX 1.7m, 1.8mX 1.8m,拉杆上、下支座塔身塔身结构断面型式2.0

17、mX2.0m。止匕次设计的尺寸为1.6mX 1.6m。根据承载能力 的不同，同一种截面尺寸，其主弦杆又有两种不同截面之分。 主弦杆截面较大的标准节用于下部塔身，主弦杆截面较小的 标准节则用于上部塔身。塔身标准节的长度有2.5m, 3m,3.33m, 4.5m, 5m 6m, 10m等多种规格，常用的尺寸是 2.5m 和3m选用标准节长度为2.5m。2）塔身结构腹杆系统塔身结构的腹杆系统采用角钢或无缝钢管制成，腹杆可 焊装与角钢主弦杆内侧或焊装于角钢主弦杆外侧。斜腹杆和 水平腹杆可采用同一规格，腹杆有三角形，K字型等多种布置形式。腹杆不同会影响塔身的扭转刚度和弹性稳定。本次设计腹杆采用三角形布置

18、适合于中等起重能力塔 身结构采用的腹杆布置方式。3）标准节间的联接方式塔身标准节的联接方式有：盖板螺栓联接，套柱螺栓联 接，承插销轴联接和瓦套法兰联接。盖板螺栓联接和套柱螺 栓联接应用最广。本次设计的QTZ4邺机采用套柱螺栓联接，具特点是： 套柱采用齐口定位，螺栓受拉，用低合金结构钢制作。适用 于方钢管和角钢主弦杆塔身标准节的联接，虽加工工艺要求 比较复杂，但安装速度比较快。4）塔身结构设计采用方形断面结构设计的尺寸为 1.6mx1.6m选用标准节长度为2.5m采用三角形塔身结构腹杆系统标准节问的联接方XQTZ40图2-5塔身结构示意图采用套柱螺栓联接5）塔身的接高问题在进行具体接高操作之前

19、还应制定相关的安全操作规 程，以保证拆装作业的安全顺利进行。塔身结构设计7.转台装置转台是一个直接坐在回转支承（转盘）上的承上启下的 支撑结构。上回转自升式塔机的转台多采用型钢和钢板组焊成的工 字型断面环梁结构，它支撑着塔顶结构和回转塔架 ，并通过 回转支承及承座将上部载荷下传给塔身结构。回转支承装置回转支承简称转盘，是塔式起重机的重要部件，由齿圈、 座圈、滚动体、隔离快、连接螺栓及密封条等组成。按滚动 体的不同，回转支承可分为两大类：一是球式回转支承，另 一类是滚柱式回转支承。1）柱式回转支承柱式回转支承又可分为：转柱式和定柱式两类。定柱式回转支承结构简单，制造方便，起重回转部分转动惯量小

20、 自重和驱动功率小，能使起重机重心降低。转柱式结构简单， 制造方便，适用于起升高度和工作幅度以及起重量较大的塔 机。2）滚动轴承式回转支承滚动轴承式回转支承装置按滚动体形状和排列方式可分 为：单排四点角接触球式回转支承、双排球式回转支承、单 排交叉滚柱式回转支承、三排滚柱式回转支承。滚动轴承式 回转支承装置结构紧凑，可同时承受垂直力、水平力和倾覆 力矩是目前应用最广的回转支承装置。为保证轴承装置正常 工作，对固定轴承座圈的机架要求有足够的刚度。滚动轴承 式回转支承，回转部分固定，在大轴承的回转座圈上，而大 轴承的的固定座圈则与塔身（底架或门座）的顶面相固结。设计选用球式回转支承，其优点是：刚

21、性好，变形比较 小，对承座结构要求较低。钢球为纯滚动，摩擦阻力小，功 率损失小。根据构造不同和滚动体使用数量的多少，回转支承又分 为单排四点接触球式回转支承、双排球式回转支承、单排交 叉滚柱式回转支承和三排滚柱式回转支承。设计采用单排四点接触球式回转支承，它是由一个座圈 和齿圈组成，结构紧凑，重量轻，钢球与圆弧滚道四点接触， 能同时承受轴向力、径向力和倾翻力矩。塔机底架构造随着塔身结构特点（转柱式塔身或定柱式 塔身），起重机的走形方式（轨道式、轮胎式或履带式）及爬 升方式（内爬式或外附着自开式）而异。小车变幅水平臂架自开塔机采用的底架结构可分为：十 字型底架，带撑杆的十字型底架，带撑杆的井字型

22、底架，带 撑杆的水平框架式杆件拼装底架和塔身偏置式底架。本次设计采用的是带撑杆的x底架。底架用工字钢焊接 成框架结构，在四角安装有四条辐射状可拆卸支腿，该支腿 用槽钢焊接而成，用螺栓与框架结构连接，底架通过20个预 埋地脚螺栓与基础固定，螺栓为 M34底架外轮廓尺寸约为： 长 X 宽 X 高=4600X 4600 X 250 mm塔身的接高问题撑杆的作用是使塔身基础节与底架的四角相连，形成一 个空间结构，增加塔机整体稳定性。由于塔身撑杆的设置， 塔身危险断面由塔身根部向上移到撑杆的上支承面，同时塔 身根部平面对底架的作用减小，从而改善底架的受力情况。底架安装时，将底架拼装组合，放置于混凝土基础

23、上， 对正四角的放射形支腿地脚螺栓，使底架垫平牢实，要求校 平，平面度小于1/1000,拧紧20个M36的地脚螺栓。10.附着装置转台装置附着装置由一套附着框架，四套顶杆和三根撑杆组成， 通过它们将起重机塔身的中间节段锚固在建筑物上，以增加 塔身的刚度和整体稳定性.撑杆的长度可以调整，以满足塔 身中心线到建筑物的距离限制.回转支承塔身附着装置是用角钢对焊组合成的附着框架，由螺栓 联接成框形，包箍于塔身标准的外表面，在附着框架下方的 塔身主弦杆上分别固定一个小抱箍，以支持附着框架的重量, 再由三根可伸缩调整的附着撑杆，通过销轴把该框架与建筑 物连接，使塔机在规定高度与建筑物附着。.附着装置如图1

24、爬升架爬升架主要由套架，平台，液压顶升装置及标准节引进装置等组成。套架是套在塔身标准节外部。套架用无缝钢管选用球式回焊接而成，节高4.94米，截面尺寸2.0 X2.0米2。外侧设有转支承平台和套架爬升导向装置一爬升滚轮。在套架内侧的下方,还设有支承套架的支块，当套架上升到规定位置时，需将此 支块连同套架支托于塔身标准节的踏块上。为便于顶开安装的安全需要特设有工作平台，爬升架内 侧沿塔身主弦杆安装8个滚轮，支撑在塔身主弦杆外侧，在 爬升架的横梁上，焊上两块耳板与液压系统油缸较接承受油 缸的顶升载荷，爬升架下部有两个杠杆原理操纵的摆动爪， 在液压缸回收活塞以及引进标准节等过程中作为爬升架承托 上

25、部结构重量之用。2)顶升机构采用带撑杆的x底架顶升机构主要由顶升套架、顶升作业平台和液压顶升装 置组成，用于完成塔身的顶开加节接高工作。3)套架底架上回转自开塔机要有顶升套架。整体标准节用外套架。 外套架就是套架本体套在塔身的外部。套架本身就是一个空 间桁架结构。套架由框架，平台，栏杆，支承踏步块等组成。 安装套架时，大窗口应与标准节焊有踏块的方向相反。套架 的上端用螺栓与回转下支座的外伸腿相连接，其前方的上半 部没有焊腹杆，而是引入门框，因此其弦必须作特殊的加强， 以防止侧向局部失稳。门框内装有两根引入导轨，以便与标 准节的引入。4)液压顶升(1)按顶升接高方式的不同，液压顶升分为上顶升加节

26、 接高、中顶升加节接高和下顶升加节接高和下顶升接高三种 形式。上顶升加节接高的工艺是由上向下插入标准节，多用 于俯仰变幅的动臂自开式塔是起重机。下顶升加节接高的优 点：人员在下部操作，安全方便。缺点是：顶升重量大，顶 开时锚固装置必须松开。中顶升加节接高的工艺是由塔身一 侧引入标准节，可适用于不同形式的臂架，内爬，外附均可， 而且顶升时无需松开锚固装置，应用面比较广。本次设计的QTZ40式起重机采用上顶升加节接高。附着装置(2)按顶升机构的传动方式不同，可分为纯轮顶升机构、 链轮顶升机构、齿条顶升机构、丝杠顶升机构和液压顶升机 构等五种。绳轮顶升机构的特点是构造简单，但不平稳。链轮顶升机构与纯

27、轮顶升机构相类似，采用较少。齿条顶升机 构在每节外塔架内侧均装有齿条，内塔架外侧底部安装齿轮。 齿轮在齿条上滚动，内塔架随之爬升或下降。丝杠爬升机构 的丝杠装在内塔架中轴线处，或装在塔身的侧面内外塔架的 空隙里。通过丝杠正、反转，完成顶升过程。10本次设计的QTZ4邺式起重机采用液压顶升机构。液压 顶升机构由电动机驱动齿轮油泵，液压油经手动换向阀、平 衡阀进入液压缸，使液压缸伸缩，实现塔机上部的爬升和拆 卸。其主要优点是构造简单、工作可靠、平稳、安全、操作 方便、爬升速度快。本机构另有一套手动操作的爬升吊装装 置与顶升液压系统配合工作。液压顶升系统如图 2-7所示:套架与液压顶升机构爬升架I

28、L2-7 液压顶升系统1-电动机 2-联轴器 3- 齿轮泵4-滤油器5-溢流阀 6- 压力表开关7-压力表 8- 手动换向阀9-油缸10-平衡阀(3)顶升液压缸的布置：顶升接高方式又可分为中央顶 升和侧顶开两种。所谓中央顶升，是指挥顶升液压缸布置在 塔身的中央，并设上，下横梁各一个。液压缸上端固定在横 梁较点处。顶升时，活塞杆外身，通过下横梁支在下部塔身 的托座或相应的腹杆节点上。液压缸的大腔在上，小腔在下 压力油不断注入液压缸大腔，小腔中液压油则回入油箱，从 而使液压缸将塔式起重机的上部顶起。所谓侧顶升式，是将 顶升液压油缸设在套架的后侧。顶升时，压力油不断泵入油顶升机构套架缸大腔，小腔里的

29、液压油则回流入油箱。活塞杆外伸，通过 顶升横梁支撑在焊接于塔身主弦杆上的专用踏步块间距视活 塞有效行程而定。一般取1-1.5m。由于液压缸上端钱接在顶 开套架横梁上，故能随着液压缸活塞杆的渐渐外伸而将塔机 上部顶起来。侧顶式的主要优点是：塔身标准节长度可适当 加大，液压缸行程可以相应缩短，加工制造比较方便，成本 亦低廉一些。本次设计的 QTZ4邺式起重机采用侧顶式。12.基础采用上顶开加节接高固定式塔式起重机，可靠的地基基础是保证塔机安全使 用的必备条件。该基础应根据不同地质情况，严格按照规定 制作。除在坚硬岩石地段可采用锚桩地基（分块基础）外， 一般情况下均采用整体钢筋混凝土基础。液压顶升钢

30、筋混凝土基础有多种形式可供选用。对于有底架的固 定自升式塔式起重机，可视工程地质条件，周围环境以及施 工现场情况选用X形整体基础，四个条块分隔式基础或者四 个独立块体式基础。对于无底架的自升式塔式起重机则采用 整体式方块基础。如这种塔机必须安装在深基坑近旁，或者 塔机安装位置地质条件较差，则应采用钻孔灌注桩承台基础。1） X形整体基础的形状及平面尺寸大致与塔式起重机 X 形底架相似。塔式起重机的X形底架通过预埋地脚螺栓固定 在混凝土基础上，此种形式多用于轻型自升式塔式起重机， 如图2-8所示：图2-8 X形整体基础2）长条形基础由两条或四条并列平行的钢筋混凝土底 梁组成，其功能犹如两条钢筋混凝

31、土的钢轨轨道基础，分别 支承底架的四个支座和由底架支座传来的上部荷载。如果塔 机安装在混凝土砌块人行道上，或是安装在原有混凝土地面 上，均可采用这种钢筋混凝土基础。3）分块式基础由四个独立的钢筋混凝土块体组成，分 别承受由底架结构传来的整机自重及载荷。钢筋混凝土块体 构造尺寸视塔机支反力大小基地耐力而定。由于基础仅承受 底架传递的垂直力，故可作为中心负荷独立柱基础处理。其 优点是：构造比较简单，混凝土及钢筋用量都比较少，造价 便宜。4）无底架固定式自开式塔机的钢筋混凝土基础，必须 是整体大块体式大体积混凝土基础。塔机的塔身结构通过塔 身基础节、预埋塔身框架或预埋塔身主角钢等固定在钢筋混 凝土基

32、础上。顶升液压缸 布置采用侧 顶式由于塔身结构与混凝土基础联固成整体，混凝土基础能 发挥承上启下的作用：将塔机上不得载荷全部传给地基。由 于整体钢筋混凝土基础的体形尺寸是考虑塔式起重机的最大 支反力、地基承载力以及压重的需求而选定的，因而能确保 塔机在最不利工况下均可安全工作，不会产生倾翻事故。基 础预埋深度根据施工现场地基情况而定，一般塔式起重机埋 设深度为1-1.5米，但应注意须将基础整体埋住。本次设计的QTZ4邺式起重机，选用的混凝土基础为 x 基础（如图2-9所示）。混凝土外轮廓尺寸约为：长X宽X高 =7000X 7000X 1100 mm （长X宽X高），总混凝土方量约11 立方米，

33、基础重量约25吨，承载能力为10N/cn2。基础用钢 筋混凝土捣制，混凝土标号为 300号，在基础内预埋有地脚 螺栓、分布钢筋和受力钢筋等。基础的制作应严格按图施工。 基础的土质应坚固牢实，要求承载能力大于 0.15Mpa,混凝 土基础的深度1100mm。选用x基础(J =U= IXIhlI UmI结果设计项目计算与说明图2-9塔机设计基础2.2.2工作机构工作机构是为实现起重机不同的运动要求而设置的。对于自升式塔式起重机，主要包括起升机构，回转机构，变幅C-C设计项目计算与说明结果机构和顶升机构。依靠这些机构完成起吊重物、运送重物到 指定地点并安装就位三项运动在内的吊装作业。为了提高塔机生产

34、率，加快吊装施工进度，无论是起升 机构、变幅机构、回转机构均应具备较高的工作速度，并要 求从静止到全速运行，或从全速运行转入静停的全过程，都 能平缓进行，避免产生急剧冲动，对金属结构产生破坏性影 响。对于高层建筑施工用的塔机来说，由于起升高度大，起 重臂长，起重量大，对工作机构调速系统有更高的要求。1.起升机构起升机构是塔式起重机使用频繁而又最重要的工作机构。 它主要由电动机、减速机、卷筒和制动器为了提高起重机的工 作效率和安全可靠性，要求起升机构具有适合的调速性能。起 升机构简图如图2-10所示。图1-三速电机 2-联轴器3-液力推杆制动器4-ZQ500圆柱齿轮减速器5-卷筒6-高度限位器2

35、10起升机构简根据使用说明书，起升机构由一合三速电动机驱动，电 动机型号 YZTcF225M-4/8/32,N=15/15/3.7KW,n=1400/700/ 144r p mi通过弹性联轴节与ZQ500a圆柱齿轮变速箱驱动 起开卷筒，本机构采用液力推杆制动器。起升速度由电控三 速电动机实现其“两快一慢”的动作，本机构还备有高度限 位装置，避免起升时卷筒发生过卷现象，通过调整高度限位 装器行程开关的碰块的位置，以实现吊钩在最大高度时，起 升机构断电，保护高度限位的安全。高度限位器只是一种安 全装置，不允许用来作工作装置使用。1)起升机构的传动方式(1)机械传动：其动力是由发动机经机械传动装置

36、传 至起升机构起开卷筒，同时也传至其它工作机构，由于集中 驱动，为保证各机构独立运动，整机的传动比较复杂。起升 机构的调速困难、操作麻烦、但工作可靠。(2)电力传动：由直流或交流电动机通过减速器带动 起开卷筒。直流电动机传动的机械特性适合起升机构工作要 求，调速性能好，但直流电的获得较为困难。交流电机传动 由于能直接自电网取得电流，结构简单、机组重量轻。(3)液压传动：有高速液压马达传动和低速大扭矩液 压马达传动。前者重量轻、体积小、容积效率高。后者传动 零件少，起、制动性能好，但容积效率较低，易影响机构转 速，体积与重量较大。考虑经济性、工作情况、工作效益等，本次设计采用电 力传动。2)起升

37、机构的驱动方式工作机构多速电机起升机构：这种起升机构构造简单，它是由一 个多速电动机配上减速器、钢丝纯卷筒组成。具制动器可以 是电机本身带的电磁盘式制动器，也可以是独立的液压推杆 制动器。绕线转子异步电动机串接可变电阻调速起升机构：这种 由绕线转子异步电动机驱动、用接可变电阻调速的起升机构 主要用于轻型快装塔机。由于绕线式电动机本身具有良好的 启动特性，通过在转子绕组中用接可变电阻，以凸轮控制器 进行控制，从而实现平稳启动和均匀调速的要求。起升机构配用电磁换挡减速器的3极笼型电动机驱动起升机构: 这种调速起升机构具有较前一类更高的调速性能，由三极笼 型电动机、电磁换挡2挡减速器、传动系统和钢丝

38、纯卷筒组 成。采用这种起升机构，可使调速档数增加一倍，从而使工 作速度与吊载更相适应，提高起升机构的生产效率。这种调 速起升机构由于具有较好的价格性能比， 其应用正日趋普及 本设计选用多速电机起升机构。这种起升机构特点是：结构简单、运行可靠，成本低，维护工作量小，并且可以带 载变速。但在变换极速时，速度冲击和电流冲击都比较大， 故只适用与小容量的电机。3）起升机构的减速器圆柱齿轮减速器效率高，功率范 围大，使用普遍，但体积大。蜗轮减速器的尺寸小，传动比 大，重量轻，但效率低，寿命短。行星齿轮减速器包括摆线 针轮行星减速器和少齿差行星减速器，具有结构紧凑、传动 比大、重量轻等特点，但价格较贵。比

39、较上述性能，选用圆 柱齿轮减速器。4）起升机构的制动器起升机构的制动器可布置在高速轴上，也可布置在低速 轴上。制动器布置在高速轴上时，所需制动力矩小，但制动 时冲击较大，通常采用块式制动器。布置在低速轴上的制动 器，所需制动力矩较大，通常采用带式制动器或点盘式制动 器。本设计将制动器布置在高速轴上，采用块式制动器。5）滑轮组倍率在起升机构中，滑轮倍率装置是为了使起升机构的起重 能力提高一倍，而起升速度会降低一倍，这样起升机构能够 更加灵活地满足施工的需要。塔式起重机一般都为单联滑轮起升机构的传动方倍率空钩220.1884492611430204.5组，故倍率a等于承载分支数Z。起升速度有6种，

40、见表2-1 表2-1起升特性参数表四倍率与二倍率转化方便、快捷，起升机构钢丝绳缠绕 示意图及倍率转换如图2-11所示：采用电力传动起升机构的驱动方X起升机构的减速器图2-11起升机构钢丝绳缠绕示意图1-起升卷筒2-塔顶滑轮3-起重量限制器滑轮4-载重小车5-臂端固定点6-上滑轮7-吊钩滑轮组将上滑轮6用销轴与吊钩滑轮组7的两滑轮的杆交点连 接起来，此时即为四倍率状态；拔出销子，上滑轮 6上升到 载重小车4处固定后，就变为二倍率状态。2.回转机构塔机是靠起重臂回转来保障其工作覆盖面的。回转运动 的产生是通过上、下回转支座分别装在回转支承的内外圈上 并由回转机构驱动小齿轮。小齿轮与回转支承的大齿圈

41、啮合， 带动回转上支座相对于下支座运动。回转机构是重负荷工作机构，不仅要附带很重的吊载和 臂架等结构部件转动，而且要克服很大的迎风阻力。这些均 是影响回转机构设计及电动机功率选择的因素。目前采用的回转机构有以下几种：1）电动机一一液力耦合器一一减速器一一小齿轮回转 机构这种回转机构呈“1”字型立式安装，由于中间装有液力 耦合器，可减缓电机启动时的速度冲击，因此运动比较平稳。 但靠电机反接制动，特别在就位时，只能靠操作人员“点动” C 特点是：结构简单，运行可靠，造价相对较低，但调速性能 不好。2）机涡流制动器的力矩电机一一行星减速机一一小齿选用多速电机起升机构选用圆柱齿轮减速器采用块式制动器轮

42、回转机构这种机构在启动和减速时，引入了涡流制动器，使之达 到起、制动平稳。但造价较高。3）变频调速回转机构起升机构的制动器该机构由变频调速电机（鼠笼型）一一行星减速机一一 小齿轮组成。通过变频器调整电源频率，从而改变电机转速， 结构最为简单，但目前尚无回转机构专用变频器。4）由多档速度的绕线转子异步电动机一一液力耦合器行星减速器一一电磁片式制动器的回转机构滑轮组倍率这是一种较好的回转机构，能保证力的传递平稳而无磨 损。其对风荷调控作用在于风载转矩增大超越限度时，电动 机接电后，制动器便首先转动，从而使塔机免去不必要的倒 转，风停止后，制动器又会立即松开。当工作班结束后，塔 机非作业时，通过随风

43、转电控或机械操作装置使制动闸松开， 令塔机犹若一座风向标可随风转动，但不至于被巨风强吹扭 毁。考虑在满足使用要求条件下，降低成本，本次设计的 QTZ40型号塔式起重机回转机构选用第一种结构型式。回转 机构由一台双速电动机驱动，电动机型号 YD132M 8/6。经 过力偶合器至行星齿轮减速机到主动小齿轮，再驱动回转支 承大齿轮。本机构由于采用了液力偶合器联结，使其运转平 稳，冲击惯性小，进而改善了塔机的工作状况。回转机构工 作原理见图2-12。图2-12回转机构简图1-双速电动机2-液力偶合器3-Xx4-100型行星齿轮减速器4- 驱动小齿轮5-单排四点接触球式回转支承6-回转大齿轮3.变幅机构

44、变幅机构是实现改变幅度的工作机构，用来扩大起重机 的工作范围，提高起重机的生产率。变幅机构由电动机、减 速器、卷筒和制动器组成。功率和外形尺寸较小。回转机构变幅机构按其构造和不同的变幅方式分为运行小车式和 吊臂俯仰式。此次设计的QTZ40型塔式起重机采用水平臂小车变幅， 实现小车的水平移动。因此选用绳索牵引式小车变幅机构。常用变幅机构有以下几种：1）多速电机变幅机构它是由一个带盘式制动器的双速或三速电机，驱动行星 减速器，带动卷筒运动。这种变幅机构结构简单、紧凑，其性能能满足各种臂长 需要，但在极速变换时，存在速度和电流冲击。2）变频调速变幅机构这是一种新型的无级变速变幅机构。具变速由通用变频

45、 器调整电机电源频率，从而改变电机转速。该机构调速过渡 非常平稳，无速度冲击。综合比较各自的优缺点，本次设计选用多速电机变幅机 构。它是由一台双速电动机（型号为 YD 112M8/4-B3）制动器 的联轴节至摆线针轮减速机驱动卷筒。卷筒两端都固定有变 幅钢丝绳的端头，无论变幅小车走到最外端或最里端，卷筒 的放纯端都应有34圈的钢丝绳未放完。在放出和卷回的两 根钢丝绳之间的卷筒上，应保留有 34圈钢丝绳的光卷筒。 当工作一段时间，钢丝绳被拉长而挠度过大时，可用变幅小 车的螺栓将钢丝纯收紧。变幅机构及钢丝绳缠绕方式如图 2-13所示：图2-13变幅机构及钢丝绳缠绕简图1-变幅卷筒2-摆线针轮减速机

46、3-制动器4-电动机回转机构采用单回转2.2.3安全保护装置安全装置是塔式起重机必不可少的关键设备之一，其作 用是防止误操作和违章操作，以避免由误操作或违章操作所 导致的严重后果。塔式起重机的安全装置可分为限位开关、 断电装置、钢丝绳防脱装置、风速计、紧急安全开关、安全 保护音响信号。1 .限位开关又称限位器。其功能主要有以下几种：2 ）吊钩行程限位开关。用以防止吊钩行程超越极限， 以免碰坏起重机臂架结构和出现钢丝绳乱纯现象。3 ）回转限位开关。用于限制塔式起重机的回转角度， 防止扭断或损坏电缆。凡是不装设中央集电环的塔式起重机, 均应配置回转限位开关。4 ）小车行程限位开关。用以使小车在到达臂架头部或 臂架根端之前停车，防止小车