毕业设计(论文)塔式起重机总体设计和平衡臂计算说明书-.docx

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1、塔式起重机背景在建筑安装过程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多应用中最广泛的是塔式起重机。塔式起重机简称塔机，也称塔吊，源于西欧。在各种起重机械中，塔式起重机具有其独特的技术性能指标，已成为建筑工地的主要施工机械，他是最早出现在西方工业革命的城市建设中，由早期的系缆式桅杆吊演变而来，并随着建筑结构体系和施工方法的改进，塔机也演变出各种形式和规格，己成为起重机械中的一个重要门类。塔式起重机（简称塔机）作为主要物料运输机械在建筑业得到了广泛应用。尤其近年来随着高层、超高层建筑的兴起，塔机在现代化建筑施工过程作用越来越大，并且不断向大型化、智能化方向发展。近年来，建筑业的迅速发展，

2、为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会。塔式起重机由于具有适用范围广、回转半径大、起升高度大、效率高、操作简单等特点，目前在我国建筑安装工程中已得到广泛使用，成为一种主要的施工机械，特别是对于高层建筑来说，是一种不可缺少的施工设备。塔式起重机是一种塔身树立起重臂回转的起重机械。他的特点是：起重臂安装在塔身上部，因而起升的有效高度和工作范围就比较大。这是各种不同类型塔式起重机的共同特点。塔式起重机发展现状及前景大为缩小，并成为生产和使用的大国，但在总体结构、性能、质量等方面与国外比还存在一定问题。如产品结构不合理我国至今累计生产了近十万台塔式起重机，但是型号还达不到40种，绝大部分型号大同小

3、异，原因之一是技术法规限制了产品的开发。产品技术性能含金量不高塔式起重机是建筑机械唯一可移动垂直运输工具，其技术性能高低不仅关乎工程进度，各关系着安全生产。目前，我国塔机性能基本处于八、九十年代机械化水平，与现代智能化、数字化控制技术还有很大差距，跟不上市场的需要。代表当代塔机技术性能的全无级调速，PLC控制在发达国家中以十分普遍而我国目前充其量在2%；发达国家已批量生产，运行状态实现了全参数监控与故障诊断的智能型塔机，而我国刚刚启动，可以说还是空白，诸如在实验手段上，多数企业不具备对原材料的预处理和配套件的进厂检验能力；在配套件生产上，企业多，品种重复，生产质量差。特别是液压件、电器件等不过

4、关，直接影响到主机的质量和可靠性等。国外塔式起重机现在的发展方向和特点：当今国外塔机生产企业非常关注国际塔机市场动态，不断总结经验，改进产品设计及时推出适销对路的新产品。如法国Potain公司推出的maticMD系列和MR系列。德国Liebheer公司推出的EC-H系列和HC-L系列。2 .重视发展下回转自行架设、整体施运的塔机20世纪末，在许多国际建筑机械博览会上参展的塔机约60%属于此类塔机，在国外建筑工地上，也常见到此类塔机，该类塔机技术在国外已不断创新，不断提高。例如法国Potain公司的GTMR系列,德国Liebheer公司的20ES塔机。3 .发展城市型塔机，不忽略上回转动臂式自升

5、式塔机所谓城市型塔机，就是一种上回转快装塔机因其起重量大，自重较轻适于狭窄场地施工的起重机。国外塔机，除上述在性能参数及结构功能等方面不断创新、不断提高外，其他方面也大量采用新技术，淘汰老产品。如法国Potain公司，在不少塔机产品上已采用了调亚无级调速和调频无级调速等调速方案。丹麦CrOIl公司，采用可编程控制器PLC对塔机的所有功能进行监视与控制。PLC与一个监控器相连，监视器可显示重量、力矩、高度、幅度，此外还可以自动显示系统的各种故障。驾驶员只要触摸屏幕上的相应部位，就能看到故障的具体情况。在我国由于经济建设的状态及建筑规模的需要，在20世纪70年代以前以旧式塔机为主（现多属淘汰产品）

6、，20世纪80年代以后，多使用新式塔机。目前在我国的建筑工地上常见的塔机，大致可分为三类：一类是多层建筑施工中使用的中小型下回转快速拆装塔机；一类是普通高层建筑中使用的上回转式塔机；另一类是用于高层建筑和超高层建筑施工中能附着于建筑物上的自升式塔机和能在建筑物内部自行爬升的内爬式塔机。从今后我国建筑市场估计与施工的需要，我国塔机产品技术发展主要沿以下几个发展方向:1 .考虑中小城市和城镇建筑的需要，为适应建经济适用居住多层建筑和公共建筑的需要在淘汰井架式塔机的同时研发一种具有井架塔机的低廉，具有拆装不用汽车起重机作辅助机的既方便、又具备一定安全可靠性的替代塔机产品。并引进相应的国外技术逐步完善

7、小吨位塔机产品系列。2 .开发适于我国的快速安装城市塔机，其额定起重力矩为450KNM、600KN-M和IoooKNM其最大幅度为40M、45M、50M、60M、70M最大幅度起重量为UKN、13.5KN、20KNo该类型塔机特别适合在大中城市场地狭窄处兴建中高层和高层建筑施工使用。3 .关于动臂自升式塔机，目前在日本主要生产该类型塔机。按我国情况，该类型塔机的中小吨位意义不大。目前我国生产该类型塔机的厂家很少但从发展角度看，应加大开发大吨位的该类型塔机的力度。今后国内及东南亚地区，对该类型塔机的需求量较大。4 .塔机的三大传动机构（起升机构、回转机构、变幅机构）工作性能的优劣，是衡量塔机技术

8、先进的重要标志。目前在塔机上所采用的各种传动方案中，最有发展前途的是采用调压调速系统和变频调速系统的工作机构，这类调速工作机构最适宜用于大中型塔机。这方面我国刚开始，如国产中联QTZ80H型塔机已有所采用还应加大投入，还有许多工作有待我们去做。我国塔式起重机行业发展的三个方向：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，我国九五、十五规划都是一个高速发展的态势，十一五规划预计将会做些调整,但总的发展不会减弱，根据我国塔机发展现状和迎接国际市场的挑战，提出以下建议供参考。建立独立的研究体系，开发出高新产品。我国已加入世界贸易组织，我们就不能随便模仿人家的东西了，否则就会吃官司。

9、因此，必须独立地开发出有自主知识产权的产品。同时要以创新观念为先导，开发出实用、可靠、安全、经济适应市场的好产品。当然这并非那么容易，还要靠科技，一方面，要利用高新科技求改造、完善、拓宽、提高我国的传统产业，使产品上水平，才能进入国际市场，另一方面，科技要面对国情，要向中小城镇乃至乡村普及，开发出适应小城镇建设需要的40TM左右的中小型塔机。只要我们把开发搞好、设计水平、制造水平提高了，不仅可以保住我们自己的市场，走出国门，占领国际市场仍有可能性。根据国情扬弃国外技术，解决自己的问题。近年来，我国塔机行业通过公关，在认真研究国外技术，结合国情实际情况下，研究出不少好产品，如CAD模块化塔机组合

10、设计，起重、布料两用塔机等。开发过程中，也解决了大功率起升机构的无极变速、PLC控制问题以及长期困扰人们的起升机构乱绳打扭问题等。以上问题都是自主开发采用国外关键元器件的办法实现的，但知识产权是自主的。其中塔机的工作状态监控是我国塔机急需解决又必须解决的课题，这需要对国外技术进行扬弃，根据我国的饿国情着力进行研制，如能解决将会大大推动我国塔机技术发展向质的飞跃。按市场规律强强联合，提高制造水平。目前，企业改革改制正在深入开展，要提高我国塔机整体制造水平以适应国内外对塔机的需要，走强强联合促进集团化发展，不失为有效办法。当然，要按市场规律办事，不能搞拉郎配，其中发挥行业协会主管部门的作用是不可忽

11、视的，这样可以加快国内外、行业内外的资源整合，扬长避短、优势互补，名专业生产厂家在已有基础上集中力量，有重点地引进、消化、吸收先进的东西，创新出自己的特色产品，并注意发展自主的现代化专业制造技术，以近快提高我国塔机的制造水平，促进我国工程机械由大国变强国，实际与国际市场的融合。塔式起重机属于一种非连续性的搬运机械。在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型的起重机高，使工业与民用建筑中完成预制构件和其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。由于塔式起重机能靠近建筑物，起幅度利用率可达其幅度的80乐普通履带式、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的减少。塔机在高层工业和

12、民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短周期、降低工程造价起着重要作用。现在的塔机必须具备以下几个特点：1.起升高度和工作幅度较大，其中力矩大；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，已适应频繁转移工地之需要。任何一台塔机都可将其分为三部分：金属结构、工作机构、驱动控制系统。塔机金属结构部分：塔身、塔头或塔帽、起重臂、平衡臂、回转支撑、底架、车台架等主要件所组成。金属结构是塔机的骨架，通常约占整机的70%左右，承受塔机的自重载荷籍工作时各种外载荷，因此其结构的强度、刚度、稳定性等方面必须保证其健全可靠的工作。金属结构设

13、计得是否合理、制造质量的好坏都将直接影响塔机的工作性能。工作机构是为实现塔机不同的机械运动要求而设置的各种机械部分的总称。塔机为了能够完成包括起吊重物、运送重物到指定地点并将重物安装就位这三项动作在内的吊装作业全过程，塔机需要进行起升、回转和变幅，加上塔机自身如移动需要行车。因此，每台塔机都必须装设有起升机构、回转机构变幅机构和大车行走机构四大基本工作机构。有些自升式塔机为了能自升提高塔身，均备有液压顶升机构。有些自升式塔机的平衡重是可移动的，为此还备有平衡重牵引机构。有些自升式塔机为了便于高空维修和满足在顶升过程中零星吊装标准的需要，还装有辅助卷扬机。驱动控制系统是塔式起重机又一个重要的组成

14、部分。驱动装置用来给各种机构提供动力，最常用的是YZR与YZ系列交流电动机。控制系统对工作机构的驱动装置和制动装置进行控制完成机构的起动、制动、改向、调速以及对工作机构的安全性进行监控，并及时地将工作情况用各种参量：电流值、电压值、幅度、速度、起重力矩、工作位置、风俗等数值显示出来，以使司机在操作时心中有数。一台性能优越的塔机必须有性能良好安全可靠，寿命较长的控制系统与之配合。塔式起重机种类繁多，形式各异，大小不一，性能也不相同。按照回转部分装设的位置不同可分为上回转式和下回转式两类。前者是指回转支承装设在塔机的上部的塔机。其特点是塔身不转动，在回转部分与塔身之间装有回转支承装置。后者是指回转

15、部分设置在塔机的下部，吊臂装在塔身顶部、塔身、平衡重和所有的机构均安装在转台上，并与转台一起回转的塔机。此种塔机重心低、稳定性好对塔身受力较有利。而且因为平衡重放在下部、能做到自行架设、整体搬运。按照塔机有无行走机构可分为移动式和固定式两类。移动式又可分为轨道式、轮胎式、汽车式、履带式四种。固定式又可分为附着式和内爬式两种。在高层（50M3t之间，一边适于5-6层以下的民用建筑中；中型塔式起重机起重量在3-15t之间一般适用于高层建筑施工和工业建筑的吊装。中型塔式起重机，起重量在20-40t之间甚至更大适用于重工业厂房和设备的吊装。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，

16、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，如今已达到国外发达国家九十年代水平并跻身当代国际市场。我国塔机经过五十年的发展与国外先进国家水平差距设计内容当今社会，人口的急剧增多，人均占地面积的减少要求现代建筑向高层化发展，要求我们必须有适应高层建筑的施工设备。因此，我们选择QTZ160型塔式起重机作为毕业设计题目。这次我们设计的塔机选定为QTZ160型自升式塔式起重机，采用上回转式，升高方式为外部附着式、变幅方式为小车变幅式。我这次设计平衡臂及平衡臂拉杆。并且安装、拆卸费时，需要进一步改善。为了保证塔机有良好的技术经济性,在设计时金属结构首先满足作业空间的需要，其次满足总体布置的要求，而且有足够的静强度，其金属结构还应有足够的静态刚性和动态特性。塔机金属结构件的重量占整机重量的比重很大，通常约占整机的60-70%o所以选择合适的材料能减轻机构的负荷，降低整机的造价。此外，结构要合理，工艺性要好，