1、濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文題目 塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì) 姓 名 趙文濤 學(xué) 號 200603010132 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級 機(jī)電0601 指導(dǎo)老師 華克萍 完成時間 2009年4月 摘要QTZ80型塔式起重機(jī)布置合理，外形美觀，使用方便，維修簡單，工作平穩(wěn)，就位快捷方便、高效。該塔機(jī)為上回轉(zhuǎn)，水平臂架，小車變幅，液壓自升式多用途塔機(jī)，起重力矩為800KNm，最大起重量為8T，獨(dú)立架設(shè)最大起升高度可達(dá)45m，最大變幅為56m。變幅機(jī)構(gòu)是為了滿足物料裝卸工作位置要求，充分利用自身的起吊能力（幅度減少能提高起重量），實(shí)現(xiàn)改變幅度的工作機(jī)構(gòu)，并用來擴(kuò)大塔式起重機(jī)的工作范圍，提高生產(chǎn)

2、率。QTZ80塔式起重機(jī)是通過移動牽引起重小車實(shí)現(xiàn)變幅的。工作時吊臂安裝、在水平位置，小車由變幅牽引機(jī)構(gòu)驅(qū)動，沿著吊臂軌道（弦桿）移動。小車變幅的優(yōu)點(diǎn)是：變幅時物料做水平移動，安裝就位方便；速度快、功率省；幅度有效利用率大。其缺點(diǎn)為：吊臂承受較大的彎距，結(jié)構(gòu)笨重，用鋼量大。繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)的小車依靠鋼絲繩牽引沿吊臂軌道運(yùn)行，其驅(qū)動力不受附著力的限制，故能在略呈傾斜的軌道上行走，又由于驅(qū)動裝置在小車外部，從而使小車自重大為減少，所以適用于大幅度起重量較大的起重機(jī)。在塔式起重機(jī)中大都采用繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)，這樣既可以減輕吊臂載荷，又可以使工作可靠，而且因?yàn)轵?qū)動裝置放在吊臂根部，平衡重也可以減少。

3、關(guān)鍵詞：QTZ80塔機(jī) 變幅機(jī)構(gòu) 繩牽引小車式目 錄摘 要I一 塔式起重機(jī)總述11.1總述11.2塔式起重機(jī)的組成11.3QTZ80型塔式起重機(jī)簡介21.4QTZ80型塔式起重機(jī)簡介31.5QTZ80塔式起重機(jī)簡圖4二 變幅機(jī)構(gòu)概述 52.1變幅機(jī)構(gòu)總述52.2QTZ80塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)5三 塔機(jī)工作級別 73.1塔式起重機(jī)的工作級別73.2變幅機(jī)構(gòu)工作級別7四 載荷組合94.1載荷狀態(tài)94.2變幅機(jī)構(gòu)載荷9五 廠內(nèi)機(jī)器設(shè)備表11六 設(shè)計(jì)計(jì)算126.1動力學(xué)設(shè)計(jì)126.2力學(xué)計(jì)算12七 參考文獻(xiàn)22八 謝詞23一 塔式起重機(jī)總述1.1總述塔式起重機(jī)簡稱塔機(jī)，也稱塔吊，源于西歐。具有工作效

4、率高，使用范圍廣，回轉(zhuǎn)半徑大，起升高度高，操作方便以及安裝與拆卸比較簡單等特點(diǎn)，因而在建筑安裝工程中得到了廣泛的使用，并成為一種重要的施工機(jī)械。塔式起重機(jī)除了用于工業(yè)與建筑業(yè)外，在電站施工，水利建設(shè)以及造船業(yè)等部門也經(jīng)常應(yīng)用。塔式起重機(jī)屬于一種非連續(xù)性搬運(yùn)機(jī)械，是工業(yè)與民用建筑業(yè)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型起重機(jī)高。由于塔式起重機(jī)能靠近建筑物，其幅度利用率可達(dá)80%，普通履帶式和輪胎式起重機(jī)利用率不超過50%，而且隨著建筑物高度的增加還會急劇減少。因此，塔式起重機(jī)在高層工業(yè)和民用建筑業(yè)施工中一直處于領(lǐng)先地位。應(yīng)用塔式起重機(jī)對

5、于加快施工，縮短工期，降低工程造價起著重要的作用。同時，為了適應(yīng)建筑物結(jié)構(gòu)件預(yù)制裝配化，工廠化等新工藝，現(xiàn)在的塔式起重機(jī)還必須具備以下特點(diǎn)：（1） 起升高度和工作幅度較大，起重力矩大（2） 工作速度高，具有安裝微動性能及良好的調(diào)速性能（3） 裝拆、運(yùn)輸方便迅速，以適應(yīng)頻繁轉(zhuǎn)移工地的需要1.2塔式起重機(jī)的組成1.2.1金屬結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)是是塔式起重機(jī)的骨架，它承受著起重機(jī)自重以及工作時的各種外載荷，是塔式起重機(jī)的主要組成部分。金屬結(jié)構(gòu)包括：塔身、塔帽、起重臂架、平衡臂、回轉(zhuǎn)支撐架、底架等。1.2.2工作機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)是為了實(shí)現(xiàn)塔式起重機(jī)不同的機(jī)械運(yùn)動要求而設(shè)置的各種機(jī)械部分的總稱。工作機(jī)構(gòu)包括：起升

6、機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、頂升機(jī)構(gòu)等.1.2.3驅(qū)動控制系統(tǒng)驅(qū)動裝置用來給各種機(jī)構(gòu)提供動力，最常用的就是YZR與YZ系列交流電動機(jī)。控制系統(tǒng)對工作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置和制動裝置實(shí)行控制，完成機(jī)構(gòu)的啟動、制動、變向、調(diào)速以及對機(jī)構(gòu)的安全實(shí)行監(jiān)控，并及時把工作的各種參考量、電流值、電壓值、速度、幅度、起重量、起重力矩、工作位置與風(fēng)速等數(shù)值顯示出來，以便司機(jī)在操作中心中用數(shù)。1.2.4安全保護(hù)裝置由于塔式起重機(jī)屬于事故多發(fā)型的機(jī)種之一，因此安全裝置是塔式起重機(jī)必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是避免由于誤操作或違章操作等所招致的災(zāi)難性惡果。1.3QTZ80型塔式起重機(jī)簡介QTZ80塔機(jī)為上回轉(zhuǎn)。水平臂架。小車變幅

7、。液壓自升式多用途塔機(jī)，起重力矩為800KNm，最大起重量為8T。獨(dú)立架設(shè)時最大起升高度可達(dá)45m，附著后最大起升高度可達(dá)180m，最大變幅為56m。改型號塔機(jī)布置合理，外形美觀，司機(jī)室獨(dú)立側(cè)置，視野良好，給操作者良好的工作環(huán)境。使用方便，維修簡單，是廣大建筑施工企業(yè)理想的建筑施工機(jī)械。具有起升、回轉(zhuǎn)、變幅、頂升四種機(jī)構(gòu)，可單獨(dú)或復(fù)合人動作，可以獲得較高的工作效率。頂升機(jī)構(gòu)用于塔身接高或降塔，本塔機(jī)用兩種機(jī)型：一是高檔的，起升、變幅、回轉(zhuǎn)三大機(jī)構(gòu)均采用變頻無級調(diào)速，電控系統(tǒng)采用無觸點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制；另一種是普通的，起升、回轉(zhuǎn)為繞線電機(jī)四檔全驅(qū)動，變幅為三速電機(jī)驅(qū)動。兩種機(jī)型都工作平穩(wěn)，充分滿足用戶

8、各種工況需要，可滿足建筑施工中垂直以及水平運(yùn)輸?shù)男枰?.4 QTZ80塔機(jī)技術(shù)參數(shù)表1-1 QTZ80塔機(jī)技術(shù)參數(shù)QTZ80塔機(jī)技術(shù)參數(shù)塔機(jī)型號QTZ80A（5613）QTZ80B（5613）額定起重力矩 （ KNm ）800800工作幅度 （ m ）356356最大起重量 （T ）88起升高度（ m ）自升式4545附著式180180起升速度（ m/s ）A=2080080A=4040040回轉(zhuǎn)速度 （R/min ）00.7變幅速度 （ m/min ）047塔身主肢材料13512方管截面 18351835起重臂上弦桿主要材料808 角鋼扣方下弦桿主要材料75756 扣方80808 扣方10

9、010010 扣方1.5 QTZ80塔式起重機(jī)簡圖圖1-1 QTZ80塔式起重機(jī)簡圖二 變幅機(jī)構(gòu)概述2.1變幅機(jī)構(gòu)總述塔式起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)按運(yùn)動形式分為（1） 臂架擺動式變幅機(jī)構(gòu)（動臂式）（2） 運(yùn)行小車式變幅機(jī)構(gòu)（小車式）QTZ80塔式起重機(jī)是通過移動牽引起重小車實(shí)現(xiàn)變幅的。工作時吊臂安裝、在水平位置，小車由變幅牽引機(jī)構(gòu)驅(qū)動，沿著吊臂軌道（弦桿）移動。小車變幅的優(yōu)點(diǎn)是：變幅時物料做水平移動，安裝就位方便；速度快、功率省；幅度有效利用率大。其缺點(diǎn)為：吊臂承受較大的彎距，結(jié)構(gòu)笨重，用鋼量大。按照小車沿吊臂弦桿的行走方式，小車變幅機(jī)構(gòu)分為：（1） 自行式（2） 繩索牽引式QTZ80塔式起重機(jī)多采用

10、繩索牽引式繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)的小車依靠鋼絲繩牽引沿吊臂軌道運(yùn)行，其驅(qū)動力不受附著力的限制，故能在略呈傾斜的軌道上行走，又由于驅(qū)動裝置在小車外部，從而使小車自重大為減少，所以適用于大幅度起重量較大的起重機(jī)。在塔式起重機(jī)中大都采用繩索牽引式變幅機(jī)構(gòu)，這樣既可以減輕吊臂載荷，又可以使工作可靠，而且因?yàn)轵?qū)動裝置放在吊臂根部，平衡重也可以減少。2.2QTZ80塔式起重機(jī)變幅機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)型號：BE33B方式：繩索牽引小車式速度：42/21m/min （2/4）功率：3.3/2.2KW功能：改變吊鉤的幅度位置技術(shù)要求：（1） 各零部件完好無損（2） 變速箱無漏油滲油現(xiàn)象（3） 機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無雜音（4） 小車車輪

11、孔中心距：前后13002.0，軸向15022.0（由工裝保證）（5） 裝配后小車車輪內(nèi)邊尺寸：12402.0（由工裝保證）（6） 小車橫梁。縱梁焊接后變形誤差1.0（由工裝保證）（7） 裝配后小車四輪平面度1.0（由工裝保證）（8） 小車兩滑輪孔間的距離8001.0（由工裝保證）（9） 軸承裝配前注滿潤滑脂，各輪運(yùn)轉(zhuǎn)正常，無卡滯異響等（10）防繩斷、防繩脫、防斷軸裝置齊備有效三 塔式起重機(jī)工作級別3.1塔式起重機(jī)的工作級別載荷狀況：中 Q2利用等級：U4工作級別：A4工作時間：1500小時循環(huán)次數(shù)：2.5105名義載荷普系數(shù)：0.2503.2變幅機(jī)構(gòu)工作級別利用等級：M3載荷狀態(tài)：L2工作時間

12、：T3計(jì)算說明Nt = 3600 T / t = 3600 Y D H / t 式中Y = 8 年 H = 0.75 小時 D = 250 天 t = 21.6 S所以得 T = Y D H = 1500 h Nt = 3600 T / t = 2.5105表3-1機(jī)構(gòu)利用等級利用等級總工作時間（h）平均每天運(yùn)轉(zhuǎn)小時數(shù)T14000.1250.25T28000.250.5T3T16000.51.0T432001.02.0表3-2機(jī)構(gòu)工作級別載荷情況名義載荷普系數(shù)利用等級T0T1T2T3T4L1輕0.125M1M2M3L2中0.25M1M2M3M4L3重0.50M1M2M3M4M5四 載荷組合4.

13、1載荷狀態(tài)（1） 正常工作載荷 Pw1 = 150 Pa（2） 最大工作載荷 Pw2 = 250 Pa（3） 非正常工作載荷 Pw3 = 1300 Pa表4-1風(fēng)壓與高度關(guān)系離地面高度 m風(fēng)壓 Pa0-2080020-100110010013004.2變幅機(jī)構(gòu)載荷4.2.1 牽引力（1） 摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 ( N )（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina注：a 坡度角，取1.5（3）慣性阻力W3W3 = W3+ W3W3= ( FQ + Fg )V /(gt)W3= ( FQ + Fg )n2 R / 900W

14、3小車運(yùn)行起動慣性阻力W3塔機(jī)回轉(zhuǎn)時小車和重物的離心力（4）迎風(fēng)阻力W4W4 = q0 Aq0 風(fēng)壓，N/m2（5）起升繩阻力W5W5 = S1 S4 = S1 (1 g3 ) = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )gg滑輪效率（6）牽引繩下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N )（7）牽引繩最大張力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N )S = W / g1g1-牽引繩的導(dǎo)向滑輪效率五 廠內(nèi)機(jī)器設(shè)備表NBC 500K 電焊機(jī)NRC 500 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)MZ-1000D 逆變埋弧焊機(jī)

15、丙烯氧氣氣割機(jī)ZX50C 鉆銑床山東華力鉆床TQY塔機(jī)頂升液壓系統(tǒng)（壓板或彎板）牛頭刨床普通車床彎骨機(jī)（彎洗管材）塔式起重機(jī)工裝（1） 套架工裝（2） 錢幣工裝（3） 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)工裝 以及其余相應(yīng)設(shè)備工具六 設(shè)計(jì)計(jì)算6.1動力學(xué)設(shè)計(jì)6.1.1型號型號：BE33E6.1.2技術(shù)參數(shù)V變幅速度P功率坡度角，取1.5KO附加阻力系數(shù)，取2.0n回轉(zhuǎn)速度q1牽引繩單位長度自重n1驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速D車輪踏面直徑Kg系數(shù)，取0.76.2力學(xué)計(jì)算6.2.1正常工作情況力學(xué)計(jì)算1牽引力計(jì)算（1）摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 ( N ) 式7-1FQ起升載荷，80000

16、NFg小車自重，650Nu滾動軸承摩擦系數(shù)，取0.015f小車滾動阻力系數(shù)，取0.03D車輪直徑，取150mm=0.15mK0附加阻力系數(shù)，取2.0d滾動軸承直徑，取20.8mm=0.208m將上面數(shù)據(jù)帶入式7-1得W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 = 98KN（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina 式7-2G吊具自重與小車自重之和，由下表查得，取3.5% FQ表6-1吊具自重額定起升載荷FQ （ KN ）吊具自重載荷Fg （ KN ）3005003% FQ80012503.5% FQ160025004% FQa 坡度角，取1.5將上面數(shù)

17、據(jù)帶入式7-2得W2 = ( FQ + G ) Sina =1.035 FQSin1.5= 2.17 KN（3）慣性阻力W3W3 = W3+ W3 式7-3W3= ( FQ + Fg )V /(gt)W3= ( FQ + Fg )n2 R / 900V小車運(yùn)行速度t小車起動時間V/t= a 加速度 0.5 m/s2n塔機(jī)回轉(zhuǎn)速度，取0.7R/minR工作幅度，356m將上面數(shù)據(jù)帶入式7-3得W3 = W3+ W3 = ( FQ + Fg )V /(gt) + ( FQ + Fg )n2 R / 900 = 6.5 KN（4）迎風(fēng)阻力W4W4 = q0 A =CwPwAq0 風(fēng)壓，N/m2Cw風(fēng)

18、力系數(shù)，取1.6Pw正常工作載荷情況下，取150PaA 迎風(fēng)面積，由下表查出，取6m2 .表6-2迎風(fēng)面積起升質(zhì)量（T）2356.381015擋風(fēng)面積（m2）23566710將上面數(shù)據(jù)帶入式7-4得W4 = q0 A =CwPwA = 1.44KN（5）起升繩阻力W5W5 = S1 S4 = S1 (1 g3 ) = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g 式7-5g滑輪效率，取0.98將上面數(shù)據(jù)帶入式7-5得W5 = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g = 2.43 KN（6）牽引繩下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l (

19、 N ) 式7-6q1單位長度繩重，取4.5N/ml 繩自由懸垂長度，取56m將上面數(shù)據(jù)帶入式7-6得W6 = (46) q1l =1.26 KN（7）牽引繩最大張力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N ) 式7-7S = W / g1g1-牽引繩的導(dǎo)向滑輪效率，取0.98所以，S = W / g1 = 114.1 KN2電動機(jī)功率計(jì)算M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 式7-8R驅(qū)動輪半徑，取0.16mg2機(jī)構(gòu)效率，取0.85帶入上式，得M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 = 20.8 KNm（1）電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行功率P = Mn

20、 / 9550 式7-9n驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速，1000r/min帶入上式得，P = Mn / 9550 = 2.18 KW（2）電動機(jī)過載校驗(yàn)Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm 式7-10Fj =W1+W2+W5+W6D車輪踏面直徑，取0.15i總傳動比，取19.5g總效率，取0.9Zm電動機(jī)個數(shù)，一個將上面數(shù)據(jù)帶入式7-10，得Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm = 0.93 KNm（3）電動機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)Tre = TjKg 式7-11Tj = FjD/ 2igKg系數(shù)，對小車變幅機(jī)構(gòu)，Kg取0.7將上面數(shù)據(jù)帶入式7-11，得Tre = TjKg = FjDKg/ 2ig

21、=0.646.2.2最大正常工作情況下力學(xué)計(jì)算1牽引力計(jì)算（1）摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 = 98KN（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina =1.035 FQSin1.5= 2.17 KN（3）慣性阻力W3W3 = W3+ W3 = ( FQ + Fg )V /(gt) + ( FQ + Fg )n2 R / 900 = 6.5 KN（4）迎風(fēng)阻力W4W4 = q0 A =CwPwAPw最大正常工作載荷情況下，取250PaW4 = q0 A =CwPwA = 2.4 KN（5）起升繩阻力W5W5 = FQ ( 1-

22、g3 )/(1 + g )g = 2.43 KN（6）牽引繩下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N ) 式7-6W6 = (46) q1l =1.26 KN（7）牽引繩最大張力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N ) 式7-7S = W / g1g1-牽引繩的導(dǎo)向滑輪效率，取0.98所以，S = W / g1 = 115.06 KN2電動機(jī)功率計(jì)算M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 式7-8R驅(qū)動輪半徑，取0.16mg2機(jī)構(gòu)效率，取0.85帶入上式，得M = (W1+W2+W3+W4+

23、W5)R/g2 = 21 KNm（1）電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行功率P = Mn / 9550 式7-9n驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速，1000r/min帶入上式得，P = Mn / 9550 = 2.2 KW（2）電動機(jī)過載校驗(yàn)Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm 式7-10Fj =W1+W2+W5+W6D車輪踏面直徑，取0.15i總傳動比，取19.5g總效率，取0.9Zm電動機(jī)個數(shù)，一個將上面數(shù)據(jù)帶入式7-10，得Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm = 0.935 KNm（3）電動機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)Tre = TjKg 式7-11Tj = FjD/ 2igKg系數(shù)，對小車變幅機(jī)構(gòu)，Kg取0.7將上面數(shù)

24、據(jù)帶入式7-11，得Tre = TjKg = FjDKg/ 2ig =0.646.2.3非正常工作情況力學(xué)計(jì)算1牽引力計(jì)算（1）摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 = 98KN（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina =1.035 FQSin1.5= 2.17 KN（3）慣性阻力W3W3 = W3+ W3 = ( FQ + Fg )V /(gt) + ( FQ + Fg )n2 R / 900 = 6.5 KN（4）迎風(fēng)阻力W4W4 = q0 A =CwPwAPw非正常工作載荷情況下，取1300PaW4 = q0 A =CwPwA

25、 = 12.48 KN（5）起升繩阻力W5W5 = S1 S4 = S1 (1 g3 ) = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g 式7-5g滑輪效率，取0.98將上面數(shù)據(jù)帶入式7-5得W5 = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g = 2.43 KN（6）牽引繩下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N ) 式7-6q1單位長度繩重，取4.5N/ml 繩自由懸垂長度，取56m將上面數(shù)據(jù)帶入式7-6得W6 = (46) q1l =1.26 KN（7）牽引繩最大張力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N ) 式7-7S = W / g1g1-牽引繩的導(dǎo)向滑輪效率，取0.98所以，S = W / g1 = 125.35 KN2電動機(jī)功率計(jì)算M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 式7-8R驅(qū)動輪半徑，取0.16mg2機(jī)構(gòu)效率，取0.85帶入上式，得M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 = 22.9 KNm（1）電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行功率P = Mn / 9550 式7-9n驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速，1000r/min帶入上式得，P = Mn / 9550 = 2.