QTZ80塔式起重机总体设计

QTZ63塔式起重机总体设计整机总体参数的初步确定1.1设计参数指标的合理性分析塔式起重机的主要参数有尺寸参数、工作速度参数、功率参数、经济性指标参数，其中最重要的是最大起重量、最大起重力矩、工作幅度、起升速度、回转速度、变幅速度、起升高度、整机重量。主要参数的选择选择塔式起重机主要参数的基本依据：设计任务书所规定的有关参数、用途和作业要求、工作条件等；有关国内外同类型、同等级塔式起重机的技术资料，国家以及企业的系列标准等；理论分析或经验计算；使用单位的要求和制造厂商的生产条件等；合理的主要参数应该符合以下条件满足实际使用要求——实用性；适合于生产厂的制造条件——可能性；充分发挥发动机功率——经济性；与国内外同类型产品相比较有较先进的技术经济指标和可靠的工作性能——先进性。1.2塔式起重机参数的初步确定表1QTZ63塔式起重机基本参数表最大起重量t5最大幅度处额定起重量t1.0最大起重力矩kN·m630工作幅度m2.5-50塔机工作级别A4最小工作幅度2.5机构参数起升机构起升速度m/min倍率a=2a=4404.820吊重t2.555电机功率kW245.424回转速度r/min0.6功率2×2.2KW变幅速度m/min33/16.5功率2.4/1.5kW顶升速度m/min0.7功率3kW提升高度独立式m40附着式m120操作风速m/s20顶升操作风速m/s13m/s工作环境温度 ºC-20～40整机质量平衡重t8.5自重（标塔）t24单节标准节重t0.8平衡臂回转半径m13工作回转半径m48总功率kW35图1QTZ型塔式起重机基本参数图图中的h表示起重机的起升高度，n代表标准节的数量。图1QTZ型塔式起重机基本参数图1.3QTZ80塔式起重机基本起重性能参数表2QTZ80塔式起重机基本起重性能参数表R2.5~151617182022242628Q5R30323435363840424446QR4850Q1.2根据QTZ80塔式起重机基本起重性能曲线完成上表。图2起重性能曲线起重量在3.0吨以上时，起重钢丝绳必须使用4倍率。2.计算原则2.1起重机的工作制度起升机构JC=40%回转机构JC=25%牵引机构JC=15%2.2载荷2.2.1自重：各部件自重及重心位置见表3(下表为QTZ63表3塔机各部件自重及重心位置分布表序号名称Gi(t)Xi(m)GiXiYi(m)GiYi1平衡臂架1.462-8.3-12.13529.743.42142起升机构1.2-9-10.830.236.243平衡臂拉杆0.167-6.3-1.052131.75.29394回转机构0.375-0.8-0.327.710.38755回转限位器0.009-0.75-0.006826.70.24036塔顶1.0080031.731.95367起重量限制器0.050.70.03528.71.4358起重臂2.86619.555.88729.785.12029起重臂拉杆0.6571811.82631.720.826910牵引机构0.3851.930.211.47611吊钩0.182.50.4527.74.98612牵引小车0.242.50.629.77.12813操纵室0.350.80.2827.79.69514电气原理0.5000027.713.850015电气布线16电气接线17回转塔身0.850027.723.54518上支座0.950026.725.36519下支座1.30025.733.4120顶升架1.3620022.730.917421顶升装置0.40021.78.6823塔身7.4250013.5100.23824底架4002.51025回转支承0.580026.715.48626平衡重7-12.8-89.628.7200.9综合上表，50m不加配重加配重空车时整机总重28.6t34.9t平衡臂部分重1.462t7.462t平衡臂后倾力矩-42.027t·m-132.527t·m平衡臂重心位置-8.164m起重臂部分重5.85t起重臂前倾力矩100.551t·m起重臂重心位置17.755m塔机在中线部分重21.63t空车时整车重心位置未加配重1.793加配重-0.907m空车时整车重心高度未加配重31.618m加配重33.452m2.2包括小车、吊钩和吊重动载系数φ2=1.2(3t以下)或φ2=1.15(3t以上)2.2回转惯性力、制动时间：t=8s变幅小车制动：t=5s2..2.4坡度载荷倾斜度取1%2.吊重上的风力PW=CKh·q·AC—风力系数Kh—高度系数q—计算风压机构计算时qI=150N/m2结构计算时qII=250N/m2结构非工况qIII=700N/m22.动载按1.1倍额定荷载、静载按1.25倍额定载2.3载荷组合2.3.包括自重、吊重、惯性力、工作状态的最大风压、基础最大坡度。选择危险的载荷组合，进行结构和机构的强度、稳定性和整机倾翻的稳定计算。2.3包括自重、非工作状态的风荷以及起重机基础允许的最大坡度，进行强度和自身稳定性计算。2.4材料及许用应力2.4.Ｑ235Ａ和20＃钢n=1.45工作状态［σ］＝170MPa（拉、压、弯）［τ］＝98MPa非工作状态［σ］＝210MPa（拉、压、弯）［τ］＝120MPa16Mn和45#钢(45#需经调质处理)工作状态［σ］＝240MPa（拉、压、弯）［τ］＝145MPa非工作状态［σ］＝300MPa（拉、压、弯）［τ］＝173MPa40Cr(调质处理)工作状态［σ］＝360MPa（拉、压、弯）［τ］＝210MPa2.4.Ｑ235Ａ和20#钢，用T42焊条对接焊［σ］＝170MPa［τ］＝120MPa贴角焊［τ］＝120MPa16Mn用T50焊条对接焊［σ］＝240MPa［τ］＝170MPa贴角焊［τ］＝170MPa2.4.3Ｑ235Ａ和20#钢，用T42焊条对接焊［σ］＝136MPa［τ］＝96MPa贴角焊［τ］＝96MPa16Mn用T50焊条对接焊［σ］＝192MPa［τ］＝136MPa贴角焊［τ］＝136MPa3.平衡重的计算3.1.臂长50m平衡臂对中心线后倾力矩：42.027+13.5G平48m臂对中心线前倾力矩：100.551空载状态、整机后倾力矩：M空=13.5G平满载状态的M吊重：12.76mM吊=6×12.76＋(0.24＋0.18)×(12.76-2.5)=80.87t·mM满=－M空＋M吊=139.394－13.5G平令M空=0.8M13.5G平=0.8(139.394－13.5G平)M空=35.943t·mM满=44.928t·m3.2.臂长42m时此时GbXb=64.716t·m42m臂对中心线前倾力矩：84.918t·M空=13.5G平－M满=123.824－13.5令M空=0.8M满13.5G平－42.954=0.8(123.824－13.5G平)G平=142.013/24.3=5.844tM空=35.94t·mM满=44.93t·m4.3.臂长36m此时GbXb=51.222t·m36m臂对中心线前倾力矩：71.487t·mM空=13.5G平－M满=110.33－13.5令M空=0.8M满13.5G平－29.46=0.8(110.33－13.5G平)G平=117.724/24.3=4.844tM空=35.942t·mM满=44.936t·m4.4.臂长30m此时GbXb=37.104t·m30m臂对中心线前倾力矩：57.369tM空=13.5G平－M满=96.212－13.5令M空=0.8M满13.5G平－15.342=0.8(96.212－13.5G平)G平=92.312/24.3=3.8tM空=35.942t·mM满=44.912t·m4.5平衡重汇总：48m臂时G平=7.0042m臂时G平=5.84436m臂时G平=4.844t30m臂时G平=3.80t4.塔机的风力计算Pw=CKh·q·A4.1工作工况Ⅰ：Kh=1风从侧面吹来4.1.1C=1.2（非桁架结构）q=250N/m2臂架：A=0.28×14=3.92Pw=1.2×250×3.92=1176NXc=－8起升机构：A=1.1mPw=1.2×250×1.1=330NXc=－11平衡重：A=7Pw=1.2×250×7=2100NXc=－13.5m部件综合：ΣA=3.92＋1.1＋7=12.02ΣPw=1176＋330＋2100=3606NΣMkw=1176×8＋330×11＋2100×13.5=41388N·mXc=-41388/3606=－11.477Yc=43Myw=3606×43=155058N·m4.1.2起重臂：A轮=48×1φ漏=0.2，η重=0.25，C=1.3Kn=1，qⅡ=250N/m2A实=φ(1＋η)A=0.2×1.25×69.6=17.4Pw=1.3×250×17.4=5655N，qw=117.8N/mXc=24.85m，Yc=4.1.3塔顶：A=5.5×1.3×Pw=1.4×250×2.102=735.7NXc=0，Yc=454.1.4Pw=1.2×250×2.5=750NXc=0，Yc=41m4.1.5塔身：C=1.4,Kh=1.0，qⅡ=250N/A外=1.6×43=68.8A实=0.25×1.635×68.8=28.122Pw=1.4×250×28.122=9843NXc=0，Yc=21.54.2工作工况Ⅱ4.2.1平衡臂：C=1.2，A=Pw=1.2×250×2=600NXc=0，Yc=434.2.2起重臂：C=1.3Pw=1.3×250×0.2×0.928×1.333=100.5NXc=0，Yc=43.54.2.3Pw=735.7NXc=0，Yc=454.2.4司机室：同Pw=750NXc=0，Yc=414.2.5C=1.4A=1.2×28.122=33.746N/m2Pw=1.2×9843=11812Nqw=11812/43=275N/mXc=0，Yc=21.54.3非工况C和A值同工作工况Ⅱ但qⅢ=70N/m2，Kh=(h/10)0.3，Kq=700/250=2.8h1015202530354045Kh11.1291.231.321.391.451.521.57把工况Ⅱ的计算结果乘以Kq和Kh即可平衡臂Pw=Kq·Kh·PwⅡ=2.8×1.55×600=2604N起重臂Pw=2.8×1.55×736=3234N塔顶Pw=2.8×1.57×736=3234N司机室Pw=2.8×1.53×750=3213N塔身按高度分段计算0~10mPw=2.8×275×0.785×10=604510~20mPw=6045×1.129=6824N20~30mPw=6045×1.32=7979N30~40mPw=6045×1.45=8765N塔身合计Pw=29613N风载综合见表4、5、6。风载综合表表450m臂长工作工况风载荷单位：N·m序号部件CqⅡAPwXiMkwYiMyw1平衡臂1.225012.023606-11.477-41388431550582起重臂1.325017.4565524.581390043.52459933塔顶1.42502.102735.70045331074司机室1.22502.57500041307505塔身1.425028.12298430021.5211625总计2059097612676533表5工作工况Ⅱ风载荷单位：N·m序号部件CqⅡAPwXiMkwYiMyw1平衡臂1.225026000043258002起重臂1.32500.928100.50043.543723塔顶1.42502.102735.70045331074司机室1.22502.57500041307505塔身1.425033.765118120021.5253958总6非工作工况风载荷序号部件CQⅡKhAPwYiMyw1平衡臂1.27001.5522604431119722起重臂1.37001.550.92843843.5190533塔顶1.47001.572.1023234451455304司机室1.27001.532.53213411317335塔身0~10m17.85604553022510~20m1.1297.8568241510236020~30m1.327.8579792519947530~40m1.457.85876535306775总计391021047123风载的合力中心：5．整机倾翻稳定性计算5.1无风静载工况5.1.1已经算过48m臂长时，G平=7.0全机总重：32.639+7.0=39.639tM空=35.943t·m对前边缘的后倾力矩为M自35.943+(39.639+G压)×45／2=125.13＋2.25G压5.1.2吊重（含超载25M吊=(6×1.25＋0.24＋0.18)(12.76－4.5／2)=7.92＋10.51=83.24t·m5.1.30.95(125.13＋2.25G压)≥自然满足5.2有风动载情况5.2.1M自=125.13＋2.25G平5.2.2吊重（此时动载系数取1.15M吊=[(6＋0.18)×1.15＋0.24](12.76－4.5／2)=7.347×10.51=77.217t·m5.2.3风载取工作工况ⅡMyw=30.566tm5.2.4水平惯性力和吊重风力，以吊索倾斜3°Pnx=(6＋0.18)tg3°=0.3239tMnx=0.3239×41=13.279t·m5.2.5坡度载荷，参看表二ΣGiYi=1336Mx坡=0.01×(1336＋6×41)=15.82t·m5.2.60.95M自－Mw－Mnx－Mx坡－1.15M吊≥00.95(125.13＋2.25G压)≥30.566＋13.279＋15.82＋1.15×77.2175.3突然卸载，或吊具脱落的颤动向后倾翻（以后翻一侧为倾翻边）M自=(39.639＋G压)×4.5／2－32.662=56.526＋2.25G压5.3.1工作风载，但向后吹Mw=30.588t·m5.3.2满荷吊重突然掉下，向后弹0.2倍力矩M吊=[（6＋0.18）×1.15＋0.24](12.76＋4.5／2)=7.347×15.01=110.28t·m5.3.3Mx坡=15.82t·m5.3.4安全判别0.95M自－Mw－0.2M吊－Mx坡5.4暴风袭击下的非工作状态（风向后吹）5.4.1M自=56.526＋2.25G压5.4.2风载，见表6，但塔身风荷应除以1.2倍Mw=94.605t·m5.4.3Mx坡=15.82t·m5.4.4安全判别，参照西德规范，风向后吹，不稳定风荷只乘0.80.95M自－0.8Mw－Mx坡G压=17.48t5.5暴风袭击下的非工作状态（风向前吹）5.5.1自重M自=125.13＋2.25G压5.5.2风载Mw=94.605t·m5.5.3Mx坡=15.82t·m5.5.4安全判别0.95M自－1.1Mw－Mx坡≥0.95(125.13＋2.25G压)－1.1×94.065－15.82≥5.6安装工况5.6.1关于M自的几种情况5.6.1.1只安装3平衡臂，此时自重轻，见表2G自=39.639－7.0－5.85=26.789tM后=－42.027t·mM自=(26.789＋G压)×2.25－42.027=18.248＋2.25G压对后边缘线倾