动臂式塔机毕业设计说明书 毕业论文.doc
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1、 I 目 录 摘 要 -IV ABSTRAC -V 1 绪 论 -1 1.1 动臂塔式起重机概论-1 1.1.1 动臂塔式起重机发展状况-1 1.1.2 塔式起重机的应用与发展趋势 -2 1.2 课题任务 -3 1.2.1 课题背景和研究意义 -3 1.2.2 课题论述 -3 2 整机方案设计 -4 2.1 起重臂的臂根铰接点后置回转中心 2m -4 2.2 起重臂架截面形式及材料-4 2.3 A 形架及防倾覆装置-5 2.3.1 防后倾装置-5 2.4 固定平衡重-5 2.5 上转台与平衡臂的布置(简称回转平台)-6 2.6 塔身标准节的连接采用销轴连接-6 II 2.7 底架设计方案-7
2、3 回转机构设计与回转支承的校核 -8 3.1 回转机构的设计 -8 3.1.1 传动方案选择-8 3.1.2 回转支承的选择-10 3.2 回转机构的校核 -11 3.2.1 主要性能参数(15时)-12 3.2.2 载荷确定-12 3.2.2.1 垂直力 -12 3.2.2.2 力矩 M -13 3.2.2.3 水平力 -16 3.2.3 回转支承选型计算-16 3.2.3.1 当量外载荷计算-16 3.2.3.2 回转支承当量净容量-17 3.2.3.3 回转支撑校核 -17 3.2.4 回转机构传动装置的计算 -17 3.2.4.1 机构传动装置的总力矩计算-17 3.2.4.2 回转
3、支承的摩擦阻力矩计算-17 3.2.4.3 风荷产生的阻力矩-18 3.2.4.4 坡度引起的阻力矩-19 3.2.5 回转机构电机选择与校核-19 3.2.5.1 主要参数 -19 3.2.5.2 电机选择 -19 3.2.5.3 功率校核 -19 3.2.5.4 发热校核 -20 III 4 下支座的设计与校核 -20 4.1.下支座机构设计 -21 4.2.下支座有限元后处理 -21 4.2.1 后处理各工况加载数据-22 4.2.2 后处理结果-24 4.2.2.1 最危险工况后处理结果-25 4.3 45-15处理结果文件 -28 4.3.1 设计分析 -29 4.3.2 载荷与约束
4、信息 -31 4.3.2.1 载荷 -31 4.3.2.2 约束 -31 4.3.3 处理器输出-32 4.3.4 处理器日志-35 4.3.5 应力分析-42 4.3.6 重量与重心分析-43 4.3.7 网格化结果-43 5 结 论 -47 致 谢 -48 参考文献 -49 附 录 -50 IV 摘 要 随着国家西部开发的火热进行以及中国农村向城市化转化进程的加快推进,国家将 不断加强基础设施建设,因此,建筑行业仍旧前景广阔。在这种大好形势下,为建筑业 服务的建筑机械行业也有了新的发展机遇。同时,随着经济的发展,建筑楼群的密集, 使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展,新制定的领空权许可
5、制度以及跨占邻居 领地产生的纠纷等因素,迫使人们改变已有的传统观念,从小车变幅改变为臂架俯仰, 为塔机作业创造有利空间,推动了各种类型动臂塔机的改造和发展。因此,塔机的创新 设计促使我们在塔机原有的基础上提出更多的创意来促进国内塔机业水平的进一步提高。 这就要求我们在回转机构、回转支承设计上突破原有的惯性设计思维运用现代化的 设计方法、方式以及设计工具,对设计数据进行有效的优化以及受力的有限元分析计算。 从而使塔机的生产成本在符合应力要求的前提下大大降低。 关键词:动臂塔式起重机;回转机构;回转支承;有限元 V ABSTRAC As countries of the western devel
6、opment on Chinas rural areas to hot and transformation of accelerating the urbanization process, the state will continue to strengthen the construction of base installation, accordingly, the construction industry is still wide prospect. In this favorable situation, for the construction of service ar
7、chitecture machinery industry have the new development opportunity. At the same time, with the development of economy, the building blocks of intense make the work of limited space tower. Based on the development of the high-rise building, the new set right licensing system and airspace across from
8、the territory of neighbor dispute and other factors force people to change the traditional concept of existing. From the car horn change arms frame pitch, installing and create favorable space for homework, promote the arm of various types of reform of the tower and development. So, cranes innovatio
9、n urge us to make more and more innovations on original basement in order to promote the domestic industry level to further improve the tower . It urge us to break through the original inertia design thinking on rotary organization, rotary bearing design and apply modern design methodology、way、 inst
10、rument to design data effectively and the optimization of the force of the finite element analytical calculation. So the costs of production in the tower in accordance with the stress the precondition of greatly reduced Key word: tower crane;slewing gear;slewing gear;finite element 1 1 绪 论 1.1动臂塔式起重
11、机概论 1.1.1动臂塔式起重机发展状况 动臂式塔机(即俯仰臂架塔机)是历史上最早出现的塔机型式,其经历过一段辉煌 的历史。从工业建筑到民用建筑,从造船厂到港口码头,从钢结构建筑到电站建设,动 臂式塔机都发挥了巨大的作用。回顾动臂式塔机的发展历程,不仅受一个国家工业水平 的限制,同时又和一个国家的经济发展、文化及整体的科学技术水平相关。二次世界大 战之后,战后重建带动了塔机的发展,此时的建筑物高度不高,轨行式、下回转的动臂 式塔机占有统治地位。 但随着经济的发展,建筑楼群的密集,使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发 展,新制定的领空权许可制度以及跨占邻居领地产生的纠纷等因素,迫使人们改变已有
12、 的传统观念,从小车变幅改变为臂架俯仰,为塔机作业创造有利空间,推动了各种类型 动臂塔机的改造和发展,全世界塔机生产厂家在设计时都考虑了这些因素,研制出了相 应的改进型塔机。 目前,我国塔机性能与现代智能化、数字化控制技术还有很大差距,跟不上市场的 需要。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: 1.国外塔机品种型号更新快 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
13、。如德国 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、整体施工运输的塔机 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,不忽略上回转动臂自升式塔机 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。 2 4.大量采用新技术 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。
14、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 Croll 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。 1.1.2 塔式起重机的应用与发展趋势 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有以下几个发 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
15、汽车起重机 作辅助机械的既方便、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、600KNM 和 1000KNM 其最大幅度为 40M、45M、50M、60M、70M 最大幅度起重量为 11KN、13.5KN、20KN、31.5KN 等等。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.关于动臂自升式塔式起重机,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
16、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。 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; 3 (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。 1.2 课题任务 1.2.1
17、 课题背景和研究意义 课题背景:金融危机过后,伴随着国内市场的繁荣,塔机出口也表现空前活跃。但 型号并不多,绝大部分型号大同小异,大型、特大型塔机短缺,中、小型过剩。原因之 一是技术法规限制了产品开发。80 年代,我国出于便于统一管理,方便客户选择的初衷, 出台了型号分类标准,规范性虽然强了,但很大程度上制约了塔机产品的丰富性和技术 进步,在市场上打得头破血流。而发达国家市场需要什么就开发什么,小到只有 12tm 的微型吊,大到 5000tm 的特大塔吊,群雄争霸,各具特色。发达国家普遍应用的快装塔 机在我国还很少见。 为了能够尽快适应国内外市场的快速发展,就此选择动臂塔式起重机 QTD63
18、630kN.m 下转台设计和回转支承的校核。 课题意义:随着国家西部开发的火热进行以及中国农村向城市化转化进程的加快推 进,国家将不断加强基础设施建设,建筑行业仍旧前景广阔。在这种大好形势下,为建 筑业服务的建筑机械行业也有了新的发展机遇。同时,随着经济的发展,建筑楼群的密 集,使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展,新制定的领空权许可制度以及跨占 邻居领地产生的纠纷等因素,迫使人们改变已有的传统观念,从小车变幅改变为臂架俯 仰,为塔机作业创造有利空间,推动了各种类型动臂塔机的改造和发展 若能够将本次毕业设计课题研究成果应用到实际大批生产中去,新型 QTD63 塔机开 发成功后,必然增强其市
19、场竞争力。具体表现在: (1)采用最新平面布置理论将塔式起重机整体布置协调统一。 (2)采用新型安装方法提高了塔机组装及拆卸的速度从而提高效率。 (3)新的安装拆卸方法更加提高了塔机的安全性能。 1.2.2 课题论述 随着建筑工程量以及建筑形式的多种多样,建筑机械也出现了多种多样的形式,塔式 起重机也随之出现了多种型号。塔机繁多的型号势必给塔式起重机制造厂家出了个多工装 的难题,每个型号都要有独立的工装,这就使生产成本大大提高,同时多种多样的工装在 工厂也占据了大量的空间。 4 再就是塔机使用时有很多标准节是闲置的。 高层建筑使用的附着式塔机随着高度的 增加使用的标准节的数量是相当可观的,然而
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