塔式起重机的设计与分析

建筑工程学院本科毕业设计（论文）学科专业机械设计制造及其自动化辅导教师目录第1章前言 (1)1.1塔式起重机概述 (1)1.2塔式起重机的发展情况 (1)1.3塔式起重机的发展趋势 (3)第2章总体设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 确定总体设计方案 (5)2.2.1 金属结构 (5)2.2.2 工作机构 (22)2.2.3 安全保护装置 (29)2.3 总体设计设计总则 (32)2.3.1 整机工作级别 (32)2.3.2 机构工作级别 (32)2.3.3主要技术性能参数 (33)2.4 平衡重的计算 (33)2.5 起重特性曲线 (35)2.6 塔机风力计算 (36)2.6.1 工作工况Ⅰ (37)2.6.2 工作工况Ⅱ (41)2.6.3 非工作工况Ⅲ (43)2.7整机的抗倾翻稳定性 (45)2.7.1工作工况Ⅰ (46)2.7.2工作工况Ⅱ (47)2.7.3非工作工况Ⅲ (49)2.7.4工作工况Ⅳ (50)2.8固定基础稳定性计算 (51)第3章塔身的有限元分析设计 (53)3.1 塔身模型简化 (53)3.2 有限元分析计算 (54)3.2.1 方案一 (54)3.2.2 方案二 (79)3.2.3 方案三 (98)第4章塔身的受力分析计算 (121)4.1 稳定性校核 (121)4.2 塔身的刚度检算 (122)4.3 塔身的强度校核 (124)4.4 链接套焊缝强度的计算 (125)4.5 塔身腹杆的计算 (126)4.6 高强度螺栓强度的计算 (127)第5章毕业设计小结 (129)致谢 (130)主要参考文献 (131)吊臂构造型式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。

塔式起重机设计第一章前言塔式起重机简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。

据记载，第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年。

1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。

1930年当时德国已开始批量生产塔机，并用于建筑施工。

1941年，有关塔机的德国工业标准DIN8770公布。

该标准规定以吊载(t)和幅度(m)的乘积(tm)一起以重力矩表示塔机的起重能力。

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水平并跻身于当代国际市场。

五十年代初，我国塔机的仿制开始起步生产的是一些小型塔机，六十年代自行设计制造了25TM、40TM、60TM、160TM四种机型，多以摆臂为主；七十年代，随着高层建筑发展，对施工机械提出了新的要求。

于是，160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造；八十年代，国家建设突飞猛进，建筑用最大的的250TM塔机也应运而生。

特别是1984年，首先在北京建工集团建机厂引进世界先进的法国POTAIN（波坦）公司技术并于次年成功试制了FO/23B塔机，这可以说是我国塔机发展史的里程碑，它大大缩缺了我国与国外的差距，使我国塔机发展步入快行道。

本机性能先进，结构合理，操作使用安全可靠．其主要特点是起重高度大，工作幅度宽．塔机上部能借助于液压顶升机构，根据施工的建筑物的增高而相应地升高，使司机操作方便，视野宽并始终保持高清晰．这种塔机广泛地适用于多层和高层民用建筑，多层大跨度工业厂房，以及采用滑模施工的高大烟囱和筒仓等塔型建筑物的施工，也可用于港口，货场的装卸．这种塔机有多种形式．设计正在不断的完善中．此次设计的形式为固定上回转液压顶升自动加节．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，更关系着安全生产。

本科毕业设计说明书题目：QTZ80塔式起重机吊臂、起升机构设计及动力特性分析院（部）：机电工程学院专业：机械工程及自动化班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：目录摘要 (VIII)ABSTRACT (IX)1 概述 (1)1.1本文的课题意义 (1)1.2工程起重机的发展历史与现状 (2)1.3课题关键问题及难点 (2)1.4本文的研究内容 (3)2 起重臂方案设计 (5)2.1结构形式设计 (5)2.2截面形式 (5)2.3臂架拉杆的构造 (8)3 起重臂三维建模 (9)3.1起重臂标准节建模 (9)4 起重臂有限元（ANSYS）分析 (13)4.1ANSYS的基本使用方法 (13)4.2QTZ80点塔式起重机吊臂建模 (13)4.3吊臂各部分强度刚度验算 (18)4.4计算结果讨论 (25)4.5塔机模态分析 (25)5 起升机构设计 (29)5.1起升机构的组成布置方式 (29)5.2起升机构的计算 (30)总结 (36)谢辞 (37)参考文献 (38)摘要塔机在我国的基础设施建设和国民经济发展中，发挥着越来越重要的作用。

设计的合理与否直接关系到塔机的性能和成本，关系一个企业的生存与发展。

本文将对QTZ80塔式起重机的起重臂、起升机构的设计做一下详细说明。

本文对QTZ80塔式起重机起重臂的截面形式，起升机构的电机以及起升机构的各种性能和参数做出了详细说明。

以三维造型软件Solid Works 为基础完成QTZ80型塔式起重机起重臂的三维零件图的绘制并完成起重臂的装配，运用ANSYS软件对QTZ80型塔式起重机起重臂进行了有限元分析,获得起重臂结构的应力分布，确定起重臂作业时的危险点，对塔身的刚度和强度进行了验算，从而判断该设计的性能是否满足设计要求，最后又用ANSYS软件对QTZ80塔机整体进行了模态分析，得到整个塔机的动力特性。

关键词：三维造型；起重臂；起升机构；有限元；动力特性AbstractTower crane in China's infrastructure construction and development of the national economy, playing an increasingly important role. Design of reasonable or not directly related to the performance and tower crane costs, a business relationship between the survival and development. This paper will have a detailed description about QTZ80 tower crane boom and the rising organization’s design.In this paper, a detailed explanation will be made about QTZ80 tower crane arm’s cross-section form,the motor of the rising organization and the rising organization’s various parameters.QTZ80 tower crane arm of the three-dimensional map of parts and completing mapping of the boom assembly is based on Three-dimensional modeling software SolidWorks,gain QTZ80 tower crane arm’s finite element analysis with ANSYS, gain the boom’s stress distribution to determine the boom operating dangerous point, the tower of strength and stiffness were checking to determine whether the performance of the design can meet design requirements, make a modal analysis of overall of QTZ80 tower crane with ANSYS, gain the entire dynamic of the tower crane.Keywords: three-dimensional modeling; boom; the rising organization;finiteelement;dynamic characteristics1 概述1.1 本文的课题意义根据《塔式起重机设计规范》( GB/ T13752- 92),塔机的设计寿命应在15- 30年间，塔式起重机的破坏主要发生在塔身、起重臂、平衡壁三大金属结构上。

塔式起重机传动机构设计-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN1.塔式起重机概述在建筑安装工程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机很多，其中应用最广泛的是塔式起重机。

塔式起重机具有其他起重机械难以相比的优点，如塔身高，起重臂长，有效作业面广，能同时进行起升，回转行走，变幅等动作，生产效率高；采用电力操纵，动作平衡，安全可靠；结构相对较为简单，运转可靠，保养维修业较为容易。

因此，他是起重机已成为现代工业与民用建筑不可缺少的主要施工机械。

塔式起重机工作高度大，一般自升式塔机工作高度可在100m左右，特殊用途的可在300m以上。

因此塔机的起升机构必须要有较大的容绳量。

塔机起升起升机构的卷筒都采用多层缠绕的方式。

塔机分为上回转塔机（本次设计题目）和下回转塔机两大类。

其中前者的承载力要高于后者，在许多的施工现场我们所见到的就是上回转式上顶升加节接高的塔机。

按能否移动又分为：行走式和固定式。

固定式塔机塔身固定不转，安装在整块混凝土基础上，或装设在条形式X形混凝土基础上。

在房屋的施工中一般采用的是固定式的。

塔机机械通常结构庞大，机构复杂。

塔机的工作机构有五种：起升机构（本次设计题目）、变幅机构、小车牵引机构、回转机构和大车走行机构(行走式的塔机)。

2.专业课程设计的题目上回转自升式塔式起重机起身机构设计（1）型号：QTZ200（2）起重力矩（Kn·m）：2000（3）最大幅度/起重载荷（m/KN）：40/35（4）最小幅度/起重载荷（m/KN）：10/200（5）起升高度（m）：162（附着式） 55（固定式）（6）工作速度（m/min）：6~80（2绳） 3~40（4绳）（7）起重臂长（m）：40（8）平衡臂长（m）：203.塔式起重机起升机构设计起重机起升机构用来实现物品的上升与下降。

起升机构是任何起重机必须具备的，使物品获得升降运动的基本组成。

起升机构工作的好坏将直接影响整台起重机的工作性能。

塔吊设计方案一、介绍塔吊作为一种常见的起重设备，广泛应用于建筑工地、港口码头等场所。

它的设计方案直接关系到施工效率和安全性。

本文将探讨塔吊的设计方案，从不同角度考虑如何优化其性能和使用效果。

二、基本参数设计塔吊的基本参数设计是其设计方案的起点。

包括高度、臂长和起重力矩等参数的选择。

首先要考虑的是工地的实际情况，选择合适的高度和臂长，使其能够覆盖到需要起重的区域。

同时，起重力矩的选择要满足工地的需求，既要能够承载重物，又要保证稳定性。

三、材料选用和强度计算塔吊的设计方案中，材料的选用和强度计算是关键环节。

一般来说，塔吊的主梁和臂杆要选择高强度钢材，以确保其承载能力。

同时，对于关键部件的强度计算要进行详细的分析，确保其在工作过程中不会发生破坏或变形。

四、结构设计塔吊的结构设计包括塔身和回转系统的设计。

在塔身设计方面，需要考虑其高度和稳定性。

高度的选择应综合考虑工地情况、设备需求和安全性，确保塔身能够垂直升起且不会倾斜。

回转系统的设计要保证灵活性和稳定性，使塔吊能够360度旋转并承载起重物。

五、电气控制系统塔吊的设计方案还需要考虑电气控制系统的设计。

电气控制系统是塔吊正常运行的关键。

它包括电机、传感器和控制器等组成部分，需要确保塔吊能够准确、灵活地控制起重操作。

此外，还要考虑安全控制装置的设计，如过载保护、限位保护等，确保操作过程中不发生意外。

六、智能化设计随着科技的发展，智能化设计成为塔吊设计方案中的一项重要内容。

通过应用传感技术和自动控制技术，可以实现塔吊的自动化操作和智能化管理。

例如，可以利用传感器监测设备状态，及时发现故障并进行预警；还可以通过远程监控系统实时了解塔吊的运行情况，提高管理效率。

七、优化方案为了进一步提升塔吊的性能和使用效果，可以考虑优化方案。

例如，可以利用专业软件进行模拟计算，优化塔吊的结构和参数，使其在实际工作中更加高效和稳定。

此外，还可以通过改进传动系统和降低能耗等手段，提高塔吊的能源利用效率。

塔吊设计的理论方案塔式起重机，俗称塔吊，是一种专业用于起重、装卸和搬运重物的机械设备。

在现代建筑和工程领域，塔吊广泛应用于大型工程项目中，为高空作业提供了强大的起重能力和灵活性。

本文将探讨塔吊设计的理论方案，包括设计原则、结构要素、选型依据以及工作原理等方面内容。

一、设计原则塔吊设计的理论方案需要遵循以下几个原则：1. 安全性原则：塔吊是高空起重设备，安全性是设计的首要目标。

塔吊的设计应考虑到各种工况和荷载情况下的稳定性和完整性，确保设备在工作中不会发生意外事故。

2. 结构合理性原则：塔吊的结构应当合理布局，并且各个部分之间应有良好的结构协调性。

合理的结构设计可以提高塔吊的整体性能，并且方便进行安装、拆卸和维修。

3. 经济性原则：设计的理论方案需要考虑到塔吊的性能和造价之间的平衡。

设计师应根据具体项目的需求，选择合适的材料和工艺，以实现在保证质量的前提下尽可能降低成本。

二、结构要素塔吊的设计包括以下几个主要结构要素：1. 塔身：塔身是塔吊的主要支撑部分，通常由多节钢管段组成，通过螺栓连接。

塔身的高度决定了塔吊的起重高度，需根据具体工程要求来确定。

2. 回转机构：回转机构使得塔吊能够在水平方向上进行旋转，以满足不同工作区域的需求。

回转机构包括回转轴、回转机构传动装置等。

3. 起升机构：起升机构是塔吊的核心组成部分，负责提升和降低载荷。

常见的起升机构包括液压起升机构和钢丝绳起升机构。

4. 平衡重物：平衡重物是为了保持塔吊的平衡，减小偏心力而设置的。

通常通过增加塔吊顶部的反重物或在底部设置对称的平衡臂来实现。

三、选型依据塔吊的选型需要根据具体的工程要求和工况条件来进行选择。

以下是选型时需要考虑的几个主要依据：1. 预计起重能力：根据工程项目的需求，预估所需的最大起重能力，以决定选择适合的塔吊型号。

2. 工作半径：根据工作现场的布置和需求，确定所需的工作半径范围，选取对应塔吊的臂长。

3. 受力状况：考虑工作现场的风速、地震等因素，确定塔吊在受力状态下的工作安全范围。

塔式起重机设计中的安全问题分析塔式起重机在建筑工程中十分常见，其作用就是在垂直方向提升建筑材料。

其工作原理简单，效率较高因此在建筑工程中得到了广泛的应用。

也因此常常会出现安全事故而导致损失，所以在塔机的设计中应当充分考虑其安全性问题，提高对细节的要求和规范，以此保证塔机的安全运行。

标签塔机分类；塔机构造；安全性问题；设计要点1 塔式起重机的种类和结构分析塔式起重机是一种常见的起重设备，按照其行走机构可划分为移动和固定式塔式起重机。

移动起重机自身固定在一个支架上，可以在铺设的轨道上进行运行，稳定性较好，能够满足载重移动，工作效率较高，其应用的范围在建筑安装工程中。

固定式起重机即位置固定的起重设备，可以分为自升式、内爬式两种。

内爬式主要应用在建筑内部，依靠电梯井、电梯间进行工作，依靠的是托架和提升系统完成起重，工作过程繁琐，但是可以省去钢结构支架，不需要基础安装，自重和载荷有建筑本身承担。

自升式起重机则是随着建筑物的升高而提升，主要应用在高层建筑上，建筑结构承担的是水平载荷，附着形式方便，但是支架所用的钢结构较多。

另外，起重机安起重臂构造可以分为俯仰变幅起重臂和小车变幅起重机。

俯仰变幅起重机主要是依靠起重臂的升降完成变幅，其优点是可以充分发挥起重臂的有效高度，结构简单，直接的缺陷是最小幅度的限制较大，仅可达到最大幅度的30%，不能完全靠近塔身，变幅的时候符合也同时升降，不能完成承载变幅。

小车变幅起重机主要是依靠水平起重臂轨道上的小车完成变幅，其优势为：变幅的范围较大，载重小车可以靠近塔身，可以承载变幅，缺陷是起重臂承载和变幅是受力复杂，对结构要求较高。

从上层的回转方式划分有下回转、上回转两种。

下回转的起重机将回转的支撑、平衡重等机构设计设置在下端，其优势有：塔身所承受的弯矩少，中心低、相对稳定，安装、维护方便；缺陷有：回转支撑的要求高、安装高度有限。

上回转起重机，就是将回转支撑、重量平衡、主要结构设计在设备的上端，其优势有：简化下部结构，顶部升高方便；缺陷有：建筑物超过塔高时会影响整个平衡臂的回转范围，同时中心提高，风压加大、压重提高，设备的中体重量增加。

塔式起重机基础设计1.引言2.地基选择塔式起重机的地基选择是基础设计中的首要任务。

一般来说，地基应具备良好的承载能力和稳定性。

根据地基的不同，可以选择桩基础或者浅基础。

对于较为软弱的地基，可以采用钢管桩等形式的深基础，而对于较为稳定的地基，则可以采用筏式浅基础。

3.基础形式塔式起重机的基础形式有多种选择，常见的有梅花式基础、单柱式基础和双柱式基础。

梅花式基础是最常用的一种形式，其特点是具有较高的稳定性和承载能力。

单柱式基础适用于较小的起重机，而双柱式基础适用于较大的起重机。

选择基础形式时还需考虑周围环境和工程要求等因素。

4.基础尺寸塔式起重机的基础尺寸是基础设计中的关键问题。

基础尺寸的大小直接关系到塔式起重机的承载能力和稳定性。

一般来说，基础尺寸应根据起重机的工作条件和额定承载力来确定，同时还需考虑周围交通、施工区域等因素。

在确定基础尺寸时，还需要进行充分的受力计算和结构分析。

5.基础设计要点塔式起重机基础设计的要点包括地基处理、基础的选择和设计、基础的施工等方面。

地基处理是确保地基承载能力和稳定性的重要措施，可以采用加固地基、加桩等方式。

基础的选择和设计需要根据具体情况进行，应综合考虑起重机尺寸、地基条件、施工工艺等因素。

基础的施工需要按照相关规范进行，确保施工质量和安全。

6.基础监测与维护塔式起重机基础设计完成后，还需要进行基础监测和维护工作。

基础监测可以采用传感器等设备进行，主要监测基础的沉降、倾斜等情况，及时发现并处理异常情况。

基础维护包括定期检查基础的状况、清除周围堆积物、防止基础破坏等工作，确保基础的安全可靠。

7.结论塔式起重机基础设计是确保起重机安全稳定工作的重要环节。

通过合理的地基选择、基础形式选择、基础尺寸确定以及基础设计、施工、监测维护等工作，可以保证塔式起重机的工作效果和安全可靠性。

同时，在进行基础设计时还需遵循相关规范和标准，确保设计合理、施工安全。

塔吊设计方案塔吊设计方案摘要本文档介绍了一种塔吊的设计方案。

塔吊是一种用于在建筑工地上提升和移动重物的设备。

该设计方案包括塔吊的结构、工作原理和安全措施。

引言塔吊作为一种重要的建筑机械设备，在现代建筑工地上扮演着重要角色。

它能够高效地提升和移动重物，减少人工劳动，提高工作效率。

本文介绍了一种塔吊的设计方案，旨在提供一种可靠、安全且高效的设备。

设计方案1. 结构设计该塔吊设计采用了以下结构元素：塔身、回转机构、起升机构、配重、臂架和操作室。

1.1 塔身塔身是塔吊的主要支撑结构，一端固定在地面上，另一端与臂架连接。

塔身通常由钢材制成，具有足够的强度和刚度以承受工作载荷。

1.2 回转机构回转机构使塔吊能够在水平方向上旋转360度，以便在工地上灵活移动。

回转机构通常由电动机、齿轮和轴承组成，并安装在塔身的顶部。

1.3 起升机构起升机构使塔吊能够垂直提升和下降重物。

起升机构通常由电动机、滚筒和钢丝绳组成，安装在臂架上。

1.4 配重配重用于平衡塔吊的重心，以确保塔吊的稳定性。

配重通常由混凝土块、钢板等材料制成，并安装在塔身底部。

1.5 臂架臂架是连接塔身和起升机构的结构，具有一定的长度和承载能力。

臂架通常由钢材制成，能够在承受工作载荷的情况下保持稳定。

1.6 操作室操作室是塔吊操作员进行操作和监控的地方。

操作室通常位于塔身的顶部，具有良好的视野和操作控制台。

2. 工作原理塔吊的工作原理主要是通过电动机驱动各个部件的运动，实现提升和移动重物的功能。

当操作员通过控制台操作起升机构时，电动机会启动并带动滚筒旋转，从而使钢丝绳向上或向下移动，实现提升或下降重物的功能。

当操作员通过控制台操作回转机构时，电动机会启动并带动齿轮旋转，从而使塔吊在水平方向上旋转，实现移动重物的功能。

3. 安全措施为了确保塔吊的安全运行，设计中采取了以下安全措施：3.1 重量和平衡控制设计中考虑了塔吊的重量和重心平衡，通过合理布置配重和控制重物的重量，保证塔吊的稳定性。

塔式起重机转盘机构的设计引言：塔式起重机是一种常用于建筑施工和装卸货物等作业的起重设备，转盘机构是塔式起重机的核心部件之一、它通过转盘的旋转，使起重机的吊臂能够在360度范围内进行全方位的作业。

转盘机构的设计直接影响到塔式起重机的性能和稳定性，因此对于转盘机构的设计需要仔细考虑各种因素。

一、转盘机构的功能和基本要求1.功能：转盘机构的主要功能是使塔式起重机的吊臂能够360度无死角地旋转，以便于进行作业。

2.基本要求：（1）满足吊臂稳定旋转的需求：转盘机构需要具有足够的稳定性，以确保在吊装重物时不会出现过大的摇摆。

（2）顺畅的转动：转盘机构需要采用合适的轴承和润滑装置，以保证其转动顺畅，减少能量损失。

（3）安全可靠：转盘机构需要具备一定的强度和刚度，能够承受起重机在不同工况下的荷载。

二、转盘机构的结构设计1.转盘：（1）转盘材料：转盘一般采用优质钢材制作，以确保其强度和刚度。

（2）转盘厚度：转盘的厚度需要根据起重机的工作条件确定，一般要求厚度要能够承受起重机在最大工况下的荷载。

（3）转盘直径：转盘的直径需要满足吊臂的长度和起重机各部件运动的空间需求，一般要求能够容纳起重机全部部件的活动范围。

2.转动机构：转动机构是指使转盘能够旋转的设备，其设计需要考虑以下几个方面：（1）轴承：轴承是转动机构的核心部件，需要选择具有高承载能力和寿命的轴承。

（2）润滑装置：润滑装置可以减小摩擦，提高转动机构的使用寿命，需要根据具体情况选择合适的润滑方式。

（3）传动装置：传动装置可以使转盘顺畅地旋转，一般采用驱动电机和齿轮传动的方式。

3.固定装置：为了使转盘具有稳定性，需要设计适当的固定装置来固定转盘，一般采用螺栓和座椅连接的方式，需要保证连接紧固可靠、结构牢固。

三、转盘机构的性能优化1.重心设计：在转盘机构的设计过程中，需要合理设置各个组件的位置，以降低转盘的重心，提高其稳定性。

2.摩擦力和惯性力的控制：转盘机构在旋转过程中会产生摩擦力和惯性力，这些力会对转盘的旋转稳定性产生影响。