QTZ40塔式起重机总体及起升机构的设计

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。

QTZ40塔式起重机QTZ40塔式起重机为按照最新标准JG/T5037-93《塔式起重机分类》设计的加强型塔式起重机,满足GB/T5031<<塔式起重机>>和GB5144< <塔式起重机安全规程>>等标准；额定起重力矩40t·m ,最大起重量为4吨,有TC4708,TC4510等类型.该机起升机构变极调速,回转机构为变频调速机构,变幅机构行星齿减速机内置卷筒,电控系统采用进口元件,安全保护装置为机械式或机电一体化产品,齐全可靠,基础分为固定式,压重式.该机广泛用于各类中高层建筑工程施工中。

QTZ40技术参数起重性能表Hoisting performance list:【起升机构】:起升机构(1565Kg)采用YZTD200L2-4/8/24型绕线电机，由电机通过齿形联轴节带动减速箱，再驱动卷筒。

使起升获得三种不同的起升速度，启制动平稳，冲击小。

当采用2绳时速度可达70m/min、35m/min、10m/min，采用4绳时可达35m/min、17.5m/min、5m/min。

在电机尾部装有常闭式制动器。

在卷筒一侧装有高度限位器，高度限位器可根据所需高度进行调整。

该机构可获得理想的起升速度及荷重的慢就位，通过变极调速，控制可靠、操纵简单、维修方便。

配置如下：【回转机构】:回转机构是为塔机上部回转提供动力的传动装置，该装置由力矩电机(尾部装有常闭式制动器)、行星减速器、小齿轮、回转限位器等组成；本塔机采用了两套这样的装置，对称地分布于回转支承两边，安装在上支座上，其小齿轮与回转支承的大齿圈啮合。

回转限位器用于控制塔机在某一个方向只能回转540°，以防扭断电缆回转电机通过液力偶合器与行星齿轮减速机相连，带动回转小齿轮与回转支承啮合传动，结构轻巧、外形美观、减小回转冲击。

配置如下：【变幅机构】:变幅机构(240Kg)采双速电机YDEJ112M-4/8，经由行星减速器带动卷筒，通过钢丝绳使载重小车获得40/20m/min三种速度在起重臂架上来回高速运行。

QTZ40塔吊基础方案第一节塔吊选型及布置一、编制依据：1、QTZ40型塔机说明书。

2、根据勘察研究院《岩土工程勘察报告》的建设场地层划分。

3、设计图纸及施工组织设计中的总平面布置图。

一、工程概况：紫润·明园20＃楼工程，地上 18 层，全框架结构，建筑总高度为 57 米左右，经研究决定采用一台QTZ40型自升式塔式起重机，以确保工程垂直运输的需要。

二、塔吊定位：为了保证在施工时，使塔式起重机能发挥到最佳的工作状态，施工图纸，对该塔基进行定位，将塔基定位在19与21轴线之间，距A轴3.5-4米详见《塔基平面图》。

三、塔基基础形式的确定：QTZ40型塔式起重机对地基承载力的要求为每平方米200KPA，经计算可知（详见以下计算式），我施工现场的QTZ40型塔式起重机基础需采用4根管桩，桩身伸入持力层，塔机桩基承台为十字梁，砼强度等级为C30。

四、塔吊性能：QTZ40塔式起重机起吊性能：①最大起重量：4吨②最大臂长：47米③独立高度：29米④工作幅度：2.5-47米⑤起升速度:70/35/10m/min ⑥回转速度:0~0.60r/min ⑦变幅速度:38/22m/min ⑧顶升速度:0.40~0.70 m/min五、塔吊十字交叉梁基础的计算书第二节塔吊基础施工根据本工程现场实际情况及本工程图纸设计情况、塔吊说明书要求塔吊基础做法详见附图。

一、塔吊基础施工顺序1、土方开挖→塔吊基础垫层→塔吊基础钢筋绑扎→塔吊基础混凝土→塔吊基础混凝土养护。

2、浇筑塔吊基础垫层，混凝土强度等级为C20，厚度为100 mm。

3、在垫层上弹线，砌筑塔吊基础侧模——砖胎模。

砖胎模采用MU灰砂砖或多孔砖，M5水泥砂浆砌筑（砖胎模与挡土墙同步施工砖胎模施工完后夯实胎模土方）。

4、绑扎塔吊基础钢筋，做好过程控制、施工记录及质量验收。

施工中将预埋件节点焊好，各方向位置偏差不得大于1‰。

5、塔吊基础砼采用C30砼浇注，浇筑混凝土时，随时注意塔吊预埋节的水平度。

塔吊施工方案(QTZ40)
在建筑施工中，塔吊是一种常用的起重设备，能够有效地提高工程施工效率。

本文将介绍一种适用于QTZ40型塔吊的施工方案。

塔吊基本信息
QTZ40型塔吊是一种自升塔式起重机械，具有起重能力强、稳定性好等特点。

其主要技术参数包括工作半径为40米、最大起重力矩为400kN·m、最大起重量为4吨等。

施工方案概述
1.塔吊安装
–在施工现场确定塔吊的安装位置，并按照相关规范要求进行基础的浇筑和固定。

–将塔吊各部件逐步组装好并进行调试，确保其正常运转。

2.施工过程
–在进行起重作业前，应对塔吊进行全面检查，并确保其操作正常。

–根据具体的施工计划，合理安排塔吊的工作时间和工作范围，以确保施工效率和安全。

–在进行起重作业时，应注意配合指挥操作，确保吊装物体平稳落地，避免发生意外。

3.施工结束
–施工结束后，应对塔吊进行全面清洁，并进行日常维护保养工作，以延长其使用寿命。

–拆卸塔吊前，应根据规范要求逐步进行拆卸操作，并注意安全防护措施。

施工注意事项
•安全第一
–在进行塔吊施工时，必须严格遵守相关安全规范，确保施工过程中不发生安全事故。

•合理利用
–在施工过程中，应根据具体情况合理利用塔吊的起重能力，确保施工的高效进行。

•定期维护
–塔吊在施工结束后，需要进行定期维护和保养，以保证其正常的使用效果。

结语
适用于QTZ40型塔吊的施工方案是保证施工效率和安全的重要保障。

通过本文的介绍，希望能够为相关施工人员提供一定的参考和指导，确保塔吊在施工过程中能够稳定高效地运行。

QTZ40自升塔式起重机施工方案一、起重机的选定和布置在选定起重机后，需要对起重机的位置进行布置。

首先要选择一个适合起重机安装的平整场地，确保起重机的安全稳定运行。

根据起重机的安装需要，对场地进行必要的加固和支撑处理，以确保其承载力和稳定性。

二、起重机的安装和调试1.基础施工：根据施工要求，按照起重机的基础图纸进行基础施工，确保基础的稳定性和承载能力。

2.起重机的组装：根据起重机的安装说明书进行组装，注意各个部件的安装顺序和紧固度。

3.起重机的安装：根据起重机安装图纸，将组装好的起重机吊装至基础上，并进行固定和调整，确保起重机的垂直度和水平度。

4.起重机的电气调试：按照起重机的电气接线图进行电气调试，确保起重机的各个功能正常使用。

5.起重机的测试运行：在安装调试完成后，进行起重机的测试运行，确认起重机各项功能正常，并进行必要的调整和修正。

三、起重机的使用和维护1.起重机的使用规范：使用起重机前，要对起重机进行检查和保养，确保其各项功能正常。

在使用过程中，要遵循起重机的使用规范，严格按照操作说明进行操作，确保施工安全。

2.起重机的日常维护：定期对起重机进行润滑和保养，检查各个部件的紧固状况和电气设备的接线情况，及时修复和更换损坏的部件。

3.起重机的安全检查：定期对起重机进行安全检查，包括起重机的基础、钢丝绳、制动器等部件的检查，确保其安全可靠。

5.起重机的拆卸和移动：当施工结束或需要搬迁起重机时，要按照起重机的拆卸和移动流程进行操作，确保起重机的安全拆卸和移动。

四、施工安全措施1.施工现场安全：在起重机施工过程中，要设置警示标志，限制工作区域，确保施工现场的安全。

2.确保起重机稳定：在起重机安装和施工过程中，要注意起重机的稳定性，采取必要的支撑和固定措施。

3.人员保护：在起重机施工现场，应严格遵守安全操作规程，配备必要的个人防护装备，保障人员的工作安全。

4.施工预案和应急预案：制定施工预案和应急预案，明确施工过程中的风险点和对应的应对措施，确保起重机施工安全。

毕业设计说明书题目：QTZ40塔式起重机总体及臂架设计目录第1章前言·11.1 概述·11.2 发展趋势··1第2章总体设计·22.1 概述·22.2 确定总体设计方案·22.3 总体设计原则·292.4 平衡臂与平衡重的计算·302.5 起重特性曲线·322.6 塔机风力计算··332.7 整机的抗倾覆稳定性计算··432.8 固定基础稳定性计算··49第3章吊臂的设计计算·503.1 分析单吊点与双吊点的优缺点·503.2 吊臂吊点位置选择·513.3 吊臂结构参数参数··523.4 有限元模型建立过程的几点简化·533.5 吊臂结构的有限元分析计算·543.6 计算结果分析·693.7吊臂强度校核··763.8 吊臂稳定性校核··76毕业设计小结·87 致·88参考文献·89吊臂构造型式转柱，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。

而斜撑式塔尖则由一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。

这两种型式塔尖的共同特点是构造简单自重轻，加工容易，存放方便，拆卸运输便利。

塔顶高度与起重臂架承载能力有密切关系，一般取为臂架长度的1/7-1/10，长臂架应配用较高的塔尖。

但是塔尖高度超过一定极限时，弦杆应力下降效果便不显著，过分加高塔尖高度不仅导致塔尖自重加大，而且会增加安装困难需要换用起重能力更大的辅助吊机。

因此，设计时，应权衡各方面的条件选择适当的塔顶高度。

设计题目：QTZ40塔式起重机总体设计及臂架设计设计人：摘要本次设计在参照同类塔式起重机基础上，对QTZ40型塔式起重机进行总体设计及吊臂的设计。

在吊臂设计工程中，采用了有限元法对其进行分析计算，采用了ANSYS10.0软件进行分析。

按照整机主要性能参数，确定各机构类型及钢结构型式，主要确定了吊臂的结构参数，并按照吊臂端部加载、跨中加载及根部加载三种工况分析。

通过对吊臂作适当的简化，应用ANSYS10.0软件建立吊臂有限元模型，施加各工况载荷，进行求解，进而可得各工况下各节点受力情况及各单元所受轴向力、轴向应力大小及各工况下吊臂的变形挠度大小，并能演示吊臂加载过程的动画，清晰的展现了各工况下吊臂的受力性能。

通过修改模型参数，对不同模型进行分析比较。

由比较不同模型在相同工况下的受力状况及刚度状况，综合分析强度和刚度条件，可得出受力最为合理的一组模型参数，通过对此组参数下模型进行强度及刚度校核，进而获得吊臂的最终参数结果。

关键词：QTZ40型塔式起重机吊臂有限元分析 ANSYS10.0设计题目：QTZ40塔式起重机总体设计及臂架设计设计人：AbstractRefers to the similar tower crane, this design is composed by the system design and the lazy arm design to the QTZ40 tower crane. In the lazy arm design progress, it has carried Finite Element method on the analysis computation, and used ANSYS10.0 software.According to the entire machine main performance parameter, various organizations type and the steel structure pattern has been determined. The design parameter of operating modes which are composed of nose increase, the cross center increase and the root increase. Through the suitable simplification to the lazy arm, the lazy arm finite element model is establishment applied ANSYS10.0 software, and then exerted various operating modes load, carried on the solution. Then ANSYS10.0 software can calculate various pitch points stress situation, various units receive the axial stress size, and the lazy arm distortion size under various operating modes. Also it can demonstrate the animation in the process of the lazy arm increase. It has clearly displayed the lazy arm stress performance under various operating modes.Through the revision for model parameter, the analysis comparison is carried on the different model. Because the stress condition and rigidity condition of different model is compared under the same operating mode, and the generalized analysis intensity and the rigidity condition is carried on, a most reasonable model parameter can be obtained, though the intensity and the rigidity examination regarding this model, then the final parameter result of the lazy arm can be obtained.Key words: QTZ40 tower crane Lazy arm Finite element analysis ANSYS10.0设计题目：QTZ40塔式起重机总体设计及臂架设计设计人：目录第1章前言 (1)1.1 概述 (1)1.2 发展趋势 (1)第2章总体设计 (2)2.1 概述 (2)2.2 确定总体设计方案 (2)2.3 总体设计原则 (29)2.4 平衡臂与平衡重的计算 (30)2.5 起重特性曲线 (32)2.6 塔机风力计算 (33)2.7 整机的抗倾覆稳定性计算 (43)2.8 固定基础稳定性计算 (49)第3章吊臂的设计计算 (50)3.1 分析单吊点与双吊点的优缺点 (50)3.2 吊臂吊点位置选择 (51)3.3 吊臂结构参数参数 (52)3.4 有限元模型建立过程的几点简化 (53)3.5 吊臂结构的有限元分析计算 (54)3.6 计算结果分析 (69)3.7吊臂强度校核 (76)设计题目：QTZ40塔式起重机总体设计及臂架设计设计人：3.8 吊臂稳定性校核 (76)毕业设计小结 (87)致谢 (88)参考文献 (89)附：英文原文英文翻译毕业实习报告设计项目计算与说明结果设计题目：QTZ40塔式起重机总体设计及臂架设计设计人：设计项目计算与说明结果并通过回转塔架、转台、承座等的结构部件或直接通过转台传递给塔身结构。

塔式起重机施工方案四川省泸州市第三建筑工程公司二〇一二年二月二日目录第一章工程概况 (2)第一节项目概况 (2)第二节塔吊选型 (2)第二章塔机基础的设计及制作 (2)第一节塔吊位置选择 (2)第二节塔吊基础设计 (3)一、桩基承载力特征值估算及有关岩土设计参数 (3)二、塔吊基础设计 (4)第三节塔吊基脚螺栓预埋 (4)第四节塔吊基础的防雷接地引接 (4)QTZ40塔吊桩基础的计算书 (5)塔吊边坡稳定性计算书 (9)第一章工程概况第一节项目概况本项目由桐梓县顺发房地产开发有限公司投资兴建,贵州筑城建筑设计有限公司设计,贵州富友建设咨询有限公司监理，四川省泸州市第三建筑工程有限公司承建,为框架剪力墙结构的商住建筑物一栋，地上21层，地下2层。

主体建筑长轴长为38。

5m，短轴为18。

4m，建筑占地面积为719。

82m2，总建筑面积约为17137平方米,建筑物高度：从±0.000起计至屋面高69.90m，梯屋、电梯机房顶高75.9m，地下室底板面标高为—7.600m.第二节塔吊选型根据施工需要，计划装一台型号为:四川省昌隆工程机械制造自升塔式起重机QTZ40.该塔吊起升高度不超过30米时，采用独立式，大于30米时采用附着式，塔吊首次安装高度 30m，加附着最大可提升120m，可利用一台16吨和一台30吨汽车吊进行安装，吊装最重部件起重臂时，工作半径9m，24m臂杆,起重量6.95吨,起吊高度21m，满足吊装要求.塔机的总体结构详见产品说明书。

第二章塔机基础的设计及制作第一节塔吊位置选择1、塔吊基础选择塔吊基础采用4根φ600钻孔灌注桩,桩长约12。

5m，桩端支承在卵石层，塔吊基础承台尺寸是3000×5000×1500，混凝土强度等级C30。

2、塔吊位置选择本工程使用一部塔吊，塔机的安装位置设于D轴交7轴外侧（基础底板下为塔基承台面）.此处为整个外围场地中离主楼位置最近的地方，方便加附着。

QTZ40自升式起重机安、拆方案一、安装前的准备工作1.1了解现场布局和土质情况，清理障碍物。

1.2技术人员给混凝土施工人员基础图，并做好基础复查记录。

1.3根据建筑物的布臵确定基础的铺设位臵，按固定基础图上所规定的技术要求进行基础铺设。

浇灌好混凝土后，需要14-15天的养护时间。

注意：地基必须夯实到能承受0.2Mpa载荷。

二、人员组织2.1与用户签订好《指导安装、维修塔机协议书》，根据协议书用户选出数名技术工人参与安装工作。

2.2指导安装塔机前应先组织人员宣讲，由厂方一名技术人员为安装指挥，其它安装人员5名，司机1人，电工1人。

所有安装人员必须有技术监督局的相关资格证明，并在有效期限内。

三、安装步骤1、打基础1.1了解现场布局和土质情况，清理障碍物。

1.2根据建筑物的布局确定基础的铺设位臵，按固定基础图上所规定的技术要求进行基础铺设。

浇灌好混凝土后，需要14-15天的养护时间。

注意：地基必须夯实到能承受0.2Mpa载荷。

2塔机安装2.1先将底架放臵于混凝土基础平台上，装上压板，拧紧地脚螺栓，测量底架上的四个法兰盘和四个斜撑杆支座处的水平度，使在规定的公差内，若超差则在底盘与基础的接触面间用楔型调整块及铁板等垫平，注意垫块必须垫实、垫牢，不允许垫块有任何可能的松动，并用双螺母拧紧防松。

2.2将3节标准节用16套高强螺栓连成一体，然后吊装在固定基础上，并用8套高强螺栓固定，安装时注意有踏步的一面要垂直于建筑物。

2.3在地面上将液压系统装好在外套架上，将外套架吊起套在连接好的标准节外面，并使套架上的卡爪搁在标准节的最下一个踏步上。

2.4在地面上先将下支座、回转支承、上转台、回转机构及司机室等装为一体，然后整体吊起，用8套高强螺栓安装在塔身节上，再用4个销轴将外套架与下支座连接。

注意：回转支承与下支座、上转台的连接螺栓一定要拧紧。

2.5在地面上将塔顶与平衡臂拉杆的第一节用销轴连好后，吊起用4个销轴与上转台相连。

设计项目计算与说明结果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。

而斜撑式塔尖则由一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。

这两种型式塔尖的共同特点是构造简单自重轻，加工容易，存放方便，拆卸运输便利。

塔顶高度与起重臂架承载能力有密切关系，一般取为臂架长度的1/7-1/10，长臂架应配用较高的塔尖。

但是塔尖高度超过一定极限时，弦杆应力下降效果便不显著，过分加高塔尖高度不仅导致塔尖自重加大，而且会增加安装困难需要换用起重能力更大的辅助吊机。

因此，设计时，应权衡各方面的条件选择适当的塔顶高度。

本设计采用前倾截锥柱式塔顶，断面尺寸为 1.36m×1.36m。

腹杆采用圆钢管。

塔顶高6.115米。

塔冒用无缝钢管焊接而成，顶部设有连接平衡臂拉杆和吊臂拉杆的铰销吊耳，以及穿绕起升钢丝绳的定滑轮，顶部应装有安全灯和避雷针。

其结构如图2-1所示：图2-1 塔顶结构图2. 起重臂1）构造型式塔式起重机的起重臂简称臂架或吊臂，按构造型式可分采用前倾截锥柱式塔顶采用小车变幅水平臂架设计项目计算与说明结果分节问题为：小车变幅水平臂架；俯仰变幅臂架，简称动臂；伸缩式小车变幅臂架；折曲式臂架。

小车变幅水平臂架，简称小车臂架，是一种承受压弯作用的水平臂架，是各式塔机广泛采用的一种吊臂。

其优点是：吊臂可借助变幅小车沿臂架全长进行水平位移，并能平稳准确地进行安装就位。

因此此次设计采用小车变幅水平臂架。

小车臂架可概分为三种不同型式：单吊点小车臂架，双吊点小车臂架和起重机与平衡臂架连成一体的锤头式小车臂架。

单吊点小车变幅臂架是静定结构，而双吊点小车变幅臂架则是超静定结构。

幅度在40m以下的小车臂架大都采用单吊点式构造；双吊点小车变幅臂架结构一般幅度都大于50m。