塔式起重机动态结构分析和研究

塔吊研究报告塔吊研究报告一、研究背景塔吊是一种用于重型建筑工程的起重机械，广泛应用于建筑工地和工业生产现场。

它具备起重能力大、工作范围广、操作灵活等特点，是现代建筑工地不可或缺的设备之一。

然而，由于塔吊在工作时所具备的巨大起重能力，一旦发生事故将可能引发严重后果。

因此，对塔吊的研究和安全管理至关重要。

二、研究目的本报告旨在通过对塔吊的研究，分析塔吊的结构特点、工作原理、安全管理等方面内容，以提供有关知识和指导，促进塔吊的安全使用和管理。

三、研究方法1. 文献研究：收集和阅读相关文献，了解塔吊的基本知识和相关研究成果。

2. 实地考察：参观建筑工地和塔吊使用现场，观察和了解塔吊的实际工作情况和管理措施。

3. 数据分析：对所收集到的数据进行整理、分析和归纳，得出结论。

四、研究内容1. 塔吊的分类和结构特点：介绍塔吊按结构分类的方法和各类塔吊的结构特点。

2. 塔吊的工作原理和操作要点：详细描述塔吊的工作原理，并指出在操作过程中需要注意的要点。

3. 塔吊的安全管理：介绍塔吊的安全管理措施，包括使用前的检查和维护、操作规范、安全防护设施等。

4. 塔吊事故案例分析：分析已发生的塔吊事故案例，对事故原因进行分析和总结，提出相应的预防措施。

五、研究结论1. 塔吊在建筑工地和工业生产现场具有重要作用，但同时也存在一定安全隐患。

2. 塔吊的安全管理至关重要，需要加强使用前的检查和维护、操作规范、安全防护设施的设置等措施。

3. 对于已发生的塔吊事故，需要深入分析原因，总结经验教训，并采取相应的预防措施。

六、研究建议1. 加强对塔吊操作人员的培训，提高其操作技能和安全意识。

2. 定期检查和维护塔吊设备，确保其工作状态良好。

3. 加强对塔吊管理的监督，建立完善的安全管理制度。

七、参考文献[1] 张三. 塔吊安全管理研究[J]. 建筑工程，2021(1)：10-15.[2] 李四. 塔吊事故案例分析及预防措施[J]. 工程建设，2021(2)：30-35.。

基于ABAQUS的塔式起重机结构分析及试验验证马灿;刘树林;温磊;黄腾辉【摘要】A finite element model was established for the tower crane to handle effectively the connection,constraint and load in the crane structure while seven typical working conditions were defined.The finite element analysis software ABAQUS was used to conduct static analysis for the whole structure and the stress detection.The results from finite element analysis are in good agreement with the actual test data and the coincidence degree is good,which verifies the correctness and feasibility of the finite element analysis.Application of finite element analysis can improve the design efficiency of the crane,and it also provides a reference for development and optimization of the serialization products.%对塔式起重机建立了有限元模型,对起重机结构中的连接、约束和载荷进行了有效处理,确定7种典型工况.利用有限元分析软件ABAQUS进行整机结构静力学分析,并进行应力检测.有限元分析结果与实际检测数据误差较小,吻合度较好,验证了有限元分析的正确性和可行性.应用有限元分析方法可以提高起重机的设计效率,也可为系列化产品的研发及优化提供参考.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2017(055)006【总页数】4页(P86-88,99)【关键词】塔式起重机;计算机;有限元【作者】马灿;刘树林;温磊;黄腾辉【作者单位】中国铁建重工集团有限公司长沙410100;徐工安全装备有限公司江苏徐州 221001;恒银金融科技股份有限公司天津300308;中国铁建重工集团有限公司长沙410100【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH213.3塔式起重机是高层建筑、火电站、桥梁等基础设施建设中不可或缺的工程机械，基于工作的特殊性，塔式起重机风险高，事故频发［1］。

特性。
建 立该 塔 机 的 有 限 元 模 型 如 图 １所 示 ，使 用
Ｓ ８ ＡＰ ４有 限元 程 序 对 其 进 行 动 力 分 析 ，其 前 四 阶
进行 复 合运 动 时 ，结构 和 机构 将受 到 比静 载 大得 多 的动载 影 响 。一直 以来 ，人 们 对塔 机 的分 析仍 停 留 在静 力 分 析上 ，对 动载 效应 的考虑 主要 使 用 动载 系
出使用合 理的等效单元 代替复杂 的杆 系框架结构可 以大 大减 少单元 和 自由度 数 ，在使 计算 简化 的 同时保持 了 良 好 的分析精度 ，对 于同类型塔机 的动力分析具有很 好的参 考价值 。
关 键 词 ：塔 式 起 重 机 动力分 析 有限元 模 型
塔 式起 重机 （ 以下 简称 塔 机 ）是一 种 需要 经 常 启动 、制动 和作 复合 运 动 的机 械 。在启 动 、制 动 和
维普资讯
设 计 制 造
昭 岛 图垦观 绾 钧勖 嗣国 厨∞ 曰 圆 圈 四 雎囝
陆念 力 夏拥 军 刘 明 思
内容摘要 ：本文分 别应用完整 的杆 系有限元模 型和 等效有 限元 模型对 塔式 起重 机结 构进 行 了动力 分析 ，指
力 特性 ，因此 对塔 机进 行 准确 的动力 分析 已成 为一 个 重要 的研 究 领域 。 目前 对塔 机进 行 动力 分 析有 多 种方 法 ，其 中以动 力有 限元 方 法 为佳 。但 因塔 机 单
角 钢 １０ｘ１０×１ ０ ０ ０ 角钢 １０ ０ ０ ｘ１０×１ ０
平衡臂
主 弦杆
＿
Ｉ
—
—
一 １
１
｛
பைடு நூலகம்
ｊ ．

２ １ ０ ＧＰ ａ ，密度 ｐ ＝７ ８ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ ，泊松 比 ＝０ ． ３ 。 （ １ ）起 重臂 主弦 杆 和腹杆 的每 个连 接 点根 据实 际
塔机 结 构 的固有频率 相近 ，防止 发生 共振 现象 ］ 。有 起重量 为 ６ ｔ 。该塔机 选用钢材 为 Ｑ２ ３ ５ ，弹性模 量 Ｅ Ｘ
１ ． ４ 载荷的情况
塔机 的静力学分析 需要考虑 以下载荷 ：
（ １ ） 自重 载荷 ， 自重 惯性力的形式加在每个单元 上； （ ２ ）起 升 载荷 ，起 升 载 荷按 照集 中载 荷 的形 式施
的弹性 三 维梁它们都各具 有特点，能满足不 同的分析要 加到吊臂 的下 弦上 ；
必 要进行模 态分析 ，模 态分析主要用于确定系统 的 自身 型 进行阶数 提取 。 。 ’ 。 了一种基于 ＡＮＳ ＹＳ的建 模分析方 法 ，对其进行 静动分 结果表 明该臂架 的最 大应 力小于材料许用应 力，安 全余
塔 机 的工作高度为 ４ １ ｍ，臂长为 ５ ６ ｍ，最大额定
塔 式起 重机 是各种工程建 筑 中最 主要 的施 工机械 ， 求 。Ｂ Ｅ ＡＭ１ ８ ８单元 以 Ｔ ｉ ｍｏ ｓ ｈ ｅ ｎ ｋ ｏ梁理论为基 础，其 臂架结 构 自重 在整机 中占有 较大 比重 ，是影响起 重能力 形函数 中挠度和截 面转动各 自独立插值 ，并考虑了剪切 的主要 因素，高效准确 的模 拟塔机 臂架结 构在不 同工况 变 形的影响 ，具有塔机分析 所要求的功能 ，因此 ，在 塔
塔 式 起 重 机 臂 架 的 静 动 态 分 析 及 优 化
Ｔｈ ｅ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｄｙ ｎａ ｍｉ ｃ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ

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：摘要ABSTRACT1 概述1.1本文的课题意义 (4)1.2工程起重机的发展历史与现状 (4)1.3课题关键问题及难点 (5)1.4本文的研究内容 (5)2 起重臂方案设计2.1结构形式设计 (6)2.2截面形式 (7)2.3臂架拉杆的构造 (9)3 起重臂三维建模3.1起重臂标准节建模 (10)4 起重臂有限元（ANSYS）分析4.1ANSYS的基本使用方法 (14)4.2QTZ80点塔式起重机吊臂建模 (14)4.3吊臂各部分强度刚度验算 (19)4.4计算结果讨论 (26)4.5塔机模态分析 (27)5 起升机构设计5.1起升机构的组成布置方式 (31)5.2起升机构的计算 (32)总结谢辞参考文献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,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Abstract1.1 本文的课题意义在科学研究方面，新的理论、新的计算方法的建立以及新产品的研制，都必须经过理论性的计算和实验来证实其可行性和可靠性。

由于塔机在启动、制动和进行耦合运动时，机构和结构将承受强烈的冲击振动，所以就需要准确描述和精确计算塔机结构体系在外激励下的动态过程，从而为塔机的设计、生产提供理论上的和实践上的指导，这对于塔机的经济性和安全性都具有非常重要的意义。

毕业设计题目高层建筑机械——塔式起重机的受力分析塔式起重机的受力分析文献综述1.引言塔式起重机是用来对物料进行起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。

随着生产规模日益扩大，特别是现代化、专业化生产的要求，在许多重要的部门中，起重机己经成为不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。

1.1 塔式起重机的基本概念塔式起重机是现代工业和民用建筑的主要施工机械之一。

据资料记载，塔式起重机溯源于西欧，有关建筑用塔式起重机的第一项专利颁发于1900年。

近代塔式起重机的首批原型样机出现于1912年。

1923年研制成功第一台比较完整的近代塔式起重机。

30年代，德国已开始批量生产塔式起重机并在建筑工地上使用，与此同时，还向国外出口。

1914年公布了建筑用塔式起重机的德国工业标准DIN8670，规定以吊载(吨)和幅度(米)的乘积(吨·米)——起重力矩表示塔式起重机的起重能力[1]。

而早在商朝(公元前1765年到1760年之间)，我国劳动人民就使用了汲水的桔棒，它是一种类似塔式起重机的机构，长期以来我国没有自已的起重机制造业，直到新中国成立后，才建立独立制造各种起重机的工业体系。

在生产和使用塔式起重机上，我国起步较晚。

1953年，在北京劳动人民文化宫第一次展出前民主德国的建筑师I型塔式起重机。

1954年，东北抚顺重型机器厂仿建筑师I型试制了TQ2-6型塔式起重机，这是我国自制的第一台塔式起重机。

同年在北京航空学院教学楼施工吊装，这是我国第一次在建筑工地上使用塔式起重机[2]。

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械很多，其中应用最广泛的是塔式起重机。

因为它具有其他起重机械难以相比的优点。

如:塔身高，起重臂装于塔身顶部，有效起升高度大;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，动作平稳，安全可靠;和其他起重机械相比，结构较为简单，运转可靠，保养维修也较为容易。

动臂式塔机若干设计问题初探动臂式塔机是目前建筑行业中常见的一种起重设备，其具有操作简便、结构稳定等优点，因此受到了广泛的应用。

尽管在实际使用过程中获得了一定的成绩，但是仍然存在着一些设计问题亟待解决，本文将从动臂式塔机的结构设计、安全性能、节能环保等方面进行初步探讨，以期对其设计问题有所了解，为今后的改进提供参考。

一、动臂式塔机的结构设计问题动臂式塔机的结构设计至关重要，直接关系到其使用寿命和稳定性。

在实际生产中，一些结构设计问题仍然存在，需要引起重视。

动臂式塔机的梁结构是其中一个关键的设计问题。

由于塔吊需要承担大量的荷载，因此其梁结构的设计必须要足够的坚固和稳定。

目前一些动臂式塔机的梁结构设计并不够合理，存在着应力集中、材料使用不当等问题，这就导致了一些塔吊在使用过程中出现了梁断裂等安全事故。

对动臂式塔机梁结构的设计进行进一步的优化和改进，是至关重要的。

动臂式塔机的结构设计问题是当前需要重点解决的一个方面。

只有进一步优化和改进其结构设计，才能够提高其使用寿命和稳定性，减少安全事故的发生。

动臂式塔机是一种起重设备，其安全性能是至关重要的。

目前在实际使用过程中，一些安全性能问题仍然存在，亟待解决。

动臂式塔机的防风性能问题也值得重视。

在建筑工地中，由于天气原因经常会出现大风天气，这就对动臂式塔机的安全性能提出了更高的要求。

目前一些动臂式塔机在防风性能方面存在一定的问题，例如结构不够坚固、抗风能力不足等，这就导致了一些塔吊在大风天气出现了倾斜、倒塌等情况。

对动臂式塔机的防风性能进行进一步的评估和改进，也是非常必要的。

动臂式塔机的液压系统设计也存在一些节能问题。

在塔吊的使用过程中，液压系统需要提供大量的动力来完成各种工作，因此液压系统的设计就直接关系到整个塔吊的能源消耗。

目前一些动臂式塔机的液压系统设计并不够节能，存在着能效低、泄漏严重等问题，这就导致了一些塔吊在使用过程中消耗了大量的液压油。

对动臂式塔机的液压系统进行进一步的节能改进，也是非常必要的。

建筑用塔式起重机结构静刚性及其相关问题研究摘要：塔式起重机设计时，为保证其正常工作，结构应具有足够的强度、刚性和稳定性。

因塔机钢结构自重较大，约占整机自重的70%左右，为使结构自重最轻、节约钢材，这就要求强度、刚性和稳定性有各自合理的控制值。

众所周知，强度及稳定性的控制值由材料决定，而刚性的控制值则主要凭经验制定，各国设计规范对起重机的刚性亦没有统一的规定。

但在实际结构的设计中，结构的静刚性常常成为控制设计的主要因素，因此，静刚性控制值直接影响整机钢结构的重量，影响整机的设计。

关键词：建筑机械；塔式起重机；结构静刚性；自重荷载；惯性荷载；风荷载；整体稳定性；空间刚度1引言塔式起重机(以下简称塔机)是各种工程建设，特别是现代化工业与民用建筑中主要的施工机械。

金属结构是塔机的重要组成部分，通常，其重量占整机重量的一半以上，耗钢量大。

作为整机的骨架，起重机的各种工作机构及零部件安装或支承在金属结构上，金属结构承受起重机的自重以及工作时的各种外载荷。

因此，合理设计塔式起重机的金属结构，对减轻整机自重，提高性能，扩大功用和节省钢材都有重要意义。

2塔式起重机结构型式2.1塔身结构塔式起重机种类繁多，塔身结构亦有多种型式。

按照塔身和臂架之间的相互关系，塔机可分为上回转式和下回转式两大类。

所谓上回转式塔式起重机，就是将回转部分装设在塔机的上部，塔身固定不动，这种塔身主要承受轴向力和弯矩。

由于上部旋转，塔身不转，所以塔身的受力情况随臂架的不同方位而变化，塔身杆件应按最不利载荷工况计算。

2.2臂架结构塔式起重机的臂架，按受力特点，可分为受压臂架和受弯臂架两类。

受压臂架:也称压杆式臂架，它是利用固定在臂架头部的变幅钢绳来实现臂架的俯仰变幅，臂架在起升载荷和起升绳、变幅绳拉力作用下，主要受轴向压力(臂架自重和风载荷产生的弯矩很小)。

影响这种臂架承载能力的主要因素是其整体稳定性。

受弯臂架:借助沿臂架弦杆运行的小车来实现变幅的水平式臂架和动臂变幅的杠杆式臂架都属这一类臂架。

第６期尹强，等：基于ＡＮＳＹＳ的塔式起重机结构模态分析９９并进行了模态扩展，结果如下见表２。

表２Ｑｚ＇１２５塔机动态计算结果与文献结果比较通过表２可以清晰的看到本文建立的计算模型，与文献［２］结果十分接近，最大误差为２．４４８％，最小误差为２．３３２％，普遍误差在２％～３％之间，完全达到了工程计算误差许可范围，也直接证明了本方法具有很高的可行性。

本例计算的ＱＴＺ２５塔机前面几阶振型及振型曲线（限于篇幅，只列出前面６阶振型），见图２～图８。

图１塔机的有限元模型图３二阶振型图５四阶振型图２一阶振型图４三阶振型图６五阶振型３结论图７六阶振型图８各阶振型曲线由振动理论可知，对于塔机这样一个多自由度系统而言，低阶固有频率对系统的动力响应贡献较大，而高阶固有频率影响较小，所以对塔机系统而言只要提取其低阶固有频率就能很好反映系统动力特性。

通过对前几阶振型分析可以得到以下几点的结论：１）塔机结构的一阶振型是塔机绕塔身在水平面内扭转振动，振动频率为０．２２９１９Ｈｚ，说明了塔机在绕塔身的刚度偏小，在设计时应该考虑予于加强。

２）塔机结构的二阶振型是塔机绕塔身根部固定端在前后弯曲振动引起吊臂的点头运动。

振动频率为０．５７８１３Ｈｚ。

３）塔机结构的三阶振型是塔机绕固定点左右摆动，其振动频率为０．６３２２６Ｈｚ。

４）塔机结构的四阶振型是吊臂和平衡臂绕塔身前后弯曲振动，振动频率为１．６０５８Ｈｚ。

５）塔机结构的五阶振型是吊臂和平衡臂在水平面内弯曲振动，振动频率为１．９０７７Ｈｚ。

以上结果与实际观察的振动情况相符合，进一步说明本文介绍的方法具有可行性，避免了常规分析塔机动态响应时做的种种假设，结果更具有可靠性。

塔机生产企业技术人员可以在塔机新产品设计中用有限元分析结果指导样机试制，样机做好后进行模态试验分析，用模态分析所得的模态参数，对有限元模型再进行修改，使其更符合实际，从而提高有限元分析的精度，根据修改后的分析结果提出塔机结构动力修改方案，用于指导新产品的批量生产。

Doors&Windows塔式起重机静力分析摘Tower crane plays a great role in the construction project,construction safety of the project is closely related to the working condition of the tower crane.Static analysis and structural optimization by using the finite element software AN SYS,can high efficiently analyze the safety and economy of tower crane,so the tower crane can be better used in the construc tion of the project.Basing on the static analysis and structural optimization of tower crane,this paper discusses the research sta tus of finite element method for tower crane,to provides some references for the personnel in the field of finite element analy sis of tower crane.Key Words static analysis structural optimization塔式起重机在工程项目建设中能够有效的提高施工效目前对与力学有关的各类工程问题进行分析求解的方法结果以直观的彩色等值线显示出来近几年关于采用有限元分析研究与探讨1962018.022018.02Doors &Windows现代主义之后的各流派从不同角度补充着现代主义人与自然及三者与经济参考文献](（上接第194页）（上接第195页）形势异常严峻（总之参考文献况及规范中设定的各种约束及限制条件利用有限元分析软件参考文献892~895.分析研究与探讨197。

建筑技术开发Building Technology Development安全质量第48卷第1期Safety and Quality2021年1月建筑工程塔式起重机的故障分析及结构改进方法研究杨帆(中交四航局第六工程有限公司，广东珠海519085)［摘要］目前，塔式起重机作为现代工程设备，已逐步成为建筑领域的标配，尤其是大型建筑工程的应用更为广泛，促进了建筑效率的提高。

塔式起重机属于大型设备，其设计制造、检测及应用均需满足相应的技术要求，但即便如此，塔式起重机仍会因各种因素导致故障问题，不仅影响工程施工进度，甚至会导致诸多潜在安全风险。

鉴于此，以塔式起重机为对象，对其具体故障进行深入分析，提出相应的解决策略，并针对部分结构尝试改进优化，以提升塔式起重机的安全性，为设备应用及技术完善提供参考。

［关键词］塔式起重机；故障分析；结构改进［中图分类号］TU714［文献标志码］B［文章编号］1001-523X(2021)01-0125-02Fault Analysis and Structure Improvement of TowerCrane in Construction EngineeringYang Fan［Abstract］At present,as a modem engineering equipment,tower crane has gradually become the standard configuration in the construction field,especially the application of large-scale construction engineering is more extensive,which promotes the improvement of construction efficiency.Tower crane is a large-scale equipment,its design,manufacturing,testing and application need to meet the corresponding technical requirements,but even so,tower crane will still cause failure due to various factors, which not only affects the construction progress,but also leads to many potential safety risks.In view of this,this paper takes the tower crane as the object,analyzes its specific faults,puts forward corresponding solutions,and tries to improve and optimize some mechanisms,so as to enhance the safety of tower crane,and provide reference for equipment application and technical improvement.［Keywords］tower crane；fault analysis；structure improvement众所周知，塔式起重机应用已有近百年历史，在建筑工程领域发挥着至关重要的作用。

塔式起重机整机系统动力学仿真研究的开题报告一、选题背景塔式起重机在工业生产和建筑施工中具有重要的作用。

其构造复杂，涉及多个系统和部件的协同工作。

其中，整机系统是起重机的核心部分，其动力学特性对起重机的稳定性和工作效率具有重要影响。

因此，针对塔式起重机整机系统的动力学特性进行仿真研究，可以为工程实践提供理论指导和技术支持。

二、研究目的与意义本研究旨在对塔式起重机整机系统的动力学特性进行仿真研究，具体包括基础响应、塔架扭转响应、传动系统响应等方面。

通过建立动力学仿真模型，探究整机系统运动学和动力学特性，为优化设计和工程实践提供指导。

此外，研究结果也可以为塔式起重机的安全运行和维护提供技术支持。

三、研究内容和方法（一）研究内容1. 塔式起重机整机系统的结构和工作原理分析；2. 建立塔式起重机整机系统的动力学仿真模型；3. 分析整机系统运动学和动力学特性，包括基础响应、塔架扭转响应、传动系统响应等方面；4. 通过仿真实验及与现场实验的对比验证，得出精确的仿真结果。

（二）研究方法1. 基于ANSYS等有限元软件，建立塔式起重机整机系统的三维结构模型；2. 借助MATLAB/Simulink等仿真软件，搭建整机系统动力学仿真模型；3. 进行仿真实验，分析整机系统运动学和动力学特性，并对仿真结果进行验证。

四、预期结果与进展计划（一）预期结果1. 研究建立了塔式起重机整机系统的动力学仿真模型；2. 分析了整机系统的运动学和动力学特性；3. 得出塔式起重机整机系统动力学特性的相关参数和曲线；4. 通过仿真实验及与现场实验的对比验证，得出精确的仿真结果。

（二）进展计划1. 第一周：文献阅读和研究目的；2. 第二周：对塔式起重机整机系统的结构和工作原理进行分析；3. 第三周至第四周：建立塔式起重机整机系统的动力学仿真模型；4. 第五周至第六周：进行仿真实验并分析运动学和动力学特性；5. 第七周至第八周：对仿真结果进行验证，并得出相关参数和曲线。

工程研究Engineering research■ 刘家成塔式起重机结构概述摘要：随着经济的持续增长，城市规模在不断扩张，起重机作为城市建设不可或缺的工程设备，在城市建设中扮演着越来越重要的角色。

因此，优化起重机结构，提高起重机工作性能，已成为当今工程设计重要课题。

本文从起重机的结构原理出发。

阐述了塔式起重机分类及其工作时所受载荷，为相关工程设计研究提供了参考。

关键词：塔式起重机；结构优化；工程应用塔式起重机在国民经济建设中扮演着重要角色，可以说没有塔式起重机就没有现在的城市面貌。

塔式起重机在设计时为了保证其正常工作，往往要满足足够的强度、刚度及稳定性。

塔式起重机的机身基本都是由钢结构构成，钢结构所占比重约为70%以上，为了使起重机结构尽可能轻便，这就需要对其进行结构优化，在保证各方面性能指标的同时，尽可能多地降低自身重量。

在对机械设备进行结构优化时，通常材料决定设备的强度及稳定性，而设备的刚度往往只能凭主观经验而定，本文研究的塔式起重机也是如此，在起重机设计手册中对刚度并没有明确且统一规定。

而在实际的工程设计中，设备的静刚度设计往往成为整个设计过程中主要因素。

1塔式起重机结构型式塔式起重机俗称塔机，在实际工程建设中，承担着重要角色，是现代工民建设不可或缺的重要设备。

塔机设备主要由钢结构构成，耗钢量大，其重量的70%以上都是整机骨架钢结构，塔机重要零部件都直接装载在上面，故钢结构的性能将直接影响到整机的工作精度。

因此，对塔机钢结构进行合理结构设计，将对减轻其自身重量，提高性能有重要意义。

塔式起重机结构如下图1所示：塔头或塔帽、塔身、起重臂架、活动平衡臂架、回转工作台、台车架、底架等。

对于有特殊用途的塔式起重机，其整体结构基本相同，只有局部结构根据其功能情况的不同稍有变动。

塔式起重机在工作时，为了获得大幅的起升高度及左右位移幅度，将臂架直接连接到塔身顶部，这样导致塔身所受弯矩变大。

而为了降低塔身所受的额外弯矩力，将活动平衡架直接安装在塔身上端臂架反侧及塔身下端固定支架上。

第22卷第5期2006年10月机械设计与研究M achine D esign and R esearch V o.l 22N o .5O ct .,2006收稿日期:2006-01-23文章编号:1006 2343(2006)05 112 03塔式起重机动态分析的计算模型于兰峰, 王金诺(西南交通大学 机械工程研究所,四川 成都 610031,E m a i:l jdlf2000@sohu .co m )摘 要:分别按集中参数法及有限元法建立了塔式起重机结构系统的动力学模型。

按集中参数法建立的少自由度模型包括四自由系统、三自由度系统、二自由度系统及单自由度系统,对二自由度系统及单自由度系统的结构固有频率给出了简化计算公式。

通过实例验算证明,少自由度系统或简化计算公式的计算精度可以满足工程设计的要求。

关键词:塔式起重机;动态特性;动力学模型;固有频率中图分类号:TH 122 文献标识码:AD yna m ic AnalysisM odels of To w er C ranesYU Lan feng , WANG Ji n nuo(R eseatch Instit ute o fM echan ical Eng ineer i ng ,South w est Jiao Tong U n i v ers it y ,Sichuan Chengdu 610031,Ch i na) Ab stract :Th i s paper presents dyna m i c struc t ure m ode ls using L u mped Para m ete rM ethod(LP M )and F inite E le m entM ethod (FE M )respec ti ve l y .The propo sed lo w D egree o f F reedom (DO F )LP M m ode ls i nc l ude four DO F sys tem ,three DOF syste m,t wo DOF syste m and sing le DOF syste m.T he ca lcu l a ti ng m ethods of na t ura l frequency f o r t w o DO F and s i ng le DOF syste m w ith si m plifi ed for m ula are g i ven .A nu m er i ca l examp l e is used for ill ustra ti ng these pro posed m ode ls .K ey words :t ow er crane ;dyna m ic character i stics ;dyna m ic m ode ls ;natural frequency塔式起重机是高达数十米,甚至上百米的结构。

塔吊系统优化设计及动力学分析作为建筑工地中常见的起重设备之一，塔吊在建筑领域有着广泛的应用。

为了确保塔吊安全、高效地工作，优化设计和动力学分析成为了必要的工作。

本文将从塔吊系统的优化设计和动力学分析两个方向进行探讨。

一、塔吊系统的优化设计1.塔身优化设计塔身是塔吊的重要组成部分，对塔吊的稳定性和承重能力有着重要的影响。

因此，在优化设计中应该优先考虑塔身的结构，力求使得塔身的结构更为稳定，减少不必要的重量，提高承重能力。

在优化设计过程中，可以采用计算机模拟技术对塔身的结构进行分析，找出结构强度和重量之间的最优平衡点。

同时，还可以考虑采用高强度材料和断面设计优化的方式，来提高塔身的强度和承重能力，降低材料消耗。

2.电机系统优化设计电机是塔吊的主要动力来源，对整个塔吊的工作效率和稳定性起着决定性作用。

为了提高塔吊电机的效率和稳定性，在电机系统的设计中应该注重以下几点：（1）选用高效率电机电机的效率越高，塔吊运行时耗能越少，工作效率越高。

因此，在电机选择过程中应该优先考虑高效率电机，将能量损失降至最低。

（2）优化电机控制系统电机控制系统的优化可以有效地提高塔吊的控制精度和稳定性。

在塔吊的电机控制系统中可以加入PID控制器和闭环反馈控制等控制策略，以提高控制系统的响应速度和控制精度。

（3）降低电机噪声电机的噪声对于周围环境和塔吊操作员都会造成一定的影响。

因此，优化电机系统的设计，采用低噪声的电机和降噪措施，可以有效地减少电机的工作噪声，提升工作环境和操作员的舒适性。

二、塔吊的动力学分析1.建立运动学模型塔吊的动力学分析需要建立准确的运动学模型，以分析塔吊在运行过程中的受力情况和运动状态。

建立塔吊的运动学模型需要考虑塔吊的结构和工作原理。

在运动学模型的建立过程中，可以通过三维建模和计算机模拟等手段实现模型的建立和验证。

通过分析运动学模型，可以了解塔吊的运动轨迹和受力情况，从而指导塔吊的优化设计和操作管理。

2.动力学分析塔吊在运行过程中受到各种力的作用，如风力、惯性力、荷载力等，这些力会对塔吊的稳定性和工作效率产生影响。