畢業(yè)設計（論文）塔式起重機設計

1、畢業(yè)設計（論 文）題目塔式起重機設計系 (部)工程技術系專業(yè)工程機械運用與維護班級08機械2班姓名學號指導老師系主任2011年 5 月 27 日系主任龔慶壽批準日期5.30肇 慶 工 商 職 業(yè) 技 術 學 院畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 茲發(fā)給 08機械 班學生 畢業(yè)設計（論文）任務書，內容如下： 1.畢業(yè)設計（論文）題目： 設計塔式起重機 2.應完成的項目： 塔吊機總體設計 （1） 塔吊機的結構分析 （2） 工況分析，繪出負載圖和速度圖 （3） 擬定內部系統(tǒng)圖 （4） 塔吊機內部系統(tǒng)圖的總體設計 3.參考資料以及說明： 參考文獻 （1）工程機械 （2）建筑機械技術與管理 （3）筑路機

2、械手冊 （4） 工程機械使用手冊 （5）起重機設計規(guī)范 （6）起重機名詞術語 （7）起重機械分類 4.本畢業(yè)設計（論文）任務書于2010 年 10月15日發(fā)出，應于2011年 5 月 20日前完成。指導教師： 簽發(fā) 2010年 5 月 30日 學生簽名： 2011 年 5 月 20日肇慶工商職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目塔吊設計系 (部)工程技術系專業(yè)工程機械運用與維護班級08機械（2）班姓名指導老師2010年 10 月 15 日畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目塔吊結構設計時間2010年 10 月 15 日 至 2010年 10 月 20 日本課題的目的意義 掌握塔吊機系統(tǒng)工作原理的

3、設計的步驟和方法，以鞏固和加深已經學過的理論，提高綜合分析和解決實際問題的能力，為以后的液壓系統(tǒng)設計打下堅實的基礎。設計(論文)的基本條件及依據(jù)本課題的主要內容、重點解決的問題（一） 相關資料的查找；（二） 塔吊機總體設計 1、塔吊機的結構分析；2、工況分析，繪出負載圖和速度圖； 3、擬定內部系統(tǒng)圖； 4、塔吊機內部系統(tǒng)圖的總體設計。（三） 塔臂計算及元件選型1、塔臂的主要參數(shù)；2、拉升鋼線的選擇。（四）總體驗算。本課題欲達到的目的或預期研究的結果 1、掌握相關資料的查找；2、塔吊機總體設計3、掌握塔吊系統(tǒng)承受垃力的計算及元件選型 4、通過本次設計，達到舉一反三， 實現(xiàn)其他吊式系統(tǒng)設計應用。

4、5.提升自己的專業(yè)水平，完善所學理論知識。計 劃 進 度起止時間工 作 內 容2010年11月05日2010年11月07日完成相關資料的查找；2010年11月08日2010年11月09日塔吊機的結構分析；2010年11月10日2010年11月13日工況分析，繪出負載圖和速度圖；2010年11月14日2010年11月17日擬定拉升系統(tǒng)圖；2010年11月18日2010年11月22日起吊圖的總體設計；2010年11月22日2010年11月25日拉升計算，拉升參數(shù)；2010年11月26日2010年11月26日型材的選擇；2010年11月27日2010年11月30日系統(tǒng)驗算；2010年11月30日20

5、10年12月2日完成畢業(yè)設計初稿；2010年12月3日2010年12月10日完成整理好初稿上交；2010年12月11日2011年5月25日撰寫畢業(yè)設計論文，打印正式畢業(yè)論文；2010年11月24日2010年11月30日擬定畢業(yè)設計答辯提綱，準備畢業(yè)設計答辯。指導教師意見指導教師簽名： 年 月 日摘 要塔式起重機是動臂裝在高聳塔身上部的旋轉起重機。作業(yè)空間大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平輸送及建筑構件的安裝。由金屬結構、工作機構和電氣系統(tǒng)三部分組成。金屬結構包括塔身、動臂和底座等。工作機構有起升、變幅、回轉和行走四部分。電氣系統(tǒng)包括電動機、控制器、配電柜、連接線路、信號及照明裝置等。從

6、塔機的技術發(fā)展方面來看，雖然新的產品層出不窮，新產品在生產效能、操作簡便、保養(yǎng)容易和運行可靠方面均有提高，但是塔機的技術并無根本性的改變。塔機的研究正向著組合式發(fā)展。所謂的組合式，就是以塔身結構為核心，按結構和功能特點，將塔身分解成若干部分，并依據(jù)系列化和通用化要求，遵循模數(shù)制原理再將各部分劃分成若干模塊。根據(jù)參數(shù)要求，選用適當模塊分別組成具有不同技術性能特征的塔機，以滿足施工的具體需求。推行組合式的塔機有助于加快塔機產品開發(fā)進度，節(jié)省產品開發(fā)費用，并能更好的為客戶服務。 塔機分為上回轉塔機和下回轉塔機兩大類。其中前者的承載力要高于后者，在許多的施工現(xiàn)場我們所見到的就是上回轉式上頂升加節(jié)接高的

7、塔機。按能否移動又分為：走行式和固定式。固定式塔機塔身固定不轉，安裝在整塊混凝土基礎上，或裝設在條形式x形混凝土基礎上。在房屋的施工中一般采用的是固定式的。關鍵字：電動機；工作機構；上回轉塔機；下回轉塔機；目 錄第一章 關于塔式起重機1.1 設備特點與安全裝置（1）1.2 塔式起重機的安全使用與管理（1-4）1.3 塔式起重機的檢驗要點（5）第二章 塔機小車吊臂設計2.1 吊臂的主要結構形式及主要寸（5）2.2 吊臂的主要材料（5）2.3 吊臂的機構形式 （5）2.4 吊臂的尺寸(5-6)2.5 吊點位置的確定(6)2.6 吊臂運輸單元劃分(6-7)2.7 吊臂計算簡圖、載荷、內力計算及在和組

8、合(7)2.8 吊臂自重小車及變幅機構引起的內力 (7-8)2.9 吊重引起的內力(8-10) 2.9.1 水平反力ha(hb)產生的偏心彎矩 (10-11)2.9.2 風載引起的內力 (11-12)2.9.3 回轉水平慣性力 (12-13)2.9.4 起升繩牽引力產生的軸心壓力 (13)2.9.5 小車輪壓產生下弦局部彎矩 (14)第三章 吊臂截面的選擇計算3.0 吊臂的幾何特征尺寸計算 (14-19)3.1 整體穩(wěn)定性的計算 (19-23)3.2 單肢(上、下弦桿)驗算 (23-26)3.3 綴條的計算 (26-28)3.4 整體強度計算 (28-29) 參考文獻致謝第一章 關于塔式起重機

9、1.1 設備特點和安全裝置1.設備特點塔式起重機的動臂形式分水平式和壓桿式兩種。動臂為水平式時，載重小車沿水平動臂運行變幅，變幅運動平衡，其動臂較長，但動臂自重較大。動臂為壓桿式時，變幅機構曳引動臂仰俯變幅，變幅運動不如水平式平穩(wěn)，但其自重較小。 塔式起重機的起重量隨幅度而變化。起重量與幅度的乘積稱為載荷力矩，是這種起重機的主要技術參數(shù)。通過回轉機構和回轉支承，塔式起重機的起升高度大，回轉和行走的慣性質量大，故需要有良好的調速性能，特別起升機構要求能輕載快速、重載慢速、安裝就位微動。一般除采用電阻調速外，還常采用渦流制動器、調頻、變極、可控硅和機電聯(lián)合等方式調速。2.安全裝置為了確保安全，塔式

10、起重機具有良好的安全裝置，如起重量限位器、幅度限位器、高度限位器和載荷力矩限位器等限位裝置，以及行程限位開關、塔頂信號燈、測風儀、防風夾軌器、爬梯護身圈、走道護欄等。司機室要求舒適、操作方便、視野好和有完善的通訊設備。 1.2 塔式起重機的安全使用與管理1.資料管理 施工企業(yè)或塔機機主應將塔機的生產許可證、產品合格證、拆裝許可證、使用說明書、電氣原理圖、液壓系統(tǒng)圖、司機操作證、塔機基礎圖、地質勘察資料、塔機拆裝方案、安全技術交底、主要零部件質保書（鋼絲繩、高強連接螺栓、地腳螺栓及主要電氣元件等）報給塔機檢測中心，經塔機檢測中心檢測合格后，獲得安全使用證，以及安裝好以后同項目經理部的交接記錄，同

11、時在日常使用中要加強對塔機的動態(tài)跟蹤管理，作好臺班記錄、檢查記錄和維修保養(yǎng)記錄（包括小修、中修、大修）并有相關責任人簽字，在維修的過程中所更換的材料及易損件要有合格證或質量保證書，并將上述材料及時整理歸檔，建立一機一檔臺帳。 2.拆裝管理 塔機的拆裝是事故的多發(fā)階段。因拆裝不當和安裝質量不合格而引起的安全事故占有很大的比重。塔機拆裝必須要具有資質的拆裝單位進行作業(yè)，而且要在資質范圍內從事安裝拆卸。拆裝人員要經過專門的業(yè)務培訓，有一定的拆裝經驗并持證上崗，同時要各工種人員齊全，崗位明確，各司其職，聽從統(tǒng)一指揮，在調試的過程中，專業(yè)電工的技術水平和責任心很重要，電工要持電工證和起重工證，我們通過對

12、大量的塔機檢測資料進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)我市某拆裝單位今年到目前一共安裝54臺塔機，而首檢不合格47臺，首檢合格率僅為13%，其中大多是由于安裝電工的安裝技術水平較差，拆裝單位疏于管理，安全意識尚有待進一步提高。因此，我們對該單位進行了加強業(yè)務培訓的專項治理，并取得了良好的效果。另外還由于拆裝市場拆裝費用不按照預算價格，甚至出現(xiàn)400500元安裝一臺塔機，這也導致安裝質量下降的一個重要原因。拆裝要編制專項的拆裝方案，方案要有安裝單位技術負責人審核簽字，并向拆裝單位參與拆裝的警戒區(qū)和警戒線，安排專人指揮，無關人員禁止入場，嚴格按照拆裝程序和說明書的要求進行作業(yè)，當遇風力超過4級要停止拆裝，風力超過6級塔

13、機要停止起重作業(yè)。特殊情況確實需要在夜間作業(yè)的要有足夠的照明，特殊情況確實需要在夜間作業(yè)的要與汽車吊司機就有關拆裝的程序和注意事項進行充分的協(xié)商并達成共識。 3.塔機基礎 塔機基礎是塔機的根本，實踐證明有不少重大安全事故都是由于塔吊基礎存在問題而引起的，它是影響塔吊整體穩(wěn)定性的一個重要因素。有的事故是由于工地為了搶工期，在混凝土強度不夠的情況下而草率安裝，有的事故是由于地耐力不夠，有的是由于在基礎附近開挖而導致甚至滑坡產生位移，或是由于積水而產生不均勻的沉降等等，諸如此類，都會造成嚴重的安全事故。必須引起我們的高度重視，來不得半點含糊，塔吊的穩(wěn)定性就是塔吊抗傾覆的能力，塔吊最大的事故就是傾翻倒

14、塌。做塔吊基礎的時候，一定要確保地耐力符合設計要求，鋼筋混凝土的強度至少達到設計值的80%。有地下室工程的塔吊基礎要采取特別的處理措施：有的要在基礎下打樁，并將樁端的鋼筋與基礎地腳螺栓牢固的焊接在一起?；炷粱A底面要平整夯實，基礎底部不能作成鍋底狀?；A的地腳螺栓尺寸誤差必須嚴格按照基礎圖的要求施工，地腳螺栓要保持足夠的露出地面的長度，每個地腳螺栓要雙螺帽預緊。在安裝前要對基礎表面進行處理，保證基礎的水平度不能超過1/1000。同時塔吊基礎不得積水，積水會造成塔吊基礎的不均勻沉降。在塔吊基礎附近內不得隨意挖坑或開溝。 4.安全距離 塔吊在平面布置的時候要繪制平面圖，尤其是房地產開發(fā)小區(qū)，住宅

15、樓多，塔吊如林，更要考慮相鄰塔吊的安全距離，在水平和垂直兩個方向上都要保證不少于2m的安全距離，相鄰塔機的塔身和起重臂不能發(fā)生干涉，盡量保證塔機在風力過大時能自由旋轉。塔機后臂與相鄰建筑物之間的安全距離不少于50cm。塔機與輸電線之間的安全距離符合要求。 塔機與輸電線的安全距離不達規(guī)定要求的要塔設防護架，防護架搭設原則上要停電搭設，不得使用金屬材料，可使用竹竿等材料。竹竿與輸電線的距離不得小于1m還要有一定的穩(wěn)定性的強度，防止大風吹倒。 5.安全裝置 為了保證塔機的正常與安全使用，我們必須強制性要求塔機在安裝時必須具備規(guī)定的安全裝置，主要有：起重力矩限制器、起重量限制器、高度限位裝置、幅度限位

16、器、回轉限位器、吊鉤保險裝置、卷筒保險裝置、風向風速儀、鋼絲繩脫槽保險、小車防斷繩裝置、小車防斷軸裝置和緩沖器等。這些安全裝置要確保它的完好與靈敏可靠。在使用中如發(fā)現(xiàn)損壞應及時維修更換，不得私自解除或任意調節(jié)。 6.穩(wěn)定性 塔式起重機高度與底部支承尺寸比值較大，且塔身的重心高、扭矩大、起制動頻繁、沖擊力大，為了增加它的穩(wěn)定性，我們就要分析塔機傾翻的主要原因有以下幾條： 一、超載。不同型號的起重機通常采用起重力矩為主控制，當工作幅度加大或重物超過相應的額定荷載時，重物的傾覆力矩超過它的穩(wěn)定力矩，就有可能造成塔機倒塌。 二、斜吊。斜吊重物時會加大它的傾覆力矩，在起吊點處會產生水平分力和垂直分力，在

17、塔吊底部支承點會產生一個附加的傾覆力矩，從而減少了穩(wěn)定系數(shù)，造成塔吊倒塌。 三、塔吊基礎不平，地耐力不夠，垂直度誤差過大也會造成塔吊的傾覆力矩增大，使塔吊穩(wěn)定性減少。因此，我們要從這些關鍵性的因素出發(fā)來嚴格檢查檢測把關，預防重大的設備人身安全事故。 7.電氣安全 按照建筑施工安全檢查標準（jgj59-99）要求，塔吊的專用開關箱也要滿足“一機一閘一漏一箱”的要求，漏電保護器的脫扣額定動作電流應不大于30ma，額定動作時間不超過0.1s。司機室里的配電盤不得裸露在外。電氣柜應完好，關閉嚴密、門鎖齊全，柜內電氣元件應完好，線路清晰，操作控制機構靈敏可靠，各限位開關性能良好，定期安排專業(yè)電工進行檢查

18、維修。 8.附墻裝置 當塔機超過它的獨立高度的時候要架設附墻裝置，以增加塔機的穩(wěn)定性。附墻裝置要按照塔機說明書的要求架設，附墻間距和附墻點以上的自由高度不能任意超長，超長的附墻支撐應另外設計并有計算書，進行強度和穩(wěn)定性的驗算。附著框架保持水平、固定牢靠與附著桿在同一水平面上，與建筑物之間連接牢固，附著后附著點以下塔身的垂直度不大于2/1000，附著點以上垂直度不大于3/1000。與建筑物的連接點應選在混凝土柱上或混凝土圈梁上。用預埋件或過墻螺栓與建筑物結構有效連接。有些施工企業(yè)用膨脹螺栓代替預埋件，還有用纜風繩代替附著支撐，這些都是十分危險的。 9.安全操作 塔式起重機管理的關鍵還是對司機的管

19、理。操作人員必須身體健康，了解機械構造和工作原理，熟悉機械原理、保養(yǎng)規(guī)則，持證上崗。司機必須按規(guī)定對起重機作好保養(yǎng)工作，有高度的責任心，認真作好清潔、潤滑、緊固、調整、防腐等工作，不得酒后作業(yè)，不得帶病或疲勞作業(yè)，嚴格按照塔吊機械操作規(guī)程和塔吊“十不準、十不吊”進行操作，不得違章作業(yè)、野蠻操作，有權拒絕違章指揮，夜間作業(yè)要有足夠的照明。塔機平時的安全使用關鍵在操作工的技術水平和責任心，檢查維修關鍵在機械和電氣維修工。我們要牢固樹立以人為本的思想。 10.安全檢查 塔式起重機在安裝前后和日常使用中都要對它進行檢查。金屬結構焊逢不得開裂，金屬結構不得塑性變形，連接螺栓、銷軸質量符合要求，在止退、防

20、松的措施，連接螺栓要定期安排人員預緊，鋼絲繩潤滑保養(yǎng)良好，斷絲數(shù)不得超標，絕不允許斷股，不得塑性變形，繩卡接頭符合標準，減速箱和油缸不得漏油，液壓系統(tǒng)壓力正常，剎車制動和限位保險靈敏可靠，傳動機構潤滑良好，安全裝置齊全可靠，電氣控制線路絕緣良好。尤其要督促塔機司機、維修電工和機械維修工要經常進行檢查，要著重檢查鋼絲繩、吊鉤、各傳動件、限位保險裝置等易損件，發(fā)現(xiàn)問題立即處理，做到定人、定時間、定措施，嚴格杜絕機械帶病作業(yè)。 11.退出機制 國家明令淘汰機型要堅決禁止使用，年久失修塔機在鑒定修復后要限制荷載使用，對于塔機的使用年限沒有統(tǒng)一標準，眾說紛紜，各地有不同的規(guī)定，都在濃度之中，有些生產廠家

21、為了迎合施工企業(yè)的要求，擴大銷售，占領市場，將獨立高度加大，將起重臂加長以增加塔機覆蓋面，這樣一來勢必降低塔機穩(wěn)定性，減少額定起重量，增加不安全的因素。還有一些私自改裝的塔機及私人從事組憑的塔機，這部分塔機年代較久，二手購進價格便宜，不愿意多投入資金維修，因而故障頻出，這些都應引起我們的高度重視，我們應該實事求是、因地制宜，在廣泛征求各方意見的基礎上出臺相關的配套政策解決這一問題。 1.3塔式起重機的檢驗要點1) 檢查金屬結構情況特別是高強度的螺栓，它的連接表面應清除灰塵、油漆、沒跡和銹蝕，并且使用力矩手或專用扳手，按裝配技術要求擰緊。 2) 檢查各機構傳動系統(tǒng)，包括各工作傳動機構的軸承間隙是

22、否合適，齒輪嚙合是不是良好及制動器是否靈敏。 3) 檢查鋼絲繩及滑輪的磨損情況，固定是否可靠。 4) 檢查電氣元件是否良好，名接觸點的閉合程度，接續(xù)是否正確和可靠。 5) 檢查行走輪與軌道接觸是否良好，夾軌鉗是否可靠。裝設附著裝置、內爬裝置時，各連接螺栓及夾塊是否牢固可靠。 第二章 塔機小車吊臂設計2.1 吊臂的主要結構形式及主要尺寸 上弦桿 16mn 下弦桿 20 綴條 202.2 吊臂的主要材料上弦采用16mn實心圓鋼，其優(yōu)點是：迎風阻力小，吊點構造簡單，不易發(fā)生撞擊變形。萬一發(fā)生撞擊變形，容易調整復原，實心圓鋼上弦桿與腹桿連接處剛度比較好。下弦桿采用等邊角鋼對焊的箱形截面桿，具有良好的抗

23、壓曲性能，間作小車軌道。吊臂采用變截面設計，腹桿的布置方式總體采用三角式布置方式，而限于弦桿選用材料的特性，在水平桁架加設豎腹桿以增大弦桿節(jié)間的抗壓彎能力。2.3 吊臂的機構形式本塔式起重機采用小車變幅，根據(jù)變力和構造等要求，吊臂結構決定采用等腰三角形截面的型式。上弦桿使用16mn實心圓鋼，下弦桿為兩個箱型截面，具有良好的抗彎曲性能。每個箱型截面由兩個等邊角鋼焊接而成，兼作小車軌道用。臂架上設有吊點通過鋼絲繩與塔帽頂部連接。為便于安裝運輸和組合成不同長度的臂架，將吊臂分為若干段，由根部節(jié)、端部節(jié)和若干標準節(jié)組成，各節(jié)間通過螺栓和銷軸聯(lián)接。2.4 吊臂的尺寸截面高度和寬度：根據(jù)強度、剛度、穩(wěn)定性

24、以及構造等要求來確定，對于本設計中的三角形截面的吊臂，截面高度h=（1/501/25）l，截面寬度b應與上塔身寬度配合，截面簡圖見圖2-1。吊臂要求： h=2m (h/l=1/35) b=1.8m 圖2-12.5 吊點位置的確定確定吊點位置的原則：當小車行駛到吊臂端部時，在吊點處桁架弦桿中產生的最大應力，于小車行駛到吊點內跨中某處時，該處桁架弦桿中的最大應力值相等的等強度或等穩(wěn)定條件。桁架水平式吊臂拉桿吊點可以設在上弦或下弦，今從減小臂端垂度出發(fā)，吊點設在上弦。臂架總長l=70m，采用單吊點結構。取l2/l1=0.4，見圖2-2。 圖2-22.6 吊臂運輸單元劃分考慮到安裝運輸條件及材料長度的

25、限制，通常將吊臂做成若干節(jié)段（運輸單元），各節(jié)段在工廠做好后運到工地，在工地上再用銷軸連接。本設計將吊臂劃分為八個運輸單元，起分節(jié)尺寸見圖2-3。圖2-3吊臂自重 16800 kg蝙蝠機構重 330 kg力矩傳感器及裝置 10 kgg=16800+330+10=17140 kg2.7 吊臂計算簡圖、載荷、內力計算及在和組合（1）計算簡圖：在起升平面內，吊臂可作為伸臂梁計算；在回轉平面內，吊臂可視為懸臂梁計算。載荷組合：自重+吊重+工作狀態(tài)風載（風向垂直吊臂）+其它慣性力。計算中忽略離心力等影響，因塔式起重機工作級別為a4，故不驗算剛結構的疲勞強度。（2）計算工況： 在最大幅度起吊額定載荷，風向

26、垂直吊臂，計算吊點截面和臂架根部截面應力。即70m，吊重3.3t，作用點c。 在跨中位置起吊額定載荷，風向垂直吊臂，計算跨中載荷內力，即幅度16m，吊重12t，作用點d。 在最小幅度起吊額定載荷，風向垂直吊臂，計算臂架根部截面內力，即幅度3m，吊重12t，作用點e。（3）計算截面： 臂架根部截面a點，該處起升平面內mx=0，但在回轉平面內的彎矩my最大。臂架吊點截面b點，該處起升平面內負彎矩最大。臂架跨中截面d點，該處起升平面內正彎矩最大。2.8 吊臂自重小車及變幅機構引起的內力先假設吊臂自重為均布載荷q=2352n/m，小車變幅機構自重p1=3243n，感應裝置p2=98n，吊臂所受載荷如圖

27、2-4所示。 maf=0 maf=fbsin35+fbcos2-ql22-p18-p27=0 拉桿拉力fb=683711n, vb=fb=127170n, hb=672088n fy=0 ,a點支反力vb=ql+p1+p2-vb=40802n剪力qa=40802n，qd=40802-3234-235216=-64n彎矩md=408021616-1623528-32348 =325904nmmb右=2352352/2+9835=1444030 nm2.9 吊重引起的內力 圖2-5工況1：r=70m，q=3.3t，吊具重q1=2%q=66kg，起重小車q2=0.4t，vh=0.8m/s，吊臂所受載

28、荷如圖2-5所示。起升動載系數(shù)2=1.05+0.4（vh-0.02）=1.29m/sqc=2(q+q1)g+q2g=1.29(3300+66) 9.8+4009.8=46473nmb=0 ,va35+qc35=0va=-46473n fy=0，vb+va-qc=0.vb=92946n,hb=491313nfb=49957n剪力qab=46473n, qbc=46473n彎矩 mb=-qcl/2=-4647335nm=-1626555 nm md=-4617316 nm=-743568 nm軸力nab=-491317nnbc=0 圖2-6工況2：r=16m，q=12t，吊具重q1=2.5%q=3

29、00kg，起重小車q2=0.4t，吊臂所受載荷如圖2-6所示。qd=2(q+q1)g+q2g=1.29(12000+300) 9.8+4009.8=159417n mb=0, qd(35-16)=va35va=86541nfy=0，vb+va-qd=0.vb=72876n,hb=385223nfb=392000n剪力qad=86541n, qdb=-78876n彎矩 md=8654116nm=1384656 nm軸力nab=-385223n 圖2-7工況3：r=3m，q=12t，吊具重q1=2.5%q=300kg，起重小車q2=0.4t，吊臂所受載荷如圖2-6所示。qe=2(q+q1)g+q2

30、g =1.29(12000+300)9.8+4009.8=159417n mb=0, qe32-va35=0va=145753n fy=0，vb+va-qe=0.vb=13664n,hb=72228nfb=73499n剪力qae=145753n,2.9.1 水平反力ha(hb)產生的偏心轉矩 吊臂自重 mb=hb2=6837112=1344167 nm 工況1：mb=hb2=4913132=982626 nm 工況2：mb=hb2=3852232=770446 nm2.9.2 風載引起的內力（1）吊臂風載 風載荷計算公式 fw=cwpwa按工作狀態(tài)最大計算風壓選pw=250pa依據(jù)塔式起重機設

31、計規(guī)范表8單片結構的風力系數(shù)cw，選cw=1.5迎風面積按結構件在與風向垂直平面上的投影面積計算 a=wa1式中：a結構的迎風面積； w結構充實率，按表9選取w=0.3； a1結構外形輪廓面積a1=702=140m2。 a=0.3140=42m2 風載荷fwfw=1.525042=15750 n。 均布風壓q=fw/l=15750/70 n=225 n。 剪力 qay=15750n qdy=225(70-16)=12150n qby=22535=7875n 彎矩 may=225702/2=551250n mdy=225542/2=328050n mby=225352/2=137813n(2)吊

32、重引起的風載起重物品的迎風面積按其實際外形尺寸在垂直風向平面上的投影計算。當當迎風面積無法確定時，作用在物品上的風載荷按額定起重量的3%計算，沿最不利載荷組合方向水平作用于物品上，但其值不小于500n。工況1：q=3.3t，估算風載fw=33009.83%=970n 剪力ac段qay=970n 彎矩 may=97070=67900 nm mdy=97054=52380 nm mby=97035=33950 nm工況2：q=12t，估算風載fw=120009.83%=3528n 彎矩 may=352816=56448 nm2.9.3 回轉水平慣性力（1）吊臂自身重量產生的回轉慣性力f慣=gn30

33、gtl+2a2 吊臂重g=171409.8=167972n； 塔機回轉機構額定轉速n=0.7r/min； 回轉機構起、制動時間t=4s； 吊臂根部銷軸中心到塔機回轉中心的距離a=2m。 f慣=1679723.140.7309.8470+222=11616n 每米慣性力q慣=f慣/70=166n/m； 剪力 qa=11616n qd=11654=8964n qb=11635=5810n 彎矩 ma=1667022=406700nm md=1665422=242028nm mb=1663522=101675nm (2)吊重的慣性力 工況1：qc=3300+66+4009.8=36907n f慣=f

34、qnr30gt=369070.73.1470309.84=4829n考慮其它因素。f慣=48291.5=7243n 剪力 qac=7243n 彎矩 ma=724370=507010nm md=724354=391122nm mb=724335=253505nm工況2：qc=12000+300+4009.8 =124460n f慣=fqnr30gt=1244600.73.1416309.84=3722n考慮其它因素f慣=37221.5=5583n 剪力 qad=5538n 彎矩 ma=558316nm=89328nm2.9.4 起升繩牽引力產生的軸心壓力 工況1：吊重在c處 sc=121.293

35、300+669.8=21276n 工況2：吊重在d處 sc=141.2912000+3009.8=38874n 2.9.5小車輪壓產生下弦局部彎矩每一輪壓為： p=181.2912+0.3+0.4=2.048t =20069n mmax=1.4p0.86-0.55-p0.32=16196n m局=23mmax=10796n第三章 吊臂截面的選擇計算3.0. 吊臂的幾何特征尺寸計算截面a、d上弦桿100，16mn實心圓鋼 i=10464=490.6cm2 a=52=78.5 r=2.5cm 下弦桿 等邊角鋼14014060，b=140mm，d=16mm a=42.539cm2,，a下取的比2a稍

36、大為a下=2a=86cm2 ix=144-（14-16）412=1231.2cm4 iy= 1231.2cm4 wx下=ixb2=1231.27=175.9cm3 wy下=175.9cm3 rx下=ixa下=1231.285.1=3.8cm ry下=3.8cm a=78.5+286=250.5cm2 yc=78.5250.5200=62.67cm h-yc=200-62.67=137.33cm ix總=ix上+h-yc2a上+2（ix下+yc2a下） =490.6+137.33278.5+2（1231.52+41286） =2158961cm4 wx總上=ix總h-yc=2158961137.

37、33=15721cm3 wx總下=ix總yc=215896162.67=34450cm3 iy總=iy上+2ix下+(b2)2a上 =490.6+2（1231.2+90286） =1396153cm3 wy總=iy總b2=139615390=15513cm3構件截面對x軸回轉半徑 rx=ix總a=2158961250.5=92.84cm ry=iy總a=1396153250.5=74.66cm起升平面，吊臂可看作兩端簡支外伸梁，其計算長度lcx=12l 1-支承條件長度系數(shù)，對于兩端簡支構件；1=1 2-變截面長度系數(shù)，參考塔式起重機設計規(guī)范表h4，選擇2=1。在回轉平面內，吊臂可看做懸臂梁，

38、其計算長度lcx=123l3-剛拉桿對吊臂側向位移的約束的長度影響系數(shù)， 3=1-lab2lob=1-35237=0.527對于懸臂梁構件1=2 ；*=123=1.054考慮實際構造情況取*=1.2臂架截面對x、y軸的長細比x=lcxrx=350092.84=37.7y=lyry=1.2350074.66=56.26吊點b處上弦桿85,16mn實心圓鋼 i=8.5464=256.1cm2 a=4.252=56.7 cm2 r=4.25cm 下弦桿 等邊角鋼14014060，b=140mm，d=16mm a=42.539cm2,a下=86cm2 ix=1231.2cm4 iy= 1231.2cm

39、4 wx下=175.9cm3 wy下=175.9cm3 rx下=3.8cm ry下=3.8cm a=56.7+286=228.7cm2 yc=56.7228.7200=49.58cm h-yc=200-49.58=1150.42cm ix總=ix上+h-yc2a上+2（ix下+yc2a下） =256.1+150.42256.7+2（1231.52+ 49.58286） =1708429cm3 wx總上=ix總h-yc=1708429150.42=11358cm3 wx總下=ix總yc=170842949.58=34458cm3 iy總=iy上+2ix下+(b2)2a下 =256.1+2（123

40、1.2+90286） =1395919cm3 wy總=iy總b2=139591990=15510cm3構件截面對x軸回轉半徑 rx=ix總a=1708429228.7=77.14cm ry=iy總a=1395919228.7=78.13cm臂架截面對x、y軸的長細比x=lcxrx=350086.43=40.5y=lyry=1.2350078.13=53.763.1 整體穩(wěn)定性的計算（1）換算長細比 cos=222+0.92=0.912 腹桿所在平面與軸 圖2-8夾角，如圖2-8所示。三肢桿構件的換算長細比hx、hy： b截面 hx=x2+42aa1cos2 =40.52+42228.744.7

41、0.9122 =43.57cm hy=y2+42aa11-cos2 =53.762+42228.744.7（1.5-0.9122） =56.67cm 其實a1為臂架三個側面內腹桿截面積之和。側面、水平面斜綴條皆選取1005。 a1=352-4.52=44.7cm2d截面 hx=37.72+42250.544.70.9122=41.28 hy=56.262+42250.544.7（1.5-0.9122）=59.31（2）歐拉臨界載荷 b截面，吊臂對x、y軸的歐拉臨界載荷 ney=2eahx2=3.142216109228.710-443.572 =25.89106n ney=2eahy2=3.1

42、42216109228.710-456.672 =15.31106nd截面 ney=2eahx2=3.142216109250.510-437.72 =37.54106n ney=2eahy2=3.142216109250.510-456.272 =16.85106n（3）穩(wěn)定性的驗算 吊臂的整體穩(wěn)定性計算公式： na+11-n0.9nexchxmhxwx+11-n0.9neychymhywy 系數(shù)，對空間桁架結構，=1。 吊臂所受載荷的內力組合見【附錄一 吊臂內力組合表】。 工況1： 截面a處的內力組合 吊臂截面的軸向力n=1184677n; 載荷引起的吊臂截面上對x、y軸的彎矩， mhx=

43、0， mhy=1532860 nm; 橫向載荷彎矩系數(shù)： chx=1-0.2nnex=1-0.2118467737.54106=0.993 chy=1-0.2nnex=1-0.2118467716.85106=0.985代入數(shù)據(jù)有，=1184677250.510-41+11-11846770.916.851060.98515328601535710-6 =153.94mpa=180mpa截面b處得內力組合吊臂截面的軸向力n=11874681；載荷引起的吊臂截面上對x、y軸的彎矩 mhx=右-3070585左-2087959nm，mhy=526886nm;橫向載荷彎矩系數(shù)：chx=1-0.2nn

44、ex=1-0.2118468125.89106=0.991chy=1-0.2nney=1-0.2118468125.89106=0.984代入數(shù)據(jù)有， =1184681228.710-41+11-11846810.925.891060.99120879593408110-6+ 11-11846810.915.311060.9845268861535710-6 =152.72mpa=180mpa工況2： 截面d處的內力組合 吊臂截面的軸向力n=1096185n; 載荷引起的吊臂截面上對x、y軸的彎矩， mhx=1710560 nm， mhy=589444 nm; 橫向載荷彎矩系數(shù)：chx=1-0.2109618537.54106=0.999chy=1-0.2109618516.85106=0.987代入數(shù)據(jù)有，=1096185250.510-41+11-10961850.937.541060.99917105603417110-6+11-10961850.916.851060.9875894441535710-6 =136.28mpa=180mpa3.2 單肢（上、下弦桿）驗算分肢穩(wěn)定性校核