1、塔式起重机变幅机构毕业设计济南工程职业技术学院毕业论文论文题目 塔式起重机变幅机构毕业设计 姓 名 赵文涛 学 号 200603010132 专 业 机电一体化 班 级 机电0601 指导老师 华克萍 完成时间 2009年4月 摘要QTZ80型塔式起重机布置合理，外形美观，使用方便，维修简单，工作平稳，就位快捷方便、高效。该塔机为上回转，水平臂架，小车变幅，液压自升式多用途塔机，起重力矩为800KNm，最大起重量为8T，独立架设最大起升高度可达45m，最大变幅为56m。变幅机构是为了满足物料装卸工作位置要求，充分利用自身的起吊能力（幅度减少能提高起重量），实现改变幅度的工作机构，并用来扩大塔式
2、起重机的工作范围，提高生产率。QTZ80塔式起重机是通过移动牵引起重小车实现变幅的。工作时吊臂安装、在水平位置，小车由变幅牵引机构驱动，沿着吊臂轨道（弦杆）移动。小车变幅的优点是：变幅时物料做水平移动，安装就位方便；速度快、功率省；幅度有效利用率大。其缺点为：吊臂承受较大的弯距，结构笨重，用钢量大。绳索牵引式变幅机构的小车依靠钢丝绳牵引沿吊臂轨道运行，其驱动力不受附着力的限制，故能在略呈倾斜的轨道上行走，又由于驱动装置在小车外部，从而使小车自重大为减少，所以适用于大幅度起重量较大的起重机。在塔式起重机中大都采用绳索牵引式变幅机构，这样既可以减轻吊臂载荷，又可以使工作可靠，而且因为驱动装置放在吊
3、臂根部，平衡重也可以减少。关键词： QTZ80塔机 变幅机构 绳牵引小车式摘 要I一 塔式起重机总述11.1总述11.2塔式起重机的组成11.3QTZ80型塔式起重机简介21.4QTZ80型塔式起重机简介31.5QTZ80塔式起重机简图4二 变幅机构概述 52.1变幅机构总述52.2QTZ80塔式起重机变幅机构数据5三 塔机工作级别 73.1塔式起重机的工作级别73.2变幅机构工作级别7四 载荷组合94.1载荷状态94.2变幅机构载荷9五 厂内机器设备表11六 设计计算126.1动力学设计126.2力学计算12七 参考文献22八 谢词23一 塔式起重机总述1.1总述塔式起重机简称塔机，也称塔吊
4、，源于西欧。具有工作效率高，使用范围广，回转半径大，起升高度高，操作方便以及安装与拆卸比较简单等特点，因而在建筑安装工程中得到了广泛的使用，并成为一种重要的施工机械。塔式起重机除了用于工业与建筑业外，在电站施工，水利建设以及造船业等部门也经常应用。塔式起重机属于一种非连续性搬运机械，是工业与民用建筑业施工中完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。由于塔式起重机能靠近建筑物，其幅度利用率可达80%，普通履带式和轮胎式起重机利用率不超过50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧减少。因此，塔式起重机在高层工业和民用建筑业施工中一直处于领先
5、地位。应用塔式起重机对于加快施工，缩短工期，降低工程造价起着重要的作用。同时，为了适应建筑物结构件预制装配化，工厂化等新工艺，现在的塔式起重机还必须具备以下特点：（1）起升高度和工作幅度较大，起重力矩大（2）工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能（3）装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需要1.2塔式起重机的组成1.2.1金属结构金属结构是是塔式起重机的骨架，它承受着起重机自重以及工作时的各种外载荷，是塔式起重机的主要组成部分。金属结构包括：塔身、塔帽、起重臂架、平衡臂、回转支撑架、底架等。1.2.2工作机构工作机构是为了实现塔式起重机不同的机械运动要求而设置的各种机械部分的总称。工
6、作机构包括：起升机构、变幅机构、回转机构、顶升机构等.1.2.3驱动控制系统驱动装置用来给各种机构提供动力，最常用的就是YZR与YZ系列交流电动机。控制系统对工作机构的驱动装置和制动装置实行控制，完成机构的启动、制动、变向、调速以及对机构的安全实行监控，并及时把工作的各种参考量、电流值、电压值、速度、幅度、起重量、起重力矩、工作位置与风速等数值显示出来，以便司机在操作中心中用数。1.2.4安全保护装置由于塔式起重机属于事故多发型的机种之一，因此安全装置是塔式起重机必不可少的关键设备，其作用是避免由于误操作或违章操作等所招致的灾难性恶果。1.3QTZ80型塔式起重机简介QTZ80塔机为上回转。水
7、平臂架。小车变幅。液压自升式多用途塔机，起重力矩为800KNm，最大起重量为8T。独立架设时最大起升高度可达45m，附着后最大起升高度可达180m，最大变幅为56m。改型号塔机布置合理，外形美观，司机室独立侧置，视野良好，给操作者良好的工作环境。使用方便，维修简单，是广大建筑施工企业理想的建筑施工机械。具有起升、回转、变幅、顶升四种机构，可单独或复合人动作，可以获得较高的工作效率。顶升机构用于塔身接高或降塔，本塔机用两种机型：一是高档的，起升、变幅、回转三大机构均采用变频无级调速，电控系统采用无触点计算机控制；另一种是普通的，起升、回转为绕线电机四档全驱动，变幅为三速电机驱动。两种机型都工作平
8、稳，充分满足用户各种工况需要，可满足建筑施工中垂直以及水平运输的需要。1.4 QTZ80塔机技术参数表1-1 QTZ80塔机技术参数QTZ80塔机技术参数塔机型号QTZ80A（5613）QTZ80B（5613）额定起重力矩 （ KNm ）800800工作幅度 （ m ）356356最大起重量 （T ）88起升高度（ m ）自升式4545附着式180180起升速度（ m/s ）A=2080080A=4040040回转速度 （R/min ）00.7变幅速度 （ m/min ）047塔身主肢材料13512方管截面 18351835起重臂上弦杆主要材料808 角钢扣方下弦杆主要材料75756 扣方80
9、808 扣方10010010 扣方1.5 QTZ80塔式起重机简图图1-1 QTZ80塔式起重机简图二 变幅机构概述2.1变幅机构总述塔式起重机的变幅机构按运动形式分为（1）臂架摆动式变幅机构（动臂式）（2）运行小车式变幅机构（小车式）QTZ80塔式起重机是通过移动牵引起重小车实现变幅的。工作时吊臂安装、在水平位置，小车由变幅牵引机构驱动，沿着吊臂轨道（弦杆）移动。小车变幅的优点是：变幅时物料做水平移动，安装就位方便；速度快、功率省；幅度有效利用率大。其缺点为：吊臂承受较大的弯距，结构笨重，用钢量大。按照小车沿吊臂弦杆的行走方式，小车变幅机构分为：（1）自行式（2）绳索牵引式QTZ80塔式起重
10、机多采用绳索牵引式绳索牵引式变幅机构的小车依靠钢丝绳牵引沿吊臂轨道运行，其驱动力不受附着力的限制，故能在略呈倾斜的轨道上行走，又由于驱动装置在小车外部，从而使小车自重大为减少，所以适用于大幅度起重量较大的起重机。在塔式起重机中大都采用绳索牵引式变幅机构，这样既可以减轻吊臂载荷，又可以使工作可靠，而且因为驱动装置放在吊臂根部，平衡重也可以减少。2.2QTZ80塔式起重机变幅机构数据型号：BE33B方式：绳索牵引小车式速度：42/21m/min （2/4）功率：3.3/2.2KW功能：改变吊钩的幅度位置技术要求：（1）各零部件完好无损（2）变速箱无漏油渗油现象（3）机构运转平稳无杂音（4）小车车轮
11、孔中心距：前后13002.0，轴向15022.0（由工装保证）（5）装配后小车车轮内边尺寸：12402.0（由工装保证）（6）小车横梁。纵梁焊接后变形误差1.0（由工装保证）（7）装配后小车四轮平面度1.0（由工装保证）（8）小车两滑轮孔间的距离8001.0（由工装保证）（9）轴承装配前注满润滑脂，各轮运转正常，无卡滞异响等（10）防绳断、防绳脱、防断轴装置齐备有效三 塔式起重机工作级别3.1塔式起重机的工作级别载荷状况：中 Q2利用等级：U4工作级别：A4工作时间：1500小时循环次数：2.5105名义载荷普系数：0.2503.2变幅机构工作级别利用等级：M3载荷状态：L2工作时间：T3计算
12、说明Nt = 3600 T / t = 3600 Y D H / t 式中Y = 8 年 H = 0.75 小时 D = 250 天 t = 21.6 S所以得 T = Y D H = 1500 h Nt = 3600 T / t = 2.5105表3-1机构利用等级利用等级总工作时间（h）平均每天运转小时数T14000.1250.25T28000.250.5T3T16000.51.0T432001.02.0表3-2机构工作级别载荷情况名义载荷普系数利用等级T0T1T2T3T4L1轻0.125M1M2M3L2中0.25M1M2M3M4L3重0.50M1M2M3M4M5四 载荷组合4.1载荷状态
13、（1） 正常工作载荷 Pw1 = 150 Pa（2） 最大工作载荷 Pw2 = 250 Pa（3） 非正常工作载荷 Pw3 = 1300 Pa表4-1风压与高度关系离地面高度 m风压 Pa0-2080020-100110010013004.2变幅机构载荷4.2.1 牵引力（1） 摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 ( N )（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina注：a 坡度角，取1.5（3）惯性阻力W3W3 = W3+ W3W3= ( FQ + Fg )V /(gt)W3= ( FQ + Fg )n2 R / 900W3小车运行
14、起动惯性阻力W3塔机回转时小车和重物的离心力（4）迎风阻力W4W4 = q0 Aq0 风压，N/m2（5）起升绳阻力W5W5 = S1 S4 = S1 (1 g3 ) = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )gg滑轮效率（6）牵引绳下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N )（7）牵引绳最大张力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N )S = W / g1g1-牵引绳的导向滑轮效率五 厂内机器设备表NBC 500K 电焊机NRC 500 二氧化碳气体保护焊机MZ-1000D 逆变埋弧焊机丙烯氧气气
15、割机ZX50C 钻铣床山东华力钻床TQY塔机顶升液压系统（压板或弯板）牛头刨床普通车床弯骨机（弯洗管材）塔式起重机工装（1）套架工装（2）钱币工装（3）标准节工装 以及其余相应设备工具六 设计计算6.1动力学设计6.1.1型号型号：BE33E6.1.2技术参数V变幅速度P功率坡度角，取1.5KO附加阻力系数，取2.0n回转速度q1牵引绳单位长度自重n1驱动轮转速D车轮踏面直径Kg系数，取0.76.2力学计算6.2.1正常工作情况力学计算1牵引力计算（1）摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 ( N ) 式7-1FQ起升载荷，80000NFg小车自重，
16、650Nu滚动轴承摩擦系数，取0.015f小车滚动阻力系数，取0.03D车轮直径，取150mm=0.15mK0附加阻力系数，取2.0d滚动轴承直径，取20.8mm=0.208m将上面数据带入式7-1得W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 = 98KN（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina 式7-2G吊具自重与小车自重之和，由下表查得，取3.5% FQ表6-1吊具自重额定起升载荷FQ （ KN ）吊具自重载荷Fg （ KN ）3005003% FQ80012503.5% FQ160025004% FQa 坡度角，取1.5将上面数据带入式7-2得
17、W2 = ( FQ + G ) Sina =1.035 FQSin1.5= 2.17 KN（3）惯性阻力W3W3 = W3+ W3 式7-3W3= ( FQ + Fg )V /(gt)W3= ( FQ + Fg )n2 R / 900V小车运行速度t小车起动时间V/t= a 加速度 0.5 m/s2n塔机回转速度，取0.7R/minR工作幅度，356m将上面数据带入式7-3得W3 = W3+ W3 = ( FQ + Fg )V /(gt) + ( FQ + Fg )n2 R / 900 = 6.5 KN（4）迎风阻力W4W4 = q0 A =CwPwAq0 风压，N/m2Cw风力系数，取1.6
18、Pw正常工作载荷情况下，取150PaA 迎风面积，由下表查出，取6m2 .表6-2迎风面积起升质量（T）2356.381015挡风面积（m2）23566710将上面数据带入式7-4得W4 = q0 A =CwPwA = 1.44KN（5）起升绳阻力W5W5 = S1 S4 = S1 (1 g3 ) = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g 式7-5g滑轮效率，取0.98将上面数据带入式7-5得W5 = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g = 2.43 KN（6）牵引绳下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N ) 式7-
19、6q1单位长度绳重，取4.5N/ml 绳自由悬垂长度，取56m将上面数据带入式7-6得W6 = (46) q1l =1.26 KN（7）牵引绳最大张力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N ) 式7-7S = W / g1g1-牵引绳的导向滑轮效率，取0.98所以，S = W / g1 = 114.1 KN2电动机功率计算M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 式7-8R驱动轮半径，取0.16mg2机构效率，取0.85带入上式，得M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 = 20.8 KNm（1）电动机稳定运行功率P = Mn / 9550
20、式7-9n驱动轮转速，1000r/min带入上式得，P = Mn / 9550 = 2.18 KW（2）电动机过载校验Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm 式7-10Fj =W1+W2+W5+W6D车轮踏面直径，取0.15i总传动比，取19.5g总效率，取0.9Zm电动机个数，一个将上面数据带入式7-10，得Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm = 0.93 KNm（3）电动机发热校验Tre = TjKg 式7-11Tj = FjD/ 2igKg系数，对小车变幅机构，Kg取0.7将上面数据带入式7-11，得Tre = TjKg = FjDKg/ 2ig =0.646.2
21、.2最大正常工作情况下力学计算1牵引力计算（1）摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 = 98KN（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina =1.035 FQSin1.5= 2.17 KN（3）惯性阻力W3W3 = W3+ W3 = ( FQ + Fg )V /(gt) + ( FQ + Fg )n2 R / 900 = 6.5 KN（4）迎风阻力W4W4 = q0 A =CwPwAPw最大正常工作载荷情况下，取250PaW4 = q0 A =CwPwA = 2.4 KN（5）起升绳阻力W5W5 = FQ ( 1- g3 )/(1
22、+ g )g = 2.43 KN（6）牵引绳下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N ) 式7-6W6 = (46) q1l =1.26 KN（7）牵引绳最大张力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N ) 式7-7S = W / g1g1-牵引绳的导向滑轮效率，取0.98所以，S = W / g1 = 115.06 KN2电动机功率计算M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 式7-8R驱动轮半径，取0.16mg2机构效率，取0.85带入上式，得M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2
23、= 21 KNm（1）电动机稳定运行功率P = Mn / 9550 式7-9n驱动轮转速，1000r/min带入上式得，P = Mn / 9550 = 2.2 KW（2）电动机过载校验Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm 式7-10Fj =W1+W2+W5+W6D车轮踏面直径，取0.15i总传动比，取19.5g总效率，取0.9Zm电动机个数，一个将上面数据带入式7-10，得Tjc = ( Fj +W4 )D/ 2igZm = 0.935 KNm（3）电动机发热校验Tre = TjKg 式7-11Tj = FjD/ 2igKg系数，对小车变幅机构，Kg取0.7将上面数据带入式7-11
24、，得Tre = TjKg = FjDKg/ 2ig =0.646.2.3非正常工作情况力学计算1牵引力计算（1）摩擦阻力W1W1 = ( FQ + Fg ) ( ud/D +2f/D ) K0 = 98KN（2）坡度阻力W2W2 = ( FQ + G ) Sina =1.035 FQSin1.5= 2.17 KN（3）惯性阻力W3W3 = W3+ W3 = ( FQ + Fg )V /(gt) + ( FQ + Fg )n2 R / 900 = 6.5 KN（4）迎风阻力W4W4 = q0 A =CwPwAPw非正常工作载荷情况下，取1300PaW4 = q0 A =CwPwA = 12.48
25、 KN（5）起升绳阻力W5W5 = S1 S4 = S1 (1 g3 ) = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g 式7-5g滑轮效率，取0.98将上面数据带入式7-5得W5 = FQ ( 1- g3 )/(1 + g )g = 2.43 KN（6）牵引绳下垂引起的阻力W6W6 =q1l2/ 8h =(3050)q1l/ 8 =(46) q1l ( N ) 式7-6q1单位长度绳重，取4.5N/ml 绳自由悬垂长度，取56m将上面数据带入式7-6得W6 = (46) q1l =1.26 KN（7）牵引绳最大张力WW = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 ( N ) 式7-7S = W / g1g1-牵引绳的导向滑轮效率，取0.98所以，S = W / g1 = 125.35 KN2电动机功率计算M = (W1+W2+W3+W4+W5)R/g2 式7-8R驱动轮半径，取0.16mg2机构效率，取0.85带入上式，得M = (W1+W2+W3+
