機械設計畢業(yè)論文25tm塔式起重機設計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　25TM塔式起重機設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化

2、 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、<p>　　由于生產發(fā)展提出新的使用要求，起重機的種類、形式也需要相應地發(fā)展和創(chuàng)新，性能參數也需要不斷變化與完善, 本課題主要研究25TM塔式起重機總體和變幅機構, 吊臂作為塔式起重機金屬結構的主要部件，其設計計算方法將直接影響整臺塔機的設計質量和塔機運行的安全可靠性。而隨著塔機向大型、重載和超高超長的方向發(fā)展，吊臂的設計尤其顯得重要。于是尋求一種快速、方便、可靠的設計方法已成為塔機開發(fā)者急需解決的問題。對提高塔機設計效率、縮

4、短設計周期和增加塔機運行的安全可靠性具有重要的意義和實用價值 。依據GB/T13752-92《塔式起重機設計規(guī)范》，用多跨連續(xù)外伸梁結構方式,以塔機單吊點水平起重臂作為研究對象,分析了其在各種載荷作用下起升平面內受力情況，根據臂架的工作特點和性能要求,對吊點位置和型鋼合理優(yōu)化設計,建立了臂架控制截面應力分布最均衡和臂架最輕的結構優(yōu)化數學模型,編制了臂架結構應力計算過程,選取不同的校核段進行了詳細計算,并將校核段的不同選擇對計算結果的影響

5、進行了對比分析. 計算表明合理優(yōu)化設計后典型工況下臂架各危險截面的應力分布和臂架重量均能夠使設計的塔式起重機吊臂結構優(yōu)、材料省、可靠性高。對額</p><p>　　關鍵詞： 起重臂；優(yōu)化設計；截面；校核</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Crane tower crane arm as a major p

6、art of the metal structure, its design calculation method will directly affect the whole sets of design quality and installing oxided safety and reliability of the operation. And as to large, heavy oxided flat-footed and

7、 high direction development, the arm design especially important. Then seek a fast, convenient and reliable design method has become urgent problems installing and developers. To improve the design efficiency and shorten

8、 the tower design cycle an</p><p>　　Key words ：boom ；optimal ；design section ；Checking</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要錯誤!未定義書簽。</p><p>　　英文摘要錯誤!未定義書簽。&l

9、t;/p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1塔式起重機的發(fā)展現狀1</p><p><b>　　1.2研究意義2</b></p><p>　　1.3本設計研究內容3</p><p>　　第2章 QT-25TM塔式起重機的總體方案的確定

10、4</p><p>　　2.1起重機的工作級別的確定6</p><p>　　2.1.1起重機的利用等級確定6</p><p>　　2.1.2起重機的載荷狀態(tài)6</p><p>　　2.1.3起重機工作級別的劃分6</p><p>　　第3章 起重機穩(wěn)定性校核7</p><p>　　3.

11、1起重機分組7</p><p>　　3.2 抗傾覆穩(wěn)定性的校核7</p><p>　　3.3 塔式起重機安裝架設穩(wěn)定性11</p><p>　　第4章 變幅機構13</p><p>　　4.1吊臂受力情況13</p><p>　　4.2正常工作變幅力確定13</p><p>　　4.

12、3最大變幅力的確定16</p><p>　　4.4 選鋼絲繩16</p><p>　　4.4.1鋼絲繩型號16</p><p>　　4.4.2 校核16</p><p>　　4.5確定變幅速度17</p><p>　　4.6選卷筒及確定速度17</p><p>　　4.7確定滑輪尺寸

13、18</p><p>　　4.8選電動機20</p><p>　　4.9 選減速器20</p><p>　　4.10選制動器21</p><p>　　4.11選聯軸器21</p><p>　　4.12電動機過載校驗22</p><p>　　4.13 機構變幅繩索繞示意圖23<

14、/p><p>　　4.14機構傳動方案簡圖23</p><p>　　第5章. 電氣控制系統的設計23</p><p>　　5.1 一般技術要求24</p><p>　　5.2 負載特點和調速要求24</p><p>　　5.3 塔機的電氣設備24</p><p>　　5.4 塔機采用的電氣

15、原理及控制線路25</p><p><b>　　小 結29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p

16、>　　1.1塔式起重機的發(fā)展現狀</p><p>　　起重機是減輕笨重體力勞動，提高作業(yè)效率、實現安全生產的起重運輸設備。在國民經濟各部門的物質生產和物資流通中，起重機作為關鍵的工藝設備或重要的輔助機械，應用十分廣泛。</p><p>　　我國起重機制造業(yè)奠基于20世紀50年代。70年代以來，起重機的類型、規(guī)格、性能和技術水平獲得很大的發(fā)展，除了滿足國內經濟建設對起重機日益增長的需要

17、外，還向國外出口各種類型的高性能、高水平的起重機。</p><p>　　因此在今后一段的時間里，我國塔式起重機仍處于興旺時期。根據我國塔式起重機的發(fā)展形式和市場需求，在產品品種方面預計今后幾年塔式起重機要向大型化(1O00tm)以上的和小型化(40tm)以下的發(fā)展；在技術性能方面要向產品智能化、數字化和機--電--液一體化方向發(fā)展；在結構型式方面要發(fā)展一機多用的塔機，如：吊重、布料、高空作業(yè)集為一體等；要加大力度

18、研究解決高性能、高技術含量、高可靠性的塔機，最低限度降低塔機事故率。</p><p>　　塔式起重機是建筑施工必不可少的關鍵設備。是施工企業(yè)裝備水乎的標志性重要裝備之一。我國塔機行業(yè)已有近50年的發(fā)展史，從無到有、從小到大，逐步形成了比較完整的體系，成為機械行業(yè)中增幅最快的新興行業(yè)之一．為國民經濟建設提供了有力的裝備支持。特別是改革開放20年來通過測繪仿制、設計創(chuàng)新和技術引進，使塔機行業(yè)在設計和制造技術、企業(yè)管理

19、和市場開拓等方面形成了一個較完整的體系?，F全國有300多個生產廠家，取得生產許可證的有241家；年產量9000臺左右，今年很有可能突破10000臺；產值超億元、利稅超千萬的企業(yè)已達近十家。就總產量而言，我國已成為世界民用塔機的生產大國，也是世界塔機主要需求市場之一。自1992年到現在，塔機年出口量均大于進口量，年出口金額均大于進口金額，到目前為止年貿易順差已達800多萬美元．在基本上滿足國民經濟發(fā)展需要的前題下還可以出口創(chuàng)匯。因此可以說

20、我國塔機行業(yè)取得的成績是驕人的，冷靜分析起來我國塔機生產的現狀并不樂觀。</p><p>　　我國塔式起重機經過五十多年的發(fā)展與國外的差距大大縮小，并已成為生產塔式起重機大國。但在總體性能、質量、可靠性方面還存在著較大差距。(1)在產品品種方面：大型、特大型塔機短缺，中、小型品種過剩，并急更新換代。(2)在產品性能方面：智能化、數字化控制技術差距很大，跟不上市場需求，可靠性差，事故率較高。(3)在試驗手段方面：試

21、驗手段差，多數廠家不具備對原材料的預處理和配套件進廠檢驗的能力。(4)在產品結構方面：45tm以下的小型塔機產量高、但性能差、更新換代周期長。(5)配套件生產方面：企業(yè)多，品種重復，生產質量差，直接影響到主機的質量和可靠性。</p><p>　　20世紀70年代初期，國外專業(yè)人員在展望世界起重設備發(fā)展前景時曾語言：今后起重運輸設備的三大組成部分是：汽車起重機、空中起重機（起重運輸專用直升飛機和她機，到2000年其

22、中技術將不會出現重大突破?，F時已進入21世紀，時間表明，上述預言已經兌現?？磥?，塔機技術將在今后一定時間內將不會有重大突破。但是，當今國外塔機生產廠商均非常注重國際市場動向，不斷總結經驗，改進產品設計，及時推出出適銷對路的產品。在21世紀初始年代中后期，國外塔機權威廠家LIEBHER和POTAIN都先后分別推出了各有特色的新塔機產品。</p><p>　　未來的大中型吊臂幅度將向更長的臂架發(fā)展。德國WOLFF廠生

23、產的2300Kn.m級城市塔機中，9025FL型塔機的小車變幅臂架長達90m，臂頭起重量為2.5到3t。塔機起升機構小車變幅機構、回轉機構均采用變頻調速系統。該機還設有CCPLUS系統，可通過降低速度，使相應的起重量提高30%。9025FL型塔機的出現預示著等多的城市塔機將采用更長的吊臂。</p><p>　　為適應城鎮(zhèn)興建經濟實用住房的需奧，應積極發(fā)展高功效、投產便捷可與汽車吊競爭的塔機生產。與此同時，還應適當

24、發(fā)展安裝投產均比較簡便的輪胎式輕型塔動兩用起重機。大力開發(fā)經濟型城市塔機，適當發(fā)展動臂式自升塔機和折曲式兩用臂架自升塔機的生產，以適應出口市場和國內特定工程的需要。今后推出的塔機新產品必須按ISO有關規(guī)定對一些細部做法加以改進。</p><p>　　所以，以后的塔機生產要非常注意市場需求的變化，并不斷總結經驗，改進并完善產品設計。正是由于新產品的相繼推出，諸生產廠家的生存和競爭發(fā)展能力乃得以增強。</p&g

25、t;<p><b>　　1.2研究意義</b></p><p>　　現代工業(yè)不僅對起重機的安全和高效提出越來越多的要求，而且隨著自動化控制以及計算機管理系統的日益廣泛，起重機從單一的搬運工具逐步演變成自動化、柔性化生產中的重要組成部分。今天，計算機控制的自動化起重機在包括鋼材待運、造紙、垃圾焚燒發(fā)電、飛機制造及維修等各個工業(yè)領域發(fā)揮著重要作用。</p><p

26、>　　全自動起重機是一門新興的技術，可以預計，隨著自動化控制、計算機等技術的發(fā)展，全自動控制起重機技術會飛速的發(fā)展。工業(yè)制造部門在向高速、高效、連續(xù)性生產發(fā)展的過程中，也會推動起重機向自動化、可靠性、安全性以及精確性方面不斷發(fā)展。</p><p>　　起重機械的應用比較廣泛的，有多領域都要用到。起重機械的好壞直接影響了生產效率的高低，它的多元化將用于很多方面。1．一些產品大型化、高速化、耐久化和專用化。2.

27、 系列產品模塊化、組合化、標準化和實用化。3．通用產品小型化、輕型化、簡易化和多樣化。4．產品性能自動化、智能化、集成化和高效化。5．產品組合成套化、系統化、復合化和信息化。6．產品設計微機化、精確化、快速化和全面化。7．產品構造新型化、美觀化、宜人化和緣合化。8．產品制造柔性化、靈捷化、精益化和規(guī)模化。</p><p>　　塔式起重機屬于機電產品，產品的性能主要體現在電氣控制和傳動上，在引進國外技術的基礎上，

28、不斷消化吸收，我國塔式起重機產品的技術先進性應具備：</p><p><b>　　1）電子技術的應用</b></p><p>　　已前國內的技術均是用繼電、接觸器形式控制，結構復雜，調速精度、可靠性均很差，使用成本也很高。而國外將機構的傳動方式進行創(chuàng)新，針對該類產品的特點，使機械、電氣充分地融為一體，通過變流技術調節(jié)電氣參數，達到了調節(jié)機構轉速的目的。至今仍為國內的主

29、流技術。</p><p><b>　　2） 調壓調速</b></p><p>　　由于塔式起重機的大慣量特性，要求調速特性柔軟。從而產生了力矩電機配合渦流裝置的結構形式，中國的塔式起重機應該采用專用控制器提供連續(xù)可調電壓進行控制，得到理想的特性。該專用控制器應該是針對機構的具體特點量身定做的，集調壓、邏輯控制、故障診斷等相關功能于一體。</p><

30、p>　　3） 變頻技術的應用</p><p>　　隨著電機、電力電子技術的發(fā)展，在起重機械上我國應開發(fā)變頻調速系統，實現重載低速、輕載高速的目的；恒轉矩、恒功率調速，充分發(fā)揮電機的功能；采用閉環(huán)矢量控制，調速范圍寬、調速精度高，大大提高塔機的工作效率。</p><p><b>　　4） 直流調速</b></p><p>　　由于滿足國內外

31、重點、大型工程的需要，應開發(fā)能夠適應塔機工況的重型直流調速起升機構。采用Siemens 6RA70系列直流調速器，編制完善的邏輯、安全連接圖。</p><p>　　5） PLC技術的應用</p><p>　　塔機控制系統越來越復雜、用戶要求越來越高、使用壽命要長。因此，PLC技術是滿足起重機械的復雜控制的最好選擇。也使用戶的使用成本達到最低，得到用戶的滿意。</p><

32、p>　　隨著實用自動化技術的發(fā)展，機械、電氣、計算機技術、智能技術、人將達到最佳的結合，使設備更安全、操作更舒適、性能更出色。將塔式起重機械的控制技術做到國內首創(chuàng)、國際領先的地位是當今社會的重要任務。因此，自動化技術的理解、應用將是我們的發(fā)展、創(chuàng)新之源。</p><p>　　1.3本設計研究內容</p><p>　　起重機由承載結構、驅動機構、取物裝置、控制系統及安全裝置等方面組成，

33、其設計理論、制造工藝、檢測手段等都逐漸趨于完善和規(guī)范化，并已經成為一種較完善的機械。但由于生產發(fā)展提出新的使用要求，起重機的種類、形式也需要相應地發(fā)展和創(chuàng)新，性能參數也需要不斷變化與完善。本課題主要研究25TM塔式起重機總體和變幅機構，電氣控制系統的設計。首先塔機穩(wěn)定性及支腿尺寸的確定，變幅機構設計中要分析吊臂受力情況，確定最大變幅力，選鋼絲繩，確定變幅速度，選卷筒以及速度的確定，選電機、減速器、制動器、聯軸器等。以及電氣控制系統的設計

34、中的電氣原理、電氣設備及控制線路。</p><p>　　第2章 塔式起重機的總體方案設計</p><p>　　為了適應六層以下民用建筑工地施工的需要，要求設計架設速度快，拆卸運輸方便的小型塔式起重機，設計參數如下：</p><p><b>　　表2.1 設計參數</b></p><p><b>　　表2.2

35、 工作速度</b></p><p>　　表2.3 塔機各部件重量、重心及重力矩表</p><p>　　自升式塔式起重機和普通塔式起重機有什么區(qū)別</p><p>　　1、制造技術參數、適用范圍不同：自升式塔式起重機的起重量、使用高度、回轉半徑要比普通塔式起重機大；因此決定了自升式塔式起重機比普通塔式起重機適用范圍廣，既可以用于多層建筑的施工，更可以用于高

36、層建筑的施工。</p><p>　　2、結構構造與安裝拆除方式不同：自升式塔式起重機本身設有液壓自升機構，安裝時只要安裝好底部斜撐部位的塔身構架和前后臂、回轉機構后，再進行上部塔身構架的安裝時，可以利用自身帶有的液壓提升裝置進行安裝，不須一次性安裝到指定高度，安裝拆除方便，受施工場地的影響較小；普通塔式起重機則不同，必須使用其他起重設備進行安裝，一次性安裝到指定高度，受施工場地的影響較大，安裝、拆除比較費事。&l

37、t;/p><p>　　因為25TM塔式起重機是為了適應六層以下民用建筑工地施工的需要，要求設計架設速度快，拆卸運輸方便的小型塔式起重機，因此采用下回轉機構，整體塔身和吊臂，省略了其它專門機構輔助設備，拋錨，加快了整機使用周轉率?？扇芜x繩索滑輪組折疊和液壓連桿折疊的方法。</p><p>　　QT-25塔式起重機適用于中小城市量大面廣的六層民用建筑施工需要，起身、變幅、回轉和行走四大機構各有自己

38、的特點且不重復，采用兩種整機拖運方案，給用戶多了選擇余地。</p><p>　　本機架設采用了先進安全可靠的雙缸液壓快速架設整體塔身和吊臂，架設過程大部分不會碰地，所需空間小，不需要輔助吊車，簡化了架設程序，節(jié)省了勞動力，適應了當今建設速度快，周期短的要求。</p><p>　　本機液壓架設、支腳尺寸、輪壓及起重高度特征曲線采用了先進，快速的計算機來代替手工計算，大大的節(jié)省了時間。<

39、/p><p>　　對可靠性，這個在建筑行業(yè)十分重要的質量指標，本機也采用了足夠的措施來保證可靠性。</p><p>　　表.4 QT-25塔機技術性能表</p><p>　　注：以上鋼絲繩的國標為GB20118-2006</p><p>　　2.1起重機的工作級別的確定</p><p>　　2.1.1起重機的利用等級確定&

40、lt;/p><p>　　表2.5 利用等級</p><p>　　參考[3]P1表1 起重機的利用等級</p><p>　　2.1.2起重機的載荷狀態(tài)</p><p><b>　　表2.6 載荷狀態(tài)</b></p><p>　　查[3]P2表2 起重機的載荷狀態(tài)及名義載荷譜系數K</p>

41、<p>　　2.1.3起重機工作級別的劃分</p><p>　　查[3]P2表3 起重機的工作級別的劃分</p><p>　　由于利用等級 U ， 載荷狀態(tài) Q</p><p>　　故取起重機的工作級別為A4 </p><p>　　第3章.起重機穩(wěn)定性校核</p><p><b>　　3.

42、1起重機分組</b></p><p>　　由于塔機重心高，工作不頻繁，以及場地經常變換，取為Ⅱ 注（Ⅱ是重心高、工作不頻繁以及場地經常變更的起重機） 查[3]P9表9 起重機的組別.</p><p>　　3.2 抗傾覆穩(wěn)定性的校核</p><p>　　起重機抗傾覆穩(wěn)定性應按下所列工況在最不利的載荷組合下進行，若包括起重機自重在內的各項載荷對傾覆邊的力矩

43、之和大于或等于零（∑M≥0），則認為起重機是穩(wěn)定的。計算時規(guī)定起穩(wěn)定作用的力矩符號為正，使起重機傾覆的力矩符號為負。</p><p>　　考慮到各種載荷對穩(wěn)定性的實際影響，在進行起重機抗傾覆穩(wěn)定性校核時各載荷應分別乘載荷系數。如下表所示</p><p><b>　　表3.1 載荷系數</b></p><p>　　3.2.1工況1：無風靜載（無水

44、平慣性力）</p><p>　　參考[7]P128 </p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——塔式起重機自重 包括配重、臂架、塔身、回轉平臺（變幅、回轉、液壓架設、起升、電器箱等機構）、底

45、座等重量 kN</p><p><b>　　——起升載荷，kN</b></p><p>　　——最大工作幅度，m</p><p><b>　　b——軌距之半，m</b></p><p>　　c——塔機重心離回轉中心距離，</p><p>　　圖3.1 靜態(tài)、無風工況穩(wěn)定性

46、計算簡圖</p><p><b>　　所以工況1安全。</b></p><p>　　3.2.2 工況2：動態(tài)、有風（穩(wěn)定回轉運行時）</p><p>　　參考[7]P128 </p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><

47、;b>　　式中：</b></p><p>　　Fw1——作用在塔機上的風力,kN；</p><p>　　Fw2——作用在起升載荷上的風力,kN；</p><p>　　風力系數C查[7]P58 表4-4 單片結構的風力系數C</p><p>　　F——作用在起升載荷上的離心力,kN；178N</p><p

48、>　　h1——Fw1作用線至軌道面的垂直距離,m；</p><p>　　h2——起重臂架端部至軌道面的垂直距離,m</p><p>　　圖3.2 動態(tài)、有風工況穩(wěn)定性計算簡圖</p><p><b>　?。╧N）</b></p><p>　　=223.2×（1.5+0.7）-1.3×12.5（2

49、0-1.5）-0.178×23-9.12×12-0.72×23</p><p>　　=60（kN·m）>0</p><p><b>　　所以工況2安全。</b></p><p>　　3.2.3 工況3：突然卸載</p><p>　　突然卸載或吊重突然脫落時，結構產生振動，作用

50、于起重臂架端部有一向上的力。塔機在該力的作用下會向后方傾覆。</p><p>　　參考[7]P129 </p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——作用在塔機上的風力，kN；9.12</p&

51、gt;<p>　　——最大工作幅度，m；</p><p>　　——塔式起重機自重（包括配重、臂架、塔身、回轉平臺（變幅、回轉、液壓架設、起升、電器箱等機構）、底座等重量），kN；</p><p>　　——起升載荷，kN；</p><p>　　h——風力作用點的高度，m；</p><p>　　d——塔機重心離后傾覆邊的距離，m；&

52、lt;/p><p>　　b——塔機回轉中心離后傾覆邊的距離，m；</p><p>　　圖3.3 突然卸載工況穩(wěn)定性計算簡圖</p><p><b>　　（kN）</b></p><p>　　=223.2×0.8-0.2×12.5（20+1.5）-9.12×12</p><p&

53、gt;　　=15（kN·m）>0</p><p><b>　　所以工況3安全。</b></p><p>　　3.2.4 工況4：暴風侵襲，非工作狀態(tài)下</p><p>　　參考[7]P130 </p><p><b>　?。?-4）</b></p>

54、;<p><b>　　式中：</b></p><p>　　——塔式起重機自重（包括配重、臂架、塔身、回轉平臺（變幅、回轉、液壓架設、起升、電器箱等機構）、底座等重量），kN；</p><p>　　e——塔式起重機重心離前傾翻邊的距離，m；</p><p>　　——作用在塔式起重機上的風力，kN；</p><p&

55、gt;<b>　　kN</b></p><p>　　——風力作用點的高度，m</p><p>　　圖3.4 暴風侵襲工況穩(wěn)定性計算簡圖</p><p><b>　?。╧N）</b></p><p><b>　　（kN·m）>0</b></p>&l

56、t;p><b>　　所以工況4安全。</b></p><p>　　3.3 塔式起重機安裝架設穩(wěn)定性</p><p>　　下回轉塔式起重機在架設過程中，為保證塔身豎立時起重機的整體穩(wěn)定性，必須滿足下列不等式：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——塔式起重機固定部分

57、的自重，kN；</p><p>　　——塔式起重機架設時被提升部分的自重，kN；</p><p>　　d——離前傾翻邊的距離，m；</p><p>　　b——離前傾翻邊的距離，m；</p><p>　　k——考慮重量估計誤差和起制動慣性力的超載系數，一般取k=1.2</p><p>　　圖3.5 架設穩(wěn)定性驗算簡圖&l

58、t;/p><p><b>　?。╧N·m）</b></p><p><b>　?。╧N·m）</b></p><p>　　在不考慮臂架的情況下，現在的臂架是起穩(wěn)定作用的 當臂架和塔身提起時，重向支腿方向移動，故這種情況是滿足架設穩(wěn)定性的，架設是安全的。</p><p><b&

59、gt;　　第4章 變幅機構</b></p><p><b>　　4.1吊臂受力情況</b></p><p>　　圖4.1 吊臂受力簡圖</p><p>　　4.2正常工作變幅力確定</p><p><b>　　參數的確定</b></p><p>　　計算β=12

60、 β=38 β=64</p><p>　　作用在吊臂上的風力：參考[1]P33 </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　C---風力系數，與結構物的體型、尺寸等有關。</p><p>　　查[1]P34 表1-15 單片結構的風力系數C 取C=1.

61、6</p><p>　　K---風壓高度變化系數。</p><p>　　查[1]P34 表1-16 風壓高度變化系數K 取K=1</p><p>　　查[1]P34q表1-17---計算風壓。q=0.6q 得 q=150（N/m）</p><p>　　參考[3]P7毛截面積

62、 （4-1）</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　&----結構的充實率。參考[3]P7 表7 結構的充實率</p><p><b>　　取&=0.4 </b></p><p>　　η

63、---衍架結構的擋風折減系數η。參考[3]P7 表7 結構的充實率</p><p>　　取η=0.4 </p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　（4-2）</b></p><p><b>　?。∟）</b></p><p

64、>　　表4.1 吊臂上風力</p><p><b>　　作用在吊重上的風力</b></p><p>　　表4.2 吊重上風力</p><p>　　回轉時吊臂的離心力 參考[7]P102</p><p>　?。∟） （4-3）</

65、p><p>　　表4.3 吊臂的離心力</p><p>　　回轉時吊重的離心力 參考[7]P103</p><p>　?。∟） （4-4）</p><p>　　表4.4 吊重的離心力</p><p>　　起升繩拉力

66、 參考[7]P103</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　表4.5 起升繩拉力</p><p>　

67、　變幅力 參考[7]P103 </p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　　表4.6 變幅力</b></p><p><b>　　所以?。∟）</b></p><p>　　4.3最大變幅力的確定</p><p&g

68、t;　　4.3.1穩(wěn)定回轉時起升重物的最大變幅力</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　式中 φ---動載系數 取φ=1.163</p><p>　　表4.7 最大變幅力的確定</p><p><b>　　所以 （N）</b></p><

69、p>　　4.3.2變幅與起升機構同時工作的最大變幅力</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中φ---吊臂自重動載系數 取φ=0.95</p><p><b>　　與式子做比較明顯 </b></p><p><b>　　故取</b>

70、;</p><p><b>　　4.4 選鋼絲繩</b></p><p>　　4.4.1鋼絲繩型號</p><p>　　變幅用 和起升機構繩一樣選</p><p>　　6W（19）-12-170-Ⅰ-光-右交GB20118-2006</p><p><b>　　4.4.2 校核<

71、;/b></p><p>　　式中 Fp---所選鋼絲繩的破斷拉力。</p><p>　　取Fp=100000N 查[7]P16 表2-4 線接觸鋼絲繩瓦林吞型6W（19）股</p><p>　　n---安全系數 取n=5 查[7]P14 表2-2 選擇系數C和安全系數n</p><p><b>　?。?

72、-11）</b></p><p>　　---變幅滑輪組倍率 取=7</p><p>　　---變幅滑輪組的效率 取=0.94</p><p>　　---導向滑輪的效率 取=0.98</p>

73、;<p>　　S==15690（N）</p><p><b>　　（N）</b></p><p><b>　　所以 合格</b></p><p>　　4.4.3牽引繩型號</p><p>　　牽引繩的拉力 （N）</p><p>　　選6W（19）-16-17

74、0-Ⅰ-光-右交GB20118-2006</p><p>　　取Fp=183000N 查[7]P16 表2-4 線接觸鋼絲繩瓦林吞型6W（19）股</p><p>　　因為Fp=183000N＞163200N</p><p><b>　　所以合格</b></p><p><b>　　4.5確定變幅速度

75、</b></p><p>　　當臂架從起始量12°轉到64°時</p><p><b>　　臂架轉過的角度 </b></p><p><b>　　角速度 </b></p><p>　　T---變幅所需要的時間，取 </p><p><b&

76、gt;　　（1/s）</b></p><p><b>　　速度 m/s</b></p><p>　　繞入卷筒的速度是 m/s</p><p>　　4.6選卷筒及確定速度</p><p>　　變幅時繞入卷筒的鋼絲繩長度</p><p>　　參考[1]P66 D=hd

77、 （4-12）</p><p>　　式中 D---按鋼絲繩中心計算的卷筒最小直徑（mm）</p><p>　　h---與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的系數</p><p>　　d---鋼絲繩直徑（mm）</p><p>　　取h=16 查[1]P58 表2-10 系數h

78、表</p><p>　　D=16×12=192 mm</p><p><b>　　取D=315mm </b></p><p><b>　　卷筒長 </b></p><p>　　D=0.315+0.012=0.327m</p><p>　　t=1cm 光面卷筒<

79、;/p><p>　　=（+3）×1=33.8cm</p><p><b>　　取L=400mm</b></p><p>　　卷筒轉速 ==19.2min</p><p><b>　　4.7確定滑輪尺寸</b></p><p>　　參考[1]P58 D=

80、hd （4-13）</p><p>　　式中 D---按鋼絲繩中心計算的滑輪的最小卷繞直徑（mm）</p><p>　　h---與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的系數，</p><p>　　查[1]P58 表2-10 得h=18</p><p>　　d---鋼絲繩的直徑</p>

81、<p>　　D=18×12=216mm</p><p>　　聯系實際取D=300mm</p><p><b>　　表4.8</b></p><p>　　查[1]P56 表2.9滑輪輪緣尺寸</p><p>　　圖4.2滑輪的槽形圖</p><p><b>　　

82、表4.9</b></p><p><b>　　圖4.3滑輪示意圖</b></p><p><b>　　4.8選電動機</b></p><p>　　參考[7] P105 （4-14）</p><p>　　式中 η---機構總效率

83、 取 η=0.91</p><p>　　---變幅滑輪組倍率 取=7</p><p>　　---正常工作時最大變幅力</p><p>　　P== =4.2kw</p><p>　　表4.10 YZ、YZR系列起重機及冶金三相異步電動機技術參數</p><p><b>　　4.9 選減速器</

84、b></p><p>　　參考[7]P71 起升機構的傳動比i= （4-15）</p><p>　　式中 n---電動機額定轉速，r/min</p><p>　　n---卷筒轉速， n=19.2 r/min</p><p><b>　　i===47 </b><

85、;/p><p>　　參考[9]P15-152 根據傳動比及電動機的功率選 擺線針減速器 XWKYZ5.5-8180-47 </p><p><b>　　4.10選制動器</b></p><p><b>　　制動力距 </b></p><p>　　參考[7]P106 （N

86、83;m） （4-16）</p><p>　?。∟·m） （4-17）</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　---最大變幅力 換算到制動器軸上的最大力距</p><p>　　i---制動器與卷筒軸的傳動比 取i=49

87、</p><p>　　D---卷筒計算直徑，m</p><p>　　β---制動安全系數，取β=1.75 查[7]P37 表2-10 制動安全系數β</p><p><b>　　===44N·m</b></p><p>　　M=β =1.75×44=76.8 N·m</p>

88、<p>　　選YWZ200/25 查[6]P22-266 表22.13-22 YWZ100～800電力液壓塊式制</p><p>　　表4.11制動器技術性能</p><p><b>　　4.11選聯軸器</b></p><p>　　參考[6]P22-4 （4-18）</p><p

89、>　　式中 Pn分別為驅動功率和轉速 取P=5.5kw n=933r/min</p><p>　　K---工作情況系數，取K=2</p><p>　　K---動力機系數，取K=1</p><p>　　K---啟動系數，取K=1</p><p>　　K---溫度系數，取K=1</p><p>　　選LZZ

90、2 帶制動輪彈性柱銷齒式聯軸器</p><p>　　參考[6]P22-124 表22.5-42</p><p>　　圖4.4 LZZ2 帶制動輪彈性柱銷齒式聯軸器的外形及主要尺寸</p><p>　　4.12電動機過載校驗</p><p>　　參考[7]P106 P·（kw） （4-19）</p&g

91、t;<p>　　式中 P---基準接電持續(xù)率時的電動機額定功率，kw</p><p><b>　　Z---電動機臺數</b></p><p>　　---電動機轉距的允許過載倍數</p><p>　　H---系數，取H=1.54</p><p><b>　　·=·=4.5kw

92、</b></p><p>　　4.13 機構變幅繩索繞示意圖</p><p>　　1．動滑輪組 2.定滑輪組 3.變幅卷筒</p><p>　　圖4.5變幅繩索繞示意圖</p><p>　　4.14機構傳動方案簡圖</p><p>　　圖4.6傳動方案見圖</p><p>

93、;　　1制動器 2電動機 3帶制動輪彈性柱銷齒式聯軸器 4減速器 5變副卷筒</p><p>　　表4.12鋼絲繩及卷筒參數</p><p>　　第5章.電氣控制系統的設計</p><p>　　塔式起重機電氣系統在工作過程中擔負著控制、傳動、照明以及各種安全保護和報警工作。塔機的工作特點是斷續(xù)工作、頻繁啟動、制動；運行過程中有明顯的振動和沖擊；有時

94、會過負載；工作環(huán)境多灰塵，環(huán)境溫度變化范圍大。這些工作特點，都對電器系統提出了特殊的要求。塔機對電氣系統的要求集中體現在GB 9462-1999《塔式起重機技術條件》、GB 5144-94《塔式起重機安全規(guī)范》和GB 10057-88《塔式起重機檢驗規(guī)則》等國家標準中。</p><p>　　5.1 一般技術要求</p><p>　?。?）無特殊要求的塔機，應采用380V、50Hz的三相交流

95、電源，電動機和電器上允許的電壓波動范圍不超過±10%。</p><p>　?。?）電氣設備元件應根據使用環(huán)境不同來選擇干熱（TA）型和濕熱（TH）型，并符合工作類型及工作制的要求。</p><p>　?。?）電氣系統中應有可靠的自動保護裝置。</p><p>　　（4）主電路和控制電路對地絕緣不得小于0.5MΩ，起重機主體、電機底座、所有的電氣設備的金屬外

96、殼和導線的金屬護管都應可靠接地，接地電阻不大于4Ω，重復接地不大于10Ω。</p><p>　?。?）電氣接連應接觸良好，防止振動松脫。導線線束應用卡子固定，以防擺動。</p><p>　?。?）電氣柜應有門鎖，門內應有原理圖或布線圖，操作指示和警告標志等。</p><p>　　5.2 負載特點和調速要求</p><p>　　5.2.1 起重

97、機的負載特點</p><p>　　設計或選擇傳動方案時必須首先考慮傳動對象負載的特點。塔機的各個工作機構的負載都可以近似認為是恒轉矩負載，除啟動時因為有摩擦轉矩的存在使得總負載轉矩變大以外，在運行和調速過程中，機構的負載轉矩均不隨電動機轉速的變化而變化。其中，起升機構負載屬于位能性負載，上升時起阻礙運動的作用，下降時起幫助運動的作用，其負載特征曲線位于一、四象限。由于機構傳動效率的影響，起升機構實際負載特性是位能

98、負載轉距T與機構摩擦轉距的疊加，如果傳動系統效率為，則提升重物時總負載轉距T= T/η；下放重物時總負載轉距T= Tη。機構 的傳動效率一般在0.85～0.9之間，因此，在相同起重量的條件下，下放重物時機構總負載轉距約為提升時總負載轉距的0.72～0.81倍。</p><p>　　5.2.2 調速要求</p><p>　　與其他調速系統比較，起重機傳動控制系統是調速要求比較粗的傳動系統，對

99、傳動控制系統的要求主要保證機構能停穩(wěn)、停準。因此，低調速要求的起重機或工作機構只要求有電制動措施以完成停車前的降速，但對系統可靠性和安全性要求較高。</p><p>　　5.2.3 塔機工作機構的驅動方式和調速方案</p><p>　　調速方案采用繞線轉子電機串可變電阻驅動。是目前小型塔機起升機構普遍采用的控制方案，該調速系統具有價格低、操作、控制、維護、保養(yǎng)簡單是特點，適合小型塔機控制需

100、要。不足之處是效率低，調速范圍小，在空載或輕載情況下，幾乎沒有調速效果。</p><p>　　5.3 塔機的電氣設備</p><p>　　塔機的工作性能是否優(yōu)秀，在很大程度上取決于其設備的電氣設備是否先進，性能是否優(yōu)良，質量是否可靠。歸屬于塔機電氣設備的主要有：電動機、電纜和電纜卷線器、各電控系統的結構件等。</p><p><b>　　5.3.1 電動機

101、</b></p><p>　　塔式起重機各個工作機構驅動用電動機應具備以下特征：（1）能適應頻繁、短時工作制要求；（2）啟動轉矩大；（3）啟動容易，啟動電流??；（4）過載能力大；（5）適應露天、惡劣天氣作業(yè)環(huán)境。因此，根據設計要求及《塔式起重機設計規(guī)范》（GB 13752-1992）規(guī)定，本塔機起升機構選用YZ、YZR系列起重機及冶金三相異步電動機，型號為YZ160L-6。變幅機構選用YZ、YZR系列

102、起重機及冶金三相異步電動機，型號為YZ160M1-6，符合（GB 755）和電動機的有關標準。</p><p>　　5.3.2 電纜和電纜卷線器</p><p>　　塔機上的電纜選用銅芯橡皮絕緣重型橡膠套電纜。其特點是，能承受較大的機械外力而不致被破壞。電纜卷筒安裝在底架上，通過一套專用的傳動裝置來帶動，與起重機大車行走機構同步運行。</p><p>　　5.3.3

103、 電控系統的結構部件</p><p>　　其電控系統主要由電源行走控制箱、回轉小車電控箱、小車回轉電阻箱、聯動操作臺、被控電動機及風速傳感器、障礙燈、行走限位開關輔助電器等組成。用連接電纜將其連接成一個有機的系統，完成操縱塔機工作的目的。</p><p>　　5.4 塔機采用的電氣原理及控制線路</p><p>　　5.4.1 電源、照明、信號及風速報警器電路<

104、;/p><p>　　該塔機采用三相四線制供電，全相總容量約為60kW，塔機供電容量必須保證80kW以上，由閘刀開關QS通、斷電源，QF1斷路器作線路短路保護。由變壓器TC1將380V降至48V電源，作為接觸器等工作電源。由變壓器TC2將380V降至27V，整流之后作為電磁離合器、行走制動器電源。電源指示燈由熔斷器FU1～FU4短路保護。電笛、投光燈、駕駛室頂燈和障礙燈采用220V電源，用QF7、QF8作短路保護，其電

105、路如圖5.1、5.2所示。 </p><p>　　圖5.1 25TM塔機電氣線路保護電路</p><p>　　圖5.2 25TM塔機電氣線路輔助電路</p><p>

106、;　　5.4.2 起動電路</p><p>　　起動電路如圖5-3所示，轉動鑰匙開關SA，按ST按鈕進行起動，STP切斷電源，停止各個機構工作。當其中某一機構電動機過流，使過流繼電器工作，切斷電動機及控制電源，保護電動機。</p><p>　　圖5.3 25TM塔機起動電路</p><p>　　5.4.3 起升電路</p><p>　　起升電

107、路與控制電路如圖5-4所示，起升機構由YZ160L-6電動機驅動，它與起動調速電阻配合，使電動機的起動調速性能得到很大的改善，較好地滿足塔機使用的要求。卷揚停止時，由液壓推桿制動器制動。為了提高塔機效率，卷揚機構設有一套變速裝置（電磁離合器），分重、中、輕三檔，通過分別接通三個線圈YC1、YC2和YC3來獲得三種速度，由離合器轉換開關AS2來控制。重載低速時，YC1線圈接通；中載中速時，YC2線圈接通；輕載高速時，YC3線圈接通。<

108、;/p><p>　　圖5.4 25TM塔機起升控制電路</p><p>　　5.4.4 變幅電氣控制</p><p>　　變幅控制電路如圖5-5所示，由YZ160M1-6電動機驅動，并與起動調速電阻配合，以達到起動制動平穩(wěn)和調速的目的。為防止電動機過載，采用電流保護，并帶機械聯鎖的接觸器，以達到可靠的互鎖作用。</p><p>　　圖5.5 25

109、TM塔機變幅控制電路</p><p>　　注：電氣設計部分參考[10]P36～P56</p><p><b>　　小 結</b></p><p>　　隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過數周的奮戰(zhàn)我們的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現自己的看法有點太片

110、面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我們才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更

111、好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。</p><p>　　不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現是兩回事，所以我們認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 </p><p>　　在此要感謝我們的指導老師章海對我們悉心

112、的指導，感謝老師給我們的幫助。在設計過程中，我們通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我們懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我們獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我們充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這

113、次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我們終身受益。</p><p>　　這是一次綜合學習機械設計、電氣設計及控制系統設計的一般方法的過程，我們了解和掌握了常用機械零部件、機械傳動裝置或簡單機械的設計過程和進行方式,同時培養(yǎng)了正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力,特別是總體設計和零部件設計的能力。這是對即將走上工作崗位的我們進行的一次參與解決實際問題的設計。經過這次畢業(yè)設計，我深深的體會到嚴謹，認真，仔細是一個機械工

114、程技術人員所必須具備的素質。</p><p>　　由于我們本次設計的時間有限，收集的資料有限，以及自己的能力所限，本人設計的25TM塔式起重機總體和起升變幅機構在很多方面與實際要求較遠。在機械部分，沒有很好考慮到塔機所用零部件的經濟性以及選材的合理性。在電氣部分，由于對塔機控制知識不是特了解，因此在設計電氣控制系統部分采用簡單的接觸器—繼電器控制，以此滿足簡單的起升機構和變幅機構的工作性能要求。</p>

115、;<p>　　由于本人的水平及所學知識有限，設計中難免有錯漏和不足之處請老師們指正、批評。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 石殿鈞.工程起重機械[M].北京：水利電力出版社，1987.11</p><p>　　[2] 成大先.機械設計手冊.單行本.彈簧.起重運輸件.五金件[M].北京：化學

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