QTD120A动臂塔机总体、平衡臂与A形架设计.docx

塔式起重机是一种用于工业和民用建筑施工的工程起重机，主要用于吊装预制构件和其他建筑材料、工具等工作。它是一种非连续性搬运机械，具有高效率、广泛适用、大回转半径、高起升高度、易于操作以及安装和拆卸简便等特点.本次设计的动臂式塔机是通过臂架俯仰运动进行幅度变幅的一种塔式起重机。它采用变幅卷扬机和变幅滑轮组系统，实现幅度的改变。相比其他类型的起重机，它具有臂架受力状态良好、自重较轻、施工方便、起升高度大、起重力矩大等优点。本次的设计是QTD120A动臂塔机总体、平衡臂与A形架。所设计设备主要技术指标为额定起重力矩为120OkNm,最大额定起重量为8000kg,主臂长度为30-50m,仰角范围为15°850,工作幅度为4.5m-50m0主要内容：（1）完成QTD120A动臂式塔机工作级别确定，总体方案选取论证，总体参数、工作级别确定和结构组成要素确定等；（2）初步确定不同臂长组合工作幅度及其起重量；（3）进行整机重量分配和配重计算，进行倾覆稳定性校核计算；（4）建立平衡臂和A形架三维模型及参数的初步确定，确定三种典型的工况，进行受力分析和校核计算；（5）进行系统安装与运输方案设计；（6）进行经济和社会效益分析。对QTD120A动臂塔机总体、平衡臂与A形架设计完善了市场上这一吨位现有的动臂式塔式起重机平衡臂、A形架型式的不足，对提高塔式起重机的整机工作效率具有重要意义，对今后相同吨位的动臂式塔式起重机平衡臂、A形架设计具有参考意义。关键词：QTDl20A动臂式塔机；总体；平衡臂；A型架QTD120ABoomTowerCraneOverall,BalanceArmandA-FrameDesignAbstractTowercraneisanengineeringcraneusedforindustrialandcivilconstruction,mainlyusedforliftingprefabricatedcomponentsandotherbuildingmaterials,tools,andotherwork.Itisanon-continuoushandlingmachinewithhighefficiency,wideapplicability,largeturningradius,highliftingheight,easyoperation,andeasyinstallationanddisassembly.Theboomtypetowercranedesignedinthisdesignisatowercranewithamplitudevariationthroughboompitchmotion.Itadoptsluffingwinchandluffingpulleyblocksystemtorealizeamplitudechange.Comparedtoothertypesofcranes,ithasadvantagessuchasgoodarmforcestate,lightselfweight,convenientconstruction,largeliftingheight,andlargeliftingtorque.ThedesignforthistimeistheoverallQTD120Aboomtowercrane,balancearm,andA-frame.Themaintechnicalindicatorsofthedesignedequipmentarearatedliftingtorqueof1200kNm,amaximumratedliftingweightof8000kg,amainarmlengthof30-50m,anelevationrangeof,andaworkingrangeof4.5m-50m.Maincontent:(1)CompletethedeterminationoftheworkinglevelofQTD120Aboomtowercrane,theselectionanddemonstrationoftheoverallplan,thedeterminationoftheoverallparameters,workinglevel,andstructuralcompositionelements;(2)Preliminarydeterminationoftheworkingrangeandliftingcapacityofdifferentarmlengthcombinations;(3)Performoverallweightdistributionandcounterweightcalculation,andperformoverturningstabilityverificationcalculation;(4)Establishathree-dimensionalmodelandpreliminarydeterminationofparametersforthebalancearmandA-frame,determinethreetypicalworkingconditions,andconductforceanalysisandverificationcalculations;(5)Designsysteminstallationandtransportationplans;(6)Conducteconomicandsocialbenefitanalysis.TheoveralldesignoftheQTD120Aboomtowercrane,aswellasthedesignofthebalancearmandA-frame,hasimprovedtheshortcomingsoftheexistingboomtowercranebalancearmandA-frametypesinthemarket.ItisofgreatsignificanceforimprovingtheoverallworkefficiencyofthetowercraneandhasreferencesignificanceforthedesignofthebalancearmandA-frameofthesametonnageboomtowercraneinthefuture.KeyWords：QTD120Aboomtowercrane；overall；Balancingarm；Aframe摘要I关键词：QTDI20A动臂式塔机；总体；平衡臂；A型架IAbstractII1 绪论-1-1.1 塔式起重机组成及分类-1-1.2 塔式起重机发展及国内外品牌-2-1.3 主要设计内容-5-2动臂塔机组成、功能及总体设计要求-6-2.1 动臂塔机组成和功能-6-1. 1.1金属名吉构-6-2. 1.2工作机构-9-3. 1.3电气系统-10-2.2 总体设计要求-11-2.2.1 工作级别-11-2.3 塔机几何与性能参数-13-2.4 起重特性-13-3整机的抗倾覆稳定性计算-14-3.1 平衡重计算-14-3.2 风载荷计算-15-3.2.1 风载荷估算原则-15-3.2.2 风载荷计算-15-3.3.1 整机稳定条件-16-3.3.2 确定计算工况与载荷状态-17-4平衡臂结构设计与校核计算-20-4.1 平衡臂总体结构设计-20-4.2 力学模型建立-20-4.3 载荷组合分析-22-4.4 4工况选择-23-4.4.1工况一-23-4.4.2工况二-34-4.4.3工况三-44-5安装与运输-55-5.1 安装方案-55-5.1.1 塔机基础设计-55-5.1.2 塔机安装工艺流程-55-5.1.3 塔机安装安全预案-58-5.2 塔机安装运输方式-59-6经济和社会效益分析-60-设计总结-61-参考文献-62-附录A英文文献-63-附录B中文翻译-63-致辞-64-1绪论1.1 塔式起重机组成及分类塔式起重机是建筑行业中的重要设备，简称塔机，它们的私用能够极大地提高施工效率，并且成为衡量施工企业技术实力的重要指标，它们的出现，大大改变了传统的人力搬运方式。用于垂直起重、移动建筑材料和安装建筑构件。动臂安装在塔身的上面。大部分应用于垂直运输建筑施工中材料的和安装构件。由金属结构、工作机构和电气系统组成。金属结构包括平衡臂、动臂、塔身等。工作机构由变幅、起升、行走和回转组成。电气系统包括电动机、配电箱等。图Ll动臂塔机结构图通过固定底座，将塔式起重机安装在地面的混凝土板上，塔机的底部与塔身相连,塔机的高度由塔身来增加。此外，将塔身与回转机构相连，使塔机具有360度的旋转角度。塔机工作场地较大。塔式起重机的部署能够显著减轻承建商的负担，同时也能够有效地提升施工的速度。塔式起重机可以分为两种：上回转式和下回转式：(1)上回转式塔式起重机：塔身保持不动，而回转支承以上的部分则通过回转机构围绕塔身中心线进行旋转。这种起重机有多种种类，包括运行式、附着式、内爬式和固定式。(2)下回转式塔式起重机:回转支承位于底座和转台之间，所有的工作机构除了行走机构外都放置在转台上，与转台一起回转。这种起重机有轨道式、履带式和轮胎式等多种类型，所有类型的起重机整机重心低，可以很方便地进行拆装和转移，而且灵活轻便，广泛适用于多层建筑的施工过程中。1.2 塔式起重机发展及国内外品牌自20世纪50年代以来，中国塔机行业经历了从零到有、从小到大的发展历程，并且在过去的60年里，不断完善和优化，最终形成了一个完备的体系和多样的产品类别。此后工程起重机的发展将重点放在以下几个领域：通过引入最新的技术与材料,使相似类别的起重机重量减少20%以上；提供多样化的配套零设备，以适应变化的需求；开始普及电液比例控制器、人工智能监控显示器操作系统，以提供更为简单、舒适、安全的操作体验；向起重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。QTD120A动臂式塔式起重机是上回转式塔式起重机，具有施工方便、臂架质量轻、起升高度大、起重力矩大等特点，是一种利用动臂变幅作业的起重机，起重臂与塔身钱接，通过改变起重臂的俯仰角度实现起吊作业，广泛应用于建筑及各种施工领域。国内品牌，中联重科主要从事工程机械、农业机械等高新技术装备的研发制造，目前动臂式塔式起重机63t小型塔吊有：L125-8F、L125-10F、L200-10E等型号；Ioot以上大型塔吊有LH3350-120、L760-50等型号。如图1.2所示：图1.2L760-50塔式起重机徐工公司主营产品包括路面机械、工程起重机械、铲土运输机械、混凝土机械、建筑机械、高空消防设备、工程机械专用底盘、液压件、柴油机、工程轮胎等系列工程机械主机和基础零部件产品。其中，70%的产品达到国内领先水平，10%的产品达到国际当代先进水平。其中动臂式塔式起重机63t小型塔吊有：XGTL160,XGTL750.XAL602520等型号。如图1.3所示：I显图1.3XGTLI60塔式起重机川建公司在技术改造、经验积累、市场拓宽、技术提升的基础上，建立起一套完善的塔式起重机体系，充分利用其雄厚的科研开发和生产能力，先后研制生产出C5013、C5013A、C6024>FO23BC>C7030>C7050(B)>M630、M900>D90、D400、D1200.P125等30多个不同的型号，从63吨米到2400吨米的塔式起重机。其中动臂式塔式起重机63t小型塔吊有：D1200>D400、D90等型号。如图1.4、1.5所示图1.4D400塔式起重机图1.5D90塔式起重机国外品牌有，自1928年在法国拉克莱特创立以来，波坦公司己经发展为全球顶尖的塔式起重机品牌。该公司在欧洲塔机标准委员会中扮演重要角色，参与制定FEM1.001和EN14439欧洲起重型机器技术标准，同时也是国际塔机标准委员会的重要成员。公司目前拥有60种不同型号的塔式起重机，遍布全世界，包括俄罗斯、德国、意大利、葡萄牙以及中国。其中，公司的塔式起重机包括快装式下回转塔机和上回转塔机，起重量分别从1吨至64吨。而且公司还能够根据客户要求提供特定型号的起重机，其中最大起重量可达到160吨。其中动臂式塔式起重机有波坦MCR295H16、MCR295H25>MCR295H20等型号。如图1.6所示:图1.6MCR295Hl6塔式起重机1.3 主要设计内容本次设计的题目为QTD120A动臂塔机总体、平衡臂与A型架设计。所设计设备要求额定起重力矩为120OkN.m,最大额定起重量为83主臂长度为30-50m,仰角范围为15。85。主要设计内容如下：（1） QTDI20A动臂式塔机工作级别确定，总体方案选取论证，总体参数、工作级别确定、结构组成要素确定等；（2）载荷计算，计算工况确定；（3）不同臂长起重特性表确定，即不同臂长组合工作幅度及其起重量初步确定；（4）整机重量分配、配重计算，倾覆稳定性校核计算等；（5）平衡臂和A形架模型建立，参数确定，受力分析、强度校核等；（6）系统安装与运输方案设计；（7）绘制图纸，经济技术分析，撰写设计说明书。2动臂塔机组成、功能及总体设计要求2.1 动臂塔机组成和功能主要由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。图2.1动臂塔机结构图2.1.1 金属结构塔式起重机金属结构包括起重臂，平衡臂塔顶，塔身等。在特殊情况下，这些部件可进行调整。金属结构是塔式起重机的骨架，抵抗载荷和工作过程中的外力，其重量通常是整机重量的一半以上，因此金属结构设计合理与否对改善起重效率，减少对钢铁的消耗，并增强起重设备的稳定性等具有十分重大的意义。（1）塔身塔身结构是塔式起重机结构的主要组成部分，也称作塔架。通常采用方形截面，其中较为常见的断面尺寸包括1.4mX1.4m、2.0mX2.0m等。本次设计采用的尺寸是1.6m×1.6m<>塔身标准节的长度有2.5m、2.8m、3m、4.5m等多种不同的规格，其中最常用的长度是2.5m和3m。本次设计选择采用标准节长度为2.8m。塔身标准节的联接方式有多种，其中盖板螺栓联接和套柱螺栓联接应用最广，其次是承插销轴联接和插板销轴联接。本次设计采用的联接方式是承插销轴联接。这样的设计可以有效地降低塔身的自重并提高塔机的性能，同时满足组合塔机的设计和制造要求。通过使用不同尺寸的标准节，可以使得塔身的重量更加合理分布，从而减轻了整个塔机的总重量，提高了其起重性能和运动性能。对于达到40m起升高度的塔机塔身大多采用两种不同尺寸的塔身标准节,而起升高度达到60m的塔机塔身大多采用3种不同尺寸的塔身标准节。为了方便驾驶员和保护操作人员的安全，塔身的顶部必须安装一个爬梯。爬梯宽度应大于500mm,梯步间距小于300mm,并且每隔50Omm安装一个防滑垫。当爬梯高度超过IOm时,要将爬梯进行分段,并在分段处增设一个休憩平台。为了满足客户的需求，在高端的塔机上可安装一台电梯，这样不仅能够减轻驾驶员的负担，而且能够完美地实现人机工程学。（2）塔尖塔式起重机的塔尖具有抵抗臂架和平衡臂的拉力所产生的上部荷载的作用，需要通过塔顶结构部件如转台等来传递给塔身结构。塔顶的种类比较多，包括人字架式、斜撑架式、前倾或后倾截锥柱式、截锥柱式等。本次设计采用的是人字架式，它具有结构简单、受力均匀、稳定性好等特点。（3）起重臂为了满足不同的起重需求，塔式起重机的臂架可以根据其结构不同进行分类。主要有俯仰变幅臂架（动臂）、小车变幅水平臂架、伸缩式小车变幅臂架以及折曲式臂架。俯仰变幅臂架幅度的改变是依靠动臂绕其较轴俯仰来实现，可用于工作性和非工作性变幅。其优点是：能够更容易地承受外部压力，并且具有更小的结构重量，使得整个设备的重心更低，更加平衡，并且更加灵活。同时本设计采用单吊点结构在本设计中，采用了标准节间长度为5m和6m的臂架结构。为了组成不同长度的臂架，除了标准节外，还设计了12个延接节。本设计选用了1.5m的延接节，并设计了一个根部节和一个首部节。端部节的结构比较简单，包括导向滑轮和起升绳端头固定装置，其长度不包括在臂架的总长内，但可以和其他标准节相匹配，组成完整的起重臂。通过灵活组合不同长度的标准节和延接节，可以满足不同工作距离和载重要求的起重作业。塔式起重机臂架的结构由三种基本类型组成：正三角形、倒三角形及矩形截面，其中，正三角是最常见的，结构特点是稳定性强，在小车变幅臂架中，一般使用正三角形结构。此外，伸缩式小车臂架常采用三角形或矩形截面，而俯仰变幅机构通常采用矩形截面。较少出现倒三角臂架的情况。这些不同的结构形式都具有其特点和优劣，根据具体的工作需求和工作环境来选择合适的臂架结构，以确保起重作业的安全和有效性。臂架的截面尺寸和形状取决于多个因素，包括承载能力、外悬臂长度、整个臂架的长度和重量等。其中，最大起重量和拉杆吊点外悬臂长度对截面高度的影响最大，而截面宽度则主要受臂架总长的影响。臂架的截面形状取决于腹部支撑的位置和臂架的质量。本设计采用50m的臂架总长，分为十节，腹杆体系采用人字式布置方式。臂架截面采用矩形截面。(4)平衡臂与平衡重QTD120A塔式起重机是一种上回转式塔机，平衡臂是其的一个重要组成部分。平衡臂的主要作用是维持机身的稳定性。借助平衡重的安装，在设计要求与起重力矩方向相反的情况下，能够产生平衡力矩，从而保证机身的平稳和安全。在塔式起重机的工作过程中，平衡臂还能够提高机身的整体平衡性能，确保起重任务的准确性和安全性。1)平衡臂的结构形式平衡臂的设计需要满足所需的平衡力矩，并根据实际情况选择不同长度和结构形式的平衡臂。短平衡臂适合在城市建筑密集地区进行施工任务，因为不仅可以减少对周围环境的影响，还可以节省大量空间，并且结构自重较轻。长平衡臂适合在需要更大的工作半径和起重高度的情况下使用，因为它可以减少平衡重的用量，有效减少塔身的垂直载荷。平衡臂长度和平衡重成反比例关系，但需要考虑平衡臂尺寸对起重臂尺寸的影响，以便使平衡臂结构更紧凑并降低总体费用。综上所述，平衡臂的构造设计需要综合考虑各种因素，以满足实际的工作需求。常用平衡臂有以下三种结构型式：平面框架式平衡臂，可以通过双根槽钢纵梁或箱形断面组合梁以及相应的系杆构成。这种结构适用于平衡臂长度较短的情况，具有自身质量轻、操作方便、外形优雅等特点。三角形断面析架式平臂，又分为正三角形断面和倒三角形断面两种形式。这种结构适用于平衡臂长度较大的情况，具有更加灵巧的构造。矩形断面桁架式平衡臂，其适用于小车变幅水平臂架特长的超重型自升式塔机,其特点是根部与座在转台上的回转塔架联接成一体。在选择平衡臂结构时，需要综合考虑平衡臂长度等因素，并将操作方便、安全性、结构可靠性等因素纳入考虑范围，以确保所选用的结构能够满足起重机的要求。根据本次设计需要，可以采用平面框架式平衡臂，并配备防护栏杆和走道板，以保证安全。本次设计平衡臂的长度是8m。2)平衡重平衡重是平衡臂系统的重要组成部分,其使用量非常大,轻型塔机通常需要34t的平衡重，而重型自升式塔机则需要接近30t的平衡重。因此，在设计平衡重时，必须仔细考虑其材料、结构和安装方式，并做出合理的安排。平衡重的类型分为固定式和活动式，其中活动式适用于自升式塔机，由于其可以移动，能够达到平衡状态，但成本较高，而且结构较为复杂，因此大部分国内塔机采用固定式平衡重。固定式平衡重的材料有多种选择，包括铸铁和钢筋混凝土。虽然铸铁平衡重制造难度大、成本高，但它的体积尺寸小，可以有效减少风荷载对塔身的影响。钢筋混凝土平衡重则体积较大，迎风面积也比较大，但结构简单，生产方便，能够就地进行灌溉，且具有良好的抗风暴和抗旱性能。因此，在塔机中采用钢筋混凝土式平衡重是一种非常常见的做法。根据本次设计的需要，动臂塔机将使用钢筋混凝土式平衡重。(5)回转台回转台是指安装在塔式起重机顶端的旋转平台，其主要作用就是支撑起重机的转动部分，包括回转支承和承座。2.1.2 工作机构工作机构可以满足起重机的各种复杂的操纵需求。对于动臂式塔式起重机，主要包括起升机构，回转机构，变幅机构。依靠这些机构可以将重物起吊、移至目的地，以及重物就地安装。为了有效地改善塔机的效率，以及更好地完成吊装任务，无论是起升机构、变幅机构、回转机构均应具备较高的工作速度，同时需要确保从静止到全速运行或从全速运行转入静态的过程都可以平稳进行，避免对整个机器产生破坏性影响。(1)起升机构起升机构作为塔式起重机最为重要的工作机构，承担了上下行走吊装重物的关键任务。为了确保机器的工作效率和安全可靠性，起升机构必须具备良好的调速性能，以便在承受重负荷和对准工作位置的同时实现快速的提升和降低操作。同时，为了使起升机构在停止时能够保持稳定，还需要配备适当的制动器件。因此，起升机构的稳定性、工作效率和安全性对于整个塔式起重机的运行效果至关重要。起升机构则是塔式起重机中最为常见、最为重要的机构之一，它通过电动机等组件的驱动，帮助吊钩实现上下运动。起升速度的快慢可以被三速电动机控制，同时还需要配置高度限位装置，以避免起升时卷筒过卷产生安全隐患。除此之外，起升机构还需要具备良好的调速性能，以提高其工作效率和安全可靠性。按照运行原理，起升机构可以分为三种类型，分别是机械传动、电力-机械传动以及液压机械传动。根据具体需求，需要选择适合的类型以完成升降吊装任务。1)机械传动：通过发动机经过机械传动装置将动力传递给起升机构的卷筒以及其它工作机构。由于这种传动方式集中驱动，为了保证各工作机构之间的独立运动，所以整个传动系统相对比较复杂。相比于液压传动和电动传动，机械传动调速困难、操作繁琐，并且易受外界因素影响。不过，机械传动具有工作可靠性较高、能量消耗较少等优点。2)电力传动:由直流或交流电动机通过减速器带动起升卷筒。直流电动机具有良好的机械特性，可以满足机构的运行需求，并且具有良好的调节特性。然而，使用直流电是比较困难的。相比之下，交流电机传动的优点在于它们的结构更加紧凑，机组更加轻巧。3)液压传动：通过液压系统将液体压力转换为机械能，然后将机械能传递到设备的不同部位，实现机械工作。液压传动通常由液压泵、液压马达、油箱、油管和控制器等组成。液压传动的优点在于功率密度高、灵活性好、噪音低、节能环保等方面。根据驱动方式，液压传动可分为两种类型：高速液压马达传动和低速大扭矩液压马达传动。前者适用于需要快速移动的操作，具有重量轻、体积小和高容积效率等特点。而后者适用于需要大扭矩输出的操作，传动零件少，起制动性能好，但容积效率较低。由于交流电机传动具有结构简单、机组重量轻的优势，因此它已成为起升机构的首选。为了节省成本、提高工作效率，本次设计采用电力传动。(2)回转机构塔式起重机的起重臂需要通过回转运动来覆盖整个工作区域。在塔式起重机的设计中，通常将上、下回转支座分别安装在回转支承的内外圈上。这种回转运动能够实现360度的覆盖范围，并且可以通过回转机构的控制实现任意的回转角度。通过驾驶室内的控制器，操作员可以控制回转运动的方向和速度，确保起重臂可以准确地移动到所需的位置。此外，塔式起重机的回转支承还具有承受重量和扭力的能力，使其能够承受塔机工作时产生的力和负载。回转机构是一种需要承受巨大负荷的设备，它需要承受巨大的吊装和臂架等结构部件的转动，并且还需要抵抗强烈的风阻。(3)变幅机构变幅机构是塔式起重机的关键部件之一，用于改变幅度，拓展工作范围，提高工作效率。它通常由电动机、减速器、卷筒和制动器等组成，并根据结构和变幅方式分为运行小车式和吊臂俯仰式两种类型。本次设计的QTD120A型塔式起重机采用吊臂俯仰式变幅机构，在起重臂和塔身较接处，通过改变起重臂的俯仰角度来实现起吊作业。这种变幅方式具有灵活性和精准性，能够适应多种工况和作业需要。2.1.3 电气系统电气系统是塔式起重机极其重要的部分，其设计直接影响起重机的可靠性和安全性。电气系统由大量的电气组件构成，一般可以划分为三部分：1）驱动元件部分包括电动机、电磁联轴节等，它们负责提供起重机的动力。2）控制元件部分包括接触器、中间继电器等，它们起到控制起重机运行状态的作用。3）保护元件部分包括过电流继电器、熔断器等装置，可以有效地保护起重机和工作环境的安全。2.2 总体设计要求2.2.1 工作级别（1）整机工作级别塔式起重机的工作级别是由其使用等级（工作频繁程度）和受载荷的轻重和频繁程度确定的。根据使用状态由起重机设计手册2012第2版上P9表1-2J选取本次设计的QTD120A动臂式塔机的使用等级为（中等频繁使用）载荷状态级别为。2-中（经常起吊中等载荷，较少起吊额定载荷），工作级别为人,载荷谱系数KP=O.25（2）机构工作级别根据起重机设计手册2012第2版上表125规定：将机构的总运转时间分成10个等级，用于确定其使用等级，以表示，如表2.1所示。表2.1机构使用等级使用等级总使用时间/h机构运转频繁情况T0TT2T3T4T5T6T7T8T9t2002°°<t400400<t800800<t16001600<t3200不频繁使用3200<t6300中等频繁使用6300<t12500较频繁使用12500<t2500025000<t50000频繁使用50000<t机构载荷状态级别反映机构所承受载荷的大小情况。表2.2中，展示了机构载荷谱系数的四个范围值，这些数值对应着机构不同的载荷状态级别。分为四级。表2.2机构的载荷状态级别及载荷谱系数载荷状态级别载荷谱系数Krn说明LlKm0.125机构很少承受最大载荷，一般承受轻小载荷L20.125<Km0.250机构较少承受最大载荷，一般承受中等载荷L30.250<Km0.500机构有时承受最大载荷，一般承受轻大载荷L40.500<Km1.000机构经常承受最大载荷根据机构的10个使用等级和4个载荷状态级别，可以将机构单独作为一个整体进行分级，共分为MM88个工作级别。共8级,见表2.3。表2.3机构的工作级别载荷状态级别机构载荷谱系数Km机构的使用等级T0TiT2T3T4T5T6T7T8T9LlKm0.125MlMlMlM2M3M4M5M6M7M8L20.125<Km0.250MlMlM2M3M4M5M6M7M8M8L30.250<Km0.500MlM2M3M4M5M6M7M8M8M8L40.500<Km1.000M2M3M4M5M6M7M8M8M8M8根据GBT13752-2017塔式起重机的设计规范的规定，参考表2.4的工作级别来取定起升机构、回转机构和变幅机构的等级。T-机构使用等级M-机构工作级别L-机构载荷状态Kni载荷谱系数表2.4工作机构级别起升机构回转机构变幅机构KnI=O.25Km=O50Km=O.252.3塔机几何与性能参数表2.5参数项目数值单位塔身高度28m动臂长度30-50m平衡臂长度8mA型架高度14m额定起重力矩1200kNm最大额定起重量8t仰角范围15-85O起升速度080m/min回转速度0-0.6r/min工作幅度4.5-50m2.4起重特性查阅同类型不同起重机型号，类比不同工作幅度时的起重量，确定不同臂长组合工作幅度及其起重量的关系，如表2.6所示：表2.6起重特性表臂长(m)倍253035404550率R(CmaQC(max)4.5-18.62050II18.6886.95.13.83.02.31.81.645II18.6887.15.343.32.62.440II18.6887.15.34.13.22.4一35II18.6887.15.34.13.230II18.6887.25.44.23整机的抗倾覆稳定性计算3.1平衡重计算平衡重的质量应根据塔身受载最小的原则来确定。计算原则：最大幅度满载时的前倾力矩等于最小幅度空载时后倾力矩。最大幅度时的前倾弯矩：1=(+Gc)RmaX+GQ-GpC(3.1)最小幅度空载时后倾弯矩：M2=GpC-GcRmm-Glh(3.2)令满载前倾弯矩必等于空载后倾弯矩M2,即Ml=M2，从而得到配重重量为：r%Rmax+GC(RmaX+Rmin)+2G1GP=-(3.3)式中：Pq额定起升载荷GC载重小车质量G起重机旋转部分自重GP配重重量b起重机旋转部分重心到回转中心的距离C配重重心到回转中心线的距离带入数据计算配重：= 18.0418x50+()(5()+4.5)+2X23.619106×3.62x6.93计算得到Gp=18.33.2 风载荷计算3.2.1 风载荷估算原则露天工作的起重机需要考虑到风力的影响，避免起重机因风力不稳定而倾覆或发生其他安全事故。为了计算风载荷，在选择适当的风速等级之后，需要根据不同起重机的类型及其工作区域来选择相应的风压值进行计算。3.2.2 风载荷计算风载荷方向与起重臂方向垂直如图3-1所示图3.1风载荷示意图(1)风力系数选取根据塔式起重机设计规范GB/T13752-2017的规定，可以将平衡臂视为由两片平行平面桁架组成的空间结构。在计算平衡臂的整体结构风力系数时，可以采用单片结构的风力系数。护栏则被视为管结构。C取1.70.(2)根据平衡臂的设计尺寸计算迎风面积按照GB/T13752-2017塔式起重机设计规范的要求，在设计并列等高型式相同的两片结构时，需要考虑前片对后片的挡风作用。总迎风面积为：A=A1+A2(3.4)式中：A前片结构的迎风面积A2后片结构的迎风面积两片相邻桁架前片对后片的挡风折减系数，与前片桁架充实率"及两片桁架间隔比有关已知：A=A2=8000X360=2880000("W?)间隔比3=型9=6.667b360根据GBT3811-2008起重机设计规范查得Tl=1。得：A=A1+A=8(XX)×360+8(X)0×360=576()000mm2(3)计算风载荷沿垂直风向的风载荷按式(3.5)计算：必(3.5)R2=CRA式中：Pwi起重机工作状态正常风载荷，单位为N;匕2起重机上工作状态最大风载荷，单位为N;C风力系数；Pi工作状态计算风压，根据计算内容不同，选取q=0.6g/=250Af/m2；A起重机构件垂直于风向的实体迎风面积，单位为平方米。得：pwi=1.70×0.6×250×5.76=1468.8NPw2=1.70×250×5.76=2448N3.3 整机的抗倾覆稳定性计算起重机抗倾覆稳定性是指其在承载自重和外载荷作用下，仍能保持有效的抗倾覆能力。对于塔式起重机来说，保证其整机的稳定性非常重要，因为其支承轮廓尺寸较大，且高度与支承轮廓尺寸的比值比较大。计算塔式起重机的稳定性，通常采用类似轮胎式起重机的方法，但需要考虑塔式起重机的幅度、高度等特点，同时还需要考虑风载荷、惯性载荷和地面轨道倾斜度等因素的影响。同时，在进行稳定性验算时，还需要考虑非工作状态、安装、拆卸等其他因素的影响。在实际使用中，需要采取多种措施来确保塔式起重机的稳定性。3.3.1整机稳定条件在针对起重机稳定性进行判定时，采用特定的倾覆线，如果起重机稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和，则认为起重机整机是稳定的。即起重机整体稳定条件为：MS>Mt(3.6)式中：MS稳定力矩的代数和；Mr倾覆力矩的代数和。非自重的载荷会导致产生倾覆力矩，自重载荷则会产生稳定力矩，这些力矩都是相对于规定的特定倾覆线计算得出来的。3.3.2确定计算工况与载荷状态塔式起重机的整机抗倾覆稳定性按下表五种工况进行校核：根据GB/T13752-2017塔式起重机设计规范P31的4.528表25所列工况进行校核，确定塔式起重机的抗倾翻稳定性。如表3.1所示。表3.1验算工况与计算载荷工况和计算条件载荷名称载荷值自重载荷PGI基本稳定性（静起升载荷1.6%态、无风）风载荷0惯性力0自重载荷PGII动态稳定性（动起升载荷1.35匕正常工作状态态、有风）风载荷6惯性力PD自重载荷PGHI抗后倾覆稳定性起升载荷一0.2%（有向后吹的风，且风载荷突然空中卸载）惯性力0自重载荷PGIV抗暴风稳定性（非起升载荷Pni非工作状态工作时遭暴风袭击）风载荷12P惯性力0自重载荷PGV安装拆卸稳定性水平载荷OAP2安装拆卸（在许可的风中进行垂直载荷6P2安装或拆卸）风载荷%惯性力PD其中：Pg=486059,24/V%=39200N必=34139N匕=39592N%=695.8NPwn=37308.03462NP2=47040N%=5829.38041N(1)工况I验算基本稳定性，工作状态，静态，无风。稳定力矩：Ms=Pg×0.8=388847.392Nm(3.7)倾覆力矩：Mt=1.6XPQXcos850×50=273320.4093Nm(3.8)所以：Ms>M故此工况下，塔机稳定可靠(2)工况11验算动态稳定性，工作状态，动态，有风稳定力矩：MS=PGX08=388847.392Nm(3.9)倾覆力矩：Mt=1.35×Pq×cos85°×50+PWlX1.6+Pd×cos85°X25=371503.2495Nm(3.10)所以：Ms>Mt故此工况下，塔机稳定可靠(3)工况HI验算抗后倾覆稳定性