起重塔机顶升及回转支撑机构设计(6)

四川理工学院毕业设计（论文）

=40、外径ф=48mm冷轧无缝钢管。选用壁厚3mm。

4.1.2 塔身标准节的连接形式

塔身标准节连接形式有：盖板螺栓连接、套柱螺栓连接、承插销轴连接、插板销轴连接、瓦套法兰盘连接。其中应用最为广泛的是前两种方式。由于主弦杆采用方形钢管，选用套筒螺栓连接，材料为低合金钢。此种连接方式具有安装速度快的特点。

查阅山东大汉生产的QTZ40塔机说明书可知，标准节之间的连接可以采用10.9级高强度螺栓M27×240。根据螺栓公称直径与螺栓孔的关系，当直径大于16mm，时孔径大1.5mm，其孔径为28.5mm。

塔身节内必须设置爬梯，爬梯宽度不宜小于500mm，梯级（踏步）间距应该上下相等。并应不大于300mm。爬梯材料选择20×20×3的角钢。爬梯宽度为500mm。梯级采用外径17mm，公称直径10mm，壁厚2mm无缝钢管。

4.2起重臂

塔式起重机的起重臂的结构有3种：

桁架压杆式a：臂架端部的变幅钢丝绳改变臂架倾角来实现变幅，臂架主要承受轴向压力。

桁架水平式b：沿臂架弦杆运行的起重小车移动实现变幅，臂架主要承受轴向力及弯矩作用。

桁架混合式c：综合以上两种。 具体如下面的塔机起重臂图4-3：

图4- 3 塔式起重机吊臂

本次毕业设计选用如图a的结构形式。

1：桁架水平式臂架也称小车变幅式臂架，一般可分为正三角形和倒三角形截面两种，腹杆体系为三角形。截面为正三角形结构，上弦杆为圆钢管，下弦杆为角钢拼焊而成，也作起重小车的运行轨道。在回转平面内的桁架可看作悬臂梁，承受横向载荷。截面为倒三角形结构上弦杆一般是圆钢管，下弦杆为工字钢兼作起重小车的运行轨道。

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第4章 塔机的金属结构

选用正三角形截面的吊臂。

臂架根部通过销轴与塔身联接，臂架上设有吊点通过钢丝绳或钢拉杆与塔帽顶部连接。为便于安装运输和组合成不同长度臂架，吊臂一般分成若干段，由根部节、端部节和若干标准节组成，各节问通过螺栓和销轴联接。

2：桁架水平式臂架又可分为单吊点、双吊点及平头式三种类型。现今臂架的长度在50m内，且对最大起重量并无特大要求，一般采用单吊点结构。

桁架水平式吊臂拉杆吊点可以设在上弦或下弦。在条件相同情况下，从提高吊臂的承载能力出发，吊点宜设在下弦；从减小臂端垂度出发，吊点宜设在上弦。吊点以左可看作简支梁，吊点以右可看作悬臂梁。

确定吊点位置的原则是：当小车行驶到吊臂端部时，在吊点处桁架弦杆中产生的最大应力值，与小车行驶到吊点内跨中某处时，该处桁架弦杆中的最大应力值相等的等强度或等稳定度条件。如下图4-4，左为单吊点，右为双吊点。

图4- 4 吊点位置选择

对于单吊点，一般可取L2/L1=0.4~0.7,我们取0.5，其中L1为悬臂部分长度，L2为跨中长度。

3：塔臂腹杆形式一般有如下三种，图4-5：

图4- 5 塔臂腹杆形式

选用图一的腹杆形式。 4：主要尺寸

对于小车变幅式臂架，采用正三角形截面型式，截面高度h=（1/50~1/25)L，L为起重臂长度，已知变幅最大距离为20m，选取h=0.4~0.8m，取h=0.8m。截面尺寸b可近似取塔身宽度尺寸，已知标准节宽度为1.4m，选取b=1.0m。 5：起重臂分节及选材

根部节长6m，标准节长7m，外加一个端部节。上弦杆采用圆管，下弦杆选用方管，兼作小车轨道。上弦杆采用θ89×7钢管，下弦杆采用方管80×5，查阅GB3094-2000冷

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拔异性钢管可知，其倒角r小于等于2倍壁厚，取12mm。腹杆外径26.9mm，壁厚3.2mm 起重臂连接必须采用高强度钢制成的销轴，查阅自贡市东方容器配套有限公司的QTZ6018使用说明书，下弦杆的连接可选用带开口销空直径为40mm的销轴，上弦杆选用直径45mm的销轴，通过查阅GBT 882-2008 销轴可知其余数据如下图4-6，表4-1、4-2：

图4- 6 销轴 表4- 1 销轴尺寸

表4- 2 销轴尺寸

上弦杆L取120mm，下弦杆取140mm。

4.3回转塔身

塔式起重机上回转与塔顶间常常会设置一个回转塔节，又叫做过渡节、回转塔身等。拓展了司机的视野，并使得司机进入司机室更加方便，且能提高勾头高度。但如今一些塔机已经取消此设计。

本次设计可以参考前面标准节的设计。

为了一起重臂连接，回转塔节宽度采用1.08m，查阅GBT 20303.3-2006 起重机 司机室 第3部分塔式起起重机可知，司机室内部高度取2m，则根据相对位置可取回转塔节取1.9m。取腹杆结构参考标准节（不要斜腹杆）。 主弦杆采用80×5方管，腹杆的直径选取33.7×4.0

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第4章 塔机的金属结构

4.4塔顶

塔顶是自升式塔式起重机的塔顶是塔机的重要组成部分，它以固结或铰结的形式连接在塔机上转台上，通过拉杆分别与起重臂和平衡臂相连，承受臂架和其上部件的自重以及吊重、风载等载荷作用而产生弯矩、拉压力以及剪切力，受力状况较为复杂。 对于塔顶的称呼，现在一种称呼是不正确的。称其为塔帽。究其源应是描述一种旧塔机，如已淘汰的TQ60型塔机，此类塔机的回转不是采用滚动支承，而是采用旧式的滚轮回转装置，由于滚轮承受倾翻力矩!其滚道较远，为使滚道得到支撑，在塔尖的外面又套有一斜支衬杆件。看上去好象在塔顶上又戴有帽子一样，故有其称谓。但其结构与工作内容的性质却与塔尖相差甚远。

目前，国内应用较广泛的塔机塔顶形式有固定式塔顶和片式塔顶两种：

⑴固定式塔顶的结构形式为空间桁架，其弦杆和腹杆均为实心圆钢或钢管，迎风面积和风力系数小，从而减少了水平风力，甚至可以不考虑风载荷对其的直接影响。固定式塔顶四根主弦杆下部由处于同一水平面内的4个接头以铰接或法兰盘连接形式与塔机上转台相连。根据固定式塔顶结构形式的不同分为前倾式、正置式和后倾式3种，如图4-7。

固定式塔顶4根主弦杆的中心线理论上应交于一点（通过制作工艺予以保证），起重臂、平衡臂拉杆的中心线理论上也必须通过该点，这样塔顶的受力状况较好。

图4- 7 塔顶结构形式

⑵片式塔顶结构简单、线条流畅、外形美观大 方、受力简单，塔机架设既方便又省时省力。片式塔顶为铰交的形式所以其不承受弯矩、只承受轴向压力，而平衡臂固接于上转台，其受力状况较为复杂。在非工作状态时由于臂架、配重及各机构自重的作用，

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平衡臂上侧受拉、下侧受压；工作状态时由于起升载荷及起升幅度的不同则平衡臂有可能上侧受拉、下侧受压，也有可能上侧受压、下侧受拉，或者上下两侧的拉压应力交替变换，即受交变应力的作用。

对于固定式塔顶而言，由于受到安装条件的限制，不适合一些大型或超大型塔机的设计；片式塔顶虽然结构简单，但是却使得平衡臂结构形式复杂、造价升高，不适合用于中、小型塔机的设计。所以本次设计采用前倾式固定式塔顶。

塔顶主弦杆采用80×5方管，腹杆采用圆管为33.7×4.0。塔顶高度与起重臂有着密切的关系，一般取起重臂的1/7~1/10。取2.8m。与回转塔节铰接的销轴选用起重臂上弦杆铰接的销轴。

4.5平衡臂

上回转塔机均需配设平衡臂，用以支承平衡重，构成作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩，平衡臂是整个塔式起重机单结构最大的部分。

平面框架式、三角形截面桁架式和矩形截面桁架式是常见三种平衡臂的形式。其中，平面框架式平衡臂有两根槽钢纵梁或有槽钢焊成的箱形断面组合梁和系杆组成。在框架的平面铺有走道板，走道板两旁设有防护栏杆；桁架式平衡臂适用于要求有较长平衡臂的重型、超重型自升塔机。

平衡臂的长度与起重臂的长度有一定的比例关系，一般单位去其比值为0.2~0.35。塔机平衡重一般用铸铁或者钢筋混论土制成，其中铸铁平衡重的构造复杂，不易制造，但是尺寸小，迎风面积小。而钢筋混凝土平衡重的尺寸大，迎风面积大。

4.5.1平衡臂结构的选用

起重力矩不超过1600KN·M的自升式塔机采用平面框架式平衡臂较为适宜。而重型和超重型塔机可采用三角形截面桁架式和矩形截面桁架式。所以本次设计的平衡臂采用平面框架式。由于起重臂的长度约20m，则平衡臂的长度取5m，因为很短，则平衡臂不分节。结构如下图4-8：

图4- 8 平衡臂形式

主弦杆采用120×12槽钢，腹杆采用35×35×5

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