1、山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 1 摘 要 塔式起重机在现代化建设中起到非常重要的地位，它是现代社会进步的一个标志，是人类建设不可缺少的重要设备。它的高效性、安全稳定性是塔机行业较普遍关心和注意的问题。本设计就塔式起重机的顶升机构的结构、受力分析、核心受力件材料等几个方面， 结合我国自行生产的 QTZ63型塔式起重机为例，通过研究、分析踏步和顶升横梁的受力情况，明确踏步和顶升横梁的结构和尺寸的确定方法，以及对套架关键尺寸的确定。以及根据顶升载荷确定顶升机构的液压系统。确保塔式起重机能够安全、稳定的实行顶升加节过程，保证塔式起重机的安全施工。 关键词 顶升机构 踏步 顶升横梁 安全 稳定
2、 原波： QTZ63 型塔式起重机顶升机构设计 2 Abstract The tower crane plays a very important role in modern construction. As an indispensable and important construction equipment, it is a marking of progress in modern society . In the crane area ,the cranes high efficiently and safe stability is the key concern. With
3、the example of tower crane QTZ63 made by China , this article introduces the rise structure of the tower crane, force analysis and the key component material. Through studying and analsing the force conditions of the tramper and top rising beam , make clear how to calculate and definite the dimensio
4、ns and structure of top rising beam and tramper. So does the key size definition of frame. Make sure that tower crane can work safety , steady in its rising process, guarantee the safe construction of tower crane. Keywords Rising mechanism Tramper Rising beam Safety stability 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 3 目
5、录 1.引言 4 1.1 我 国塔式起重机行业发展概况 4 2 设计任务书 8 2.1 产品设计的依据、目的及意义 8 2.2 产品的用途及适用范围 8 2.3 基本技术参数及性能指标 8 2.4 顶升机构工作原理 9 2.5 关键问题及其解决方案 10 2.6 塔式起重机的构造 10 2.7 工作机构 13 3.设计计算说明书 13 3.1 顶升机构液压系统的确定 14 3.2 塔式起重机顶升机构的设计 18 4.使用说明书 27 4.1 顶升作业 27 4.2 顶升过程的注意事项 27 4.3 液压顶升系统的维护和保养 28 4.4 一般说明 28 4.5 起重机的塔身升、降作业说明 28
6、 4.6 起重机的操作 29 5 标准化审核报告 30 结论 31 参考文献 32 致谢 33 原波： QTZ63 型塔式起重机顶升机构设计 4 1.引言 二次世界大战结束以后，由于许多国家夷为废墟，庞大而艰巨的家园重建工作，要求建筑施工实现机械化，以加快建设进度。作为建筑机械化主 导机械，塔式起重机得以应运而迅猛发展。 1.1 我国塔式起重机行业发展概况 我国塔式 起重机行业于 20 世纪 50 年代开始起步， 1953 年由原民主德国引进建筑师-型塔式起重机（ Baumeister ） ,1954 年抚顺试制成功第一台 2-6t 塔式起重机，仿建筑师 -型。初名 TQ2-6 塔式起重机。首
7、次在北京用于大型砌块民用建筑施工，并取得成功。 1965 年列入国家生产计划的沈阳建机厂开始批量生产红旗 -16 型塔式起重机。 20 世纪 80 年代随着改革开放和国际技术交流增多，我国曾先后有原联邦德国 .法国 .意大利及丹麦引进了为 数可观的塔式起重机产品，特别是 1984 年由法国 POTAIN 公司引进的三种机型（ H3/36B.F0/23B.GTMR360B） 的生产许可证，极大地促进了我国塔式起重机产品设计制造技术的进步。通过消化吸收国外先进技术，对基础部件，如电动机 .电器 .回转支承 .传动机构及安全装置等进行定点生产，一些生产主机的专业大厂还进行了相应的技术改造，增设钢材预
8、处理生产线，从而使国产塔式起重机的质量迅速提高，一些主要机种已达到或接近国外同类产品质量水平。 进入 20 世纪 90 年代以后，我国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加进入了一个新的兴盛时期，年产量连年猛增，全国塔式起重机总拥有约为 10 万台。塔式起重机出口业务曾一度极为兴旺。至此，无论从生产规模，应用范围和塔式起重机总量来衡量，我国均堪称世界首号塔式起重机大国。 改革开放以来，国民经济的腾飞和投资规模的扩大，促进了建筑机械行业的不断发展，为塔机行业提供了良好机遇和发展空间。 据有关方面提供的信息：我国西部开发建设、国家能源建设、煤炭基本建设、油田建设、住宅建设、城市地铁建设等众多项目
9、，预计 2001 2005 年全社会固定资产投资规模约为 60000 亿元，用于购置建筑机械的费用每年 约为 700 亿元左右，其中相当数额用于购置塔机。 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 5 近几年来，我国的塔式起重机制造行业发展速度很快。出现了一大批塔机制造厂家，开发了系列化塔机产品，实现了产品更新换代，积累了不少经验，市场竞争局面逐渐形成，特别是我国加入 WTO 以后，国际竞争更趋激烈。为了塔机企业在竞争中立于不败之地，必须生产出质优价廉的产品。但是我们的塔机企业与国外先进企业相比存在一些不足之处，如产品档次低，质量不够稳定，产品结构单一，更新换代速度慢，技术管理与生产管理落后等，
10、因而难以有效地满足市场不断变化的需求，也制约了企业的进一步发展。 对 比国外先进企业的经验，经过认真分析，我们认为：其中一个重要的原因是与企业对标准化工作的重视程度和标准贯彻力度不足有很大的关系。企业要使产品技术性能的先进性，结构的合理性，操作使用的可靠性得到持续改进，就必须不折不扣地达到标准的要求，并结合工艺技术的完善和管理水平的提高，使产品的制造成本逐步降低。因此塔机标准的采标、学习和贯彻工作就显得十分重要。 1.2 国外塔式起重机发展概况 据资料报道，目前生产塔式起重机的国家有：德、法、意、英、西班牙、丹麦、瑞典、南斯拉夫、波兰、捷克、俄、日等。国外著名塔式起重机工厂生产 的塔式起重机多
11、达 600 多余种型号，拥有塔式起重机的最多的是德国和俄国。 20 世纪末 20 余年国外塔式起重机技术发展的主要特点是： (1)组合塔式起重机得到迅速发展 所谓组合塔式起重机，就是以塔身为核心，按结构和功能特点，将塔式起重机分解为若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循摸数制原理将各部分划分并设计成若干模块。根据参数要求，选用适当模块分别组拼成具有不同技术性能特点的塔式起重机，以满足施工的具体要求。 (2)一些超重型塔式起重机相继问世 近年来，由于大功率电站 .高坝，近海石油转井平台 .天然气转井平台以及 石油化工业工业的发展的需要，对重型和超重型塔式起重机提出了更多更高的要求。目前，幅度
12、70 90m，最大起重量为 50 60t,起升高度 100 300m的塔式起重机已非罕见。现今世界最大的超重型塔式起重机当推法国 POTAIN 厂 2005年推出的 MD22500 型塔式起重机，其最大幅度 100m 时的起重量为 180t,起升高度为99m。 (3)适应都市改建需要的城市塔式起重机应运而生并得到发展城市闹市区改建工厂原波： QTZ63 型塔式起重机顶升机构设计 6 的特点是，场地狭窄，建筑基地面积小；建筑密度大，道路交通拥塞，塔式起重机回转障碍多；地质条件差，地下管道多；但道 路交通不能中断，所在地区银行、商业银行、商业办公设施必须继续正常营业。为适应这种都市改建工程的特点，
13、西方某些工厂率先推出 400 700 KN m级的城市塔式起重机。在德国，把这种适应在闹市施工需要的 “ 城市改建塔式起重机 ” ,简称为 E Crane、经济塔式起重机。其特点是： 采用短平衡臂，便于在建筑密集地区进行架设、拆除、以避免在回转过程中与建筑物突出部分发生矛盾。 采用尺寸可在 4m 4m 6m 6m范围内进行调节的 X 形底架，以利于在人行道上和马路 旁安装固定。 塔式起重机的塔尖（塔帽）、转台、司机室、起升机构、回转机构、小车牵引机构、小车、吊钩滑轮、平衡臂以及臂架根部拼装成一个扩大组件。安装后，接通电源即可投入运行。 运输方便快捷，一般只需三、四辆重型拖车便可将塔式起重机部件
14、运至工地，并可立即交付安装。 安装架设速度快， 450 900kN m 级 E 塔机借助液压伸缩臂汽车起重机作为安装辅机，在 4 6 天内可安装完成。 采用较完善的调速、操纵系统和电子仪表。 1.3 我国塔式起重机产品技术开发领域 (1)为适应城镇兴建经济实用住房的需要，应积极发展工效 高 .投产便捷可与汽车吊竞争的 160 250 kN m级下回转快装塔式起重机的生产。与此同时，还应适当发展安装投产均比较简便的轮胎式轻型塔动两用起重机。 (2)大力开发经济型城市塔式起重机。按额定起重力矩，这类塔式起重机分为三挡；450、 600、 1000 kN m，最大幅度 45、 50、 55m。臂端起
15、重量分别为 1、 1.2、 1.8t。主要用于大中城市见缝插针型的中高层或高层建筑的施工。 (3)适应发展动臂式自升塔式起重机和折曲式两用臂架自升塔式起重机的生产，以适应塔式起重机出口市场和国内大中城市内某些特定工程和钢 结构高层建筑施工的需要。 (4)积极开发和完善采用变频调速系统的起升机构、继续完善小车变幅机构、回转机构，顶升机构，大车走行机构的调速系统，务使加速、减速均能平稳地变化，在突然刹山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 7 车的情况下，无振动冲击现象。改变转向时能自动地减速。总之，应大力改进完善电控系统和调速系统，以提高塔式起重机工作平稳性、安全可靠性和生产效能。 (5)为了开
16、拓塔式起重机出口市场，迎接加入 WTO 后所面临的局面，今后推出的塔式起重机新产品必须按 ISO 有关规定对一些细部做法加以改进。例如：为防止起升机构卸载后出现的松绳、乱绳现象，应加设排 绳机构；改进一些辅助设施（如防护栏、扶梯、踏步、大灯防护罩、司机室活动顶盖及窗栏、吊臂上的走道板等）的构造设计，完善其功能和固定的可靠性；改进小车变幅纲丝绳断绳保护装置，以保证其灵敏和可靠等。 此外，按 ISO 规定：塔式起重机大车走行缓冲装置应通过可靠性实验，实验时车速不得小于 5m/s；起重力矩在 600 KN m以上的塔式起重机，其悬挂式司机室悬挂高度不得低于 20m，司机室内不得设有容易触发工伤事故的
17、物件。 ISO 换规定：司机室吊顶应平整，不得装有影响室内净平顶高度的物件；司机室，门洞必须采用耐火材料制作；司机 室内应备有消防器材；全部安全装置均应附装压簧；对司机室的噪声，操纵台上的控制装置等 ISO 亦均有规定。总之塔式起重机新产品应力求满足上述要求。 1.4 塔式起重机的特点 本设计以我国自行生产的 QTZ63 塔式起重机为例， 该机为水平起重臂架，小车变幅，上回转自升式多用途塔机，其最大工作幅度为 50 米，最大起重量为 6 吨，起重力矩符合最新塔式起重机基本参数。该机的主要特色有： (1)工作方式多，适用范围广 。 该机有无斜撑固定基础式、带斜撑固定基础式、外墙附着式等工作方式，
18、同时还可以根据需要变换臂长为 44m、 38m,以适 用于各种不同的施工对象。无斜撑固定独立的起升高度为 37.5m,附着式是在独立式的基础上 , 增加标准节和附着装置而实现的，起升高度可达到 140m,特殊订货请与广东业豪机械制造有限公司联系。 (2)工作速度高，调速性能好，工作平稳可靠。采用带有涡流制动器的三速电动机，使得起升机构获得理想的起升速度及荷重的慢就位。小车牵引机构装有电磁盘式制动器，使工作机构速度高且制动平稳可靠。采用液力偶合器和行星减速器驱动的回转机构，使得塔机回转起动、制动平稳，就位准确，安全可靠。 (3)引进国外先进技术并国产化了的重量限制器、 力矩限制器、高度限位器、幅
19、度限位器、回转限位器、回转、牵引机构的制动器具等安全装置，以及小车防断绳、防断轴原波： QTZ63 型塔式起重机顶升机构设计 8 装置，使塔机能适用于各种不同的施工环境，确保塔机工作可靠。 (4)驾驶室采用先进的联动台操纵各机构动作，操作容易，维修简单。 (5)设计完全符合或优于国家标准。 2 设计任务书 2.1 产品设计的依据、目的及意义 无论国内还是国外，塔式起重机在现代化建设中都起作非常重要的地位。它是现代社会进步的一个标志，是人类建设不可缺少的重要设备，它的高效性、安全稳定性是塔机行业较普遍关心和注意的问题。在我国 每年因塔机安全方面引起的伤亡事故较多，给不少的家庭和社会造成了严重的影
20、响和巨大的损失。为了减少或避免事故的发生，在塔机整体设计中应综合考虑各相关参数，以人为本、安全第一的设计观点来进行各项设计。 本设计以我国自行生产的 QTZ63 塔式起重机为例， 该机为水平起重臂架，小车变幅，上回转自升式多用途塔机，其最大工作幅度为 50 米，最大起重量为 6 吨，起重力矩符合最新塔式起重机基本参数。 在进行实地测量机器各部件的基础上绘制机构图。在保证能恢复原机的前提下拆分机器，拆卸前画出装配结构示意图，在拆卸的过程中不断修正，注意零件 的作用和相互关系，进行零件的测绘并绘制装配图，在测绘的过程中，探索其构思过程和设计特点，吸取其技术精华，并对其不足之处进行改善，把自己的设计
21、思想融入其中。 2.2 产品的用途及适用范围 该塔式起重机适用于高层大楼，居民住宅，高层工业建筑，大跨度工业厂房及采用滑模法施工的高大烟囱及筒仓等大型建筑工程中。 2.3 基本技术参数及性能指标 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书 9 QTZ63型塔式起重机的技术性能参数如表 2-1所示 表 2-1 QTZ63 塔型式起重机的技术性参数 项目 单位 数值 起重力矩 整机质量（平衡重除外） kNm 630 26186 最大起重量 t 6 顶升速度 m/min 0.69 起升高度 m 37.5 起升速度 m/min 20 最大回转半径 m 51.8 顶升机构流量 l/min 10 液压泵压力
22、MPa 20 工作温度 -20 40 2.4 顶升机构工作原理 首先用起重吊钩将一个标准节吊起，使标准节上端水平斜腹杆中部置于引进小车吊钩上，然后用吊钩再吊起一个标准节，移动变幅小车至适当位置。准备顶升，先将油缸活塞杆缩回，把顶升横梁两端的销轴准确放进标准节的踏步口正中靠底，拆去下支座与 标准节的全部连接螺栓，然后稍微向上顶升一点套架，再重复调整滚轮间隙至最佳状态，同时观察下支座与标准节的套管是否能对位比较准，如不准，应适当调整变幅小车位置。对位好后，继续顶升套架 1.4 米左右，使爬升销轴踏在相应标准节的踏步上（两爬升销轴必须处于水平状态并处于同一水平面上，并同时与标准节踏步贴合）。爬升销轴
23、踏好后，再缩回液压缸活塞杆，同时仔细观察左右爬爪与踏步的贴合情况以及受力构件有无异响、变形等异常情况（此时顶升横梁还在原踏步内）。确认正常后，使顶升横梁两端销轴进入上面的踏步口中，确定顶升横梁两端的销轴都放 进踏步口后，继续顶升套架约 1.6 米，人工通过引进梁和引进小车把引进钩上的标准节拉入至套架内塔身已固标准节正上方。而后，缓慢缩回液压缸活塞杆，同时使引进的标准节对正塔身已固标准节，落好后，（此时顶升横梁应继续放在踏步内）。取下引进小车吊钩。将刚引进的标准节与塔身已固标准节用特制高强度螺栓连接起来，用双螺母紧固好。至此塔身加一个标准节的工作已完成，确认正常后，缩回活塞杆，进入上述工作循环，
24、准备加下一个标准节的顶升作业。 原波： QTZ63 型塔式起重机顶升机构设计 10 2.5 关键问题及其解决方案 顶升作业的关键问题就在于一个标准节的高度为 2.8m,而液压油缸 的行程为 1.6m,所以需要顶升两个行程才能加一个标准节。这就涉及到一个换步的问题，就是在第一次顶升 1.4m后，通过爬升销轴踏在踏步内，平衡臂以及上部重量通过套架和爬升销轴转移到塔身标准节上，所以爬升销轴的强度以及套架的关键尺寸是本设计的重点问题。 2.6 塔式起重机的构造 金属结构主要包括：基础节、塔身标准节、套架、上下支座、过渡节、塔帽、起重臂、平衡臂、以及附着装置等。 2.6.1 基础节 塔身基础节主弦杆用角钢扣方而成，与其它型材组焊而成的整体框架结构，下端通过法兰与预埋基础底架用高强地脚螺栓相连，上端用 16 件 M30 高强螺栓与塔身标准节相连，基础节中心线尺寸为： 1665 1665 2800。 如图 2-1： 图 2-1 基础节 2.6.2 塔身标准节 塔身标准节主弦杆亦是用角钢扣方而成，扣方的主弦杆与其它型钢杆件焊接而成，主弦杆中心线为： 1665 1665 2800，每节之间用 16 件 M30 级特制高强螺栓联接。如图 3-2：
