塔式起重机吊臂设计毕业论文

1合肥财经职业学院毕业设计(论文)专业机电一体化班级0901学生姓名沈玄武学号090113070045课题塔式起重机吊臂设计指导教师杨忠2011年11月10日2摘要工程建设有一个显著的特点——材料用量特别大、质量特别重，对于高层建筑或大型的建筑更是明显。就这一个因素便可以决定在工程建设中，要提高效率就必须发展用于运输的机械。塔式起重机（以下简称塔机）作为建筑施工现场的主要建筑机械，因其起升高度大，覆盖面广等特点而被广泛使用于建筑施工现场，担负着主要的垂直运输任务，塔式起重机是各种工程建设中广泛应用的重要起重设备，吊臂作为塔式起重机金属结构的主要部件，其设计计算方法将直接影响整台塔机的设计质量和塔机运行的安全可靠性。而随着塔机向大型、重载和超高超长的方向发展，吊臂的设计尤其显得重要。本次设计是C4007塔式起重机的吊臂。吊臂结构形式选择桁架水平压弯式臂架。吊臂的截面采用正三角形。上弦杆用圆管，两下弦通常采用角钢焊接而成的方钢，并兼作载重小车的轨道，腹杆（斜腹杆，水平腹杆）采用圆管。吊臂采用等强度变截面设计，两个侧面桁架采用三角式体系，水平桁架采用带竖杆的三角式体系。需要计算吊臂各种情况所受的风载荷，自重时的各种载荷，以及各个受力点的主要受力计算，并进行整体的验算。【关键词】塔式起重机吊臂3目录1.绪论.........................................................................................41.1概述..............................................................................................................................................41.2本论文所要研究的问题................................................................................................................41.3论文的内容安排............................................................................................................................42.吊臂的设计计算..............................................................................................................42.1吊臂的结构设计...................................................................................................................42.1.1吊臂结构方案确定......................................................................................................41.起重臂的形式.......................................................................................................................42.起重臂的构造.......................................................................................................................53.起重臂结构的选择...............................................................................................................52.1.2吊臂的主要尺寸.....................................................................................................................62.1.3吊臂的吊点位置确定.............................................................................................................72.1.4运输单元.................................................................................................................................72.2吊臂受力计算............................................................................................................................72.2.1吊臂所受载荷组合...................................................................................................................72.2.2初估臂架自重和小车移动机构的重量...................................................................................72.2.3吊臂所受的风载荷...................................................................................................................82.2.4吊臂自重及小车变幅机构自重产生的内力...........................................................................91.选择工况.................................................................................................................................92.自重载荷引起的内力计算.........................................................................................................103.工况1载荷内力计算...............................................................................................................124．工况2内力计算.....................................................................................................................143.总结与展望.............................................................................................................................203.1工作总结.....................................................................................................203.2课题展望.....................................................................................................20参考文献...........................................................................................................................................214绪论1.1概述塔式起重机是动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。1.2本论文所要研究的问题吊臂是属于塔机的金属结构部分，是除塔身外另一重要受力部分，而且主要的工作单元都在安装在吊臂上。受力大，受力形式多。在工作中承受着压力、弯矩，回转时还受到惯性力。而且在有风的环境下还要受到风力作用。本论文所要研究的问题是C4007塔机的吊臂设计，主要解决的问题是吊臂在各种情况下的受力问题。1.3论文的内容安排本论文的内容安排如下：第一章绪论，主要介绍塔机的历史及国内外现状、发展。第二章吊臂的设计计算及强度验证，对吊臂结构形式的确定，以及吊臂在各种形式下的受力计算。第三章吊臂的焊接，主要说明了吊臂焊接采用的方法以及焊接后的检验。第四章结论与展望，主要阐述了对此次设计的总结以及对本课题的展望。2.吊臂的设计计算2.1吊臂的结构设计2.1.1吊臂结构方案确定1.起重臂的形式塔式起重机起重臂的形式一般有三种：桁架压杆式臂架，桁架水平压弯式臂架，桁架混合式臂架。1.桁架压杆式臂架，臂架主要承受轴向压力。依靠改变臂架的倾角来实现塔机的工作幅度来改变，压杆式臂架亦称动臂式臂架。2.桁架水平压弯式臂架，工作时臂架组要承受轴向力以及弯矩作用，依靠起重小车的移动来实现塔式起重机的工作幅度的改变3.桁架混合式臂架，是一种综合了动臂变幅和小车变幅的优点的折臂式臂架。这种臂架是由钢丝绳、人字架以及后臂架组成的平行四边形后段和由钢丝绳、A字架以及前臂架组成的三角形前段，前后段用铰链连接而成。当变幅钢丝绳收进时，两段相对曲折，前臂架始终处于水平状态。当前后段折弯成90度时，后段垂直接高塔身，提高了起升高度。塔式起重机的臂架长，自重较大，臂架设计得是否合理将直接影响起重机的承载能力。5在保证臂架的强度、刚度和整体以及局部稳定性的条件下，如何减轻臂架的重量是一个备受关注的问题。目前塔式起重机常采用桁架压杆式臂架和水平压弯式臂架两类。压杆式臂架的截面以矩形为主，而水平压弯式臂架常以三角形截面为主。臂架的弦杆和腹杆可以采用型钢或无缝钢管制成。2.起重臂的构造1.桁架压杆式臂架桁架压杆式臂架，臂架在起升平面的受力情况相当与一根两端简支梁，在回转平面内相当于一根悬臂梁。起升平面内臂架中间部分通常采用等截面平行弦杆，两端为梯形。在回转平面内，臂架通常做成顶部尺寸小，根部尺寸大的形式。为方便运输、安装和拆除，以及满足不同施工对相对塔机最大工作幅度的不同要求，臂架通常制成若干段臂架节，其中中部的几节制作成可以互换的便准节，以实现臂架长度的不同组合。臂节之间采用螺栓或销轴连接。臂架结构的根部