设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果前言塔式起重机概述塔式起重机发展情况第1章前言1.1 塔式起重机概述塔式起重机是一种塔身竖立起重臂回转的起重机械。

在工业与民用建筑施工中塔式起重机是完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备。

在高层建筑施工中其幅度利用率比其他类型起重机高。

由于塔式起重机能靠近建筑物，其幅度利用率可达全幅度的80%，普通履带式、轮胎式起重机幅度利用率不超过50%，而且随着建筑物高度的增加还会急剧地减小。

因此，塔式起重机在高层工业和民用建筑施工的使用中一直处于领先地位。

应用塔式起重机对于加快施工进度、缩短工期、降低工程造价起着重要的作用。

同时，为了适应建筑物结构件的预制装配化、工厂化等新工艺、新技术应用的不断扩大，现在的塔式起重机必须具备下列特点：1.起升高度和工作幅度较大，起重力矩大。

2.工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能。

3.要求装拆、运输方便迅速，以适应频繁转移工地的需要。

QTZ40型自升式塔式起重机，其吊臂长40米，最大起重量4吨，额定起重力矩40吨米。

是一种结构合理、性能比较优异的产品，比较目前国内外同规格同类型的塔机具有更多的优点，能满足高层建筑施工的需要，可用于建筑材料和构件的调运和安装，并能在市内狭窄地区和丘陵地带建筑施工。

整机结构不算太大，可满足中小型施工的要求。

本机以基本高度（独立式）30米。

用户需高层附着施工，只需提出另行订货要求，即可增加某些部件实现本机的最大设计高度100米，也就是附着高层施工可建高楼32层以上。

1.2 塔式起重机发展情况塔式起重机是在二次世界大战后才真正获得发展的。

战后各国面临着重建家园的艰巨任务，浩大的建筑工程量迫切需要大量性能良好的塔式起重机。

欧洲率先成功，1923年成设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果功制成第一台比较完整的塔式起重机，在我国，塔式起重机的生产与应用已有40多年的历史，经历了一个从测绘仿制到自行设计制造的过程。

20世纪50年代，为满足国家经济建设的需要，中国引进了前苏联以及东欧一些国家的塔式起重机，并进行仿制。

1954年仿制民主德国设计的样机，在抚顺试制成功了中国第一台TQ2-6型塔式起重机。

随后又仿照前苏联样机，研制了15t与25t塔式起重机，这个时期中国生产与使用的塔式起重机的数量都较少。

20世纪60年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机，并在工作机构中采用了比较先进的技术，如直流电机调速、可控硅调速、涡流制动器，在回转和运行机构中安装液力耦合器等。

在此时期，中国开始进入了自行设计与制造塔式起重机的阶段。

1961年，首先在北京试制成功了红旗-11型塔式起重机，它也是中国最早自行设计的塔式起重机。

随后，中国又自行设计制造了TQ-6型等塔式起重机，至1965年全国已有生产厂10余家，生产塔式起重机360多台。

这些塔式起重机都是下回转动臂式，可整体托运，能满足六层以下民用建筑施工的需要。

20世纪七十年代，塔式起重机服务对象更为广泛。

塔式起重机的幅度、起重量和起升高度均有了显著提高。

为了满足市场各方面的要求，塔式起重机又向一机多用方向发展。

中国塔式起重机进入了技术提高、品种增多的新阶段。

1972年中国第一台下回转的轻型轮胎式轨道两用起重机问世；同年为了北京饭店施工，中国又自行设计制造了QT-10型自升式塔式起重机，该机的起重力矩为1600kN·m。

这一时期还先后开发了ZT100、ZT120、ZT280等小车变幅自升式塔式起重机、QT-20小车变幅内爬式塔式起重机，QTL16、TQ40、TQ45、TD25、QTG40、QTG60下回转动臂自行架设快装塔式起重机等，其年产量最高超过900台，标志着中国塔式起重机行业进入设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果塔式起重机的发展趋势了一个新的阶段。

20世纪80年代，中国塔式起重机相继出现了不少新产品，主要有QTZ100、QTZ120等自升式塔式起重机，QT60、QTK60、QT25HK等下回转快装塔式起重机等。

这些产品在性能方面已接近国外70年代水平，这一时期的最高年产量达1400台。

与此同时，随着改革开放和国际技术交流的增多，为满足建筑施工的需要，也从国外引进了一些塔式起重机，其中有联邦德国的Liebherr、法国的Potain以及意大利的Edilmac等公司的产品。

由于这些塔式起重机制造质量较好，技术性能比较先进，极大地促进了中国塔式起重机产品的设计与制造技术的进步。

20世纪90年代以后，中国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加而进入了一个新的兴盛时期，年产量连年猛增，而且有部分产品出口到国外。

全国塔式起重机的总拥有量也从20世纪50年代的几十台截至2000年约为6万台。

至此，无论从生产规模、应用范围和塔式起重机总量等角度来衡量，中国均堪称塔式起重机大国。

1.3塔式起重机的发展趋势根据国内外一些技术资料的介绍，塔式起重机的发展趋势具体归纳为以下几个方面。

1、吊臂长度加长在20世纪60年代初，吊臂长度超过40m的较少，70年代吊臂长度已能做到70m。

快速拆装下回转塔式起重机的吊臂长度可达到35m。

自升式塔式起重机吊臂是可以接长的，标准臂长一般为30～40m，可以接长到50～60m。

重型塔式起重机吊臂则更长。

随着塔式起重机设计水平的提高，可以解决由臂长加大带来的一些技术问题，而低合金高强度钢材及铝合金的广泛采用也为加长吊臂提供了非常有利的条件。

2、工作速度提高，且能调速由于调速技术的进步，混轮组倍率的可变、双速、三速电动机及直流电动机调速的应用，使塔式起重机工作速度在逐渐提高。

20世纪50年代生产的塔式起重机工作速度较低，设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果起升速度一般只有20～30m/min，回转速度为0.6～1r/min，变幅速度为30～40m/min，大车行走速度为10～40m/min，而近几年来塔式起重机工作速度已有提高。

起升机构普遍做到具有3～4种工作速度，重物起升速度超过100m/min者已经很多，构件安装就位速度可在0～10m/min范围内进行选择，回转速度一般可在0～1r/min之间进行调节，小车牵引和塔式起重机行走大多也有2～3种工作速度，小车牵引速度最快可达60m/min。

3、改善操纵条件随着塔式起重机向大型、大高度方向发展，操作人员的能见度越来越差。

因此需要在吊臂端部或小车上安装电视摄像机，在操作室利用电视进行操作。

有的还采用了双频道的无线电遥控系统，不仅可由地面的操作人员控制吊装，还可以根据事先编排的程序自动进行吊装。

4、更多地采用组装式结构为了便于产品更新换代，简化设计制造、使用与管理，提高塔式起重机使用的经济效益，国外塔式起重机专业厂已做到产品系列化、部件模数化。

以不同模数塔身、臂架标准节组合成变断面塔身和臂架，这不仅能提高塔身、臂架的力学性能，减轻塔式起重机自重，而且可明显减少使用单位塔架、臂架的储备量，为降低成本、简化管理创造了条件。

设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果总体设计概述确定总体设计方案塔机金属结构塔顶第2章总体设计2.1 概述总体设计是这次设计中至关重要的一个环节，它是后续设计的基础和框架。

只有在做好总体设计的前提下，才能更好的完成设计。

它是对满足塔机技术参数及形式的总的构想，总体设计的成败关系到塔机的经济技术指标，直接决定了塔机设计的成败。

总体设计指导各个部件和各个机构的设计进行，一般由总工程师负责设计。

在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究，收集国内外的同类机械的有关资料，了解当前的国内外塔机的使用、生产、设计和科研的情况，并进行分析比较，制定总的设计原则。

设计原则应当保证所设计的机型达到国家有关标准的同时，力求结构合理，技术先进，经济性好，工艺简单，工作可靠。

2.2 确定总体设计方案QTZ40塔式起重机是上回转液压自升式起重机。

尽管其设计型号有各种各样，但其基本结构大体相同。

整台的上回转塔机主要由金属结构，工作机构，液压顶升系统，电器控制系统及安全保护装置等五大部分组成。

2.2.1 金属结构塔式起重机金属结构部分由塔顶，吊臂，平衡臂，上、下支座，塔身，转台等主要部件组成。

对于特殊的塔式起重机，由于构造上的差异，个别部件也会有所增减。

金属结构是塔式起重机的骨架，承受塔机的自重载荷及工作时的各种外载荷，是塔式起重机的重要组成部分，其重量通常约占整机重量的一半以上，因此金属结构设计合理与否对减轻起重机自重，提高起重性能，节约钢材以及提高起重机的可靠性等都有重要意义。

1. 塔顶自升塔式起重机塔身向上延伸的顶端是塔顶，又称塔帽或塔尖。

其功能是承受臂架拉绳及平衡臂拉绳传来的上部载荷，设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果并通过回转塔架、转台、承座等的结构部件或直接通过转台传递给塔身结构。

自升式塔机的塔顶有直立截锥柱式、前倾或后倾截锥柱式、人字架式及斜撑式等形式。

截锥柱式塔尖实质上是一个转柱，由于构造上的一些原因，低部断面尺寸要比塔身断面尺寸为小，其主弦杆可视需要选用实心圆钢，厚壁无缝钢管或不等边角钢拼焊的矩形钢管。

人字架式塔尖部件由一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。

而斜撑式塔尖则由一个平面型钢焊接桁架和两根定位系杆组成。

这两种型式塔尖的共同特点是构造简单自重轻，加工容易，存放方便，拆卸运输便利。

塔顶高度与起重臂架承载能力有密切关系，一般取为臂架长度的1/7-1/10，长臂架应配用较高的塔尖。

但是塔尖高度超过一定极限时，弦杆应力下降效果便不显著，过分加高塔尖高度不仅导致塔尖自重加大，而且会增加安装困难需要换用起重能力更大的辅助吊机。

因此，设计时，应权衡各方面的条件选择适当的塔顶高度。

本设计采用前倾截锥柱式塔顶，断面尺寸为 1.36m×1.36m。

腹杆采用圆钢管。

塔顶高6.115米。

塔冒用无缝钢管焊接而成，顶部设有连接平衡臂拉杆和吊臂拉杆的铰销吊耳，以及穿绕起升钢丝绳的定滑轮，顶部应装有安全灯和避雷针。

其结构如图2-1所示：图2-1 塔顶结构图采用前倾截锥柱式塔顶设计题目：QTZ40塔式起重机总体及塔身的优化设计设计人：设计项目计算与说明结果起重臂构造型式分节问题2. 起重臂1）构造型式塔式起重机的起重臂简称臂架或吊臂，按构造型式可分为：小车变幅水平臂架；俯仰变幅臂架，简称动臂；伸缩式小车变幅臂架；折曲式臂架。

小车变幅水平臂架，简称小车臂架，是一种承受压弯作用的水平臂架，是各式塔机广泛采用的一种吊臂。