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1、塔吊设计计算说明书更新塔式起重机设计计算书一： 总体设计-（2-13）1主要技术性能-（2-3）2计算原则-（4-5）3平衡重的计算-（5-8）4塔机的风力计算-（8-12）5整机倾翻稳定性计算-（12-13）二： 结构设计-（14-39）1塔身的计算-（14-21）2塔顶的计算-（21-22）3爬升架的计算-（22-25）4起重臂的计算-（26-33）5起重臂拉杆的计算-（33）6回转支承的计算-（33）7回转塔身的计算-（34-35）8平衡臂的计算-（35-38）9平衡臂拉杆的计算-（38-39）10行走机构的计算-（39-43）（一）：总体设计一主要技术性能参数1. 额定起重力矩: 97
2、t.m2. 最大起重力矩: 116t.m3. 最大起重量: 6t4. 起升高度: 固定式45m 附着式200m5. 工作幅度: max60m min2.5m6. 小车牵引速度: 20/40m/min7. 空载回转速度: 0 0.62r/min8. 最大起升速度: 80m/min(=2时) 40m/min(=4时)平均工作速度: 40m/min 20m/min最低稳定速度: 10m/min 5m/min 9. 顶升速度: 0.5m/min (功率11kw)10. 起升电机功率30kw 回转电机功率23.7kw牵引电机功率3/4.5kw 11. 起重性能曲线 = 4时, 依据总体要求 R = 60
3、m时, Q = 1.0t R = 51m时, Q = 1.7t Q = 95.75/(R-0.89)-0.62 Q = 116.2/(R-0.89)-0.62 R = 56m时, Q = 1.3t R = 46m时, Q = 2.1t Q = 105.8/(R-0.89)-0.62 Q = 122.7/(R-0.89)-0.62附表（设计依据参数表）R=60m R 2.515.31618202224262830 32343638m465.714.974.393.923.523.192.912.662.452.272.11.96t232.732.522.342.172.03tR404244 46
4、48505254565860m41.831.711.61.51.411.331.251.181.111.051.0t21.901.781.671.571.481.401.321.251.181.121.07tR=56m R2.516.818202224262830323436m465.564.914.393.953.293.283.012.782.572.39t232.852.642.46tR38404244464850525456m42.232.281.951.831.721.621.531.451.371.3t22.302.152.021.901.791.691.601.521.441.3
5、7tR=51m R2.518.419212325272931 333537m465.85.154.634.23.833.513.243.02.782.6t232.852.67tR39414345474951m42.422.272.142.011.91.791.7t22.492.342.212.081.971.861.77tR=46m R2.519.4212325272931 33m465.484.934.474.083.743.453.2t23tR35373941434546m42.972.772.62.442.292.162.1t232.852.672.512.362.232.17 t二 计
6、算原则1. 起重机的工作级别根据GB/T13752-92塔式起重机设计规范取定TC6010塔式起重机。工作级别: A5 利用级别: U5 载荷状态: Q2 (中) 载荷谱系数:列产品KP = 0.252. 工作机构级别项目 机构起升机构回转机构牵引机构利用等级T5T4T4载荷状态L2L3L2工作级别M5M5M4Kp0.250.150.253. 载荷a. 起升载荷 (含吊钩、钢丝绳) 动载系数为1.25;b. 风载荷 q1=150N/m2用于机构计算及结构疲劳强度计算q2=250N/m2用于总体计算及结构疲劳计算q3.1= 800N/m2 020m q3.2=1100N/m2 20100m 用于
7、非工作状态的总体及结构计算c. 惯性载荷各机构的起、制动时间回转机构 t = 8S（0.20 r.P.m）牵引机构 t = 2S（19.50 r.P.m）d. 基础倾斜载荷坡度按0.01计算e. 其实载荷动载按1.15额定载荷 静载按1.25额定载荷4. 安全系数n的确定结构工作状态n=1.34 结构非工作状态n=1.22起升钢丝绳n5 牵引钢丝绳n5工作状态整体稳定性 n1.15 非工作状态整体稳定性n1.15. 主要材料的许应用力 = 2350 / 1.34 = 1700kg / cm2a. Q235-C = 1700 / = 980kg / cm2jy= 1700= 2940kg / c
8、m2= 3450 / 1.34 = 570kg / cm2b. 16Mn = 2570 / = 1480kg / cm2jy= 2570=4400kg / cm2= 2480 / 1.34 = 1800kg / cm2 c. 20 = 1800 = = 1000kg / cm2jy= 1800= 3200kg / cm2 = 3480 / 1.34 = 2600kg /cm2d. 45 = 2600 / = 1500kg / cm2jy= 2600= 4500kg / cm2= 7200 / 1.34 = 4000kg / cm2e. 40Cr = 5400 / = 2300kg / cm2j
9、y= 5400= 7000kg / cm2f. Q235-C 非工作状态 = 2350/1.22 = 1920kg / cm2三. 平衡重的计算（注：表二中各部件重量为初步估算的重量，待各部件全部设计完成后，最终调整平衡重的重量）。 各 部 件 重 重 心 表二序号子顶目名 称Gi（t）Xi（m）Gi Xi1平衡臂4.088-7.11-29.062起升机构1.8-8.88-15.983平衡臂拉杆0.4-5.85-2.344塔顶1.410.20.285力矩限制器0.01006司机室0.3410.347牵引机构0.358.22.878起重臂拉杆1.918.535.199起重臂5.5627.5152
10、.910载重小车0.25560/2.515.3/0.6411吊钩0.460/2.524/112回转机构2x0.30013回转塔身1.0790014上支座1.9960015下支座1.620016套架4.10017塔身18.090018底架1.050019回转支承0.60020平衡重G平-12.3-12.3G平61.6(含平衡重)表二中各值均按60m臂架列出，其他臂长平衡重各不相同，须分别进行计算。1. 臂长60m时:M空 = 145.84 12.3 G平M满 = 231.5 12.3 G平令M空 = M满G平 = 231.5+145.84 212.3 G平 =15.33（t） 取 G平 = 15
11、.3t 2. 臂长55m臂长时:M空 = 121.4 12.3G平M满 =217.7 12.3G平令 M空 = M满G平= 121.4+217.7 212.3 G平 = 13.78t 取 G平 = 13.7t 3. 臂长50m时M空 = 93.9 12.3 G平M满 = 194.4 12.3 G平令 M空 = M满G平 = 93.9+194.4 212.3 G平 = 11.72t 取 G平 = 11.7t 4. 臂长45m时M空 =63.6 12.3G平M满 = 173.6 12.3G平令 M空 = M满G平 = 63.6+173.6 212.3 G平 = 9.64t 取 G平 = 9.6t
12、综合上述结果 60m、臂长时,平衡重15.3t 60m臂变56m臂长时,取掉1.5t1的配重块。 55m臂长时,平衡重13.7t 50m臂长时,取掉11.5 和1x2.1t的配重块。 50m臂长时,平衡重11.7t 45m臂长时取掉1x1.5和22.1 t 的配重块。 45m臂长时，平衡重9.6t 配重块的配置如下:总数量7块 其中4块2.4t4、 2块2.1t2、 一块1.5t1；四. 塔身的风力计算1. 工作工况Ia. 平衡臂q2 = 250N/m2 CW = 1.2 A实 = 12.440.32= 3.98m2PW = 1.22503.98 = 1194N XC = 7.11m YC =
13、 47mb. 起升机构 A = 1m2 PW = 1.22501= 300N XC = 9.22m YC = 47mc. 平衡重 A 2m2 PW = 1.22502 = 600N XC = 12.3m YC = 47m 平衡臂部份综合: A =6.98 PW = 2094.6NMXW =PWXi = 16150.2N.mMYW =PWYi =98446N.mXC = = 7.71m YC = = 47md. 起重臂 C = 1.3 A实= 29.67m2 PW = 1.325029.67=9643N XC = 26.5m YC = 47me. 牵引机构 A = 0.32m2 PW = 1.2
14、250.0.32 = 96N XC = 8.2m YC = 47m 起重臂部份综合 PW = 9936N MXW = 2.56105N.m MYW = 4.67105N.m XC =26m YC = =47mf. 塔顶 A轮 = 1.486.5= 4.81m2= 0.38 = 0.43 C = 1.3A实 = 1.430.384.81= 2.61m2PW = 1.32502.61 = 850NX = 0 YC = 47.5mg. 回转塔身A轮 = 1.481.91 = 2.812m2= 0.21 = 0.69 CW = 1.6A实 = 1.690.212.812 = 1m2PW = 1.625
15、01= 400NXC = 0 YC = 45mh. 上、下支座A = 1.29m2 PW = 1.22501.29 = 387NXC = 0 YC =45mi. 塔身A轮 = 44.81.8 = 80.64m2= 0.357 = 0.57 C = 1.6 (15节标准节, 1节底节)A实 = 1.570.35780.64= 45.22m2 PW = 1.625045.22 = 18088NXC = 0 YC = 22.5mj. 司机室 A = 3m2 PW = 1.22503 = 900N2. 工作工况 a. 平衡臂 A = 2m2 PW = 1.22502 = 600N XC = 0 YC
16、= 47mb. 起升机构 A = 1m2 PW = 300N XC = 0 YC = 47m 平衡臂部份综合 A = 3m2 PW = 900Nc. 起重臂 A轮 = 1.21.38 =0.828m2 = 0.235 = 0.65 A实 = 1.650.2350.828= 0.321m2 PW = 1.32500.3211.333 = 139N XC = 0 YC = 47md. 牵引机构 A = 0.32m2 PW = 96N XC = 0 YC = 47me. 塔顶 (同工况I)f. 司机室 (同工况I)g. 回转塔身 (同工况I)h. 上、下支座 (同工况I)i. 塔身 A轮 = 1.2
17、80.64 = 96.77m2A实 = 1.570.35796.77= 54.23m2PW = 1.625054.23=21695N XC = 0 YC =22.5m3. 非工作工况a. 平衡臂部份: PW =9004.4 = 3960N b. 起重臂部份: PW = 2354.4 = 1034Nc. 塔 顶: PW =8504.4 = 3740Nd. 司 机 室: PW = 9004.4 = 3960Ne. 回转塔身 : PW =4004.4 = 1760Nf. 上、下支座: PW = 3874.4 = 1703Ng. 塔 身: 20m以下, PW = 3.221695(2045)=3085
18、5N 2045m, PW = 4.421695(2545)= 53032N 风载荷综合表 表(三)60m臂长时 (单位:N.m) 序号部 件CqAPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.22506.982094-7.71-16150.24798446.22起重臂部份1.325029.99993626473塔顶1.32502.648500047.5403754司机室1.22503.09000047423005回转塔身1.625014000045180006上、下支座1.22501.293870045174157塔身1.625045.22180880022.532655 表(四) 序号部 件CqA
19、PWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.225039000047423002起重臂部份1.32501.1482350047110453塔顶1.32502.68500047.5403754司机室1.22503.09000047423005回转塔身1.625014000045180006上、下支座1.22501.293870045174157塔身1.625054.23216950022.525367 表(五) 序号部 件CqAPWXiMXWYiMYW1平衡臂部份1.211003396000472起重臂部份1.311001.14810340047485963塔顶1.311002.637400047.
20、54司机室1.211003396000475回转塔身1.61100117600045792006上、下支座1.211001.291703004576635720-45m塔身1.61100530320032.50-20m塔身800308550010五. 整机倾翻稳定性计算 1. 固定式底架 a. 工作工况 Fh = 2.54t FV = 74.4tM满 = 42t.m MW = 66t.m M坡 = 30.5t.me = Mhx = 45.3t.m 2.541.4+183.8e = _ =0.8 =2.3 74.4+2.3771.4 b. 非工作工况Fh = 10.3t Fv = 61.6t M
21、 = 315.7t.me = 10.31.4+315.7e = _ =1.5 =2.3 61.6+2.3771.4 故整机稳定。（二）：结构设计一塔身的结构计算 1. 塔身上部的载荷 起重臂位于塔身对角线上，且风沿塔身吹，此时塔身受力最为恶劣。 工作状态的载荷 M=1838KN.m FV =744KN PH1=4KN q风=0.33KN/mq重=4 KN/m Mn=320 KN.m PH2=14.5 KN （计算腹杆时用）非工作状态M= - 1187KN.mPH=19.2 KNq风1=1.06KN/mq风2=1.45KN/m 其中： M作用在塔身顶面的弯矩 Mn作用在塔身顶面的扭矩（用于计算腹
22、杆） FV作用在塔身顶面的压力 PH1、PH风平行于起重臂，作用在塔身顶面的水平力 PH2风垂直于起重臂，作用在塔身顶面的水平力（用于计算腹杆） q风作用在塔身上的线风压 q重塔身自重线重力2. 塔身的几何特性计算11、22截面截面 方钢管 135212单肢几何特性 AII = 55.33cm2III = 1345cm4WII = 199.2cm3rII = 4.93cm整体结构的几何特性 AI = 221.3cm2II= .6cm4WI= 18488cm3RI= 83.4cm斜腹杆的几何特性 方钢管 7025A腹= 13cm2I腹= 92cm4W腹 = 26.2cm3r 腹= 2.66cm其
23、中：A结构的截面积I结构的惯性矩W结构的抗弯模量r结构的惯性半径3. 材料 单肢：Q235-C 整个塔身看作Q235C 腹杆： Q235-C钢4. 强度计算 选塔身底截面C为计算的危险截面。4.1整个结构的强度计算 工作状态 C截面 NCMC 744103 1838103 C = + = + =133MPa =170MPa A W 221.310-4 1848810-6 非工作状态（只须计算C截面） NCMC 616103 2350103 C = + = + =155MPa =170MPa A W 221.310-4 1848810-6 综上计算，整体强度足够。4.2 腹杆的强度计算 斜腹杆N
24、=153.2KN =0.75 =(12.2103)/(0.7513)=125MPa=170MPa直腹杆N=320/（21.665）=96KN =N/A= (9.6103)/(0.7510)=128MPa=170MPa综合以上计算可知塔身强度足够。5.塔身稳定性计算5.1 塔身整体稳定性计算结构的欧拉临界载荷FE 2EI 22.1103 FE = = = 3934KN (l)2 (245)2结构要稳定须满足下列两式FN1 COMO+CHMH + （） A 1-FN/（0.9FE） w WFN A 其中：FE 结构的欧拉临界载荷FN 计算轴力CO端部弯矩不等折减系数CH横向载荷引起的最大弯矩系数M
25、O端部弯矩MH由横向载荷引起的最大弯矩轴压稳定修正系数受弯结构件侧向屈曲稳定系数工作状态FN= 744KN MO = 1178KN.m MH= 668KN.m其中CO=1 CH= 1 =1.602 w=1 而h=111.54 =0.529FN1 COMO+CHMH = + （） A 1-FN/（0.9FE） .W 744107 103 1178+668 = + （）1.6020.529221.3 1-744/(0.93934) 1848810-6 = 166MPa B=170MPa FN又：= A 744103= =73.8MPa B 0.529221.310-4工作状态塔身稳定5.2 非工作
26、状态载荷FN=616KN MO= -434KN.m MH= 2350KN.m因2MOMH 则取MO=0 616103 2350103= + =1867MPa C=1920MPa 221.310-4 0.801848810-6 FN又：= 不必计算 A 在非工作状态塔身整体稳定。5.3 单肢稳定性计算 因单肢为压力构件，其稳定性公式为：= FN/（A） l 140= = = 28.4 r 4.93 =0.96工作状态单肢稳定性计算FNB1=NB1=740KN FNB1 740103= = = 139MPaB IIA II 0.9655.3310-4非工作状态FNC1=NC1=859KN FNC1
27、 859103= = = 161MPaB II IA II I 0.9655.3310-4综合以上计算单肢稳定 5.4 腹杆稳定性计算 1.9 = = 72 2.6610-2 =0.778 F腹 153103腹= = 腹A 腹 20.7781310-4 = 75MPaB 其中：B=250/1.34=186.6MPa综合以上计算塔身安全。 6 塔身接头计算 6.1螺栓计算螺栓工作拉力 P=368KNPo=14KNP外=381KN M36螺栓强度级别10.9 As=865mm2螺栓强度有 F1+ KCFN L = L A dL F1= K1.FN K1=1.45FN=381KC=0.25 （1.45381 +0.25381）103L = =662MPa L =750MPa 86510-6 6.2 接头处焊缝计算 P=381KNl=20cm =4cmM=3810.11=41.9KN.m 6M= = 142MPaL =750MPa l2 7.顶升踏步计算 P=245KN 6M 68.5245103= = l2 2.5282= 63.7MPa 8.顶升时塔身主弦局部强度 P M = + F W 24.5103 24.510315.2= + 55.33 2199.2 = 137.7MPa（二） 塔顶计算 1 几何参数塔帽高：h=6355mm 底部销孔连接处中心尺寸
