塔式起重机毕业设计开题报告Word文件下载.docx
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据记载,第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年.1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机,1923年制成了近代塔机的原型样机,同年出现第一台比较完整的近代塔机.1930年当时德国已开始批量生产塔机,并用于建筑施工。
1941年,有关塔机的德国工业标准DIN8770公布.该标准规定以吊载(t)和幅度(m)的乘积(tm)一起以重力矩表示塔机的起重能力。
我国的塔机行业于20世纪50年代开始起步,相对于中西欧国家由于建筑业疲软造成的塔机业的不景气,我国的塔机业正处于一个迅速的发展时期。
塔机分为上回转塔机和下回转塔机两大类。
其中前者的承载力要高于后者,在许多的施工现场我们所见到的就是上回转式上顶升加节接高的塔机。
按能否移动又分为:
走行式和固定式。
固定式塔机塔身固定不转,安装在整块混凝土基础上,或装设在条形式X形混凝土基础上。
在房屋的施工中一般采用的是固定式的.
2、塔机的发展方向
自上世纪80年代中期至今,我国的塔机制造业在整体上,有了一个较大的飞越。
但以科学发展观的观点和要求来看待,我国塔机行业不论是在产品的品种、类型、结构细节,三大机构技术水平的提升,以及制造工艺的改进和提高,试验手段的完善等诸多方面,仍有较大的改进和提升空间.今后我国塔机行业的发展及方向如下:
(1)在塔机品种和类型方面,小吨位塔机要向快装式方向发展,大吨位塔吊要向动臂式方向发展.这一方面是我国的道路运输越来越发达,为快装式塔吊的运输提供了便利的条件,同时快装式塔吊可免除塔机基础制作的费用和浪费,安、拆效率高.一种安全、简便的中小型快装式塔机,在下一步的新农村建设和中小城镇的建设中,将有非常广阔的市场前景。
而大型塔机应向动臂式方向发展,一是动臂式塔机与水平臂式塔机相比,同吨位的其平衡臂和起重臂的钢材用量要减少30%左右;
二是大吨位动臂式塔机使用安全性,要高于水平臂塔机;
三是动臂式塔机对空间的干涉和影响小,使用的举高特性也是平臂式塔机不可比拟的;
四是动臂式塔机更适合对大型钢结构施工的吊装.目前我国超高层钢结构和大型工业厂房的钢结构施工所采用的动臂式塔吊,大部分仍依靠进口。
(2)在塔机结构的研发设计方面,目前国内的所有厂家,均不具备相应的试验设施和检测手段,结构设计仅是通过电脑软件所得到的模拟数据,但还不能通过试验检测得到精确的数据,这对后期使用材料和结构的疲劳及耐久性,缺乏准确的判断和预知性。
这也是我国塔机制造行业与发达国家同行业存在较大差距的方面。
因此,在目前国内塔机行业标准和监管还不十分完善的情况,有一定规模和研发实力的企业,应以增强自觉性和负责任的态度,逐步建立和完善相应的试验和检测手段。
如此一是可以引领行业的发展,做规则的制定者;
二是为今后行业的不断洗牌、整合抢占先机;
三是通过试验手段的提高,做到产品研发的最大合理性和经济性,以降低产品的制造成本。
(3)在机构方面,要开发出结构紧凑、高效、节能、可靠性高的三大机构。
目前一些厂家在中大型塔机上配置的软齿面圆柱齿轮的π型起升机构,应予以淘汰.起升机构卷筒应全部采用“LEBUS”双折线槽型式,以提高钢绳使用寿命。
采用变频控制的起升机构,应适时开发和运用电流二次逆变技术,提高节能性。
大吨位塔机,应相应开发柴油机作为动力和液压系统作为驱动的起升机构,以提高塔机的适用性。
而回转机构设计方面,目前国内没有任何一个厂家,较好地解决塔机在运行中突然停电回转失控的工况.
(4)在塔机智能化方面,我们几乎是一片空白.中型以上塔机在力矩限制器、起重量限制器两方面,要实现实时检测和控制.变幅也要实现实时直观显示。
各机构故障也应实现实时在线功能检测。
同时一种经济适用的群塔作业的防碰撞装置,也应作为重要的研究课题。
驾驶室的坚固度,以及更加人性化的操作环境,也需要进一步的提高和改进.
(5)在结构制作方面,要进一步提高工艺装备的精度和焊接质量,以及涂装质量和水平。
大多附件如栏杆、爬梯、平台等要全部采用镀锌处理,以提高这些附件使用的耐久性和整机的美观度。
以上是我国塔机制造业在总体上需要不断改进、提高的基本的方面以及发展的方向。
二、课题关键问题及难点
起重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起重臂上。
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。
重点及拟解决的问题是:
1
起重臂在各种情况下的受力问题。
2吊臂的形式及尺寸(变截面)(单吊点)
3
吊臂的强度、稳定性及刚度验算
三、文献综述
塔机起源于欧洲,据记载,1900年欧洲颁发了第一项有关建筑用塔机的专利。
1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机,第一台原始塔机出现于1912~1913年,1923年制成第一台近代塔机的原型样机,1941年,有关塔机的第一个标准-德国工业标准DIN8670公布[1]。
该标准规定以起重量(t)和起重幅度(m)乘积的起重力矩表示塔机的起重能力[3].
1 欧洲塔机的发展
二次世界大战前,塔机的发展仍处于初级阶段。
第二次世界大战后的重建刺激了建筑机械的发展,塔机也得到了飞速的发展。
作为塔机发源地的欧洲,当时的塔机发展水平代表着世界最高技术。
在这一时期,经济刚刚恢复,建设规模还较小,建筑物的高度不大,轨行式、下回转的动臂塔机占统治地位,其中最为流行的是德国Liebherr和Peiner公司制造的动臂塔机。
20世纪50年代,随着经济的发展和高层建筑比重的增加,出现了自升式动臂塔机。
1958年Liebherr推出了一种上回转、液压控制动臂变幅的HB系列塔机,该型动臂塔机都有较短的平衡臂,起重力矩从30tm到90tm。
早期发展的是借助于绳轮系统或液压顶升系统使套架与塔机能交替伸缩的内爬式自升塔机。
这种塔机布置在建筑物内部,全部荷重支承在楼梯间墙壁或附近楼板上,上部施工司机能一目了然,起重臂幅能充分利用,但司机看不到地面上的装卸工作,施工结束后的拆除有一定的难度.后来于20世纪50年代末60年代初又发展了附着式自升塔机,塔机独立于地面基础上,横向与建筑物拉结,利用爬升套架和顶升机械使塔身自升。
这种自升塔机装拆方便、司机视野开阔,应用愈来愈广泛.20世纪60年代末期,法国Potain制造的一种上回转、小车变幅式塔机开始取代了传统动臂塔机的地位。
20世纪60年代,大中型塔机中动臂式塔机的市场份额占近70%,而70年代已降到了10%.此后,上回转、小车变幅塔机在世界各国占据了统治地位。
20世纪60年代,欧洲塔机产量猛增,塔机行业处于历史上的鼎盛时期,以联邦德国为例,1951年拥有塔机800台,1960年增至11800台,而1973年则达到48500台。
在20世纪70年代,出现了一些至今在塔机历史上占有着重要地位的塔机。
1978年丹麦Kroll公司的K-10000塔机问世了,这台世界上最大的塔机起重力矩为100000kNm,在44m幅度处的最大起重量达240t,其最大工作幅度达100m,相应的起重量为94.5t。
1977年,瑞典Linden公司制造了世界上第一台平头塔机Linden8000,时至今日,平头塔机的发展方兴未艾。
从20世纪80年代开始,欧洲塔机行业进入低谷,一些实力单薄的小厂停产或倒闭,仅留下少数有实力的大厂.如意大利,20世纪70年代共有57家塔机制造厂,80年代减为23家,90年代进一步减少为不足6家。
从20世纪90年代开始,欧洲塔机行业缓慢复苏,目前欧洲生产塔机的国家有德国、法国、英国、意大利、俄罗斯、西班牙、瑞典、丹麦等,主要厂家有法国Potain,德国Liebherr、Peiner、Wolff,意大利Comedil,丹麦Kroll,西班牙Comansa。
在产量、系列品种、技术水平等方面,德国的Liebherr和法国的Potain在世界上居领先地位,Potain目前在法国、德国、意大利、葡萄牙、中国的工厂生产60多种型号塔机,迄今为止已在全球销售了超过100000台塔机,其中被国内行业熟知的F0/23B、H3/36B是我国1984年从Potain引进技术生产的.2003年,Potain为南京长江第三大桥工程提供的MD3600(最大起重力矩为3600tm),是Potain迄今为止建造的最大塔机。
2 日本塔机发展
1953年,日本清水建设株式会自西德引进了第一台水平式自升塔式起重机(20tm级),1961年,日本开发了第一台国产30tm级水平臂塔机.由于日本城市建筑密度大,水平臂塔机的臂架跨越街区,易与相近的建筑物相碰撞,起重物料易危及行人安全,所以日本根据国情重点开发动臂式塔机.1962年开发了45tm动臂式自升塔机,1963年开发出90tm和120tm级动臂式塔机,1964年开发了180tm级动臂式自升塔机,1966年日本开发出200tm级内爬式自升塔机。
自此以后,内爬式自升动臂塔机成为日本塔机的代表机型。
1964年东京奥运会之前,日本塔机行业得到了迅速地发展,奥运会之后,日本建筑业开始进入低谷,日本塔机制造商不得不减少产量或停产.
1970年日本建筑业复苏,受此影响,日本塔机产量大幅上升。
1971年开发了为中、小型建筑施工用的80tm级和为高层建筑施工用的400tm级内爬式自升塔机,从1974年到1979年,世界经济不景气,日本建筑业陷入低谷,一些有实力的塔机制造商倒闭,日本塔机年产量降到50台以下。
20世纪80年代,日本塔机行业开始缓慢复苏,1987年开发了900tm级内爬式自升塔机,1990年,日本著名的塔机生产商石川岛(IHI)公司开发了日本国内最大的1500tm级内爬式自升塔机-JCC1500H(最大起重量70t),石川岛(IHI)在日本大吨位塔机市场中占有份额最高。
截至目前,日本内爬塔机的主要机型有:
80tm、150tm、400tm、450tm、500tm、600tm、900tm、1500tm.另外,还开发了利用钢结构大楼钢立柱为塔身的钢柱塔身内爬式塔式起重机,使塔机结构更为简化,也增加了内爬式塔机的新机种。
3 其他国家塔机发展
澳大利亚的主要塔机生产商是FavelleFavco,1962年Favco开始生产塔机,Favco最著名的是动臂塔机,几十年来其树立了自己在国际上的声誉.1964年,Favco推出了一种100tm以上的动臂塔机,该机型不同的是它由柴油机驱动并由钢丝绳控制配重的移动。
1966年,Favco又突破性地开发出了一种起重量可达45t的大型自升式动臂塔机STD2700,该塔机可称得上是后来所有大型自升式动臂塔机的鼻祖,1967年,美国纽约世界贸易中心施工中曾用了8台这样的动臂塔机。
40多年来,Favco塔机广泛应用于全世界超高层建筑施工中,目前,中国的第一高度建筑-上海的环球金融中心和北京的中央电视台新址工程,都在使用Favco巨型动臂塔机.俄罗斯继承前苏联传统,曾经也是一个塔机大国,拥有雄厚的开发和生产实力。
1990年俄罗斯塔机产量达2526台,在随后的经济衰退时期,许多俄罗斯塔机制造厂处境困难,停止了生产,到2000年,俄罗斯塔机年产量36台,2001年产量77台。
与1990年相比,产量锐减。
前苏联解体后,俄罗斯塔机行业修改了前苏联塔机设计规范和技术条件,向ISO标准靠拢。
目前,俄罗斯建筑业复苏,根据官方资料,现在俄罗斯的塔机80%超期服役。
在过去的几年里,这些年久失修的塔机时有事故发生。
部分地区(如莫斯科)法规已经规定不允许使用这些塔机,塔机的用户希望购买新的塔机,因此,俄罗斯塔机市场的需求趋旺,在今后几年里,酝酿着巨大的市场潜力,但越来越多用户希望购买国外塔机,俄罗斯的塔机生产企业面临巨
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