1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、塔式起重机国内外的研究现状　
1、 塔式起重机概述
塔式起重机属于常见的建筑施工用起重设备，塔身树立起重臂回转的起重机械，简称塔机，也叫塔吊，由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成，起源于西欧。主要用于高层建筑施工中预制构件及其他建筑材料与工具等吊装的工作，塔式起重机必须具备以下几个特点:
（1） 起升高度高、起重力矩大、工作范围广；
（2） 工作速度高，具有安装微动性能及良好的调速性能；
（3） 拆装运输方便迅速，适应频繁转移工地的需要。
2、 我国塔式起重机的发展现状
塔式起重机在我国有60多年的生产与应用，从以前的测绘仿制到后来的自行设计制造，特别是进入20世纪90年代以后，随着全国范围建筑业的发展我国塔式起重机行业进入了一个兴盛时期，年产量连年猛增。现在我国的建筑用塔式起重机已越来越普遍，从普通的多层民用建筑、房地产工程、高层建筑到大型的电力工程、水利工程、铁路工程、桥梁工程等。但是目前我国的塔机产品不管在技术性能、制作质量和品种型号规格，与发达国家产品相比，仍然存在较大的差距。
3、 我国塔式起重机的发展趋势

我国大规模经济建设已有二十多来年的历史，这二十多年来，大量建筑物的涌现和大型工程的兴建，铁路、公路桥梁的建设，给塔式起重机提供了良好的市场。但是我国塔式起重机发展依然存在很多问题，特别是在总体的结构、性能、质量等方面与国外比还存在一定差距，我国的塔式起重机正朝着以下几个方面发展:

（1）我国塔机产品的品种、型号、规格应向多样化发展。

（2）适当发展动臂式自升塔机和折曲式两用臂架自升塔机的生产。

（3）更多的采用组装式结构，做到产品系列化，部件模数化，以不同模数塔身、臂架标准节组合成的变断面塔身和臂架。
4、 国外塔式起重机的发展现状
（1）组合塔机或称模块塔机:所谓组合塔机，就是以塔身结构为核心，按结构和功能特点，将塔机分解为若干部分，并依据系列化和通用化要求，遵循模数制原理将各部分划分并设计成若干模块。
（2）一些超重型塔机相继问世:近年来由于大功率电站、高坝、近海石油钻井平台、天然气钻井平台以及石油化工业发展的需要，对重型和超重型塔机提出了更多更高的要求。如今，幅度70,90m、最大起重量100,200t、起升高度200,300m的塔机已非罕见。
（3）适应都市改建需要的城市塔机应运而生，并得到发展，其特点是:采用短平衡臂、可在4m#215;4m,6m#215;6m尺寸范围内进行X形底架、运输方便快捷、安装架设速度快、采用较完善的调速、操纵系统和电子仪表。
近年来，随着建设工程量的不断扩大，起重安装工程量也越来越大，尤其是现代化大型石油、化工、冶炼、电站及高层建筑的安装作业逐年增加，因此，对工程起重机特别是大规模的起重机需求日益增加，随着当代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新工艺、新结构在工程起重机上得到广泛的应用，所有这些因素都有力的促进了工程起重机的发展。目前中小城市居民楼建设主要以12层以内的为多，而我们的产品QTZ100型塔式起重机基本上都能够满足这些基本建设以及设备安装的工作，适合当前市场的需要，因此设计生产这一型号的塔式起重机是有必要。

二、QTZ100塔式起重机平衡臂的设计

1、塔式起重机平衡臂的结构特点^[11]

平衡臂是由槽^[18]（Q235-C［32b])和角钢拼焊而成，全长13.425米，宽1.494米，上有扶栏和走道，为了便于运输，分两节制作，两节间用销轴连接，起升机构和平衡重均安装在平衡臂尾部，（起升机构之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一方面是可发挥部分配重作用，此外还可以增大绳与卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排绕并避免发生乱绳现象。）根据不同的臂长，配备不同的平衡重。为了保证平衡臂水平，在它尾部一节有两个吊点，用销轴通过平衡臂拉杆与塔顶连接，平衡臂前节根部用销轴与回转塔身相连。

2、塔式起重机平衡臂载荷分析^[17]

平衡臂为空间格构式结构，整体受到自身重力、尾部平衡重与起升机构的重力、拉杆的拉力、有时还有风的阻力等，其内力主要有轴力、弯矩、剪力，可按格构式偏心受压构件计算。

3、塔式起重机平衡重的确定

《塔式起重机设计规范》^[19]（GB/T 13752-2016）中指出了塔机平衡重的确定原则：上回转塔机应按塔身所受的载荷最小原则确定平衡重质量^[3]。对于塔机平衡重的确定一般常用的有两种方法，一种方法是：塔机非工作状态，小车在最小幅度、吊钩空钩且受250Pa的风载由吊臂向平衡臂吹时后倾翻力矩等于最大起重量的最大幅度处超载10%，且250Pa风力由平衡臂向吊臂时的前倾翻力矩。另一种常用方法是：塔机最大起重量的最大幅度处吊110%的最大起重量时载荷突然坠落，250Pa风载由吊臂向平衡臂吹时向后的倾翻力矩等于最大起重量的最大幅度处超载10%且250Pa风力由平衡臂吹向吊臂时的前倾翻力矩。

4、平衡重的相关计算流程图^[8]

二、本课题的目的(重点及拟解决的关键问题)
本次毕业设计是对机械专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大我们在校所学的基础知识和专业知识，训练我们综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼我们独立工作能力和创新精神之最佳手段。毕业设计要求我们在设计过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新，解决相关技术问题。通过毕业设计，使我们掌握塔式起重机的总体设计，平衡臂的设计包括材料的确定、整体稳定性计算、结构尺寸及形状的确定、平衡重的确定、载荷以及各部分受力的分析、塔机寿命的估算等内容，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。通过此次设计使我们获得基本塔机结构设计，理论联系实际，扩大知识面;同时也是锻炼和培养自身能力及素质的重要渠道，也是我们逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能，体验企业工作的内容和方法。

参考文献

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[15] GB/T 24811.1-2009. 起重机和起重机械[S] 钢丝绳选择
[16] GB5 144#8212;1994. 塔式起重机安全规程[S]

[17] GB/T 19418. 钢的弧焊接头[S] 缺陷质量分析指南

[18] GB/T 699. 优质碳素结构钢[J]

[19] GB/T 13752-2016. 塔式起重机设计规范[S]

[20] EN 13001-2:2004 A3:2009. Crane safety-General design-Part 2:Load effects

[21] EN 14439:2006 A2:2009. Crane-Safety-Tower cranes

[22] ISO 20332:2008. Cranes-Proof of competence of steel structures

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

(一) 总体设计及计算

(1) 总体设计任务: