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摘 要

塔式起重机是一种工程建筑中应用比较广泛的机械设备。本文介绍了建筑工业化在全球的发展趋势以及我国我省建筑工业化的发展目标，阐述了快装塔机在国内外的发展状况，了解了塔身提升机构的各种应用工况。为三节臂快装塔机内外塔身设计了一套自动锁定和解锁的提升机构，并阐述了其工作原理，不需要人工操作，仅凭塔机自重即可实现内外塔身之间的自动锁定和解锁，通过简单操作卷扬机即可实现塔身提升的功能，有效提升了快装塔机的工作高度。为提升机构设计了电动卷扬系统，选择了钢丝绳、卷筒、电动机和减速器的尺寸规格和型号。在Pro/E软件中完成塔身和提升机构三维实体建模，并在ANSYS软件中对该机构的安全可靠性进行静力承载能力分析。证明了所设计的顶升机构的安全可行性。

关键词：快装塔机 提升机构 三维建模 有限元分析

ABSTRACT

The tower crane is one kind of machinery equipment widely used in engineering and construction. This article described the development trend of global industrial buildings and the construction of our province's industrial development goals. The development of quick loading tower crane was expounded at home and abroad. A variety of application conditions of tower lift mechanism was learned. A tower lifting mechanism was designed for the three arms quick loading tower crane to complete locking and unlocking, and described how it works. No manual operation, the automatic locking and unlocking between the inner and outer tower can be realized only by the weight of tower crane. A simple operation can realize hoist tower lift function, which can enhance the working height of tower crane effectively. The electric winch system was designed for the lift mechanism, and the sizes and models of rope, rolls, motors and gear units were selected. The Pro / E software was used to complete 3D solid modeling of the tower and lifting mechanism. The ANSYS software was used to analyze the safety and reliability of lifting mechanism by the static carrying capacity, which proved the feasibility of the designed lifting mechanism.

Keywords: quick loading tower crane; lifting mechanism; 3D solid modeling; finiteelementanalysis

目录

摘要 1

目录 3

第一章绪论 5

1.1研究背景和意义 5

1.2快装塔机的发展状况 6

1.3 塔身提升机构研究 6

1.4课题研究的主要内容 7

第二章提升机构电动系统设计 9

2.1电动卷扬系统的包括范围 9

2.2选择电动机应综合考虑的问题 9

2.3电动机的功率计算 9

2.4钢丝绳计算 10

2.5卷筒的尺寸转速计算 11

2.6电动机的选择 12

2.7减速器的选择 12

2.8本章小结 13

第三章提升机构设计 14

3.1提升机构功能简介 14

3.2提升机构设计 14

3.2.1锁定机构方案设计 14

3.2.2解锁机构方案设计 16

3.3提升机构三维实体建模 18

2.4本章小结 21

第四章三维实体建模及分析 22

4.1塔身三维实体建模 22

4.1.1生成主弦杆 22

4.1.2直腹杆的建模 23

4.1.3创建斜腹杆 23

4.1.4完成塔身建模 23

4.2可靠性静力有限元分析 24

4.2.1有限元理论 24

4.2.2载荷计算 26

4.2.3加载分析 29

4.4本章小结 31

第五章总结与展望 32

5.1总结 32

5.2展望 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

建筑工业化是指以工业化生产方法改造传统建筑业，使之实现从低端手工业生产向社会化大生产的升华^[1-2]。它可以改善工地施工环境，减少建筑垃圾，节约建筑成本。建筑界都在积极提倡绿色施工，建筑工业化正是实现绿色施工的重要途径之一^[3]。

建筑工业化发展至今已有五十多年的历史，但在中国的发展成效少之甚少，可以说的相当缓慢。由于人口众多的原因我国属于劳动密集型国家，建筑工业化的优势会带来更多的失业率。因为建筑工业化可以大大提高建筑生产率且生产方式更机械化，这就会导致曾经一直从事建筑行业的工人不得不面临下岗的困境，所以过去几十年建筑工业化在我国的发展并不是很乐观。但是在我国某些发达地区已经出现了近百年未见的“用工荒”，而且还导致了工人劳动酬劳的增长等问题。^[4]我国建筑业已经失去了曾经引以为傲的低廉劳务的优势，提高生产效率已经成为整个建筑业不可避免的紧迫任务，建筑工业化刚好可以适应现在的发展趋势。国家相关文件规定：到2020年全国将会有超过30%的建筑采用建筑工业化的生产方式来修筑；而在江苏省届时这个比例将会达到50%。可见国家和地方政府都已经认识到现在社会面临的劳动力不足的问题，都将发展建筑工业化作为今后几年的重要任务。^[5]

建筑工业化是建筑业发展的潮流，致使建筑施工周期大幅度缩短，普通的塔式起重机安装和拆卸复杂，需要人员和辅助设备较多且用时较长（8—14天），严重影响着施工效率。^[6]快装折叠塔式起重机是一种新型超轻型下回转塔机，它采用较柔软型的钢丝绳组成多层系统环绕折叠机架，利用遥控器远程操控卷扬系统转动，达到收缩、放松钢丝绳的目的，即可实现塔身和臂节的架设和折叠，不需要其它专用起重设备。与相同起吊能力的塔式起重机比较，重量减少1000～1500千克，节约将近一半的功率。安装架设过程只需单人在1—2小时内即可完成。^[7-8]传统塔式起重机与快装折叠塔式起重机优劣对比如表1-1所示。可采用挂车整体托运，外形尺寸小，高度及宽度限制符合道路运输规定。可将臂架整体仰起30度角，扩大了起重机的使用高度，扩大了使用范围，因此能满足底层居民住宅、学校及办公楼等民用和工业厂房的施工要求。该亦可将臂节局部（二三臂节）仰起45度角，完成特殊要求下的吊装作业；设有司机室与无线远距离控制盒两套控制系统。

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