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摘 要

塔式起重机是现代社会建设过程中典。型的工程机械，广泛应用于建筑起重行业，它是人类社会建设能力的代表。塔式起重机的安全工作是塔机行业相当重视的问题，而顶升工作又是塔式起重机整个工作过程中最危险的一个环节，因此，研究塔机顶升机构的受力情况很有必要。本课题以TC6513型塔式起重机为研究对象，完成了如下工作：

1.完成顶升机构设计方案，分析了顶升机构工作原理，完成三维建模；

2.根据工作方案完成液压系统计算和选型；

3.对顶升套架重要工作构件进行设计计算和校核；

4.应用有限元软件Ansys Workbench对塔机顶升套架主体部分进行强度、刚度进行分析，校核顶升套架的结构和尺寸，保证塔吊在顶升作业时平稳运行；

5.对整个顶升机构主体部分做了经济性分析。

关键词：塔式起重机 顶升机构 液压系统 有限元分析

Design of TC6513 Tower Crane Jacking Mechanism

ABSTRACT

Tower crane is a typical engineering machinery in the process of modern society construction, it is a sign of scientific and technological progress in modern society, and it is a representative of human social construction capacity. The stability and safety of tower cranes are issues that are generally valued by the tower crane industry, and the lifting work is the most dangerous link in the entire process of the tower crane. necessary. This subject takes the TC6513 tower crane as the application of study and accomplishes the following works:

1.Finish the working plan of the jacking mechanism, researched the working principle of the jacking mechanism, and completed three-dimensional modeling;

2.Complete the compute and choosing of hydraulic system according to the work plan;

3.Design calculation and verification of important working components of jacking frame;

4.Use the finite element software Ansys Workbench to figure up the strength and stiffness of the main part of the tower jacking frame, check the structure and size of the jacking frame, and ensure that the tower crane can safely and stably carry out the lifting and jointing process, safety work;

5.Economic analysis of the entire jacking organization.

Key words: Tower crane; Jacking mechanism; Hydraulic system; Finite element analysis

目录

摘要 I

Design of TC6513 Tower Crane Jacking Mechanism II

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内塔式起重机发展概况 1

1.3 国外塔式起重机发展概况 2

1.4 顶升机构介绍 2

第二章 顶升机构设计方案 4

2.1 顶升机构三维模型 4

2.2 顶升工作原理 4

2.3 塔机顶升机构参数 5

2.4 顶升机构设计问题 5

第三章 液压系统选型计算 7

3.1顶升力和顶升速度的确定 7

3.2液压缸选型计算 7

3.2.1 油缸和活塞杆设计 7

3.2.2 活塞杆应力计算 9

3.2.3 活塞杆强度计算与校核 9

3.2.4液压缸的壁厚计算 10

3.2.5 液压缸壁厚校核 10

3.3液压缸型号选定 12

3.4 液压泵的确定 12

3.5电动机的选择 12

3.6其他元件选型 13

第四章 顶升套架主要受力构件设计 14

4.1标准节踏步的计算 14

4.1.1踏步焊缝的计算 14

4.1.2 踏步接触应力的计算 16

4.2 顶升横梁的计算 16

4.3 爬升销轴的设计 20

4.4 顶升套架主体的设计 21

第五章 基于Workbench顶升套架有限元分析 24

5.1 有限元方法概述 24

5.2 Workbench软件简介 24

5.3顶升套架在Workbench中的分析 25

5.3.1 顶升套架有限元模型建立 25

5.3.2 材料参数定义 26

5.3.3 接触关系设置 27

5.3.4 网格的划分 28

5.3.5 施加载荷与约束条件 29

5.3.6 分析结果及后处理 29

第六章 经济性和安全性分析 33

6.1 经济性分析 33

6.2 安全性分析 34

第七章 总结 35

参考文献 36

致谢 38

绪论

1.1 引言

塔式起重机在工业以及民用建筑中都有广泛应用，其优点是起升高度大、工作范围广和有效幅度宽。但塔机结构设计的缺陷或者疏忽将会产生严重的安全隐患，因此，充分且全面地了解塔式起重机发展历史和发展趋势，把握现阶段塔式起重机的行业状况，明确其在设计方面的不足，对充分发挥塔式起重机的经济效益，促进建筑行业发展和改善国民生活具有重要意义。

1.2 国内塔式起重机发展概况

我国塔式起重机的发展经过了一个从国外引进到自主设计的过程，经历了近70年的风雨历程，从借鉴学习到自主研发，已经发展出了比较成熟的体系，成为国内制造业中发展最快的行业之一，为国民经济建设提供了有力的装备支持。特别是通过测绘仿制、设计创新和技术引进，使塔机行业在设计和制造技术、企业管理和市场开拓等方面形成了一个较完整的体系^[1]。

从二十世纪五十年代开始，我国模仿德国的样机成功研制了第一台塔机。发展到今天，我国从事塔机行业生产的厂家已有约400多家，每年生产各种型号不同的塔机约有30000部，按照起升能力和臂长的不同，可将塔式起重机归类为约28种型号，起重力矩最大可达5200tm，吊起重物可超过400吨，起重臂的工作幅度最长为82米，起升高度可以超过128米^[2]。进入二十世纪九十年代以后，随着我国建筑行业的大力建设，塔机行业也随之被带动了起来，生产量不断增大，而且有很多被销售往世界各地。改革开放以来，国民经济的飞速增长和行业规模的扩大，推动了建筑机械行业的迅猛发展，为塔式起重机行业创造了良好的发展环境，提供了新的机遇。

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