摘 要

本设计题目是针对TC6510型塔式起重机回转系统及由回转系统支承的顶部金属结构的设计。本文首先介绍了塔式起重机、选择本题的目的和意义，接着对塔机的国内外发展现状以及发展趋势作出了阐述，然后根据塔式起重机设计规范并综合运用大学期间所学的专业知识，对回转系统包括回转支承、驱动电机、制动器、液力耦合器和减速器的参数进行了计算和选型；对塔顶进行设计计算，从而保证结构设计的可靠性。运用软件绘制了TC6510型塔机回转系统及塔顶的CAD，主要包括上支座、回转支承、下支座、塔顶等部件，并根据相关安装要求及尺寸要求，完成塔式起重机回转系统及塔顶的装配图。

关键词：塔式起重机 回转系统 塔顶稳定性

Turning System and Top Design of TC6510 Tower Crane

Abstract

TC6510 tower crane is a multi-purpose tower crane with horizontal lifting arm, variable trolley amplitude and upward rotation and self-lifting. This design topic is aimed at the design of the rotary system of the tower crane and the top metal structure supported by the rotary system. Firstly, this paper introduces the importance and purpose of tower crane and topic selection, then expounds the development status and trend of tower crane at home and abroad, and then calculates and chooses the parameters of slewing system, including slewing support, driving motor, brake, hydraulic coupler and speed reducer, using the professional knowledge and combining with the design criterion of tower crane. The calculation ensures the reliability of the structural design. The CAD model of TC6510 tower crane slewing system and tower top is drawn by software, including upper support, slewing support, lower support, tower top and other components. According to the relevant installation requirements and size requirements, the assembly drawings of tower crane slewing system and tower top are completed.

Key Words: Tower crane; Rotary system; Tower top stability

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 选题意义及目的 1

1.2 研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 发展趋势 2

第二章 总体方案 3

2.1 主要技术参数 3

2.2 塔机及机构的工作级别 4

2.3 回转机构设计方案 4

2.4 塔顶设计方案 7

第三章 回转机构设计 9

3.1 回转支承受力计算 9

3.2 回转驱动装置计算 11

3.2.1 回转阻力矩计算 11

3.2.2 驱动电动机选择 15

3.3 制动器选择 16

3.4 液力耦合器 17

3.4.1 选用条件和原则 17

3.4.2 选型方法 17

3.5 行星减速器计算与选型 18

第四章 塔顶设计 20

4.1 塔顶构造及参数 20

4.2 塔顶所受载荷 21

4.2.1 载荷计算 21

4.2.2 力与力矩合成 24

4.3 稳定性校核 24

4.3.1力学特性 24

4.3.2 截面几何性质计算 25

4.3.3 稳定性计算 25

第五章 总结与展望 27

5.1 结论 27

5.2 经济性分析 27

5.3 展望 28

参考文献 29

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 选题意义及目的

进入新时代以来，特别是十九大召开以后我国经济发展更追求高质量，同时基础设施的建设也在加快进行中，塔式起重机为国家的基础建设提供具有经济效益、社会效益和环保效益的施工配套设备，同时塔式起重机工作、安全等性能也是制造企业甚至整个社会关注的焦点，所以塔式起重机的相关分析与研究是一个与时俱进的课题。近年来，国内塔机制造企业和科研院所加大研究力度，在多项技术领域打破国外的技术封锁，突破了多项关键技术，并且熟练掌握了与塔式起重机相关的成套核心技术，对国家经济发展和基础设施的建设作出了巨大贡献。

塔式起重机是一个庞大而复杂的系统，但是主要是由三部分组成，即电气系统、工作机构和金属结构^[1-4]。回转机构作为工作机构中最为重要的机构之一，它可以实现所吊重物在空间内的移动，因此对其研究是非常有必要的。回转机构也是塔机安全性能最为薄弱的环节之一，尤其是回转支承的设计计算，对塔机的安全性极其重要。塔顶作为塔式起重机三大部分金属机构的重要部分之一，其主要作用是承受来自平衡臂架拉索和起重臂架拉索传来的顶部载荷，同时塔顶又通过回转塔身、回转支承总成等部件吧来自上部的载荷传递给塔身。所以本课题将以大型塔机回转系统和塔顶为研究对象，对其结构进行分析、计算和选型。

1.2 研究现状

1.2.1 国外研究现状

随着经济的不断复苏，相关的基础设施建设正在如火如荼地展开^[5,6]，为了占领塔机市场的制高点，一些知名厂商都在竞相开发具有功能完善，性价比合理的新产品，其总的发展趋势如下：

1. 向大型化和超重型方向发展；
2. 向作用多样化方向发展；
3. 向高效高精方向发展；
4. 向多种组合的方向发展；
5. 向自主控制和远程遥控方向发展。

当前回转系统主要在电控系统和驱动系统方面取得重大突破，由于电控技术的发展和液压驱动在塔机上的应用，使塔机在回转启动和制动时运行非常平稳，安全性能大大提高。

对于回转系统的计算分析，目前主要借助计算机技术，对于驱动机构的选取还是采用传统的方法。在确定外载荷和阻力矩的情况下，可以通过有限元分析的方法来获得结构的相关力学属性。由于工作情况较为复杂，所以需要考虑不同工况和其他因素的影响，例如材料性质的变化、各种非线性条件等，使得有限元计算的精确度不是特别高^[7]。

1.2.2 国内研究现状

塔式起重机在我国已有超过半个世纪的发展历程，在上世纪50年代，我国成功制造出第一台塔机，而当时主要的研制主要是通过购买国外的图纸和引进技术。到了60年代，我国的一些技术人员已经开始自主研发塔机。时间进入70年代，伴随着一些高层建筑的出现，建筑行业开始对塔机有了进一步的需求，所以我国在塔机方面继续发展，新的成果主要有上回转式塔机、自升式塔机等^[8-13]。

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