论文总字数：17817字

摘 要

随着建筑工业化的发展，建筑施工周期大幅缩短，传统塔机安装、运输复杂，快装塔机结构灵活，安装周期短的特点更能适应当今建筑业发展。为了保证快装塔机的安全运行，就必须对其稳定性进行分析。为此,本文除了列出针对各种工况下稳定性的校核方法，还提出了一种基于平衡重的稳定性分析法,对快装塔机满载时进行受力分析求得平衡重，再通过ANSYS软件对该工况进行模拟仿真。然后阐述了快速安装塔式起重机的工作原理和结构特点，同时对快速安装塔式起重机臂架的运动机构进行了分析，使用三维建模软件PRO/E绘制快速安装塔式起重机起重臂的三维零件图。本文的研究表明，平衡重是稳定性校核的一项重要内容，同时利用ANSYS有限元分析软件可以快速方便地验证快装塔机平衡重计算的正确性，保障了塔机的安全作业。

关键词：起重臂 三维建模 有限元 稳定性分析

Stability analysis of Fast-erecting crane

Abstract

With the development of industrialization of construction, significantly short of the construction cycle, installation and transportation of traditional tower crane is complex,flexible structure and short cycle installation features of Fast-erecting are more adapt to the development of the construction industry.Therefore, in order to ensure the safe operation of the crane, the stability analysis of the tower must be carried on. This paper not only lists various conditions for check method of stability but also puts forward a stability analysis method which is based on balance weight  to get the balance weight when the Fast-erecting crane is fully loaded.And then Simulation results in this working condition were obtained through the ANSYS software. At the same time, it analyzes the movement mechanism of tower crane boom. Fast-erecting crane arm of the three-dimensional map of parts is based on Three-dimensional modeling software Pro/E, The research shows that the balance weight is is an important content of stability analysis, at the same time, the ANSYS finite element analysis software can quickly and easily check the balance weight for tower crane,and provide a guarantee for the safe operation of the tower crane.

Key Words: boom; three-dimensional modeling; finite element; Stability analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 本课题的意义 1

1.2 快装塔式起重机的概述 1

1.3 快装塔式起重机的发展情况与前景 1

1.3.1 快装塔机的国内外概况 2

1.3.2 快装塔式起重机的发展前景 3

1.4 本课题的主要研究内容 3

第二章 快装塔机的运动机构分析 4

2.1 快装塔机的工作原理 4

2.1.1 四连杆结构 4

2.1.2 立塔—拉臂一次同时完成架设 5

2.2 快装塔机的结构特点 5

2.3 快装塔机臂架的收展机构分析 7

第三章 快装塔机的稳定性分析 10

3.1 快装塔机的平衡重分析法 10

3.1.1 受力计算分析 10

3.1.2 有限元分析 13

3.2 压杆失稳对塔机稳定性的影响 16

3.3 快装塔机工作状态下的稳定性 19

第四章 塔机臂架的三维建模 21

结语 24

参考文献 25

致谢 26

第一章 引言

1.1 本课题的意义

随着快装式塔式起重机技术的进步，快装塔机的性能正在不断发展。随之而来的塔机稳定性问题也越来越重要，塔机的稳定性分析和验算已经成为塔机结构设计中必须考虑的关键性因素。而现在我国仍主要停留在手工计算塔机稳定性的阶段，且我们在GB/T 13752-92《塔式起重机设计规范》里并不能够找到充分的解释说明。随着计算机技术的飞速发展和有限元分析技术的不断完善,上述问题便迎刃而解，工程技术人员开始逐渐地应用有限元技术来分析塔机的结构。所以本文在理论计算的基础上，利用有限元方法进行模拟仿真，对快装塔机进行建模、载荷处理及稳定性分析从而验证计算结果，进一步确保了平衡重计算的准确性，为快装塔式起重机的安全作业提供了保障。

1.2 快装塔式起重机的概述

快速安装塔式起重机(FAST一ERECTING TOWORCRENE)是一种下回转式、同时能够快速进行自行架设以及整体拖运的建筑用塔机,是在下回转式、整体架设拖运式的基础上发展起来的一个独立的塔机类型系列,快装塔机与自升式塔式起重机已经成为现代化建筑用塔式起重机的两个主要的品种类型;而从使用数量上来说,快速安装塔式起重机占有更多比重,目前如西德拥有塔机大约40000多台,其中快速安装塔机就达到30000多台,大约占总数的80%。该类型塔机一般适用于八到十二层以下的民用建筑施工,起重力矩从16 t- m到180 t- m左右。

快装式塔机在安装、架设和拆卸转运的过程中十分方便快捷，一般大约在2～3小时的时间里就可以完成这些过程，并且它可以不借助外部起重设备，通过自身的机构进行装拆，目前都是中小型号的下回转式塔机。

1.3 快装塔式起重机的发展情况与前景

1.3.1 快装塔机的国内外概况

在欧洲等西方国家，人们应用快架式塔式起重机十分普遍，快架式塔式起重机在塔式起重机中非常受欢迎，它的生产数量占塔机总生产数量的70% 甚至更多。由相关塔机报道中涉及到的记载，在国外快装式塔机发展速度最快的在20世纪 70到80年代之间。欧洲地区最为典型，该地区富裕发达，而且人口密度较低，因此大多为低层、独幢式的建筑。快装式塔机价格很贵，然而它运输和架设十分地快捷方便，基本不破坏场地，刚好符合这类型建筑的要求，从 20 世纪 90 年代到现在，这类塔机大大改善了性能和机构，但没有注重转运架设原理的改进，由于成本较高而且受高度限制，这类型的塔机很少应用在在欧洲以外的地方。

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