平头式塔机典型平衡臂设计理论与方法的研究

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1、硕士研究生学位论文摘要I摘要中国的平头塔式起重机在近几年得到迅速发展，其中主要的原因是因为平头塔式起重机适用于多台塔式起重机一起工作，彼此的工作范围干扰性小，使得平头塔式起重机无疑成为了中国塔机行业的新宠。但平头塔式起重机发展时间尚短，关于平头塔式起重机可以共享的研究资料仍然十分缺乏。本文针对平头塔式起重机典型平衡臂的结构设计的问题，作了详细的分析探讨。平头塔式起重机的平衡臂从结构形式上分包含3种独立的平衡臂结构形式，即平面框架式平衡臂、三角形截面桁架式平衡臂和矩形截面桁架式平衡臂。虽然这三种平衡臂结构形式在有塔头塔式起重机中也有使用，但两种塔机的平衡臂结构形式的设计方法不尽相同。目前市场上适

2、用于平头塔式起重机的平衡臂结构主要包括3种平衡臂结构形式，即平面框架式平衡臂、平面框架与三角形截面桁架式组合平衡臂、平面框架与矩形截面桁架式组合平衡臂。依据塔机的设计原理，这些平衡臂结构形式的共同点是都以平面框架作为平衡臂悬臂端。于是，平面框架部分就成了塔机平衡臂的承受载荷最大且受力最复杂的区域，本课题将针对围绕这些典型平衡臂结构形式的平面框架的结构在实际工程中设计问题进行探讨。首先，介绍了三种独立平衡臂结构形式的组成和特点以及平衡臂危险位置和加强方式。适用于平头塔式起重机的典型平衡臂结构形式作为分析的模型，并研究该平衡臂结构受力情况。然后，针对平面框式平衡臂结构形式在平头塔式起重机设计时常常

3、出现平衡重、起升机构等配件的布置难题，提出了新的平面框架式平衡臂结构形式。通过提高平衡臂主梁局部惯性矩的方法既解决了平衡臂上配件的布置难题，又使得平衡臂主梁的整体受力更合理，并从平衡臂主梁的强度和刚度方面得出了改变前后主梁关键点的变化关系式，运用ANSYS软件对PTT6516平头塔式起重机的平衡臂结构受力做了模拟仿真，验证了改进平衡臂结构的合理性。其次，对平面框架与矩形截面桁架式组合平衡臂和平面框架与三角形截面桁架式组合平衡臂的平面框架部分进行了研究，通过对平衡臂主梁结构的强度和刚度两方面分析，并探讨了平衡臂主梁关键点强度值和刚度值分别与平衡臂结构参数的关系。选取80240平头塔机和7525平

4、头塔机对两种组合平衡臂平面框架部分的刚度与参数关系运用MATLAB进行了绘图分析。最后，总结分析了平头塔式起重机的典型平衡臂结构形式受力异同点，并提出了针对平头塔式起重机平衡臂设计时还存在的不足。关键词：平头塔式起重机；平衡臂；结构；平衡重；起升机构；主梁II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractTheflat-toptowercranesinChinaaredevelopingrapidlyinrecentyears,themainreasonisthattheyarebeneficialtomultipleworktogether,andtheyha

5、vesmallinterferingwithworkscope,whichmaketheflat-toptowercraneundoubtedlybecomefamousinChinatowercraneindustry.However,theflat-toptowercranesareproducedinrecentyears.Theresearchdataontheflat-toptowercranewhichcanbesharedarerarely.Inthisthesis,theproblemsofstructuredesignoftypicalbalancearmforflat-to

6、ptowercranesarediscussedindetail.Thebalancearmofflat-toptowercranesincludethreekindsofindependentformswhicharenamelybalancearmwithplaneframe,balancearmwithtriangularsectiontrussandbalancearmwithrectangularcross-sectiontruss.Althoughthesethreeformsarealsoappliedinthetowercranewithtowerhead,thedesignm

7、ethodsforthetwotypesoftowercranearedifferent.Threekindsofbalancearmstructuresconsistingofindependentformsarewidelyusedforflat-toptowercranesbalancearmstructure,whichincludethebalancearmwithplaneframe,