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塔式起重机已成为建筑行业中不可缺少的关键设备。我国的塔式起重机技术在很长时间内没有根本性的突破,尤其在设计方法和理论,所做的技术研究属于仿制和扩展式的研究成果。为解决现行单机设计造成的产品型号繁杂,各型号产品主要部件没有互换性,制造成本高,设计量大,管理困难等问题。因此,本课题研究了塔式起重机组合匹配的塔身。
本文提出依据塔身截面划分塔式起重机类型与以往分类不同,总共分成四类(轻、中、重和特重型)。塔身结构是由若干个标准节组成的。塔身标准节的结构可由两种连接方式,三种主弦杆接头,四种主弦杆型材,进行组合成型。根据不同塔机类型、塔身截面和起重力矩,选择主弦杆的尺寸,高强度螺栓或销轴的尺寸及个数,实现具体参数的组合匹配,从而满足标准节模块的多样性,保证它们的受力在许用范围内。从四种类型塔式起重机中选出有代表性的塔身标准节,研究单节标准节的力学特性。单节标准节分别施加垂直载荷、水平载荷、风载荷及多种载荷,进而明确标准节从顶部到底部的受力状态,为确定由四种标准节组成塔身的极限独立高度提供了力学基础。
该课题研究了塔身标准节中主弦杆间距和标准节高度的两个主要参数。一个参数为恒值,另一个参数按规律变化,能够形成一组标准节。给标准节施加载荷,综合分析主弦杆、斜腹杆和直腹杆最大压应力值及压应力值的相对变化率,从而能够确定主弦杆间距或标准节高度的合理取值范围,使标准节各杆件受力适中。
文章还研究了由两种标准节组成三种常见塔式起重机的塔身。塔身高度一定,两种标准节个数在变化,就形成变截面的组合匹配塔身,用精确法求出欧拉临界载荷,确保能够得到准确的整体稳定应力。利用ANSYS软件分析在最危险工况下的各组合匹配塔身,验算其主弦杆稳定性。根据塔身的受力模型,推导出静态刚性的简化公式。以塔身的强度、刚度、稳定性及重量为因素,采用模糊综合决策方法进行评价,确定每种塔式起重机最优组合匹配的塔身。为其它型号塔式起重机组合匹配塔身的研究提供有力依据。本课题的研究成果已经在无锡市巨神起重机有限公司得到应用,促进塔式起重机技术的发展。