随着世界风力发电产业的发展,兆瓦级风机陆续下线,这就意味着风机设备的重量越来越重,高度越来越高,吊装的成本和安全风险也越来越大。目前,风机吊装的方法主要是采用履带起重机,但该方法在环境适应性、经济性和效率等方面已显露出明显的不足。为此,设计一种具有附着装置的塔式起重机来完成兆瓦级风机(包括海上风机)的吊装工作,通过与风机塔筒的多点附着来提高吊装作业的稳定性、安全性和效率,这对风机的吊装以及其后续的维修工作都具有重要意义和实际应用价值。本文就以目前国内一款6MW风机为吊装对象,针对该6MW风机结构的主要特点,开发一种具有高起升高度和大起重量的附着式塔式起重机,通过采用后置动臂、长标准节、齿轮齿条爬升机构和可移动式底盘来实现高效的风机吊装作业。针对这种塔式起重机的特点和关键技术确定以下研究内容。首先,对顶升机构中齿轮齿条和附着装置进行了设计研究,分析齿轮在不同布置位置时齿条对塔机标准节腹杆结构受力的影响,以及风机塔筒截面惯性矩对附着装置的受力影响,为齿轮齿条和附着装置的最优结构设计提供参考;其次,由于风机塔筒结构的特殊性,为防止其在局部集中载荷(附着力)的作用下发生局部屈曲,保证吊装过程风机塔筒稳定性,对塔筒整体进行四种工况下的非线性屈曲分析,结果表明,风机塔筒在吊装过程中可以为塔机提供附着;最后,针对风机吊装环境因素的不可控性,分析了塔机在非工作状态下风载荷作用下的计算工况,对风机塔筒和整机结构进行了有限元分析校核,确定起重机整机的生存风速。研究发现,当横向风载荷作用时,塔机的附着不仅不影响风机结构的稳定性,还可以改善风机结构受力。本文的研究内容及结果为采用附着式塔式起重机实现风机吊装的可行性奠定基础,同时也为风机吊装用塔式起重机的设计提供参考。