起重机臂架在起升冲击载荷作用下动态特性研究
浅析动臂式塔吊
动臂式塔吊我国90年代以来，特别是近年超级摩天建筑的崛起势不可挡。
深圳地王大厦位于城市金三角地段，主楼采用钢、混凝土组合结构，用钢2.5万吨。
大厦于1993年4月开工，历时三年，耗资40亿港元，完成总计69层、建筑面积26.6万平方米、高384米的建筑，成为当时亚洲第一高楼。
工程施工总承包商日本熊谷组引进2台起重量达50t 的法福克大型自升式动臂塔机m440d，创造了9天4层楼的钢结构安装新速度，开创了大型动臂塔机在我国超高层钢结构施工的新纪元。
从此，伴随着城市建设的迅猛发展，大型自升式动臂塔机已经和中国城市标志性建筑越来越紧密的联系在了一起。
特别是预计2009年封顶的东莞台商会馆，使用了湖南江麓机电科技有限公司生产的qtd480动臂塔机，该机于2007年按照国家和行业标准，参照国际标准设计并于2008年初制造投产，第一台已经于08年4月份安装在东莞第一高楼工程。
该机各项技术性能先进：起升高度（独立高度）45米，固定附着安装高度达399米、最大起重量32吨。
是目前国内性能突出的大型动臂塔机。
此外，湖南中联08年5月推出了tcr6055动臂塔机，起重力矩达到640t.m，抚顺永茂也将推出stl720同类塔机。
这里说的大型动臂式塔机，已经不是传统意义上的下回转、非自升式动臂式塔机，而是代表着大起重量、大起升高度、大起升速度的当代重型建筑起重机。
就上述典型工程施工来说，大型动臂式塔机是其首选，甚至是唯一选择。
能够创造如此多“第一”的大型动臂塔机必然有其在性能、结构、应用技术等方面的特殊性，必然有其在安全使用方面的特殊要求。
1性能参数大型动臂塔机除具备外爬、内爬、行走功能外，特殊功能（1）大起重量现代大型建筑工程采用了钢或钢、混凝土组合结构，吊装单元的重量大大提高，异型、组合结构通常达到32吨，最大达到80余吨。
因此，大型动臂塔机配置重型主起升系统，最大起重量通常在32至100吨。
（2）大起升高度由于采用了特殊的爬升体系，起重机可随建筑结构整体爬高，起升高度大幅度提高。
第三章 起重机械的计算载荷与计算方法
M Q——起升载荷折算到计算零件的静力矩；
6 ——动态试验动载系数，6 12 / 2 ；
其他零件：M Imax (1.3 ~ 1.4)M n ③平衡变幅机构
制动器后的零件： M Imax M j 其他零件： M Imax (1.3 。~ 1.4)M n
m—2—额定起重量。
0 ——在额定起升载荷作用下，取物装置的位移量，
单位：m。0 0.0029H
—y0—在额定起升载荷作用下，物品悬挂处的结构静变
位量，单位：m。对桥架型起重机，y0 L /(700 ~；10对00 )
臂架型起重机，y0 R /(200 。~ 250 )
的2初步估算公式： 使用轻闲的安装用臂架型起重机， 2 1；0.17v
Ⅱ类载荷组合，是基本载荷加附加载荷。
③ Ⅲ类载荷组合（非工作最大载荷组合或验算载荷组 合）：主用于验算起重机在非工作状态下整体抗倾覆稳 定性，安全装置、支承零部件和金属结构的静强度、稳定性 和可靠性。它包含基本载荷加特殊载荷。
注意：一般，载荷组合Ⅱ对起重机任何部分都应计算满 足，但载荷组合I和Ⅲ只部分零件才必须计算。
—8 —刚性动载系数， 1.2 ，8 2.0 8 / 1
J，II / JI ， M q / M n M j / M n J—I —主动侧转动惯量； J—II —被动侧转动惯量；
M—q —驱动力矩； M—j —阻力矩。
②起升和非平衡变幅机构
（2）强度计算载荷
①运行和回转机构： M II max 58M n
—5 —弹性振动增大系数， 5 2， / 1。.1 5 1.7
②起升和非平衡变幅机构
起重机钢结构设计中的载荷.
起重机钢结构设计中的载荷系数 （GB3811-83）
1、起升冲击系数φ1 《规范》规定：0.9≤φ1≤1.1 这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用 时，取φ1=1.0~1.1，否则取φ1=0.9~1.0。
2、运行冲击系数φ4
《规范》规定，φ4用下式计算： φ4=1.10+0.058v√h (注：√h为h开更号） 式中v-----起重机（或小车）的运行速度（m/s) h-----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm） 理论表明，当速度较大时（v≤2m/s），冲击系数并不随速度增大， 只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。
φ6=（1+φ2）/2
2、静态试验是加额定载荷的125%，且处于起重机最不利位置， 载荷应平稳无冲击加载。载荷离地100~200mm，悬空时间不得少 于10min。《规范》规定，有特殊要求的起重机，其试验载荷由用户 和制造厂签定合同予以规定。 起重机试验详见《起重机试验规范和程序》（GB5905-86）
特殊载荷
5、碰撞载荷 考虑φ7
6、工艺载荷：是起重机为完成某种特定工艺时产 生的载荷，如冶金平炉车间的加料起重机。 7、试验载荷： 考虑φ6 8、船体摇摆载荷：指装在船上的起重机
9、冰雪载荷：起重机一般不考虑
其它载荷
1 由安装、拆卸和运输引起的载荷 应该考虑作用在安装、拆卸过程中的各个阶段的载 荷，此时要包括由8.3m/s的风速或更大风速引起 的载荷。 在某些情况下，在运输过程中对起重机结构中产生 的载荷亦需考虑。这些载荷与起重机及其结构的运 输方式、运输过程中装卸的吊点和吊运方式、在运 输工具上的放置状态和支承点位置、运输工具的类 型及道路与路面状况、运输中发生的振动冲击等状 况有关。 2 工艺性载荷 起重机在工作过程中因为完成生产工艺需要进行的 动作而产生的载荷称为工艺性载荷，由起重机使用 者或订货者提出。将它作为偶然载荷或特殊载荷进 行考虑。
流动式起重机损伤模式的探讨
摘 要 ： 本文对 流动式起重机损伤模 式进行了统计分析， 找出了 “ 安全保 护和防护装置”、“ 主要零 部件” 和“ 液 压系统”中表 现集中的损伤 模式类型 ， 提 出了主要损伤 模式的产生原 因和预 防纠正措施 。
关键 词 ： 流动式起重机 损伤模 式 安全保护和防护装 置 零部件 液压系统
表１ 安全保 护和 器 起升高度限位 制动器 回转锁止 缺失或失效 缺 失或失效 器缺失或失效 缺 陷 装置失效
项数 ５ ８ ５ ７ ９ ６ ３ １
ｌ 流动式起重机 的主要损伤模式
通 过 总 结 流动 式起 重 机检 验 过程 中的经验 ，我们
流 动 式 起 重 机 损 伤 模 式 的 探 讨
Ｅｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ Ｄａ ｍａ ｇ ｅ Ｍｏ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ Ｍｏ ｂｉ ｌ ｅ Ｃｒ ａ ｎ ｅ
豳湖南省特种 设备检 验检 测研 究院 周旭升／ Ｚ ＨＯ Ｕ Ｘ ｕ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ 陈亚文／ Ｃ ＨＥ Ｎ Ｙ ａ ｗｅ ｎ 陈家斌 ／ Ｃ ＨＥ Ｎ Ｊ ｉ ａ ｂ ｉ ｎ
１ ０ ０ Ｃ Ｍ Ｔ Ｍ ２ ０ １ ３ ． １ ２
模态分析 ［ Ｊ ］ ． 机 械设计，２ ０ ０ ８（ １ １ ）： ７ ２ — ７ ４ ． 收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — １ １ － ０ ２ 通讯地址 ： 甘肃省兰 州市甘肃 交通职 业技术学院
（ ７ ３ ０ ０ ７ ０ ） ｌ ｝ ｌ ＿ ｌ
第２ 阶振型（ ２ ８ ． ９ ０ ９ Ｈ ｚ ） 以工作台面和双杆的弯曲 ［ ５ ］ 张蓉 ，瞿 叶高等 ． 基于有 限元法的冲击钻 机钻塔模 态分析
［ Ｊ ］ ． 地质装备 ，２ ０ ０ ８（ ６ ）：１ １ — １ ３ ．
基于Modelica的液压起升机构动态特性分析
是 基 于 Ｍｏｅｉ 语 言 的 陈述式 设 计 思想 和 非 因果 特 性 ｄｌａ ｃ
液压起升机构作业时， 负载压力高时 ， 执行机构速
度低 ； 负载 压力低 时 ， 执行机构 速度高 。因此需要通 过调 节液压 系统的流量来 适应不 同的工况要 求 。在 大型起 升 机构液压 系统 中 ， 常采 用变 量泵 一定 量 马达 的容 积 调速 法 ， 中变量 泵多为恒 功率控 制的轴 向柱 塞泵 ， 时基 本 其 此 没有节 流或溢流损失 ， 对发动 机功率利 用较为合理 。
工 况主 要是 机 构 突然 起 吊 重 物 ， 时 液 压 传 动 系 统 将 此 受 到很 大 的冲击 ¨ 。因此 研究 吊重 离 地 瞬 间 系统 的动 态 响应特 性 具有 非 常重 要 的意义 。
本文基 于 的 Ｍｏｅｃ 一种 适 用 于大 规模 复 杂 异 ｄｌａ是 ｉ
构物理系统建模的面向对象 的仿 真语言， 被用来处理大
是 基 于 国际 多 领 域 统 一 建模 标 准 语 言 Ｍｏ ｅ ｃ ｄｌａ ｉ
械结构作为独立单元进行研究 ， 将起升机构 等效为质 量 弹 簧 系 统 分 析 机 械 系 统 的 振 动 特 性 ， 是 基 于 或
Ｍａａ／ ｉｕｉｋ的功率 键合 图仿 真 方 法 研 究 液 压 系 统 ｔ ｂＳｍ ｌ ｌ ｎ
型的 、 复杂 的包 含 不 同领
域 的 物 理 问 题 。面 向对
象 建模 和 基 于 方 程 的非 因果 建 模 是 Ｍｏｅｉ ｄ ｌ ａ的 ｃ
两个 重 要 特 点 。ＭＷｏｋ Nhomakorabeaｓ本文 的研究 对象 液 压起 升 机 构 是 由液压 系统 和 机 械结 构两 部 分 组 成 。传 统 的分 析 ， 将 液 压 系 统 和 机 常
起重机械的计算载荷与计算方法
2、自重载荷 PG
包括机械部分、金属结构及电气设备和其它装置的总重 量。自重在设计前是未知的。
自重载荷的作用形式： 机械及电气设备的自重，一般看作是集中载荷； 桁架结构的自重，视作分布在相应节点上； 箱形板梁结构，视为连续分布。 3、动载荷 是由运动速度改变引起的质量力，即惯性力，包括惯性 载荷、振动载荷和冲击载荷。
（2）垂直动载荷
① 起升机构起、制动时的动载荷：
★ 自重冲击载荷 FG：冲 FG冲 1PG
—1—起升冲击系数， 0.9 。1当 1.对1 要计算PG的零件起增
大应力作用时，
，反之1 ，1.起0 ~减1小.1应力作用时，
取
。 1 0.9 ~ 1.0
★ 起升动力载荷 FQ动： FQ动 2 PQ
—2—起升载荷动载系数， 1.0 。2 其 2估.0算公式为：
2 1 cv
1
g 0 y0
c——操作情况系数，安装用c=0.25，吊钩式起重机
c=0.5，抓斗式起重机c=0.75。
v——额定起升速度，m/s。
— —结构质量影响系数，
1
m1 m2
。0
y0
y0
2
—m1—结构在物品悬挂处的折算质量，对桥架型起重
机，m1为小车质量加上桥架质量的一半；对臂架型起重机， m为1 臂架质量的1/3。
向载荷。
F侧 P / 2
—P —发生侧向力一侧最不利轮压之和； ——水平侧向力系数，按图中选取。
二、载荷分类与载荷组合
1、载荷分类 （1）基本载荷：始终或经常作用在起重机上的载荷。 （2）附加载荷：在正常工作状态下受到的非经常性载荷。 （3）特殊载荷：非工作状态下可能受到的最大载荷或工作 状态下偶然受到的不利载荷。 2、载荷组合 （1）起重机破坏形式：
塔机起重臂腹杆变形问题的研究
塔机起重臂腹杆变形问题的研究摘要：近年来，建筑市场蓬勃发展，带动了整个塔式起重机租赁行业。
塔式起重机作为建筑行业中的必备机械，在整个行业中供不应求，甚至出现了一机难求的局面。
在这种情况下，一些塔吊在转移过程中直接进入下一个施工现场而不回厂维修，一些盲目发展的租赁公司将一批旧产品进入租赁市场，一些用户以租赁价格为首要考虑租用一批混装塔吊。
这些因素增加了塔式起重机使用的潜在安全隐患。
关键词：塔机起重臂；腹杆变形；问题；措施在塔式起重机吊臂正常运行过程当中,受多方因素影响可能导致吊臂出现弯曲甚至折断。
一旦上述问题发生,不但会导致塔式起重机吊臂严重损坏或直接报废,更会对相关人员人身安全构成巨大威胁,经济损失是非常严重的。
因此,为预防上述问题的发生,就需要在有限元分析软件的协助下积极且深入的对塔式起重机吊臂强度进行研究与分析,并对其变形位移以及变形应力进行观察,以确保吊臂在尾端起吊状态下受力情况的良好与可靠。
本文上述分析中围绕塔式起重机吊臂的强度进行分析,能够为吊臂结构设计提供理论依据,以达到提高吊臂强度水平,节约材料以及降低成本的目的。
1塔式起重机吊臂结构塔式起重机是动臂装设于高耸塔上部的旋转起重机设备。
与其他常规起重设备相比,塔式起重机作业空间大,在房屋建筑施工现场被广泛应用于建筑构件安装以及物料垂直运输工作中,其核心构成部分包括金属结构、电气系统以及工作机构这3个部分,其中金属结构可进一步分为底座、动臂以及塔身等。
具体到塔式起重机的吊臂来说,其作为除塔身以外的一大关键受力部分,塔式起重机的主要工作单元均安装于吊臂上,受力结构关系复杂,形式众多且受力大,在实际工作过程中还同时承受压力以及弯矩作用力影响,吊臂回转过程中还会受惯性作用力的影响。
臂架设计过程当中必须围绕吊臂强度、刚度、以及稳定性进行逐步计算,正确选定吊点位置并确定吊臂合理强度水平,在结构设计中扮演着非常重要的角色。
起吊过程当中,吊点可以将吊臂划分为多个部分,塔式起重机正常作业状态下,各臂架将分别产生最大限度的负弯矩作用力或正弯矩作用力,为了达到优化吊臂设计方案的目的,需要围绕强度、内力进行计算。
移动载荷作用下塔式起重机动态响应数值模拟
DOI：10.16661/ki.1672-3791.2210-5042-8358移动载荷作用下塔式起重机动态响应数值模拟(江苏师范大学机电工程学院 江苏徐州 221116)摘要：塔式起重机工作中载荷的运动容易引起整机的振动，持续的振动会造成结构的疲劳损伤。
为研究移动载荷作用下塔式起重机起重臂的振动特性，建立了移动载荷模型，将变幅小车和货物等效为移动集中力，采用瞬态动力分析方法，模拟得到了在变幅运动和起升运动工况下起重臂的振动特性。
结果表明：变幅移动速度、起重量越大，臂端振动幅度也越大。
起升速度、起升重量、起升位置对振动幅值、频率均有影响，起升位置距离起重臂臂根部越远，振动挠度、幅值和周期越大。
关键词：塔式起重机 移动载荷 动态响应 数值模拟中图分类号：TU312文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)11-0083-05Numerical Simulation of the Dynamic Response of the TowerCrane under the Action of Moving Loads*XU WanliWENG Yunhan WEN Jie JIANG Hongqi(School of Mechatronic Engineering, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu Province, 221116 China)Abstract:The movement of the load in the operation of the tower crane is easy to cause the vibration of the wholecane, and the continuous vibration will cause fatigue damages to the structure. In order to study the vibration char‐acteristics of the jib of the tower crane under the action of moving loads, a moving load model is established, whichequivalents the luffing trolley and cargo as the moving concentration force, and uses the transient dynamic analysismethod to simulate the vibration characteristics of the jib under the conditions of luffing motion and lifting motion.Results show that the greater the luffing moving speed and lifting weight are, the greater the vibration amplitude ofthe end of the jib is, the lifting speed, lifting weight and lifting position have influence on vibration amplitude andfrequency, and that the farther the lifting position from the root of the jib is, the greater the vibration deflection,amplitude and cycle are.Key Words: Tower crane; Moving load; Dynamic response; Numerical simulation塔式起重机是通过变幅机构的运动来完成货物运输工作的一种建筑机械装备，具有适应范围广、转弯半基金项目：江苏师范大学大学生创新创业训练项目（项目编号：XSJCX11045）。
塔式起重机工作状态下的稳定性分析
塔式起重机工作状态下的稳定性分析朱国庆 14010325指导教师：郭翔鹰摘要塔式起重机的稳定性是指塔式起重机在自重和外载荷的作用下抵抗倾翻的能力。
本文通过对影响其工作状态稳定性的相关因素的分析，导出了不同状态下塔式起重机稳定性判定公式，并提出了提高塔式起重机稳定性的措施。
关键词：塔式起重机稳定性分析一、引言塔式起重机（tower crane）简称塔机，亦称塔吊，起源于西欧。
动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。
作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。
随着我国工程建设的快速发展，塔式起重机得到了广泛应用，由于塔式起重机臂架长，工作面大，结构连接点多，整机高度高，操作及现场管理人员专业素质不高等原因，导致起重机倒塌失稳事故经常发生，由此造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
塔式起重机的稳定性是指塔式起重机在自重和外载荷的作用下抵抗倾翻的能力。
外载荷的变化通常会导致塔式起重机的稳定性发生变化。
当外载荷达到某一临界条件，塔式起重机失稳倒塌事故就可能会发生。
因此根据可能发生倾覆失稳的各种最不利载荷条件对塔式起重机的稳定性进行判定校核就显得尤为重要[1]。
塔式起重机稳定性的判别条件为：各种载荷对倾覆边的力矩之和大于零[2]。
利用上述条件进行计算时，规定起稳定作用的力矩方向为正，起倾翻作用的力矩为负。
实际应用中，可根据塔式起重机的稳定系数判定其稳定性。
塔式起重机的稳定系数可由下式表达：K=M稳倾式中，M为稳定系数；M稳为起稳定作用的力矩之和，N·m；M倾为起倾翻作用的力矩之和，N·m。
二、塔式起重机工作状态承受载荷图1 塔式起重机工作状态承受载荷塔式起重机工作状态承受载荷如图所示。
G表示起重机机架重量，G1表示起吊物体重量，G2表示平衡块重量，G3表示吊臂重量，与塔身中心线距离为l4，图中未标出。
F A,F B 分别为A、B点处所受约束力。
q为风载，风载方向既可以是图示方向，也可以和图示方向反向。
高层建筑机械——塔式起重机的受力分析
郑州轻工业学院本科毕业设计（文献综述）题目高层建筑机械——塔式起重机的受力分析学生姓名专业班级机械设计制造及其自动化03-5 班学号院（系）机电工程学院指导教师职称）完成时间2007 年 3 月20 日高层建筑机械——塔式起重机的受力分析塔式起重机的受力分析文献综述1.引言塔式起重机是用来对物料进行起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。
随着生产规模日益扩大，特别是现代化、专业化生产的要求，在许多重要的部门中，起重机己经成为不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。
1.1 塔式起重机的基本概念塔式起重机是现代工业和民用建筑的主要施工机械之一。
据资料记载，塔式起重机溯源于西欧，有关建筑用塔式起重机的第一项专利颁发于1900年。
近代塔式起重机的首批原型样机出现于1912年。
1923年研制成功第一台比较完整的近代塔式起重机。
30年代，德国已开始批量生产塔式起重机并在建筑工地上使用，与此同时，还向国外出口。
1914年公布了建筑用塔式起重机的德国工业标准DIN8670，规定以吊载吨和幅度米的乘积吨米——起重力矩表示塔式起重机的起重能力1。
而早在商朝公元前1765年到1760年之间，我国劳动人民就使用了汲水的桔棒，它是一种类似塔式起重机的机构，长期以来我国没有自已的起重机制造业，直到新中国成立后，才建立独立制造各种起重机的工业体系。
在生产和使用塔式起重机上，我国起步较晚。
1953年，在北京劳动人民文化宫第一次展出前民主德国的建筑师I型塔式起重机。
1954年，东北抚顺重型机器厂仿建筑师I型试制了TQ2-6型塔式起重机，这是我国自制的第一台塔式起重机。
同年在北京航空学院教学楼施工吊装，这是我国第一次在建筑工地上使用塔式起重机2。
在建筑安装工程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多，其中应用最广泛的是塔式起重机。
因为它具有其他起重机械难以相比的优点。
如:塔身高，起重臂装于塔身顶部，有效起升高度大起重臂长，有效作业面广能同时进行起升、回转、行走、变幅等动作，生产效率高采用电力操纵，动作平稳，安全可靠和其他起重机械相比，结构较为简单，运转可靠，保养维修也较为容易。