2 总体设计
2.1 总体参数
型号：QTZ6015；
额定起重力矩：1156千牛·米； 最大起重量：8吨；
工作幅度：2.5米～60米； 最大幅度处额定起重量：1.5吨； 起升（独立）高度：45米； 变幅速度不小于：40米/分钟；
最大起升速度不小于：60米/分钟； 回转速度不小于：0.6转/分钟; 最低稳定下降速度不大于：7米/分钟。
2.2 总体方案选择
2.2.1塔基类型选择
通过对塔机厂的参观和查阅相关资料，本设计采用回转自升式塔式起重机。其优点是轮廓底部尺寸小，要求较小的建筑基地空间，不影响建筑材料的堆放使用；塔身不会转故惯性小，便于改装成附着式塔式起重机，能适应多种形式建筑物的施工需要。
由于普通上回转式已经不能满足大高度吊装工作的需要，故本次设计采用自升附着式，即塔身附着在建筑物上，可以随着建筑物的升高而沿着层高逐渐爬升。
爬升套架采用外爬式，因为内爬式在工作时司机不能看到起吊过程，操作不便；施工结束后，又要用辅助设备将塔机解体，并吊到地面，费工时。
综上所述并考虑经济性、建筑体型、和周围空间等因素的考虑后，选择上回转外部附着塔帽式起重机。
2.2.2 驱动形式
起重机的性能和特点在很大程度上取决于驱动装置。本设计采用电力-机械驱动，相比内燃机-驱动更好一些。目前塔式起重机的驱动装置广泛采用起重机和冶金专用的YZR、JZR、YDZ系列电动机。
2.2.3 变幅机构型式
根据国内塔机发展和使用情况，采用小车变幅，即通过移动小车实现变幅。工作时吊臂安装在水平位置，小车由变幅牵引机构驱动，沿吊臂轨道移动。这种方案的优点是：安装定位准确，变幅速度快，变幅惯性力没有回转惯性大。
2.2.4 爬升机构
根据爬升机构的传动方式不同，自升式塔式起重机的传动方式不同，自升式塔式起重机可分为机械式和液压式爬升机构。其中液压式采用液压油缸顶升，在国内外广泛使用。本次设计为了塔身附着和加节方便，决定采用上回转-外套架爬升上加节式。
2.2.5 吊臂的结构形式
吊臂是塔式起重机的主要结构之一。塔式起重机吊臂的结构形式有桁架压杆式，桁架水平式和桁架混合式三种。本吊臂采用塔式起重机常用的桁架水平式吊臂，吊臂的断面制成三角形，弦杆和腹杆均由型钢制成。其中上弦杆为圆管。下两弦杆为方管，兼做载重小车的运行轨道。
2.2.6 塔身的结构型式
塔身是起重机最重要的受力勾践之一，有标准节通过高强度螺栓连接而成。标准节主弦杆和腹杆用无缝钢管，截面为正方形，沿塔身高度方向做成等截面结构，整个标准节是一个空间的桁架结构。
2.2.7 其他结构形式
塔帽采用前置式；平衡臂采用片式结构；底座节采用法兰盘。
2.3 各部分外形尺寸、自重和重心位置
2.3.1 标准节
（1）、标准节结构分析：
标准节为标准件在一定程度上可以实现互换。由上图可知，标准节由以下几个部分构成：1）、主弦杆：一共4根；2）、腹杆：横腹杆12根，斜腹杆8根；3）、爬梯：扶杆2根，水平爬杆8根，节距为255mm，连杆为4根分别焊接在扶杆两头；4）、抗扭杆：一共3根，均布于3层水平腹杆上，用于增强标准节的强度；5）、螺栓套：分别焊接在4根主弦杆两头，每头两个，一共16个，用于两头个标准节之间的连接（在螺栓套里套上螺栓实现）；6）顶升块：分别安装在2根主弦杆上，每根2块，在顶升过程中用于支撑横梁。
（2）、标准节是构成塔身的标准件，高度为2.5米，断面尺寸为1.94m×1.94m，其结构简图如下图所示：
图2.1
（3）、查找网络资料和《机械设计手册》可以得到设计结果如下表
表2.1 标准节各部件规格及重量
序名称 号 横截面尺寸 （mm） 1 主弦杆 Φ146?10 2 横腹杆 Φ60?6 3 斜腹杆 Φ70?6 4 爬梯扶Φ35?4 杆 5 水平爬Φ28?3 杆 6 连接杆 Φ28?3 7 对角平Φ60?6 撑 8 螺栓套 Φ30?5 9 顶升块 10 上封板 11 下封板 数量 长度 （mm） 4 12 8 2 9 4 2 16 4 4 4 2500 1930 2273 2480 350 400 2723 125 单位长度 理论质量 （kg.m） 51.29 7.99 9.47 3.06 1.85 1.85 7.99 总重量 （kg） 512.9 185.0 172.2 15.2 5.8 2.9 43.5 42.4 15.2 0.8 0.8 12 定位套 合 计 4 2.4 997.1 标准节的总重量： Q总?997.1kg 计算总重量： Q计?1.1?Q总?1097kg
2.3.2 底座节
（1）、底座节结构分析：
由上图可知底座节由以下几部分组成：1）、立柱：4根；2）、平腹杆：分两层一共八根；3）、斜腹杆：均布于底座节4个侧面上，每个面2根，共8根；4）、抗扭杆：平腹杆，分两层，每层一根；5）、法兰盘：焊接在立柱底部，是底座和混凝土基础连接的桥臂，其结构参考厂家；6）、筋板：焊接在立柱和法兰盘之间，以加强立柱和法兰盘的连接；7）、螺栓套：用于连接底座节和标准节，共8个。 （2）、底座节为塔式起重机基础，用于支撑整个塔机的重量，其结构如图所示：
图2.2
（3）、由以上分析并参照《机械设计手册》可以得出以下结论：
表2.2 基础节各组成部分规格尺寸及其重量 序号 名称 横截面尺寸 数量 长度（mm） 单位长度总质量理论质量（kg） （kg/m） 1 2 3 4 5 6 主弦杆 平腹板 斜腹板 法兰盘 筋板 Ф146×16 4 Ф70×6 Ф70×6 8 8 2 4 16 800 1794 815 2537 51.29 9.47 9.47 9.47 164.1 135.9 61.7 48.1 25.0 6.0 对角平撑 Ф70×6 7 合计 螺栓套 8 4.0 444.8 4）、底座节总重量
Q总?444.8kg计算重量：Q计?Q总?1.1?444.8?1.1?489.3kg，取Q计?490kg
2.3.3吊臂
采用水平变幅式吊臂，横截面为等腰直角三角形。采用双吊点型式。上弦杆为无缝钢管，下弦杆为槽钢加封板，腹杆均为钢管，为减轻自重，根据吊臂内力变化，采用变截面式，材料选为Q235。 （1）、确定臂长：
根据参数指标，该塔机最大幅度为60m，确定吊臂长度
L?R?097?0.72?0.5?60.25
（2）、初定吊点位置（初定的两吊点将吊臂分为L1,L2,L3）: 参考值：
2.3.4 平衡臂
凡上回转塔机均需配设平衡臂，其功能是支承平衡重，用以构成设计上所要求的作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩。常用的平衡臂有以下几种结构型式：平面框架式、三角形断面桁架式、矩形截面桁架式。由于平面桁架式平衡臂有两根槽钢或是槽钢拼焊的箱型截面梁组成，适用于要求较长平衡臂重型、超重型自升塔机。本次设计选举该种结构式平衡臂。由于平衡臂长度与起重臂长度之间有一定比例关系。一般可取其比值为0.2-0.35.为了制造及运输方便，平衡臂的长度通常在超出一定值后制成两节，节与节之间用销轴连接。所以
平衡臂：L平衡臂?13.77m 参考同类塔机选取平衡重：Q平衡重?20300kg
2.3.5 塔帽
塔帽是有圆管或角钢组焊接而成的四棱锥结构，是一空间桁架结构。上端通过拉杆使起重臂保持水平，下端用四个销轴与上支座项链。参照同类型塔机塔帽相关参数，估算塔帽重量为：Q塔帽?2000kg
2.3.6 拉杆
（1）、塔机拉杆如下图所示：
图2.11
QTZ6015塔机总体设计资料
