文献阅读报告 一、选题背景和意义 改革开放以来大量中小型建筑企业应运而生，很大一部分新生建筑企业由于资金不雄厚，或今天有工程干但明天能否找工程没把握等原因，缺乏长远规划，只好购买技术含量低、一次性投资少的一般塔机或大中型建筑企业淘汰下来的二手货及大中城市禁止使用的超期服役的旧塔机，造成购买技术先进、投资大的产品的用户少。用户群不稳定，促使塔式起重机的租赁更成为现代建筑用塔机的主要方式。目前各国在发展工程起重机新产品中都很重视三化（标准化、系统化、通用化），为生产和使用提供有利条件。我国也提出全面加速采用估计标准和国外先进标准，是我国实行开放政策和提高产品质量的一项重大措施。塔式起重机的组合设计在国外发展较快，为了适应不同用户的不同需要，国外的大型塔式起重机厂有着完善的系统，国内外在提高塔式起重机的工作性能方面做了大量的工作。长吊臂固定式自升塔式起重机有着服务范围大，成本低，适应性强等优点，受到越来越多的人的重视。组合塔式起重机的科研工作和新产品的开发工作引起国内外同行的极大兴趣，塔式起重机的更新换代周期明显缩短，我国塔式起重机行业的落后面貌，在过去的十几年中已经得到明显的改变。综观塔式起重机设备的发展趋势，现场残酷的施工要求下，对塔式起重机设计提出了更高的要求，只有合理设计塔式起重机各个部件，使塔式起重机达到三化要求,实现塔式起重机的组合使用，才能提高塔式起重机的利用率，促进塔机行业的发展。 若能够将本次毕业设计课题研究成果应用到实际生产中去，该组合塔式起重机开发成功，必然增强其市场竞争力。具体表现在：（1）有利于提高塔机的利用率，实现塔机的生产价值。（2）有利于适应不同用户的不同需要，提高塔机租赁业务的发展。（3）促进塔机技术的发展。 二、文献综述 1塔式起重机的发展状况 塔机起源于欧洲，其发展滞后于桥式起重机。据记载，1900年欧洲颁发了第一项有关建筑用塔机的专利，世界上第一台比较完整的塔机出现在德国，德国于1941年公布了塔机工业标准DIN8670，规定以起重量乘以工作幅度来代表塔机的起重能力，在此后的几十年间，欧洲的其它几个国家也相继采用了这个标准。历经时代的变迁，DIN8670标准也修改过多次。塔机的繁荣发展起始于第二次世界大战之后，因为战争的破坏，使劫后的欧洲几乎成了一片废墟，急待重建。庞大的工程虽要求建筑施工迅速实现机械化，由此刺激了新型塔机的研制和迅速推广，促进了建筑业快速发展的同时，也使其自身的技术水平得到了跳跃式的提高。据报道，1951、1953年西欧已出现较完善的下回转塔机，1956、1957年一些新技术(大尺寸回转支承等)已在塔机产品上应用；20世纪50年代末期德、法、意三国塔机产量猛增，当时德国连续多年塔机产量均在千台以上，塔机产品型号众多，分为轻型、中型、重型，起重能力最大者达250tmg；由于西欧建筑业采用塔机施工效益显著，纽约、东京、莫斯科等地一些著名高层建筑的施工纷纷仿效，采用内爬塔机。我国塔机行业正是在这种形势下开始起步，我国塔机的发展历史总起来不过五十年的时间，研制水平远落后于世界水平。经历了从仿制、自行研制、技术引进的过程。我国于1954年研制了第一台塔机，同年投入使用。到20世纪70年代后期，上回转塔机以动臂变幅式为主，随着建筑业发展的强劲需求，对施工速度和高效率的追求，使小车变幅式塔机的优越性表现出来，动臂变幅式塔机渐渐被淘汰。回顾塔机发展的历史，从桥式起重机到塔式起重机，从动臂变幅式塔机到小车变幅式塔机，生产的需求推动了技术的进步。 组合塔式起重机是在建筑施工不断对塔机技术提出更新更高要求的形势下而萌发形成的。最初由德国WOLFF厂提出这种思路，名为制式塔机，不久就就为西欧其他塔机生产厂家所仿效，解放前的苏联亦于20世纪80年代中期推出名为模块系统塔机的组合式塔机。组合式塔机的核心式塔身的组合。早期组合式塔机的做法是，以塔身为中心进行组合，即以不同数量和不同承载能力的塔身标准节进行组合，配以相应的底架构成不同起升高度的塔机。随后，塔机组合内容又扩展到起重臂、平衡臂、塔顶、转台及整个上部结构。起始时，组合制式仅限于上回转小车变幅臂架回升式塔机，目前已在下回转快装塔机的起重能力范围介乎450g2500KNgm，现今已扩展1000g6000KNgm级塔机。总之，凡属同一类构造，起重能力介于一定范围的各个型号塔机的组成模块均可互换并加以组合使用，从而构成可适应不同工程对象特定需求的某种特制塔机，或者是量体裁衣塔机。塔式起重机的当前状况与当前技术尽管我国五十年来，塔机有了很大的发展，但从质量上、数量上看尚不能满足建筑行业发展的需要，与国外塔机比较，在性能、质量、数量等方面都存在不少差距。在设计方面，国外塔机设计普遍采用计算机辅助设计和组合设计，大大提高了设计水平和设计速度，而我国塔机设计的CAD及组合设计刚刚起步，有待于进一步提高。在制造方面，国外企业非常重视制造工艺及加工设备的先进性。例如，法国波坦公司的塔机钢材加工采用了数控切割机和电视监控切割，钢材焊接采用自动或半自动焊，焊接时普遍都采用混合气体保护焊，在焊接前后进行喷丸处理。油漆工序是在密封的喷漆室内进行的，喷漆室左右两侧壁有水幕防雾装置，可将飞扬的漆雾吸收流入地下水池里经过滤后循环使用。当喷完三道漆后，立即将构件送入温度150℃的烘干室内进行红外线烘干。德国Liebheer公司采用高压无气喷漆方式，喷漆室是完全封闭结构。在机加工方面，数控机床已普遍使用，因而塔机在外观质量上我国与国外还存在着较大差距。整机可靠性差距较大，国产塔机故障较多，返修率较高，国内塔机工作机构作业循环可靠性一般在300～5000次，而法国渡坦公司的塔机工作机构作业循环可靠性在8000次以上。国内塔机返修中电气故障率最高，电气元件质量差，影响整机性能一般约占总事故80以上。国内塔机自重大，自重利用系数偏高，即同样起重能力的塔机比国外产品消耗的材料多，自重大，经济效益差，愈是大塔机差距愈大。我国组合式塔式起重机行业也随之逐步发展。组合式塔式起重机的应用与组合式塔式起重机产品的发展在我国经历了三个不同阶段，即组合设计单机实践阶段、第一种定型组合塔式起重机投入生产与施工应用阶段、一些著名厂家相继采用组合原理开发塔机新产品。近年来，我国一些塔机生产厂家相继大力开发组合系统塔机产品，其中工作比较突出的是四川、广西等厂。广西厂的组合式自升塔机起重能力范围为600~2500KNgm,共有5种基础型式，11种变型产品，起升高度30.5~59m。采用塔身模块有4种，底架模块4种。四川厂生产的组合式塔机有两类，一类是小车变幅水平臂架自升塔机，一类是俯仰变幅动臂自升式塔机，共7种基础型式，15种变型产品，起重能力为250~3500KNgm。其中水平臂架自升塔12种臂架长长32~70m，俯仰变幅动臂自升塔机3种，臂架厂30~50m，共采用底架模块5种，塔身标准节模块则有5种不同截面，四种不同长度，塔顶模块5种，平衡臂模块7种。2出现的问题及解决方法措施首先，80年代的产品型号分类标准技术法规限制了产品开发。除规定了起升速度、回转速度、变幅速度、行走速度、顶升速度、起重量、起重力矩等主参数之外，对下回转塔机的支腿跨距、尾部回转半径等几何尺寸都有严格的规定，束缚了生产厂家设计者的思路，这严重影响了我国塔机的技术进步。要解决这一问题我们须建立独立的研究体系来开发高新产品。开发要有新观念，要面向市场。要改变我国塔机结构不合理的问题，实用、可靠、安全、经济，畅销的产品就是好产品。当然，要搞出好产品来也并非那么容易，还是要靠科技，也只能靠科技。一方面要利用高新技术改造、完善、拓宽、提高我国的传统产业，使产品上水平、进入国际市场；另一方面是科技面对国情，要向中小城镇甚至乡村普及，开发出小城镇建设需要的中小型塔机。其次，用户群不稳定也制约了塔机技术进步。改革开放以来大量中小型建筑企业应运而生，很大一部分新生建筑企业由于资金不雄厚，或今天有工程干但明天能否找工程没把握等原因，缺乏长远规划，只好购买技术含量低、一次性投资少的一般塔机或大中型建筑企业淘汰下来的二手货及大中城市禁止使用的超期服役的旧塔机，造成购买技术先进、投资大的产品的用户少。据行业统计，我国现有塔机中60％左右是25t级以下的小型塔机，在发达国家，25tm以下的塔机绝大多数为运输便捷、架设迅速、使用安全垒的快速架设塔机，而我国井架塔机却曾一度占有小型塔机市场的主导地位，使本应占主导地位的快架塔机受到冷落。而企业是创新和产品开发的主体，如果企业不自觉地去营造这一主体，不仅涉及到本企业的命运，也是关系到中华民族存亡的大事。因此企业在发展的同时必须建立自己的开发体系，通过技术创新开发具有自主知识产权的专利产品，这一点在加入WTO后更为重要。而我国企业创新能力不足影响了产品发展。再次，要搞科技，闭门搞肯定搞不出大名堂，完全照搬国外的技术也有问题。首先，照搬人家的技术，知识产权上有问题；其二，中国有自己的国情，要解决产品适用性问题，要进行二次开发、创新才能搞出好产品来。所以要根据国情研究国外技术，解决关键问题。我国率先引进技术的企业，由于产品有特色、性能优越，占领了大型塔机大部分市场。国内开发自有知识产权的产品成功的范例也不少，如垒无级调速、PLC控制的中大型塔机和国家九五攻关项目中布料半径达45m的0BT80／45塔机，由于在技术上有突破、有创新，均取得了很好的经济效益和社会效益。近年来，我国塔机制造业的水平虽然有所提高，但相对其它一些行业的先进制造技术还是落后的，大多数企业的管理模式和生产方式还是传统的多级递进的静态不变的模式，很难适应多品种批量化生产和商品经济的激烈竞争，难以形成自己的民族规模工业。我国300多家塔机厂的年产量大致相当法国Potain公司一家的年产量，而且品种、规模还远不如他们齐垒。我国应围绕产品要按市场经济规律办事这一载体靠利益、资产和专业特长进行多方位协作，很多问题并不一定在行业内解决，可以跨行业解决。各个专业的事要由精通专业的企业办，各基础件由有优势的基础件企业制造。建议由各专业生产厂在已有基础上集中力量，有重点、有选择地组织引进、消化、吸收、开发和创新，注意发展自主的现代化专业制造技术，使我国的整体制造水平在较短的时间内提高到较高的水平以适应塔机发展的需要。 3组合塔式起重机的问题及解决方式（1）在设计上，可减少开发塔机新产品的设计工作量，迅速推出新型产品，据资料，采用标准模块组合成新的不同功能的塔机，可使设计工作量减少一半左右。另外，通过改变个别模块的参数和结构，或者换用一些模板，还可很方便地实现产品更新，或改善产品的部分性能，这同另起炉灶从头做起相比，约可使设计工作量减小1/2~2/3。（2）在加工制造上，通过扩大专业化生产工作机构模块，集中生产基础型号塔机的结构模块，可减少模具、工装胎具等工艺装备的投资，压缩生产用地、增大产品质量和可靠度，塔机生产成本也可因而降低。（3）在建筑施工上，采用组合式塔机，可比较灵活完满地适用不同层数，不同体型、结构复杂的高层和超高层建筑综合体施工需要，施工单位通过针对需要购置性能合适的组合式塔机，既节约机械设备的投资，又简化管理事务并减少一些不必要的开支。另外，由于组合塔式起重机技术性能较切合工程实际需要，施工进度也因而加快。4塔式起重机的发展趋势根据我国塔式起重机的发展形式和市场需求，在产品品种方面预计今后几年塔式起重机要向大型化(1O00tmg)以上的和小型化(40tmg)以下的发展；在技术性能方面要向产品智能化、数字化和机电液一体化方向发展；在结构型式方面要发展一机多用的塔机，如吊重、布料、高空作业集为一体等；要加大力度研究解决高性能、高技术含量、高可靠性的塔机，最低限度降低塔机事故率。国外塔机由小向大、由轻向重、由单一向多功能、由俯仰变幅臂架向小车变幅臂架发展，工作速度由低向高发展。同时已广泛使用屈服极限ss=600～900N／2mm的高强度轻质合金钢制作臂架，聚合材料也被普遍采用，以减轻自重，提高工作性能。开始应用自动控制及遥控技术，利用智能微电脑控制的力矩限位器。还采用组合设计方法以少量通用标准部件组合成数量、品种多的塔机来满足多种不同需要的变型塔机。4当今人造金刚石液压系统发展趋势 4塔式起重机的发展趋势 根据我国塔式起重机的发展形式和市场需求，在产品品种方面预计今后几年塔式起重机要向大型化(1O00tmg)以上的和小型化(40tmg)以下的发展；在技术性能方面要向产品智能化、数字化和机电液一体化方向发展；在结构型式方面要发展一机多用的塔机，如吊重、布料、高空作业集为一体等；要加大力度研究解决高性能、高技术含量、高可靠性的塔机，最低限度降低塔机事故率。国外塔机由小向大、由轻向重、由单一向多功能、由俯仰变幅臂架向小车变幅臂架发展，工作速度由低向高发展。同时已广泛使用屈服极限ss=600～900N／2mm的高强度轻质合金钢制作臂架，聚合材料也被普遍采用，以减轻自重，提高工作性能。开始应用自动控制及遥控技术，利用智能微电脑控制的力矩限位器。还采用组合设计方法以少量通用标准部件组合成数量、品种多的塔机来满足多种不同需要的变型塔机。 参考文献： [1]范俊祥．塔式起重机．北京：中国建材工业出版社2004． [2]姚振纲，刘祖华．建筑结构试验．上海：同济大学出版社，2000． [3]李家宝．结构力学．北京：高等教育出版社，1999 [4]卢耀祖，郑惠强．机械结构设计．上海：同济大学版社，2004． [5]金忠谋．材料力学．北京：机械工业出版社，2005 [6]刘佩衡．塔式起重机使用手册．北京：中国机械工业出版社，2002． [7]塔式起重机设计规范GB/T13752-92．中国标准出版社，1993． [8]孙印杰编.Pro/E野火版教程.北京:电子工业出版社,2004 [9]濮良贵，纪名刚．机械设计（第七版）高等教育出版社，2006 [10]刘鸿文．材料力学．高等教育出版社（第四版），2005 [11]郑文纬，吴克坚．机械原理（第七版），2005 [12]刘佩衡.塔式起重机使用手册.北京：机械工业出版社.2002. 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