基于ANSYS的QTZ63C塔式起重机结构分析
基于ANSYS的塔式起重机结构有限元分析计算
结 构 的计算 模型 既 要控 制 规 模 、 又 要 能 保 证计 算 结果 的精度 ， 使分 析计算 在 有限 的条件 下更 快 、 更 好地 完成 ， 为此在 建立 该 型塔 机 的 有 限元 模 型 时 做 了一 些 简化 处 理 ： ① 将 司机室 等 对 分 析计 算 结 果 影 响较 小 的 结构 采 取忽 略处理 ； ②把 吊重 和 吊钩 、 变幅小 车 的质量 并 看作 起升 载荷 。 １ ． ３ 建立计 算模 型 本 塔式起 重 机 所 用 材料 的 弹性 模 量 为 ２ ｌ Ｏ Ｇ Ｐ ａ 、 泊松 比为 ０ ． ３ 、 密 度为 ７ ８ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ。 。采 用 编 制 ＡＮ — Ｓ ＹＳ命令 流的方 式 建 立 了 如 图 １所 示 的 塔 式 起 重 机 有 限元计 算模 型 ， 其 节点 数 为 ３ ５ ７ 、 单元 数 为 ５ ３ ７ 。 ２ 边界 条件 的处理 ２ ． １ 载 荷 本 次 设计 塔机所 受载 荷 只考 虑起 升载 荷 与 自重 载
图 ２ 塔 式 起 重 机 应 力 云 图
３ ． ２ 强 度 校 核
为使塔 式起重 机 安 全工 作 ， 其 构 件应 满 足 强 度 条 件：
≤［ ］ 。 、 其中 ： 为相 当应力 ． ［ ］ 为材料 的许用 应力 。 （ 下 转第 ６ ２页 ）
收 稿 日期 ：２ ０ ｔ ３ — ０ ３ — ２ １ ；修 网 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ４ — １ ５
１ ． １ 单 元 类 型 的 选 择
荷， 此 处通 过集 中 力 方式 施 加 起 升 载 荷 ， 而 由材 料 密 度、 重力 加速 度与 质量单元 施加 自重 载荷 。
２ ． ２ 约 束
基于ANSYS的塔式起重机结构动态分析
０ 引 言
塔式 起 重机 （ 以下 简称 塔 机 ）作 为 现代 施 工 中 的关 键起 重设 备 ，随着 高层 建筑 的增 加 ，其 满 载率 加大 ，满 载起 升及 变 幅等 对结 构 产生 动态 冲 击 ．在塔 机 结构 的设
计 和分 析 中 ，动 态特 性 已成 为不 可 忽视 的一 个 因素 。因 此 ，本 文 基 于 Ａ Ｓ Ｓ建立 塔 机 有 限元 模 型 。从 起 升动 ＮＹ
Ｈ Ｃｌ
１ ｘ ．】 【
１ ０ ０２ （ － ． ． ＋ ． ％ ０２） ０
ＨＣ ２
ＨＣ ３
１５ ． Ｏ
１１ ． Ｏ
１ ５ ０４ （ｒ０２ ． ＋ ． ｖ ．） ０
１１ ＋ ． （ｒＯ２ ．０ ０６ ｖ ． ）
１ ． ６
１ ． ９
注 ：①Ｈｃ 广ＨＣ 是根据塔机的用途和动 态特性划分的起升等级 ，
重量一起处理为起升载荷 ； 塔身底部结构 刚度很大 ， ②
又与 地基 用地 脚 螺栓 相 连 ，约束处 理 为 固定支 座 ：起 重 臂 根 部通 过销 轴 与塔 机 回转 节相 连 ，在臂 架起 升 平 面可
认 为 是 固定 铰支 座 ：起 重臂 两根 拉杆 上 吊点 按 固定 铰支
载 荷 和 振 动 角 度 分 析 塔 机 在 典 型 工 况 下 的 结 构 动 态 响 应 ，获得 塔机 结 构在 不 同工 况下 振 动模 态及 瞬态 动 力学 结构 应力 ，对 计算 结 果进 行 了相 应 的动 载 系数 计算 ，同
时动 载荷的 影响， 不能准确 但
ｏｔ ｅｃｎ ｆ ｗｒｒ ｅ ０
ｌ
反映动载荷变化情况 。本文利用 Ａ Ｓ Ｓ计算该塔机在 １ ＮＹ
三种典 型工 况 下 的起重 臂端 点 处 的动载 时最 大 的位 移和 －
基于Ansys_的塔式起重机地震反应谱分析
基于Ansys的塔式起重机地震反应谱分析秦仙蓉 赵俊陆 王玉龙 张 氢 孙远韬同济大学机械与能源工程学院 上海 201804摘 要：塔式起重机在工程建造中发挥着重要作用，但因其具有高耸大跨度的细长结构，在地震的作用下可能造成结构损伤或破坏，有必要在设计阶段即对塔式起重机进行地震反应谱分析。
文中标定了利用Ansys平台进行反应谱分析的基本流程，构建了1个单自由度和1个二自由度系统，分别利用理论计算和Ansys数值模拟完成了这2个系统的地震反应谱分析，并分析对比这2种方法所得结果，实现了对Ansys分析流程的标定。
另外，根据经过理论标定的分析流程，对某型塔式起重机进行了反应谱分析，分别在平行、垂直于该塔式起重机模型臂架的方向施加地震加速度谱，合并生成各阶模态结果，可知模型垂直于臂架方向具有更强抗震性能。
关键词：塔式起重机；反应谱；结构；有限元；地震响应；分析中图分类号：TH213.3 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）15-0018-05Abstract: Tower crane plays an important role in engineering construction. However, due to large span, it may suffer structural damage or destruction in case of an earthquake. Therefore, it is necessary to analyze the seismic response spectrum of tower crane in the design stage. In this paper, the authors calibrated the basic process of response spectrum analysis through Ansys platform, constructed a single-degree-of-freedom system and a two-degree-of-freedom system, and analyzed the seismic response spectrum of these two systems by theoretical calculation and Ansys numerical simulation respectively, and compared the results, thus realizing the calibration of Ansys analysis process. In addition, according to the theoretically calibrated analysis process, the response spectrum of a tower crane was analyzed, and the seismic acceleration spectra were applied in the directions parallel to and perpendicular to the boom of the tower crane model, and the modal results of each order were generated. The results show that the seismic performance perpendicular to the boom direction is better. Keywords:tower crane; response spectrum; structure; finite element method; seismic response; analysis0 引言地震反应谱分析由美国学者Biot M A在20世纪40年代提出的[1]，描述了不同自振频率的弹性单自由度系统中相同阻尼比在地震激励下产生的最大响应与自振周期的关系[2]，广泛应用于结构抗震设计过程中。
基于ANSYS的塔式起重机结构稳定性分析
材料弹性范 围内，且对 一般 中小 型塔 机 的结构分 析不必考虑非线性 因素，因此本文 只讨 论在常 温
线 性条 件下塔 机结 构稳 定性 分 析 。 为了 建 模 更 加 合 理 ，应 考 虑 如 下 基 本 原 则 ： （） 模 型 能 全 面 、 准 确 地 反 映 塔 机 结 构 特 点 ； １ （）模 型受 力 应 与 塔 机 在 工 作 时 外 载 荷 作 用 下 相 ２ 同 ； （ ）模 型 的边 界条 件 处 理 应 与塔 机 实 际 工 作 ３
平面认 为 是 固定铰 支座 。 （ ）塔 机 附件 简化 。 ３
性分析 和 稳 定 性 验 算 已经 成 为 结 构 设 计 中必 须 考 虑 的关 键 性 问 题 ，而 目前 对 塔 机 结 构 稳 定 性 的校 核 主要 还 局 限于 手 工 计 算 ，且 Ｇ ／ ３ ５— １９ Ｂ Ｔ１７ ２ ９２
［ 图分 类 号］Ｔ １． 中 Ｈ２３３
［ 文献标 识码 ］Ｂ
［ 文章编 号 ］１０—５Ｘ（０ ７ １－０６０ ０ １５４ ２０ ）１０７—３
Ｔｈｅ ｓａ ｉｉｙ ａ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｏ ｒ ｃ ａ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｔ ｂ ｌｔ ｎａ ｙ ｉ ｆｔ ｅ ｔ ｗｅ ｒ ｎ ａ ｅ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
Ｚ ＨＥ －Ｊ ， Ｘ Ｅ Ｚ ｅｇ ｙ，Ｚ ＮＧ Ｘｉ ａ ｊｎ Ｉ ｈ ｎ —ｉ ＨＡＮＧ Ｇｕ －ｈ ｎ ｏｚ ｏ ｇ
随着塔式起重机 （ 以下 简 称 塔 机 ）技 术 的 进 步 ，塔 机 正不 断 向 大 型 化 方 向 发 展 ，随 之 而 来 的
结构稳 定 性 问题 也 越 来 越 重 要 ，塔 机 结 构 的稳 定
《 塔式起重 机设 计规范 》并 没有 给 出足够 的说 明。
基于ANSYS的塔式起重机结构分析
基于ANSYS的塔式起重机结构分析符国炎【摘要】以QTZ6012塔式起重机为例探索建立一种基于ANSYS的建模分析(塔式起重机结构分析的简化、单元选择、建立模型、载荷情况、设计工况计算、结果与分析)的研究方法,以达到从设计阶段找出塔机工作状态的危险部位及应力水平的目的,从而为塔式起重机的设计计算、检验检测和安全评估提供可靠数据和方法.【期刊名称】《建筑机械（上半月）》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】3页(P135-137)【关键词】塔式起重机;结构分析【作者】符国炎【作者单位】广东省建筑科学研究院集团股份有限公司,广东广州510500【正文语种】中文【中图分类】TH2121.1 模型简化由于回转支承结构等实体部件相对塔式起重机整体结构而言几何尺寸较小，而刚度较大、质量较为集中，当对塔机结构进行整体分析时，可以将回转支承结构等实体部件采用梁杆单元进行等效，使塔机的整体分析中只包含梁单元，避免了具有不同结点自由度的梁单元和板壳单元的联接问题。
另外，一般塔机都具有几百甚至几千根杆件，其输入数据文件已经很大，如果再同时分析回转机构的板壳结构，更将大大增大数据文件，甚至超出了计算机的工作能力。
在作完整体分析之后，再将整体分析中得到的等效单元的结点力作为外载荷，采用板壳单元单独分析回转机构。
根据设计规范的规定，塔机必须工作在材料弹性范围内，且对一般的中小型塔机的分析不必考虑非线性因素，因此QTZ6012塔机只讨论线性分析。
（1）塔身、起重臂主弦杆和腹杆的每个连接点根据实际尺寸建立节点，每节塔身、起重臂的连接点也建立节点。
（2）塔机模型应与实际形状保持几何上的相同，对研究问题影响不大的局部结构适当简化。
（3）模型的边界约束条件应与塔机实际工作时保持一致。
塔身底部结构刚度很大，又与地基用地脚螺栓相连，则认为在底部能承受弯矩，假定它是固接支座，约束线位移UX=0、Uy=0、Uz=0；角位移R0TX=0、R0Ty=0、R0Tz=0；平衡臂、起重臂、塔帽与塔身连接节点约束线位移UX=0、Uy=0、Uz=0；角位移R0Ty=0、R0Tz=0；平衡臂拉索、起重臂拉索与平衡臂、起重臂、塔帽连接节点约束线位移UX=0、Uy=0、Uz=0；角位移R0Ty=0、R0Tz=0。
基于ANSYS的塔式起重机臂架有限元参数化建模与分析
1
参数化
在进行系列产品设计 中, 由于其 结构形式 相
同, 而结构尺寸不同 , 如果逐个进行建模分析, 需 要花费大量的人力 和物力资源 , 造成设计周 期延 长。将参数化的思想引进到有限元的分析过程中 , 可以减少系列产品有限元分析的工作量 , 缩短设计 周期 , 提高设计效率。 参数化的概念涵盖很广, 通常指的是参数化的 造型 , 它是一种重要的几何参数快速构造和修改几 何模型的造型方法。参数化设计是实现设计自动化 的主要手段之一。参数化建模用于基本结构形状相 同但具体模型形状有较小变动的系列产品的设计。 根据如何得到参数值 , 可以将常见的参数化方法分 起重运输机械 2006 ( 9)
为如下几种 : 代数法、人工智能法、直接操作法和 语言描叙法。本文中有限元参数化模型的建立采用 的就是 ANSYS 的 APDL 语言描述法。
2
臂架结构参数化建模分析算例
采用交互式建立塔机的有限元模型, 建模的工
作量将十分巨大, 而且当臂架结构发生变化时 , 需 要重新建立模型。如果把结构模型都以参数化技术 进行有限元建模, 当需要新产品结构设计时, 只需 要输入必要的、合理的参数值, 即可自动建模。考 虑到塔机结构主要以型钢焊接结构为主, 结构具有 相似性, 为进行参数化建模分析提供了必要条件。 可以采用 VB、VC 等程序设计语言编制程序 , 用户 只要输入建立塔机结构所需的一些必要参数, 就可 以输出 ANSYS 参数化建模分析所需的参数化文件, 自动建立塔机有限元分析模型, 这样就可以减小模 型建立需要 的时间, 提 高工作效 率。利用 ANSYS 进行结构参数化建模与分析的基本流程见图 1。 2 1 臂架结构相关参数确定 塔机臂架形式多种多样 , 这里以最常见的正三 角形截面双吊点吊臂为例进行说明。要构建臂架的 有限元参数化模型 , 首先要确定与臂架相关的结构 参数, 主要包括以下数据: ( 1) 基本数据: 包括起 重量、小车轮距、臂架段数、臂架根部到回转中心 距离、小车及吊钩质量等。 ( 2) 臂架的基本数据: 包括臂架高 度、宽度、臂架 段数、每段长 度、节 11
基于ANSYS的塔式起重机塔身的静力学分析
基于ANSYS的塔式起重机塔身的静力学分析摘要：本文基于ANSYS软件，结合塔式起重机的结构特点和工作情况，对起重机塔身进行静力学分析。
针对塔式起重机塔身进行了应力和变形仿真计算分析，包括对塔身进行网格划分、施加载荷、固定约束和求解分析等。
结果表明，塔式起重机塔身结构符合要求。
关键词：ANSYS；塔式起重机；有限元分析；应力0引言随着国家现代化建设进程不断加快，对塔式起重运输机械的需求量也越来越大。
塔式起重机在多数情况下都是满载重载工作，各结构都承受较大的应力，因此对起重机在工作过程中的安全性能有很高的要求。
目前，对塔式起重机的安全性研究就是要在保证其施工效率的基础上最大程度地降低其发生安全事故的可能性，对塔式起重机的安全性分析主要可考虑以下两个方面塔式起重机自身的设计和操作人员的操作技术。
其中对起重机自身的设计有严格的要求。
随着科学技术和计算机技术的快速发展，使得ANSYS等仿真分析软件在机械领域广泛运用。
采用有限元分析的方法对塔式起重机进行仿真分析，可为实现产品轻量化提供参考。
本文以塔式起重机塔身为研究对象，运用ANSYS软件对塔式起重机塔身进行应力和变形仿真计算分析，通过ANSYS软件实现网格划分、施加载荷、固定约束和求解分析等过程，得到了塔式起重机塔身结构的应力应变图，最后分析塔身结构是否符合要求。
1建立有限元模型1.1有限元模型该模型运用SolidWorks建模软件建立，在建模过程中，将根据QTZ63塔式起重机塔身的实际结构特点，对其有限元模型做适当的简化，如忽略焊缝对塔机的影响，轴销连接均按固定连接对待等。
把建立的模型导入到ANSYS Workbench 中。
有限元模型如图1所示。
塔机塔身材料为Q235，其材料物理性能参数如表1所示。
表1 材料物理性能参数材料密度弹性模量泊松比Q 2357.8520.25图1 塔机塔身有限元模型1.2网格划分进入Mesh划分网格，选择所有实体，然后在Element Size中输入网格尺寸为500mm。
QTZ63C塔式起重机简介
QTZ63C塔式起重机QTZ63C塔式起重机是满足GB/T9462<<塔式起重机技术条件>>和GB5144<<塔式起重机安全规程>>等标准设计的加强型塔式起重机，额定起重力矩63t·m ，最大起重量为6吨，有TC5610、TC5013、TC4516等类型。
该机起升机构变极调速，回转机构为变频调速机构，变幅机构行星齿减速机内置卷筒，电控系统采用进口元件，安全保护装置为机械式或机电一体化产品，齐全可靠，该机具有固定、行走、附着、内爬等工作型式，可满足城市中高层建筑、工业厂房、电站水坝、桥梁等各种建筑施工的需要。
QTZ63C（5211）技术参数【起升机构】:起升机构(1560Kg)采用YZTDF225L2-4/8/32型三速电机，由电机通过齿形联轴节带动减速箱，再驱动卷筒。
使起升获得三种不同的起升速度，启制动平稳，冲击小。
当采用2绳时速度可达80m/min、40m/min、1 0m/min，采用4绳时可达40m/min、20m/min、5m/min。
在减速箱输入轴端装有液压推杆制动器（YWZ3-315/45）(见图4-13)。
在卷筒一侧装有高度限位器，高度限位器可根据所需高度进行调整,控制可靠、操纵简单、维修方便。
【回转机构】:回转机构是为塔机上部回转提供动力的传动装置，该装置由尾部带制动器的力矩电机、行星减速器、小齿轮、回转限位器等组成；安装在上支座上，其小齿轮与回转支承的大齿圈啮合。
减速器输入端带有一个常开状态的盘式制动器；可用于塔机顶升以及固定点作业时起重臂制动定位。
回转限位器用于控制塔机在某一个方向只能回转540°，以防扭断电缆。
【变幅机构】:变幅机构(320Kg)采用双速电机YDEJ132-4/8-3.3/2.2驱动，经由行星减速器带动卷筒，通过钢丝绳使载重小车获得23/46m/min两种速度在起重臂架上来回高速运行。
电机尾部带有一盘式制动器，当小车电机断电时延时制动。
QTZ63(JH5210)塔式起重机的构造简述及注意事项
QTZ63（JH5210）塔式起重机的构造简述及注意事项北京九虹重工QTZ63（JH5210）自升式塔式起重机由钢结构、工作结构、安全保护装置、电气控制与操纵系统组成。
整机的地梁被紧固于专用的混凝土基础上，其上部与塔身连结，塔身上端与下支座下面连接，下支座下面同时与套架连接，下支座上面与回转支承的外圈连接。
紧固在回转支承内圈上的转动部分包括:上支座、塔帽、起重臂、平衡臂、变幅小车与吊钩、配重、起升机构、回转机构以及司机室等，这些部件均可以绕塔身轴心线在各自水平面内一起作540°的全方位回转。
起重臂用两根起重臂拉杆与塔帽连接，其根部与上支座销轴连接，平衡臂则用两根平衡臂拉杆与塔帽相连，其根部与上支座销轴连接。
起升机构设在平衡臂中后部，回转机构布置在回转上支座的两侧，右侧是司机室，变幅小车和吊钩由设在位于起重臂靠近臂根处的变幅机构牵引，沿起重臂纵轴线做水平往复运动。
塔身高度由地梁、标准节的高度组成，独立高度由11节标准节组成，最大起升高度120m时，由48节塔身节组成，同时有6道附着装置。
附着预埋件埋于事先计划好的附着高度位置，以便用附着撑杆将塔身附着于建筑物上。
顶升机构由套架和液压顶升装置两部份组成，套架为框架式空间钢结构件，用销轴与下支座相连，其后侧装有液压顶升装置的顶升油缸及顶升横梁，液压泵站放置在套架工作平台上，顶升时顶升横梁顶在塔身的踏步上在油缸的作用下，套架连同下支座以上部分沿塔身轴心线上升，油缸顶升两次，可引入一个标准节。
起升高度不超过30米时，采用独立式，大于30米时采用附着式，附着时不论任何情况下，上部悬臂部分不得大于20米。
独立高度时标准节11节。
附着时可根据需要增加标准节和附着装置。
一、钢结构部分：钢结构部分主要有地梁、标准节、基础节、附着装置、回转支承、下支座、上支座、塔帽、司机室、平衡臂、起重臂、起重臂拉杆、变幅小车及套架等。
二、工作机构：工作机构包括：起升机构、回转机构、变幅机构及液压顶升机构等部分。
基于Ansys的塔式起重机结构有限元分析
工 作状 态 风 压 时 各 计 算 工 况 均 考 虑 自重 载 荷 、起
升载荷 、回转起 （ ）动惯 性载 荷 以及风 载荷。 制 工作状 态 风 载荷 ，风 载荷 Ｐ ｗ＝ＣＡ，其 中 的 ｃ为 ｑ
《 起重运输机械》 ２ １ （ ０ ０２ １ ）
３ 一 ６
风力 系数 ；ｑ计算 风 压 ，Ａ为迎 风 面 积 。非 工 作 状 态 风载荷 ，风 载荷 Ｐ ｗ＝Ｃ ｈ。 Ｋ ｑＡ，并 以节 点 载 荷 的 形 式施 加在结 构 的相应各 节 点上 。
非 常 有 必 要 的。 本 文 以 Ｊ ７ ５ 塔 机 为 例 ，在 Ｃ ００ Ａ ｓｓ中建模 ，分 析塔 机 的结 构 的强 度 、刚度及 稳 ｎｙ
定性 ，为塔 机 的设 计 和 寿 命 预 测 提 供 一 定 的数 据 和参 考 。
１ 建 立 有 限元 模 型
１ １ 选 取单 元 ．
塔 机 的 起 重 臂 、平 衡 臂 弦 杆 、塔 身 杆 件 及 拉 杆 等 材 料 均 为 Ｑ ４ Ａ，所 有 腹 杆 材 料 为 Ｑ ３ Ｂ， ３５ ２５ 模 型 的边界 约束 条件 应 与 塔机 实 际 工 作保 持 一 致 。 塔 身底 部结 构刚 度很 大 且 与地 基 以地 脚 螺 栓 相 连 ，
个 臂架 结构离 散成 １ ４ ９个单 元 ，其 中 ５６个梁 单 ２ ６
元 ，１８ ７个 杆 单 元 ，２ ２ ０个 质 量 单 元 ，９ ７个 节 ８
点 ，有 限元模 型见 图 １ 。
工 具 等 吊装 工 作 的 主 要 设 备 ，其 主 要 故 障 事 故 为 整 机 倒 塌 、结 构 断 裂 等 。 因 此 ，在 设 计 阶 段 合 理 、有 效 地 模 拟 塔 机 结 构及 其 典 型运 行 工况 是
QTZ63型塔式起重机顶升机构毕业设计
QTZ63型塔式起重机顶升机构的设计1.引言二次世界大战结束以后，由于许多国家夷为废墟，庞大而艰巨的家园重建工作，要求建筑施工实现机械化，以加速建设进度。
作为建筑机械化主导机械，塔式起重机得以应运而迅猛进展。
我国塔式起重机行业进展概况我国塔式起重机行业于20世纪50年代开始起步，1953年由原民主德国引进建筑师-Ⅰ型塔式起重机（Baumeister Ⅰ）,1954年抚顺试制成功第一台2-6t塔式起重机，仿建筑师-Ⅰ型。
初名TQ2-6塔式起重机。
第一次在北京用于大型砌块民用建筑施工，并取得成功。
1965年列入国家生产计划的沈阳建机厂开始批量生产红旗Ⅱ-16型塔式起重机。
20世纪80年代随着改革开放和国际技术交流增多，我国曾前后有原联邦德国.法国.意大利及丹麦引进了为数可观的塔式起重机产品，专门是1984年由法国POTAIN公司引进的三种机型（H3/）的生产许可证，极大地增进了我国塔式起重机产品设计制造技术的进步。
通过消化吸收国外先进技术，对基础部件，如电动机.电器.回转支承.传动机构及安全装置等进行定点生产，一些生产主机的专业大厂还进行了相应的技术改造，增设钢材预处置生产线，从而使国产塔式起重机的质量迅速提高，一些主要机种已达到或接近国外同类产品质量水平。
进入20世纪90年代以后，我国塔式起重机行业随着全国范围建筑任务的增加进入了一个新的兴盛时期，年产量连年猛增，全国塔式起重机总拥有约为10万台。
塔式起重机出口业务曾一度极为兴旺。
至此，无论从生产规模，应用范围和塔式起重机总量来衡量，我国都可谓世界首号塔式起重机大国。
改革开放以来，国民经济的腾飞和投资规模的扩大，增进了建筑机械行业的不断进展，为塔机行业提供了良好机缘和进展空间。
据有关方面提供的信息：我国西部开发建设、国家能源建设、煤炭大体建设、油田建设、住宅建设、城市地铁建设等众多项目，估计2001～2005年全社会固定资产投资规模约为60000亿元，用于购买建筑机械的费用每一年约为700亿元左右，其中相当数额用于购买塔机。
基于ANSYS的塔式起重机结构模态分析
第６期尹强，等：基于ＡＮＳＹＳ的塔式起重机结构模态分析９９并进行了模态扩展，结果如下见表２。
表２Ｑｚ＇１２５塔机动态计算结果与文献结果比较通过表２可以清晰的看到本文建立的计算模型，与文献［２］结果十分接近，最大误差为２．４４８％，最小误差为２．３３２％，普遍误差在２％～３％之间，完全达到了工程计算误差许可范围，也直接证明了本方法具有很高的可行性。
本例计算的ＱＴＺ２５塔机前面几阶振型及振型曲线（限于篇幅，只列出前面６阶振型），见图２～图８。
图１塔机的有限元模型图３二阶振型图５四阶振型图２一阶振型图４三阶振型图６五阶振型３结论图７六阶振型图８各阶振型曲线由振动理论可知，对于塔机这样一个多自由度系统而言，低阶固有频率对系统的动力响应贡献较大，而高阶固有频率影响较小，所以对塔机系统而言只要提取其低阶固有频率就能很好反映系统动力特性。
通过对前几阶振型分析可以得到以下几点的结论：１）塔机结构的一阶振型是塔机绕塔身在水平面内扭转振动，振动频率为０．２２９１９Ｈｚ，说明了塔机在绕塔身的刚度偏小，在设计时应该考虑予于加强。
２）塔机结构的二阶振型是塔机绕塔身根部固定端在前后弯曲振动引起吊臂的点头运动。
振动频率为０．５７８１３Ｈｚ。
３）塔机结构的三阶振型是塔机绕固定点左右摆动，其振动频率为０．６３２２６Ｈｚ。
４）塔机结构的四阶振型是吊臂和平衡臂绕塔身前后弯曲振动，振动频率为１．６０５８Ｈｚ。
５）塔机结构的五阶振型是吊臂和平衡臂在水平面内弯曲振动，振动频率为１．９０７７Ｈｚ。
以上结果与实际观察的振动情况相符合，进一步说明本文介绍的方法具有可行性，避免了常规分析塔机动态响应时做的种种假设，结果更具有可靠性。
塔机生产企业技术人员可以在塔机新产品设计中用有限元分析结果指导样机试制，样机做好后进行模态试验分析，用模态分析所得的模态参数，对有限元模型再进行修改，使其更符合实际，从而提高有限元分析的精度，根据修改后的分析结果提出塔机结构动力修改方案，用于指导新产品的批量生产。
基于ansys的塔式起重机力学分析
基于ansys的塔式起重机力学分析作者：李康敏徐雅澜耿冠秋陈珂来源：《大东方》2017年第02期摘要：本文对塔式起重机进行研究，根据各结构特点，建立塔式起重机仿真模型。
然后考虑风荷载作用，将风载量化到各个部件的单元节点上，施加起重载荷和位移约束求解。
分析结果，该塔式起重机性能优良，安全稳定。
这对大型塔式起重机结构的稳定性和安全性设计将有重要意义。
关键词：塔式起重机；有限元；风载荷引言近年来，随着建筑行业快速发展，塔式起重机得到广泛的推广。
塔式起重机的推广使用，较大提高了工作效率，为施工创造了安全的工作环境。
然而，工作效率提高的同时，塔式起重机也带来了一定的机械危险。
为此，国内已开始重视在使用新型材料、新型工艺和新型技术的同时，研究安全稳定技术，减少不安全因素，提高产品竞争力。
目前，塔机不断向大型化发展，且主要以工作经验设计为主，虽满足基本工作要求，但自重大和稳定性差。
本文通过对塔式起重机建模分析，得出其稳定性及安全性的结论。
一、塔式起重机结构特点起重机的底架被固于专用的混凝土基础上，其上部与标准节连结，标准节最上端与回转中心的下转台连接，下转台与回转支承外圈连接。
回转支承内圈上的转动部分，包括回转上转台、平衡臂、起重臂、塔帽、变幅小车与吊钩、起升机构、平衡重、回转机构以及操纵室等，这些部件均通过回转机构可以在水平面内作500度的全回转。
起重臂根部与上转台用铰链连接，且两根起重臂拉杆与塔帽连接。
平衡臂根部与上转台用销轴连接，也用两根拉杆与塔帽相连。
塔式起重机是一种常见的施工起重结构，按结构类型可分为动臂式和静臂式。
由于塔式起重机塔身较高，受到风载荷作用较大，因此对其安全性和可靠性的分析和评价是确保其在服役年限内正常使用的重要环节。
二、起重机仿真建模塔式起重机金属结构部分主要有底架、标准节、下转台、回转支承、上转台、塔帽、平衡臂、司机室、起重臂、变幅小车、拉杆等。
（1）塔身由标准节组成。
标准节呈长方形空间桁架结构，是由角钢组焊而成，四周为主角钢，其余角钢为副角钢。
QTZ63塔吊说明书解析
QTZ63塔吊说明书解析⽬录第⼀章概述 (2)第⼆章起重机技术性能 (5)第三章起重机构造简述 (8)第四章起重机固定式⼯作状态的安装与拆卸 (25)第五章起重机附着式⼯作状态的安装与拆卸 (46)第六章起重机的使⽤与操作 (50)第七章起重机的维护与保养 (56)第⼋章起重机常见故障与排除 (61)第九章其它 (63)第⼀章概述1.1 QTZ63E塔式起重机是由徐州建筑⼯程机械有限公司设计的新型建筑⽤塔式起重机，该机为⽔平臂架，⼩车变幅，上回转⾃升式多⽤途塔机。
其吊臂为50⽶、55⽶两种臂长的组合，最⼤起重量为6吨，额定起重⼒矩为76吨·⽶。
该机主要特点如下：（1）上部采⽤液压顶升，来实现增加或减少塔⾝标准节，使塔机能随着建筑物⾼度变化⽽升⾼或降低，同时塔机的起重能⼒不因塔机的升⾼⽽降低。
（2）⼯作速度⾼，调整性能好，⼯作平稳，效率⾼；起升机构采⽤三速电机，和单速⽐减速箱，能实现重载低速，最⾼速度可达80m/min。
⼩车牵引机构：牵引⼩车在⽔平臂上变幅，其有良好的安装就位性能。
回转机构采⽤⾏星减速机，配置液⼒偶合器，承载能⼒⾼，起动制动平稳，⼯作可靠。
（3）⼯作范围⼤，⼯作⽅式多，适⽤对象⼴。
通过更换或增减⼀些部件及辅助装置，塔机可以获得固定，附着于建筑物两种⼯作⽅式，以满⾜不同的使⽤要求。
附着式的最⼤起升⾼度可达140⽶。
附着式起重机的塔⾝可直接安装在建筑物上或建筑物附近旁的混凝⼟基础上，为了减少塔⾝计算长度以保持其设计起重能⼒，设有五套附着装置。
第⼀附着装置距基础⾯33⽶，第⼆附着装置距离第⼀附着装置附着点是30⽶，第三附着装置距第⼆附着装置附着点是27⽶，第四附着装置距第三附着装置附着点是24⽶，第五附着装置距第四附着装置附着点是15⽶，附着点的⾼度可允许现场根据楼层的⾼度做些适当的调整。
塔机独⽴固定式⼯作，最⼤起升⾼度为40⽶。
（4）各种安全装置齐全，各机构均设有制动器，可保证⼯作安全可靠。
QTZ63型塔式起重机“爬行”的分析与对策参考文本
QTZ63型塔式起重机“爬行”的分析与对策参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月QTZ63型塔式起重机“爬行”的分析与对策参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
在施工现场使用的QTZ63型塔式起重机经常会出现一种所谓的爬行现象：当塔身进行调节工作时，液压缸及所承受的部件出现时快时慢，降速降停交替产生振动，这种情况会引起塔机冲击疲劳破坏，严重时甚至会出现断裂事故。
1 “爬行”现象产生原因检“爬行”现象的产生主要是同于液压系统设计不当造成的，但在最初往往很难发现这问题，而是通过对一系列液压原件的检测，采用“逐渐副近故障”原理而发现的。
诊断结果表明，该塔面的液压缸及荷生下降时产生的断续振动现象并非由于液压磨擦力特性及液压系统刚度降低所致，也与系统的压力调整所存在管道中的空气无关。
“爬行”故障可能与液压系统的某处回路有关。
经检测，液压泵3的额定工作压力为25MPa，泵的输出油量及压力均正常，溢流阀5控制系统最高压力，经检测调压正常。
手坳换向阀6换向时亦无异常情况产生，双向液压锁7组成了系统的平衡锁紧回路。
由此看来，问题的关健就出在双向液压锁7一。
2 双向液压锁锁系平衡回路的分析由于双向液压锁7的作用，当手云动换向阀6处于中位时，液压锁处于卸荷状态，液压缸只紧锁在任意位置，当换向阀6处于右位时，双向液压锁7打开，进入起升工况，此时由于顶升负重对无杆油腔压产生阻力，不会在左边液腔单向阀B产生“负压”现象，故不会出现振动。
塔式起重机钢结构有限元分析
塔式起重机钢结构有限元分析摘要：运用有限元软件ANSYS对某塔式起重机钢结构进行建模分析，并对建模时模型的简化处理、单元选择以及荷载施加等关键技术进行了讨论。
通过模态分析获得了塔机结构的固有频率和振型，结合塔机实际情况，分析了部分模态振型。
关键词：塔式起重机；有限元分析；模态分析引言：塔式起重机（简称塔机）是城市建设、工程施工中不可缺少的一种主要运输设备，它可以加快施工进度、缩短工期、降低工程造价。
随着我国经济的快速发展和城市建设规模的不断扩大，大型工程和群体工程越来越多，塔式起重机在建筑行业的作用也越来越重要，为了提高效率，塔机不断向大型化、高速化发展，随之而来的塔机的振动问题也越来越突出[1]。
因此，本文利用大型有限元软件ANSYS对塔机结构进行建模及模态分析，得到了塔机整体的振型，并对其进行了分析。
1塔机模型的建立1.1塔机参数选取（1）塔身高：30m、悬臂长：45m、平衡臂一侧臂长：12m（2）标准节尺寸：1665×1665×2800mm（3）平衡重质量：10t、典型吊重工况：2m-6t，45m-1.5t（4）悬臂框架截面采用等腰三角形，边长分别为1665mm、1500mm1.2模型简化处理塔机的金属结构主要包括塔身标准节、塔顶、起重臂架、平衡臂、附着装置、变幅小车、吊钩以及上下转台、司机室等。
它是一个复杂的金属结构，塔机有限元建模时，根据实际情况进行必要的简化[2]：（1）对塔机进行整体结构分析时，由于回转支承结构等实体部件相对于塔机整体而言几何尺寸较小，质量集中，且实体部分局部不易失稳，在进行整体分析时，将回转支承结构采用梁杆单元进行等效，使塔机的整体分析中只包含梁单元。
（2）塔机底部结构与地基用螺栓相连接，塔机顶部与上回转支座连接以及下回转支座与塔身连接，各个标准节之间的连接作为固接支座处理。
（3）起重臂根部与塔机的回转节相连，起重臂与2根拉杆的连接及拉杆与塔顶的连接，平衡臂的臂根和塔机回转节的连接、平衡臂和2根拉杆的连接及拉杆与塔顶的连接均按照固定铰支座来处理。
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２ ＱＴ Ｚ ６ ３ Ｃ 塔式起 重机 结构 设计
Ｑ Ｔ Ｚ ６ ３ Ｃ塔式起 重机是 满足 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ０ ３ １《 塔 式起重 机》 和
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Ｇ Ｂ ５ １ ４ ４ ， 《 塔式起 重机 安全规程》 等标准设计 的加 强型塔式起
重机 ， 额定 起重力矩 ６ ３ ｔ ・ ｍ ， 最大 起重量 为 ６ ｔ ， 有Ｔ Ｃ ５ ２ １ １ 等
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类型 。该机起升机构变极调速 ， 回转机 构为变频 调速 机构 ， 变 幅机构行星齿减速机 内置卷筒 ， 电控系统采 用进 口元 件 ， 安全 保护装置为机械式或机电一体化产品 ， 齐全 可靠 ， 该机具有 固
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摘 要： 塔式起重机是 一种在 工业和 民用建筑 中广泛使用的起 重设备。根据要求和用途不 同， 塔 式起 重机的参数 、 规格和结构形式也不 同。文章利 用有限元理论 ， 基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 有限元分析软件 ， 对Ｑ Ｔ Ｚ ６ ３ Ｃ塔式起重机的钢 结构及稳 定
性 进 行 分析 。
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收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ９ — ２ ０ 作者简 介 ： 张欢 （ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 男， 江苏淮安人 ， 硕士 ， 讲师， 主要研 究 方向 ： 机 械 工程 、 数控 、 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｍ。
在塔式起重机 的设计过程 中，其结构分析 和验算 已成 为 不可忽视 的关键性环节 。如果采用传统 的手工计算 方法进行 这 一过程 ， 不但工作量大 ， 而且错误 率高 ， 而计算 机技术 的迅
速发展及有 限元理论 的 日益 完善为解 决该 问题 提供了 良好的
解 决 办法 。 图 １ 整 机外 形
定、 行走 、 附着 、 内爬等工作 型式 ， 可满足城市 中高层建筑 、 工 业厂房 、 电站水 坝 、 桥梁等各种建筑施工 的需要 。 ２ ． １ ＱＴ Ｚ ６ ３ Ｃ塔式起重机参数
（ １ ） 整机外 形图如图 １ 所示 。 （ ２ ） 起重特性。图 ２ 、 图３ 所示 。
图 ２ 两倍率起重 特性
第 ４ ０卷第 １ １期 ・ 学 术
Ｖ ｏＩ ４Ｏ Ｎ ＯＶ １ １
湖
南
农
机
２０１ ３ 年 １１ 月
ＮＯＶ ２０ １ ３
ＨＵＮＡＮ ＡＧＲ Ｉ ＣＵＬ ＴＵＲＡＬ ＭＡＣＨＩ ＮＥ ＲＹ
基于 Ａ ＮＳ ＹＳ的 ＱＴ Ｚ ６ ３ Ｃ塔式起重机结构分析
张 欢
（ 江苏 食 品药 品职业技 术学 院 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ３ ）
关键词 ： 塔式起重机 ， 钢结构 ， 稳 定性 ， 有限元
中图分类号 ： Ｔ Ｈ ２ １ ３ ． ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ８ ３ ２ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ － ０ ０ ３ ２ — ＹＳ Ｓ ＱＴ Ｚ６ ３ Ｃ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｉ ｓ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｕｐ ｏ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｓ ｔ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ，ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ，ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ， Ｆ ＥＭ
１ 引言
随着 中国经济实力的不断增长 ，城市越来越多 的高层建 筑迅速涌现 ， 塔式起重机 已成为不可缺少 的建筑机械 。 现代工 业建设 的快速发展和市场竞争的加剧 ， 对塔 机的起重 力矩 、 工 作速度 ， 起 升高度提 出了更高 的要 求 ， 同时也要求尽可能轻 的 塔式起重机的机械结构 ， 以降低制造成本 。