1、塔式起重機(jī)(簡稱塔機(jī))是現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)中廣泛使用的建筑施工機(jī)械之一,是完成各類工程建設(shè)項目必不可少的重要施工工具。考慮到塔機(jī)工作的特殊性,如塔機(jī)的回轉(zhuǎn)、起升和變幅機(jī)構(gòu)常處于頻繁且斷續(xù)狀態(tài)的啟動、制動工作環(huán)境,這種工作狀態(tài)對塔機(jī)整體結(jié)構(gòu)而言,必定會對塔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的沖擊影響和振動影響。如果出現(xiàn)振動強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度超過塔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計的承受范圍,就會直接影響塔機(jī)工作的安全性,嚴(yán)重使便會造成塔機(jī)倒塌。
　　塔機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括空間桁架

2、結(jié)構(gòu)和板類箱型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。比較典型的桁架結(jié)構(gòu)有塔身結(jié)構(gòu)和底盤結(jié)構(gòu),常用的板類箱型結(jié)構(gòu)主要是指回轉(zhuǎn)支座。其中,回轉(zhuǎn)支座主要起到連接塔機(jī)的非回轉(zhuǎn)部分與回轉(zhuǎn)部分的作用,相當(dāng)于一個實(shí)現(xiàn)塔機(jī)上部分進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動的連接橋梁,它主要由上回轉(zhuǎn)支座、回轉(zhuǎn)支承外圈板及下回轉(zhuǎn)支座組成。塔機(jī)在設(shè)計制造過程中,多采用焊接方法將不同型號的鋼材焊接在一起,例如,塔身結(jié)構(gòu)和底盤結(jié)構(gòu)主要選用Q345B型號的圓鋼、管材和角鋼焊接而成,而回轉(zhuǎn)支座由于整體結(jié)構(gòu)較大且機(jī)構(gòu)自身的特殊

3、性,多選用Q354B型號的板材焊接而成。
　　目前,國內(nèi)對塔機(jī)的研究設(shè)計方法多以靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法為主,設(shè)計工作者憑借多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),對塔機(jī)的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析及設(shè)計。而且現(xiàn)在很多學(xué)者對塔機(jī)的研究多偏向于塔機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)、起重臂結(jié)構(gòu)和平衡臂結(jié)構(gòu)方面的研究,對塔機(jī)塔身結(jié)構(gòu)、底盤結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支座結(jié)構(gòu)的研究較少,特別對起重力矩力矩很大的超大型塔機(jī)而言,這方面的研究更是少之又少。
　　由于傳統(tǒng)的設(shè)計方法在設(shè)計研究的過程中,不能做到適時地對

4、結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整,并且采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法往往容易出現(xiàn)設(shè)計保守估計,用材過量浪費(fèi)的現(xiàn)象,故以塔機(jī)實(shí)際的工作狀態(tài)作為研究基礎(chǔ),對塔身結(jié)構(gòu)、底盤結(jié)構(gòu)和回轉(zhuǎn)支座結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析、動態(tài)特性分析及優(yōu)化分析,在校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,檢查結(jié)構(gòu)的共振特性,最后對結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化,使其在滿足設(shè)計要求以及安全生產(chǎn)要求的前提下,提高材料利用率,充分發(fā)揮材料的使用性能,降低生產(chǎn)成本。
　　有限元分析法是目前應(yīng)用最為廣泛的分析方法,其功能強(qiáng)大,已延伸到諸

5、多領(lǐng)域工程問題的研究。故利用ANSYS軟件的靜力學(xué)分析模塊、基礎(chǔ)動力學(xué)分析模塊和優(yōu)化分析模塊分別以塔機(jī)的主要空間桁架結(jié)構(gòu)和板類箱型結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同工況水平的力學(xué)分析,在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度校核的基礎(chǔ)上,對結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進(jìn)行初步的研究,最終結(jié)合靜力學(xué)及動力學(xué)分析結(jié)果并對結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題展開初步的探索。分析結(jié)果表明,塔身結(jié)構(gòu)、底盤結(jié)構(gòu)及回轉(zhuǎn)支座結(jié)構(gòu)均滿足設(shè)計要求,且結(jié)構(gòu)應(yīng)力均小于許用應(yīng)力,還存在可優(yōu)化空間,故對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。最后對改進(jìn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行