苏ICP备112451047180号-6
某型号塔式起重机平衡臂设计
1. 设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
1.1 题目背景、研究意义
在建筑安装过程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多应用中最广泛的是塔式起重机。塔式起重机简称塔机，也称塔吊，源于西欧。在各种起重机械中，塔式起重机具有其独特的技术性能指标，已成为建筑工地的主要施工机械，他是最早出现在西方工业革命的城市建设中，由早期的系缆式桅杆吊演变而来，并随着建筑结构体系和施工方法的改进，塔机也演变出各种形式和规格，已成为起重机械中的一个重要门类。
塔式起重机(简称塔机)作为主要物料运输机械在建筑业得到了广泛应用。尤其近年来随着高层、超高层建筑的兴起，塔机在现代化建筑施工过程作用越来越大，并且不断向大型化、智能化方向发展。近年来，建筑业的迅速发展，为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会 。
塔式起重机由于具有适用范围广、回转半径大、起升高度大、效率高、操作简单等特点，目前在我国建筑安装工程中已得到广泛使用，成为一种主要的施工机械，特别是对于高层建筑来说，是一种不可缺少的施工设备。 塔式起重机是一种塔身树立起重臂回转的起重机械。他的特点是：起重臂安装在塔身上部，因而起升的有效高度和工作范围就比较大。这是各种不同类型塔式起重机的共同特点
1.2 国内相关研究情况
塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。在六十年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机。并在工作机构中采用了比较先进的技术，如可控硅调速、涡流制动器等。进入七十年代后，它的服务对象更为广泛。因此，幅度、起重量和起升高度均有了显著的提高。中国塔机行业发展走的是一条从引进国外技术，到不断自我发展的道路。 经过多年的发展，目前全国塔机行业年产量约20000台，产值近100亿元人民币。除满足国内建设需求，还部分出口。但是，全行业在生产制造水平，经营规模，产品的质量和性能等方面，都存在较大的差异。以科学发展观和国家要求转变经济发展方式的观点来看，我国塔机行业亟待一个大的转变和提升。自上世纪80年代中期至今，我国的塔机制造业在整体上，有了一个较大的飞越。
但以科学发展观的观点和要求来看待，我国塔机行业不论是在产品的品种、类型、结构细节，三大机构技术水平的提升，以及制造工艺的改进和提高，试验手段的完善等诸多方面，仍有较大的改进和提升空间。
今后我国塔机行业的发展及方向，应重视以下几个方面：（1）在塔机品种和类型方面，小吨位塔机要向快装式方向发展，大吨位塔吊要向动臂式方向发展。
这一方面是我国的道路运输越来越发达，为快装式塔吊的运输提供了便利的条件，同时快装式塔吊可免除塔机基础制作的费用和浪费，安、拆效率高。一种安全、简便的中小型快装式塔机，在下一步的新农村建设和中小城镇的建设中，将有非常广阔的市场前景。而大型塔机应向动臂式方向发展，一是动臂式塔机与水平臂式塔机相比，同吨位的其平衡臂和起重臂的钢材用量要减少30%左右；二是大吨位动臂式塔机使用安全性，要高于水平臂塔机；三是动臂式塔机对空间的干涉和影响小，使用的举高特性也是平臂式塔机不可比拟的；四是动臂式塔机更适合对大型钢结构施工的吊装。目前我国超高层钢结构和大型工业厂房的钢结构施工所采用的动臂式塔吊，大部分仍依靠进口。
在塔机结构的研发设计方面，目前国内的所有厂家，均不具备相应的试验设施和检测手段，结构设计仅是通过电脑软件所得到的模拟数据，但还不能通过试验检测得到精确的数据，这对后期使用材料和结构的疲劳及耐久性，缺乏准确的判断和预知性。这也是我国塔机制造行业与发达国家同行业存在较大差距的方面。因此，在目前国内塔机行业标准和监管还不十分完善的情况，有一定规模和研发实力的企业，应以增强自觉性和负责任的态度，逐步建立和完善相应的试验和检测手段。如此一是可以引领行业的发展，做规则的制定者；二是为今后行业的不断洗牌、整合抢占先机；三是通过试验手段的提高，做到产品研发的最大合理性和经济性，以降低产品的制造成本。
在机构方面，要开发出结构紧凑、高效、节能、可靠性高的三大机构。 目前一些厂家在中大型塔机上配置的软齿面圆柱齿轮的π型起升机构，应予以淘汰。起升机构卷筒应全部采用“LEBUS”双折线槽型式，以提高钢绳使用寿命。采用变频控制的起升机构，应适时开发和运用电流二次逆变技术，提高节能性。大吨位塔机，应相应开发柴油机作为动力和液压系统作为驱动的起升机构，以提高塔机的适用性。而回转机构设计方面，目前国内没有任何一个厂家，较好地解决塔机在运行中突然停电回转失控的工况。
在塔机智能化方面，我们几乎是一片空白。中型以上塔机在力矩限制器、起重量限制器两方面，要实现实时检测和控制。变幅也要实现实时直观显示。各机构故障也应实现实时在线功能检测。同时一种经济适用的群塔作业的防碰撞装置， 也应作为重要的研究课题。驾驶室的坚固度，以及更加人性化的操作环境，也需要进一步的提高和改进。
在结构制作方面，要进一步提高工艺装备的精度和焊接质量，以及涂装质量和水平。大多附件如栏杆、爬梯、平台等要全部采用镀锌处理，以提高这些附件使用的耐久性和整机的美观度。 以上是我国塔机制造业在总体上需要不断改进、提高的基本的方面以及发展的方向。除行业全体从业者的自觉性和主动性，国家相关部门也应当不断提高行业标准，加大监管力度，促进行业发展上水平。 塔机从整体上说是一种非紧凑型设备，以现在“机、电、液”的技术水平，以及不断提高的冶金材料技术，在一定时间内要使我国塔机行业和产品在整体技术水平上，有一个本质上的提升，应当说具备了充分的条件。特别是有一定规模和实力的企业，应将我国塔机行业技术水平的提高，作为一种责任，以科学发展观为工作指南，秉持“敏捷化制造”理念，锐意创新，戒除浮躁，就一定能使我国塔机技术水平有一个大的提升，树立我国塔机的民族品牌和形象，缩短与先进国家的差距并赶超。
2.本课题采用的研究方案、研究方法或措施
2.1设计参数：
起重机最大起重量Q=25t
工作幅度80m
端部吊重11.5t
固定式最大起升高度78.68m
2.2初步设计方案
平衡臂与平衡重
塔式起重机是上回转塔机。上回转塔机均需配设平衡臂，其功能是支撑平衡重（或称配重），用以构成设计上所需要的作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩，在小车变幅水平臂架自升式塔机中，平衡臂也是延伸了的转台，除平衡重外，还常在其尾端装设起升机构。起升机构之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一则可发挥部分配重作用，二则增大钢丝绳卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排绕并避免发生乱绳现象。
1） 平衡臂的结构型式
平衡臂的构造设计必须保证所要求的平衡力矩得到满足。短平衡臂的优点是：便于保证塔机在狭窄的空间里进行安装架设和拆卸，适合在城市建筑密集地区承担施工任务的塔机使用，不易受邻近建筑物的干扰，结构自重较轻。长平衡臂的主要优点是：可以适当减少平衡重的用量，相应减少塔身上部的垂直载荷。平衡重与平衡臂的长度成反比关系，而平衡臂长度与起重臂之间又存在一定关系，因此，平衡臂的合理设计可节约材料，降低整机造价。
2）常用平衡臂有以下三种结构型式：
（1） 平面框架式平衡臂，由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组合梁河系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走到板两旁设有防护栏杆。其特点是结构简单，加工容易。
（2） 三角形断面桁架式平臂，又分为正三角形断面和倒三角形断面两种形式。此类平衡臂的构造与平面框架式平衡臂结构构造相似，但较为轻巧，适用于长度较大的平衡臂。从实用上来看，正三角形断面桁架式平衡臂似不如倒三角形断面桁架式平衡臂。
（3） 矩形断面格桁结构平衡臂，其特点是根部与座在转台上的回转塔架联接成一体，适用于小车变幅水平臂架特长的超重型自升式塔机。
平衡臂结构选用型式的原则是：自重比较轻；加工制造简单，造型美观与起重臂匹配得体。故此次设计选用三角形断面桁架式平臂。如图1-1所示：
图1-1 平衡臂
3） 平衡重
平衡臂长度与起重臂长度之间有一定的比例关系一般可取其比值为0.2~0.35。 平衡重的用量与平衡臂的长度成反比例关系，一般用铸铁或钢筋混凝土制造。铸铁平衡重结构较复杂，制造难度大，但是体形尺寸小，迎风面积小。钢筋混凝土体积较大，迎风面极大，对塔身结构和整体稳定性有一定不利影响。平衡重一般可分为固定式和活动式两种。活动平衡重主要用于自升式塔机，其特点是可以移动，易于使塔身上部作用力矩处于平衡状态，便于进行顶升接高作业。但是，构造复杂，机加工量大，造价较高。故国内大部分塔机均采用固定式平衡重。
平衡重可用铸造或钢筋混凝土制成。铸铁平衡重的构造较复杂，制造难度大，加工费用贵，但体形尺寸较小，迎风面积较小，有利于减少风载荷的不利影响。钢筋混凝土平衡重的主要缺点是体积大，迎风面积大，对塔身结构及稳定性均有不利影响。但是构造简单，预制生产容易，可就地浇注，并且不怕风吹雨淋，便于推广。
因此，本次设计的塔式起重机采用钢筋混凝土式平衡重。
由前所述,确定选用三角形断面桁架式平衡臂,平衡臂计算平衡臂是用来搁置平衡重、起升机构、电控柜等设施用的，它是由工字钢、槽钢、防钢管或角钢组焊而成的平面框架，其上设有走道和防护栏杆，便于人员在上面进行安装和检修作业。上回转塔机的平衡臂相对较大，约为起重臂长的1/4左右，前臂分为前后两节，节间用销轴连接，其根部由销轴与回转塔身相连 接，尾部通过平衡拉杆与塔顶相连接。平衡重搁置在尾部，起升机构也靠后方布置，电控柜靠前方布置，这样布置平衡效果最好，而且便于检查、维护和管理。塔机平衡臂承受平衡臂拉杆、起升绳的拉力、风载荷、起升机构、平衡重、平衡臂自重及产生的惯性力。属于双向压弯构件。根据受力结构要求，采用支肢为40a#槽钢，缀条为双层L75
6角钢。
图2.1平衡臂机构示意图
2.3平衡臂受力计算
其中：
：平衡臂自重； 
：起升机构重（1200kg）；
：配电箱重（）； 
：平衡重；
T：拉杆拉力； S：起升钢丝绳拉力；
：平衡臂自重（30000kg）；
：平衡重（12000kg）。
计算工况：
本塔式起重机平衡臂耳板位置的设计原则：无风、静态状态主肢应力等于无风、吊起最大起重量、静止状态主肢的应力。所以平衡重设计工况为空载、钢丝绳全部卷入、风吹直吊臂。工况一：R=80m，Q=11.5t
a）无风
（1）起升平面内
（2）回转平面内
b）风载（风向垂直于臂架）
（1）起升平面内
（2）回转平面内
工况二：R=45.2m，Q=25t
a）无风
（1）起升平面内
（2）回转平面内
b）风载（风向垂直于臂架）
（1）起升平面内
（2）回转平面内
工况三：非工作状态
a）无风
起升平面内
b）风载（风向平行于臂架）
起升平面内
3、前期已开展的工作：
3.1已完成
（1.）查阅相关资料，积累基础知识；
（2.）初步了解常规平衡臂的设计及组装
（3.）平衡臂的基本设计方案
3.2 重点、难点
重点是塔式起重机平衡臂结构,以及稳定性校核。塔机各个机构之间的相互配合。
难点是塔机在各个工况下的工作状态分析以及平衡重的设计。
4、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）
（1）查阅资料，熟悉塔式起重机平衡臂结构，准备开题报告； [第1周~第3周]
（2）对平衡臂依据实际工况进行稳定性分析，确定平衡臂臂架主要结构和平衡重； [第4周~第5周]
（3）用Pro/E绘制平衡臂整体臂架和平衡重三维图，并对整体臂架进行强度校核； [第6周~第8周]
（4）中期检查； [第9周]
（5）用AutoCAD绘制平衡臂重要臂节的二维图； [第10周~第11周]
（6）撰写毕业论文； [第12周~第14周]
（7）准备答辩。 [第15周] [第15周]
参考文献
【1】 董刚 李建功 潘风章主编 《机械设计》（第3版） 北京：机械工业出版社 1998
【2】 张质文，虞和谦等.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社.1997.
【3】 《机械设计手册》（第1卷）（新版）机械设计手册编委会编著
北京：机械工业出版社 2004.8
【4】 《机械设计手册》（第2卷）（新版）机械设计手册编委会编著
北京：机械工业出版社 2004.8
【5】 成大先主编《机械设计手册》（第4版）北京：化学工业出版社 2002
【6】 顾迪民主编《工程起重机》（第2版）北京：中国建筑工业出版社 1988
【7】 刘品主编《互换性与测量技术基础》（第2版）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 2001
【8】 徐灏主编《机械设计手册》（第2版） 北京：机械工业出版社 2000
【9】 曹双寅主编《工程结构设计原理》 南京：东南大学出版社 2002
【10】刘鸿文主编《材料力学 Ⅰ》（第4版） 高等教育出版社
张青 张瑞军 编著《工程起重机结构与设计》北京：化学工业出版社，2008.7
【13】中华人民共和国国家标准GB/T 13752-92 《塔式起重机设计规范》 北京：中国标准出版社 1993
【14】范俊祥主编《塔式起重机》 中国建材工业出版社
【15】许镇宇、邱宣怀主编：《机械零件》 人民教育出版社
【16】刘佩衡主编《塔式起重机使用手册》 北京：机械工业出版社，2002
【17】中国建设部《钢结构设计规范》 2003.12
1. 设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）
1.1 题目背景、研究意义
在建筑安装过程中，能同时完成重物的垂直升降和水平移动的起重机械很多应用中最广泛的是塔式起重机。塔式起重机简称塔机，也称塔吊，源于西欧。在各种起重机械中，塔式起重机具有其独特的技术性能指标，已成为建筑工地的主要施工机械，他是最早出现在西方工业革命的城市建设中，由早期的系缆式桅杆吊演变而来，并随着建筑结构体系和施工方法的改进，塔机也演变出各种形式和规格，已成为起重机械中的一个重要门类。
塔式起重机(简称塔机)作为主要物料运输机械在建筑业得到了广泛应用。尤其近年来随着高层、超高层建筑的兴起，塔机在现代化建筑施工过程作用越来越大，并且不断向大型化、智能化方向发展。近年来，建筑业的迅速发展，为塔式起重机的发展创造了前所未有的发展机会 。
塔式起重机由于具有适用范围广、回转半径大、起升高度大、效率高、操作简单等特点，目前在我国建筑安装工程中已得到广泛使用，成为一种主要的施工机械，特别是对于高层建筑来说，是一种不可缺少的施工设备。 塔式起重机是一种塔身树立起重臂回转的起重机械。他的特点是：起重臂安装在塔身上部，因而起升的有效高度和工作范围就比较大。这是各种不同类型塔式起重机的共同特点
1.2 国内相关研究情况
塔式起重机是在第二次世界大战后才真正获得发展的。在六十年代，由于高层、超高层建筑的发展，广泛使用了内部爬升式和外部附着式塔式起重机。并在工作机构中采用了比较先进的技术，如可控硅调速、涡流制动器等。进入七十年代后，它的服务对象更为广泛。因此，幅度、起重量和起升高度均有了显著的提高。中国塔机行业发展走的是一条从引进国外技术，到不断自我发展的道路。 经过多年的发展，目前全国塔机行业年产量约20000台，产值近100亿元人民币。除满足国内建设需求，还部分出口。但是，全行业在生产制造水平，经营规模，产品的质量和性能等方面，都存在较大的差异。以科学发展观和国家要求转变经济发展方式的观点来看，我国塔机行业亟待一个大的转变和提升。自上世纪80年代中期至今，我国的塔机制造业在整体上，有了一个较大的飞越。
但以科学发展观的观点和要求来看待，我国塔机行业不论是在产品的品种、类型、结构细节，三大机构技术水平的提升，以及制造工艺的改进和提高，试验手段的完善等诸多方面，仍有较大的改进和提升空间。
今后我国塔机行业的发展及方向，应重视以下几个方面：（1）在塔机品种和类型方面，小吨位塔机要向快装式方向发展，大吨位塔吊要向动臂式方向发展。
这一方面是我国的道路运输越来越发达，为快装式塔吊的运输提供了便利的条件，同时快装式塔吊可免除塔机基础制作的费用和浪费，安、拆效率高。一种安全、简便的中小型快装式塔机，在下一步的新农村建设和中小城镇的建设中，将有非常广阔的市场前景。而大型塔机应向动臂式方向发展，一是动臂式塔机与水平臂式塔机相比，同吨位的其平衡臂和起重臂的钢材用量要减少30%左右；二是大吨位动臂式塔机使用安全性，要高于水平臂塔机；三是动臂式塔机对空间的干涉和影响小，使用的举高特性也是平臂式塔机不可比拟的；四是动臂式塔机更适合对大型钢结构施工的吊装。目前我国超高层钢结构和大型工业厂房的钢结构施工所采用的动臂式塔吊，大部分仍依靠进口。
在塔机结构的研发设计方面，目前国内的所有厂家，均不具备相应的试验设施和检测手段，结构设计仅是通过电脑软件所得到的模拟数据，但还不能通过试验检测得到精确的数据，这对后期使用材料和结构的疲劳及耐久性，缺乏准确的判断和预知性。这也是我国塔机制造行业与发达国家同行业存在较大差距的方面。因此，在目前国内塔机行业标准和监管还不十分完善的情况，有一定规模和研发实力的企业，应以增强自觉性和负责任的态度，逐步建立和完善相应的试验和检测手段。如此一是可以引领行业的发展，做规则的制定者；二是为今后行业的不断洗牌、整合抢占先机；三是通过试验手段的提高，做到产品研发的最大合理性和经济性，以降低产品的制造成本。
在机构方面，要开发出结构紧凑、高效、节能、可靠性高的三大机构。 目前一些厂家在中大型塔机上配置的软齿面圆柱齿轮的π型起升机构，应予以淘汰。起升机构卷筒应全部采用“LEBUS”双折线槽型式，以提高钢绳使用寿命。采用变频控制的起升机构，应适时开发和运用电流二次逆变技术，提高节能性。大吨位塔机，应相应开发柴油机作为动力和液压系统作为驱动的起升机构，以提高塔机的适用性。而回转机构设计方面，目前国内没有任何一个厂家，较好地解决塔机在运行中突然停电回转失控的工况。
在塔机智能化方面，我们几乎是一片空白。中型以上塔机在力矩限制器、起重量限制器两方面，要实现实时检测和控制。变幅也要实现实时直观显示。各机构故障也应实现实时在线功能检测。同时一种经济适用的群塔作业的防碰撞装置， 也应作为重要的研究课题。驾驶室的坚固度，以及更加人性化的操作环境，也需要进一步的提高和改进。
在结构制作方面，要进一步提高工艺装备的精度和焊接质量，以及涂装质量和水平。大多附件如栏杆、爬梯、平台等要全部采用镀锌处理，以提高这些附件使用的耐久性和整机的美观度。 以上是我国塔机制造业在总体上需要不断改进、提高的基本的方面以及发展的方向。除行业全体从业者的自觉性和主动性，国家相关部门也应当不断提高行业标准，加大监管力度，促进行业发展上水平。 塔机从整体上说是一种非紧凑型设备，以现在“机、电、液”的技术水平，以及不断提高的冶金材料技术，在一定时间内要使我国塔机行业和产品在整体技术水平上，有一个本质上的提升，应当说具备了充分的条件。特别是有一定规模和实力的企业，应将我国塔机行业技术水平的提高，作为一种责任，以科学发展观为工作指南，秉持“敏捷化制造”理念，锐意创新，戒除浮躁，就一定能使我国塔机技术水平有一个大的提升，树立我国塔机的民族品牌和形象，缩短与先进国家的差距并赶超。
2.本课题采用的研究方案、研究方法或措施
2.1设计参数：
起重机最大起重量Q=25t
工作幅度80m
端部吊重11.5t
固定式最大起升高度78.68m
2.2初步设计方案
平衡臂与平衡重
塔式起重机是上回转塔机。上回转塔机均需配设平衡臂，其功能是支撑平衡重（或称配重），用以构成设计上所需要的作用方向与起重力矩方向相反的平衡力矩，在小车变幅水平臂架自升式塔机中，平衡臂也是延伸了的转台，除平衡重外，还常在其尾端装设起升机构。起升机构之所以同平衡重一起安放在平衡臂尾端，一则可发挥部分配重作用，二则增大钢丝绳卷筒与塔尖导轮间的距离，以利钢丝绳的排绕并避免发生乱绳现象。
1） 平衡臂的结构型式
平衡臂的构造设计必须保证所要求的平衡力矩得到满足。短平衡臂的优点是：便于保证塔机在狭窄的空间里进行安装架设和拆卸，适合在城市建筑密集地区承担施工任务的塔机使用，不易受邻近建筑物的干扰，结构自重较轻。长平衡臂的主要优点是：可以适当减少平衡重的用量，相应减少塔身上部的垂直载荷。平衡重与平衡臂的长度成反比关系，而平衡臂长度与起重臂之间又存在一定关系，因此，平衡臂的合理设计可节约材料，降低整机造价。
2）常用平衡臂有以下三种结构型式：
（1） 平面框架式平衡臂，由两根槽钢纵梁或由槽钢焊成的箱形断面组合梁河系杆构成。在框架的上平面铺有走道板，走到板两旁设有防护栏杆。其特点是结构简单，加工容易。
（2） 三角形断面桁架式平臂，又分为正三角形断面和倒三角形断面两种形式。此类平衡臂的构造与平面框架式平衡臂结构构造相似，但较为轻巧，适用于长度较大的平衡臂。从实用上来看，正三角形断面桁架式平衡臂似不如倒三角形断面桁架式平衡臂。
（3） 矩形断面格桁结构平衡臂，其特点是根部与座在转台上的回转塔架联接成一体，适用于小车变幅水平臂架特长的超重型自升式塔机。
平衡臂结构选用型式的原则是：自重比较轻；加工制造简单，造型美观与起重臂匹配得体。故此次设计选用三角形断面桁架式平臂。如图1-1所示：
图1-1 平衡臂
3） 平衡重
平衡臂长度与起重臂长度之间有一定的比例关系一般可取其比值为0.2~0.35。 平衡重的用量与平衡臂的长度成反比例关系，一般用铸铁或钢筋混凝土制造。铸铁平衡重结构较复杂，制造难度大，但是体形尺寸小，迎风面积小。钢筋混凝土体积较大，迎风面极大，对塔身结构和整体稳定性有一定不利影响。平衡重一般可分为固定式和活动式两种。活动平衡重主要用于自升式塔机，其特点是可以移动，易于使塔身上部作用力矩处于平衡状态，便于进行顶升接高作业。但是，构造复杂，机加工量大，造价较高。故国内大部分塔机均采用固定式平衡重。
平衡重可用铸造或钢筋混凝土制成。铸铁平衡重的构造较复杂，制造难度大，加工费用贵，但体形尺寸较小，迎风面积较小，有利于减少风载荷的不利影响。钢筋混凝土平衡重的主要缺点是体积大，迎风面积大，对塔身结构及稳定性均有不利影响。但是构造简单，预制生产容易，可就地浇注，并且不怕风吹雨淋，便于推广。
因此，本次设计的塔式起重机采用钢筋混凝土式平衡重。
由前所述,确定选用三角形断面桁架式平衡臂,平衡臂计算平衡臂是用来搁置平衡重、起升机构、电控柜等设施用的，它是由工字钢、槽钢、防钢管或角钢组焊而成的平面框架，其上设有走道和防护栏杆，便于人员在上面进行安装和检修作业。上回转塔机的平衡臂相对较大，约为起重臂长的1/4左右，前臂分为前后两节，节间用销轴连接，其根部由销轴与回转塔身相连 接，尾部通过平衡拉杆与塔顶相连接。平衡重搁置在尾部，起升机构也靠后方布置，电控柜靠前方布置，这样布置平衡效果最好，而且便于检查、维护和管理。塔机平衡臂承受平衡臂拉杆、起升绳的拉力、风载荷、起升机构、平衡重、平衡臂自重及产生的惯性力。属于双向压弯构件。根据受力结构要求，采用支肢为40a#槽钢，缀条为双层L75
6角钢。图2.1平衡臂机构示意图
2.3平衡臂受力计算
其中：
：平衡臂自重； ：起升机构重（1200kg）；：配电箱重（）； ：平衡重；T：拉杆拉力； S：起升钢丝绳拉力；
：平衡臂自重（30000kg）；：平衡重（12000kg）。计算工况：
本塔式起重机平衡臂耳板位置的设计原则：无风、静态状态主肢应力等于无风、吊起最大起重量、静止状态主肢的应力。所以平衡重设计工况为空载、钢丝绳全部卷入、风吹直吊臂。工况一：R=80m，Q=11.5t
a）无风
（1）起升平面内
（2）回转平面内
b）风载（风向垂直于臂架）
（1）起升平面内
（2）回转平面内
工况二：R=45.2m，Q=25t
a）无风
（1）起升平面内
（2）回转平面内
b）风载（风向垂直于臂架）
（1）起升平面内
（2）回转平面内
工况三：非工作状态
a）无风
起升平面内
b）风载（风向平行于臂架）
起升平面内
3、前期已开展的工作：
3.1已完成
（1.）查阅相关资料，积累基础知识；
（2.）初步了解常规平衡臂的设计及组装
（3.）平衡臂的基本设计方案
3.2 重点、难点
重点是塔式起重机平衡臂结构,以及稳定性校核。塔机各个机构之间的相互配合。
难点是塔机在各个工况下的工作状态分析以及平衡重的设计。
4、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）
（1）查阅资料，熟悉塔式起重机平衡臂结构，准备开题报告； [第1周~第3周]
（2）对平衡臂依据实际工况进行稳定性分析，确定平衡臂臂架主要结构和平衡重； [第4周~第5周]
（3）用Pro/E绘制平衡臂整体臂架和平衡重三维图，并对整体臂架进行强度校核； [第6周~第8周]
（4）中期检查； [第9周]
（5）用AutoCAD绘制平衡臂重要臂节的二维图； [第10周~第11周]
（6）撰写毕业论文； [第12周~第14周]
（7）准备答辩。 [第15周] [第15周]
参考文献
【1】 董刚 李建功 潘风章主编 《机械设计》（第3版） 北京：机械工业出版社 1998
【2】 张质文，虞和谦等.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社.1997.
【3】 《机械设计手册》（第1卷）（新版）机械设计手册编委会编著
北京：机械工业出版社 2004.8
【4】 《机械设计手册》（第2卷）（新版）机械设计手册编委会编著
北京：机械工业出版社 2004.8
【5】 成大先主编《机械设计手册》（第4版）北京：化学工业出版社 2002
【6】 顾迪民主编《工程起重机》（第2版）北京：中国建筑工业出版社 1988
【7】 刘品主编《互换性与测量技术基础》（第2版）哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 2001
【8】 徐灏主编《机械设计手册》（第2版） 北京：机械工业出版社 2000
【9】 曹双寅主编《工程结构设计原理》 南京：东南大学出版社 2002
【10】刘鸿文主编《材料力学 Ⅰ》（第4版） 高等教育出版社
张青 张瑞军 编著《工程起重机结构与设计》北京：化学工业出版社，2008.7
【13】中华人民共和国国家标准GB/T 13752-92 《塔式起重机设计规范》 北京：中国标准出版社 1993
【14】范俊祥主编《塔式起重机》 中国建材工业出版社
【15】许镇宇、邱宣怀主编：《机械零件》 人民教育出版社
【16】刘佩衡主编《塔式起重机使用手册》 北京：机械工业出版社，2002
【17】中国建设部《钢结构设计规范》 2003.12