【编者按】：精品学习网论文频道为您提供各类开题报告范文参考，以及开题报告写作指导和格式排版要求，解决您在开题报告写作中的难题。
关键词：动臂塔式起重机 关键技术 济南论文 开题报告
一、选题的来源及依据
选题题目 动臂塔式起重机的关键技术研究
1.文献综述(选题的依据，课题研究的主要内容和目的，国内外研究现状、发展动态，主要参考文献)
1.1 选题的依据
动臂式塔机是历史上最早出现的塔式起重机，其经历过辉煌的时代，从20世纪70年代开始，小车变幅塔式起重机取代了动臂式塔机。
然而随着经济的发展，建筑楼群的密集，使塔机的工作空间受限。基于高层建筑的发展，新制定的领空权许可制度及跨占邻居领地产生的纠纷等因素，迫使人们改变已有的传统观念，从小车变幅改为臂架俯仰。
之所以动臂式从新受到人们的欢迎和重视，是因为动臂塔机有其独特的优势：
(1)起升高度明显提高。与小车变幅相比，动臂塔机的起升高度不止塔身高度，其臂架俯仰时，臂架对起升高度有一定的贡献量。
(2)回转半径小。当其俯仰角比较大时回转半径大幅度缩小，回转灵活。
(3)可以避开别人的领空，避免由于跨占邻居领空领地而产生的纠纷。
(4)适应狭小空间。随着经济发展，建筑楼群越来越密集，塔机的工作空间不在像过去那样宽阔，而是越来越窄小，动臂塔机由于其独特的变幅方式，可以在狭小的工作空间灵活运作。
然而目前动臂塔机一个突出的问题就是，同吨位的动臂塔机要比小车变幅塔机贵很多、重很多。原因如下：
对于动臂塔机来讲，其俯仰变幅过程中，起重臂的重心也在变化，这样和小车变幅相比其对塔身产生了一个变化的附加弯矩，使得塔身的受力更加复杂， 尤其对于大塔，起重臂的自重非常大，由此产生的附加弯矩迫使塔身做的很粗壮;不但浪费材料，增加了整机的自重，极大限制了起重能力，还给塔机的安装运输和拆卸带来极大地不便。以山东富友公司的125动臂塔机为例，在最小工作幅度5.5米(仰角83o)时起重臂对回转中心产生的力矩为68410N.m，最大工作幅度50米(仰角50)时起重臂对回转中心产生的力矩为932910 N.m，也就是由起重臂本身的俯仰产生的力矩变化为864500 N.m是本机的最大起重力矩(1350000 N.m)的0.64倍。
对动臂塔机而言，平衡由起重臂俯仰变幅产生的附加力矩会大大提高塔机的起重能力。在机械上的解决方法就是采用移动配重技术，即吊臂仰起时，使配重移向塔身;吊臂俯降时，使配重远离塔身。这样做的好处是动臂产生的静载力矩可由移动的配重抵消。然而，如果采用移动配重，又往往会使设计及生产成本大大提高。本课题研究目标就是设计简单实现成本又低的活动配重结构，并对其优化，使塔身承受的力矩变化最小，所需用料最省，并结合有限元方法对塔身的优化方法进行研究，寻求一种快捷有效的塔身及其他结构的优化方法，使塔身的结构最优，使整机的自重再次减轻，成本再次降低。
1.2 课题研究的主要内容和及目的
课题研究的内容
1)分析不同形式动臂塔机的优劣并进行选型作为研究对象，包括：塔帽形式的选择，动臂臂根铰点的位置选择等。
2) 根据选择好的机型，对移动配重的实现进行方案确定和结构设计。并对结构进行优化，使塔身受到的来自动臂的附加力矩最小。
3) 根据2)中优化好的方案本着以塔身受力最小的原则进行力矩曲线绘制方法的确定。
4) 通过有限元软件ansys和可视化编程软件vb的结合，生成专门的软件，对塔身进行优化，寻找一种塔身的最快最佳优化流程，使塔身既满足强度和稳定性要求又能使塔身的用料最省，并且使优化过程简单快捷，缩短产品开发周期。
课题研究的目的
1) 是设计一种结构实现抵消由起重臂俯仰变幅产生的静载附加力矩，并对此结构进行优化，使其对附加力矩的抵消效果最佳，从而使动臂塔机的塔身受到的弯矩最小。从而使塔身材料最省，自重最轻，提高整机的起重性能。
2) 确定更科学的力矩曲线的绘制方法，使力矩曲线更加准确的反应塔机的起重特性
3)在ansys和vb的基础上设计专门软件，能自动生成动臂塔机塔身的有限元优化文件，并设计好优化流程，实现对塔身的有效快捷优化，再次降低塔身的自重和成本。
1.3国内外研究现状、发展动态
1.3.1 现有的采用移动配重方式的动臂塔机，其功能实现主要有以下几种方式：
(1) 钢丝绳移动配重方式
这是最早采用的配重移动形式，即将配重通过钢丝绳与臂架相连接，钢丝绳的总长是一定的，随着臂架的俯仰，配重即跟着前后移动。通常这种情况会设置配重小车和专门的移动滑道，滑道的倾斜角度、长度以及钢丝绳的路径等都是根据该结构配重重心位置随臂架仰角的变化规律设计的。典型的采用钢丝绳移动配重方式的动臂塔机有Pecco公司的SN系列塔机，其结构形式如图所示。
(2) 连杆机构
由于钢丝绳在使用过程中容易磨损，移动配重技术紧跟着又出现了连杆机构移动方式。即将臂架作为主动连架杆，配重悬挂在摇杆的末端，并且为使配重保持平动，不宜将其与摇杆固定连接。这种实现方式不需设置配重小车及其滑道，也不需另外增加辅助动力驱动。典型的采用连杆机构移动配重方式的动臂塔机有利勃海尔的500HC系列塔机，其结构形式如图2.2所示。
(3)在塔吊后臂上设有轨道，轨道中设置滚轮，配重通过滚轮与后臂相接。本实用新型的设计思想就是将塔吊后臂上原有固定不变的配重，改变成为可在后臂上往复移动的配重。这样，当塔吊起吊重物时，将配重移动到与起吊重物相匹配的平衡位置;当塔吊不工作时，可将配重移动到后臂的紧靠塔身一端，以最大限度地减轻配重对塔吊的偏沉负重作用。由此使原有的固定配重变成了塔吊移动平衡尾陀。在这种结构及相应的工作方式下，就可以使塔吊时刻保持平衡状态，既保证了塔吊工作时的稳定性，又消除了塔吊不工作时的负重偏沉状态，并使塔吊的工作机理更为合理，使用寿命得以延长。
(4)在起重臂上铰接一连杆，连杆的另一端与摇杆铰接，摇杆中部与平衡臂铰接，另一端联结平衡臂框架，由起重臂、连杆、摇杆和平衡臂组成一铰链四杆机构，起重臂即为主动连架杆，摇杆为从动连架杆，平衡臂为机架，当起重臂做俯仰动作时，摇杆绕其与平衡臂联结的铰链摇动，平衡臂的位置随摇杆的摇动而做相应改变，从而实现对平衡臂的自适应调节。
(5)无基础自动配重全自动塔吊装置
(6)除了以上几种方式，还有就是专门增加一个辅助的动力驱动机构，用以实现配重的移动。通常这种型式成本高，需要额外的检查及维护保养，机构比较复杂。
1.3.2 关于动臂塔机力矩曲线绘制的研究现状
(1) 对于没有移动配重的动臂塔机的力矩曲线方程：
(Q+t)R=C
其中Q：吊重
t：变幅滑轮组、起重臂、吊具和钢丝绳在臂端的积重
R：幅度
C：恒力矩
(2)对于有移动配重的动臂塔机的力矩曲线，根据不同的实现方式，其确定的方法不同，而且都不成熟，值得探讨。力矩曲线的确定于力矩限制器的选用有直接关系，本次论文拟采用恒力矩力矩限制器，所以确定力矩曲线的方法应该采用保证恒力矩的方法。
1.3.3 关于动臂塔机结构优化的研究
文献【10】论述了用ansys的adpl语言进行动臂塔机优化的方法，但其只是将设计变量参数化，对其他已定的尺寸，例如塔身宽度，标准节高度等并没有参数化，这样处理ansys优化的常规做法。这样做的缺陷是，生成优化文件的过程比较复杂，对形式类似的塔机需要重复性的编写优化文件，比较耗时。本研究课题拟在借鉴文献【10】的基础上，不但将设计变量参数化，而且将非设计变量也参数化，对于不同形式的塔身都做成专门的adpl程序模块，生成专门的软件，工程师只需要根据塔身的形式在对应的截面输入非设计变量的参数，即可生产对应的优化文件
1.4主要参考文献：
【 1 】 CuiDanDan crane arm some key technical research dalian university of master degree theses
【 2 】 MeiKun arm type tower several design question discussion construction machinery 2009.10 (semimonthly)
[3] ZhangXueHong a crane mobile balance tail tuo patent number 01276775.
【4】李海青 塔式起重机平衡重自适应调节装置 专利号200720026287.1
【5】陈志军 自动平衡塔吊 专利号02290276.7
【6】曲永治 动臂变幅起升补偿组合机构 专利号02118284.1
【7】梅琨 一种新型动臂塔机起重力矩限制器的设计 辽宁建材2001.No.4
【8】万维柔 无基础自动配重全自动塔吊装置 专利号200420063917.8
【9】戴广成 金永强 南通市第四建筑安装工程公司 机械式塔吊力矩限制器
【10】刘洪波 指导教师：林贵瑜 动臂塔式起重机结构优化设计研究 东北大学硕士学位论文
2.学术构想与思路、拟解决的关键技术
本课题针对目前动臂塔机存在的问题进行分析，突出表现就是同等吨位的动臂塔机比小车变幅塔机自重大，成本高。对此问题本质进行分析，总结其原因是动臂引起的附加力矩迫使塔身必须粗壮才能满足要求，解决此矛盾的思路可以有两方面：一是减小动臂引起的附加力矩，二是对塔身本身进行更合理的优化，使其材料最省并且满足强度要求。
要解决的关键技术就是用最低的成本实现配重的移动，来平衡动臂的附加力矩。并且利用有限元方法设计一种更有效的塔身的优化流程，使塔身既满足强度和稳定性要求，又不浪费材料。
3.所阅文献的查阅范围及手段
本课题的文献检索是在校图书馆网站的以下数据库完成
1)万方数据期刊全文
2)自建特色数据库：硕士论文库
3)中宏数据库 教育版
4)中国学位论文全文数据库(万方)
5)读秀知识库
6)中国期刊全文数据库(清华同方)
7)中国年鉴全文数据库
8)维普数据库
9)万方科技文献数据库
10)中国重要会议论文集全文数据
关键词 动臂 力矩限制器 移动配重
二、选题的理论意义、推广价值及预期成果
随着经济的发展，建筑楼群的密集，使塔机的工作空间受限。目前高层建筑越来越多，新制定的领空权许可制度及跨占邻居领地产生的纠纷等因素，使得动臂塔机的角色越来越重要，然而同样吨位的塔机，动臂变幅的比小车变幅的制作费用要高，很大程度上是因为由于起重臂俯仰产生的附加弯矩使得塔身较大，如果用移动配重，结构又比较复杂，使得动臂变幅塔机的费用降不下来。
本课题研究意义就在于使同等吨位动臂塔机和小车变幅塔机之间的成本差降到最低，使动臂塔机的发展不再受到成本的限制，在经济建设中的优势发挥得更加充分，对动臂塔机的推广有着重要意义。
预期成果：
1)设计出更加简单经济的结构，实现配重的移动，较好的平衡掉动臂产生的附加力矩。使动臂塔机的起重能力大大提高。
2)寻找到一种更加快捷有效的塔身优化方法，并有可能将这种优化方法应用到其他结构的优化。
3)对动臂塔机的其他设计问题的成功解决。
三、选题的可行性分析
1.拟采取的研究方法、技术路线、研究方案及可行性分析
本课题是在山东富友公司技术部完成，以现有图纸的结构为参考进行理论研究，对结构进行探讨并且设计自己的结构，对新结构进行优化，并采用有限元方法进行结构强度和稳定性的验证。并且将有限元分析软件ansys和可视化编程软件vb结合，通过编程实现塔身及其他结构的优化文件的自动生成。
可行性分析：
(1)本课题是在导师宋世军老师和副导师王积永老师以及山东富友公司技术部经理毛闰年老师的指导下，在富友公司技术部和学校实验室完成，有强大的技术支持，该公司已经有十余年的塔机研发经历和有着多年研发经验的工程师队伍，为本课题的研究提供了技术支持。
(2)本课题涉及到的金属结构、材料力学、结构力学及有限元分析等方面的知识，经过前段时间的学习已基本具备。
2.所需实验手段、研究条件和实验条件(开展课题研究的地点、可利用的设备等)
实验手段是用有限元方法进行验证，研究条件是实验室和计算机以及相关的技术支持。
开展课题研究的地点是实验室和富友技术部，可利用的设备是计算机和参考图纸。
3.所需经费，包含经费来源、开支预算(工程设备、材料须填写名称、规格、数量)
估计所需费用大约2万块钱，包括：
试验差旅费：8000
会议资料费：7000
调研费：3000
其它费用：2000
本课题经费依托省技术创新重点项目《大型钢结构完好状态诊断》，资金充足。
四、论文工作计划
更多内容请进入：