TC6510塔机平衡臂设计.docx

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1、TC6510塔机平衡臂设计摘要本文针对TC6510型塔式起重机平衡臂结构开展设计研究，通过载荷分析、结构选型、有限元仿真及稳定性校核，完成满足GB/T13752-2017规范要求的平衡臂设计方案。重点解决了格构式平衡臂的截面优化、载荷分配与连接节点设计问题，为同类塔机结构设计提供参考。1 .引言1.1 研究背景塔式起重机作为现代建筑核心设备，平衡臂承担着配重承载与结构平衡的关键作用。TC6510型塔机最大起重力矩650kNm,平衡臂需适配65m起重臂工况，其设计直接影响整机稳定性和作业安全。1.2 技术挑战需平衡配重载荷(16.4t)与起重臂反向力矩高空风载(250Nm2)与回转惯性力(15.

2、7kN)的复合作用空间桁架结构轻量化与强度匹配问题2 .平衡臂总体设计2.1 结构选型采用格构式等边三角形截面： 上弦杆：159义8无缝钢管(Q345B) 下弦杆：箱型组合截面(=12mm钢板焊接) 腹杆系统：60x5圆钢管斜撑，节点采用10.9级高强度螺栓连接2.2 关键参数参数数值依据来源总长度12.5m配重布局要求截面高度1.2m抗弯刚度需求配重块数量8块x2.05t起重臂匹配计算3载荷分析与强度校核3.1载荷组合（按GBT137522017） 基本载荷：自重（3.2t）、配重（16.4t） 附加载荷：工作状态风载（1820Nm）、非工作状态风载（747Nm） 特殊载荷：紧急制动惯性力（

3、Hg加速度）3.2危险工况分析工况载荷组合控制指标工况I自重+配重+工作风载许用应力=235MPa工况H自重+配重+非工作风载弹性变形L500工况III安装工况+突发惯性力屈曲安全系数2.04 .有限元仿真验证4.1 模型构建采用ANSYSWorkbenCh平台： 单元类型：BEAMI88梁单元（考虑剪切变形） 边界条件：塔身连接处约束X/Y向平动及绕Z轴转动 网格划分：Im单元尺寸，共生成386个节点4.2 仿真结果分析类型最大应力值最大位移安全评价静力分析198MPa23.7mm满足规范要求屈曲分析临界载荷比2.3-稳定性达标5 .关键技术创新1 .变截面优化设计在平衡臂尾部1/3区段采用渐变截面（高度从1.2m降至0.8m）,实现减重12%的同时保证抗扭刚度。2 .模块化连接节点开发带定位销的复合连接板结构，实现：安装定位精度1.5mm疲劳寿命提升至2xl（F6次循环3 .防风振设计在腹杆系统增设X型阻尼拉索，使风致振动幅值降低42%6 .结论与展望本文设计的平衡臂结构通过理论计算与仿真验证，满足TC6510塔机40.5m独立高度及220m附着高度工况需求。建议后续研究可结合物联网技术开发应力实时监测系统，提升高空作业安全性。参考文献TC6510臂架设计规范平头式塔机平衡臂有限元分析中联TC5610配重参数平衡臂约束条件分析平头塔机平衡臂优化方法