畢業(yè)設(shè)計(jì)輪胎式起重機(jī)液壓系統(tǒng)

1、目錄摘要 (1Abstract (2第1章緒論 (31.1 起重機(jī)簡(jiǎn)介 (31.2流動(dòng)式起重機(jī) (4第2章輪胎式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì) (62.1 起重機(jī)的組成 (62.2輪胎式起重機(jī)的主要參數(shù) (62.3起重機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇 (82.4輪胎式起重機(jī)底盤的選型 (112.5輪胎式起重機(jī)動(dòng)力裝置的選擇 (132.6輪胎式起重機(jī)的總體選形 (142.7輪胎式起重機(jī)的穩(wěn)定性 (15第3章起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) (223.1輪式起重汽車液壓系統(tǒng)的工作原理總成 (223.1.1支腿收放回路 (223.1.2吊臂變幅回路 (223.1.3吊臂伸縮回路 (233.1.4吊重起升回路 (233.2液壓系統(tǒng) (2243.

2、2.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) (243.2.2 確定對(duì)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作要求: (243.2.3 擬定起重機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖 (253.2.4 液壓系統(tǒng)概況 (273.2.5 確定液壓系統(tǒng)的工作壓力 (283.3 確定起升和回轉(zhuǎn)馬達(dá)的計(jì)算依據(jù) (283.3.1 確定起升馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大載荷力矩 (283.3.2 確定回轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的最大載荷力矩 (293.3.3 馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)速 (353.4選擇液壓泵及計(jì)算其輸出功率 (363.4.1 計(jì)算起升、回轉(zhuǎn)馬達(dá)的所需流量 (363.4.2 選擇油泵并計(jì)算輸入功率 (363.5液壓缸的計(jì)算 (373.5.1 支腿液壓缸的計(jì)算 (373.5.2 支腿垂直油缸的

3、計(jì)算 (373.5.3 計(jì)算垂直油缸的主要參數(shù) (393.5.4 計(jì)算垂直液壓缸的壁厚 (403.5.5 支腿水平液壓缸的計(jì)算 (413.5.6 變幅液壓缸的計(jì)算 (413.5.7 伸縮液壓缸的計(jì)算 (433.6 計(jì)算和選擇輔助裝置 (433.6.1 油管計(jì)算 (433.6.2 油管通經(jīng)的計(jì)算 (443.6.3 金屬管壁厚的計(jì)算 (453.6.4 油箱容積計(jì)算 (463.6.5 濾油器計(jì)算 (463.7 控制閥的選擇 (463.7.1 QYZ25/20上車組合操縱閥 (463.7.2 QYZ20/10下車組合操縱閥 (47第4章結(jié)論 (48參考文獻(xiàn) (49致謝 (50摘要起重機(jī)液壓系統(tǒng)主要用來

4、控制起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。本設(shè)計(jì)對(duì)輪胎起重機(jī)的組成及主要參數(shù)的確定,驅(qū)動(dòng)裝置、底盤與動(dòng)力裝置的選擇,總體選形及穩(wěn)定性做了一定的介紹與總結(jié)。根據(jù)液壓系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及一些相關(guān)參數(shù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了整體方案設(shè)計(jì),對(duì)其功能和工作原理進(jìn)行分析并且繪制液壓系統(tǒng)原理圖,初步確定了系統(tǒng)各回路的基本結(jié)構(gòu)及主要元件。按照液壓性能參數(shù)進(jìn)行元件的選擇計(jì)算,對(duì)變幅、伸縮、支腿油缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并對(duì)相關(guān)部分進(jìn)行驗(yàn)算和校核,最后通過對(duì)系統(tǒng)性能的驗(yàn)算和發(fā)熱校核,滿足了該起重機(jī)所要達(dá)到的要求。關(guān)鍵字: 起重機(jī)液壓缸液壓泵AbstractHydraulic system is mainly used to control

5、hoisting mechanism, luffing, slewing institutions etc. We did a certain introduction and conclusion on the composition of crane , choice of drive, chassis and power unit, stability of the overall and selection of shape.According to the technical indicators and some relevant parameters of the system

6、we design the overall program. We analyze its function and working principle and draw the schematic of hydraulic system, and identified basic structure and major components of the system. We design and checked on the structure of luffing, stretching, outrigger cylinder according to hydraulic perform

7、ance parameters,.Finally, Checking on performance of system and pyrexia, meet the requirements of crane.Key Word: Crane Hydraulic cylinder Hydraulic Pump第1章緒論1.1 起重機(jī)簡(jiǎn)介起重機(jī)屬于起重機(jī)械的一種,是一種作循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)包括:取物裝置從取物地把物品提起,然后水平移動(dòng)到指定地點(diǎn)降下物品,接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng),使取物裝置返回原位,以便進(jìn)行下一次循環(huán)。根據(jù)水平運(yùn)動(dòng)形式的不同分為橋架類型起重機(jī)和臂架式起重機(jī)兩大類別,此外還有橋

8、架與臂架類型綜合的起重機(jī),例如,在裝卸橋上裝有可旋轉(zhuǎn)臂架的起重機(jī),在冶金橋式起重機(jī)上裝有可旋轉(zhuǎn)小車等。1.1.1橋架類型起重機(jī)以橋型結(jié)構(gòu)作為主要承載構(gòu)件,取物裝置懸掛在可以延主梁運(yùn)行的起重小車上的起重機(jī),多用于車間、倉(cāng)庫(kù)、露天堆場(chǎng)等處的物品裝卸。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同分為橋式起重機(jī)和門式起重機(jī)等。1橋式起重機(jī)由橋架、起重小車和電氣部分等主要部件構(gòu)成,使用廣泛的有單主梁或雙主橋梁式起重機(jī),它的主梁和兩個(gè)端梁組成橋架,整個(gè)起重機(jī)直接運(yùn)行在建筑物高架結(jié)構(gòu)的軌道上。2門式起重機(jī)又被稱為帶腿的橋式起重機(jī),其主梁通過支撐在地面軌道上的兩個(gè)剛性支腿,形成一個(gè)可橫跨鐵路軌道或貨場(chǎng)的門架,外伸到之腿外側(cè)的主梁懸臂部分

9、可擴(kuò)大作業(yè)面積。有時(shí)門式起重機(jī)制造成單支腿的半門式起重機(jī)。1.1.2臂架類型起重機(jī)其結(jié)構(gòu)都有一個(gè)懸伸、可旋轉(zhuǎn)的臂架作為主要受力構(gòu)件,除了起升機(jī)構(gòu)外,通常還有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu),通過起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)等四大機(jī)構(gòu)的的組合運(yùn)動(dòng),可以實(shí)現(xiàn)在圓形或長(zhǎng)圓形空間的裝卸作業(yè),可裝設(shè)在車輛或其他運(yùn)輸工具上,構(gòu)成了常見的各種運(yùn)行臂架式起重機(jī)。例如,門座式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、流動(dòng)式起重機(jī)。1門座式起重機(jī)它是回轉(zhuǎn)臂架安裝在門形座架上的起重機(jī),沿地面軌道運(yùn)行的門座架下可通過鐵路車輛或其他車輛,多用于港口裝卸作業(yè),或造船廠進(jìn)行船體與設(shè)備裝配2 塔式起重機(jī)塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一直立的塔身

10、,起重臂結(jié)構(gòu)在垂直塔身的上部,故塔式起重機(jī)起升高度和工作幅度都很大。塔式起重機(jī)在房屋建筑,電站建設(shè)以及料廠、混凝土預(yù)制構(gòu)件廠等場(chǎng)所得到廣泛的應(yīng)用17。塔式起重機(jī)由于塔身是直立的,起重臂與塔身組成“ ”型,其有用幅度比輪胎式或履帶式起重機(jī)大得多,故可使起重機(jī)靠近所施工的建筑物。一般情況下,塔式起重機(jī)的有用幅度接近全幅度的80%。同樣情況下,若選用履帶式或輪胎式起重機(jī),其有用幅度則不超過50%,并隨著建筑物的增高而急劇減少。特別是在高層建筑中,塔式起重機(jī)與履帶式起重機(jī)或輪胎式起重機(jī)相比,其優(yōu)越性更為明顯。所以廣泛應(yīng)用于塔式起重機(jī)來建筑多層和高層建筑。塔式起重機(jī)的動(dòng)力裝置是用外接電源的電動(dòng)機(jī),而一般

11、施工現(xiàn)場(chǎng)都有動(dòng)力電源,可很方便的接通電源,不需要造價(jià)昂貴的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力裝置。但是塔式起重機(jī)普遍是在專用的寬軌道上行走的,故需專門平整場(chǎng)地,鋪設(shè)軌道,增加鋪軌費(fèi)用。近年來為適應(yīng)高層建筑或超高層建筑施工的需要,一種能自行升高的自升塔式起重機(jī)的研制和應(yīng)用日益增多。這種自升塔式起重機(jī)無需鋪設(shè)軌道,它可安裝在施工的建筑物內(nèi)部(一般是安裝在電梯井或樓梯間結(jié)構(gòu)上或附著于建筑物上。在其底架上安裝行走臺(tái)車后,也可作為在軌道上行走的自升塔式起重機(jī)。七十年代生產(chǎn)的塔式起重機(jī)一般多是這種三用或四用自升塔式起重機(jī)(將固定式、軌道式、爬升式和附著式13。1.2流動(dòng)式起重機(jī)1.2.1、汽車起重機(jī)將起重機(jī)安裝在通用或?qū)Ｓ闷嚨?/p>

12、盤上低盤性能等同于同樣整車總重的載重汽車,符合公路車輛的技術(shù)要求,因而可在各類公路上通行無阻。此種起重機(jī)一般備有上、下車兩個(gè)操縱室,作業(yè)時(shí)必需伸出支腿保持穩(wěn)定。起重量的范圍很大,可從8噸1000噸,底盤的車軸數(shù),可從210根。是產(chǎn)量最大,使用最廣泛的起重機(jī)類型。2越野輪胎起重機(jī)越野輪胎起重機(jī)是70年代發(fā)展起來的一種起重機(jī),其吊重功能與輪胎起重機(jī)相似,也可進(jìn)行不用支腿吊重及吊重行駛。所不同的是底盤的結(jié)構(gòu)形式及由獨(dú)特的底盤結(jié)構(gòu)所帶來的行駛性能的提高。這種起重機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)均裝在底盤上,底盤有兩根車軸及四個(gè)大直徑的越野花紋輪胎。四個(gè)車輪均為驅(qū)動(dòng)輪及轉(zhuǎn)向輪,當(dāng)在泥濘不平的工地上轉(zhuǎn)移工位時(shí),四個(gè)車輪都傳遞動(dòng)

13、力,即四輪驅(qū)動(dòng),以提高通過泥濘地面及不平路面的能力。當(dāng)在平坦路面以較快速度行駛時(shí),只用前軸或后軸的兩個(gè)車輪驅(qū)動(dòng),以減少能耗。在起重機(jī)的隨機(jī)文件中,用4×4表示四輪驅(qū)動(dòng),4×2表示4個(gè)車軸中有兩個(gè)車輪是驅(qū)動(dòng)輪。該車型適合狹小的場(chǎng)地作業(yè)?？蓪?shí)現(xiàn)連續(xù)無極變速,在路面阻力突變的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)也不會(huì)熄火,因而極大的方便了司機(jī)的操作。可以所越野輪胎起重機(jī)是一種性能擴(kuò)展了的、強(qiáng)力而靈活的輪胎起重機(jī)12。1.2.2履帶式起重機(jī)把起重機(jī)作業(yè)部分裝設(shè)在履帶底盤上,行走依靠履帶裝置的起重機(jī)稱為履帶式起重機(jī)。它具有全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái),起升高度大,牽引系數(shù)高,爬坡度大,行駛速度低,行駛過程中可能對(duì)路面造成損壞

14、,一般不宜在公路上行駛。履帶式起重機(jī)與輪胎式起重機(jī)相比,因履帶與地面接觸面積大,故對(duì)地面平均比壓小,可在松軟、泥濘地面上作業(yè)17。1.2.3、全地面起重機(jī)全地面起重機(jī)是一種兼有汽車起重機(jī)和越野起重機(jī)特點(diǎn)的高性能產(chǎn)品。它既能像汽車起重機(jī)一樣快速轉(zhuǎn)移、長(zhǎng)距離行駛,又可滿足在狹小和崎嶇不平或泥濘場(chǎng)地上作業(yè)的要求,即行駛速度快,多橋驅(qū)動(dòng),全輪轉(zhuǎn)向,三種轉(zhuǎn)向方式,離地間隙大,爬坡能力高,可不用支腿吊重等功能,是一種極有發(fā)展前途的產(chǎn)品。但價(jià)格較高,對(duì)使用和維護(hù)水平要求較高。1.2.4、特種起重機(jī)為完成某種特定任務(wù)而研制的專用起重機(jī)。例如:為機(jī)械化部隊(duì)實(shí)施戰(zhàn)術(shù)技術(shù)保障用的、裝在越野汽車或裝甲車上的起重輪救車

15、;為處理交通事故用的公路清障車等,均屬此類8。1.2.5、輪胎起重機(jī)輪胎起重機(jī)可分為通用輪胎起重機(jī)和越野輪胎起重機(jī)。1輪胎起重機(jī)又稱通用輪胎起重機(jī),廣泛用于倉(cāng)庫(kù)、碼頭、貨場(chǎng)等作業(yè)場(chǎng)所。它是利用輪胎式底盤行走的動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。由上車和下車兩部分組成。上車為起重作業(yè)部分,設(shè)有動(dòng)臂、起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、平衡重和轉(zhuǎn)臺(tái)等;下車為支承和行走部分。上、下車之間用回轉(zhuǎn)支承連接。吊重時(shí)一般需放下支腿,增大支承面,并將機(jī)身調(diào)平,以保證起重機(jī)的穩(wěn)定。輪胎式起重機(jī)總體布置不受汽車底盤的限制,采用行駛操縱和起重作業(yè)操作合一的駕駛室,可在室中控制上下車的動(dòng)作,具有輪距較寬、穩(wěn)定性好、軸距小、車身短小、轉(zhuǎn)彎半徑小等優(yōu)點(diǎn),可

16、適用于狹窄的作業(yè)場(chǎng)所17。本設(shè)計(jì)共分為4章:第1章是緒論主要對(duì)起重機(jī)的分類及其各種不同類型的起重機(jī)的特點(diǎn)做了簡(jiǎn)單闡述;第2章概述了輪胎起重機(jī)組成,并從起重機(jī)的的主要參數(shù)、驅(qū)動(dòng)裝置、底盤、動(dòng)力裝置、總體、穩(wěn)定性方面進(jìn)行了設(shè)計(jì);第3章對(duì)起重機(jī)的動(dòng)臂進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算,此章也為本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分;第4章為結(jié)論部分,主要對(duì)本設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及需要改進(jìn)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)。第2章 輪胎式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)2.1 起重機(jī)的組成輪胎式起重機(jī)由以下幾部分組成:(1 取物裝置:輪胎式起重機(jī)取物裝置主要是吊鉤。(2 吊臂:用來支承起升鋼絲繩、滑輪組的鋼結(jié)構(gòu)。(3 上車回轉(zhuǎn)部分:它是在起重作業(yè)時(shí),可以回轉(zhuǎn)的部分,它包括裝在回轉(zhuǎn)

17、平上除了吊臂、配重、吊鉤等外的全部機(jī)構(gòu)和裝置。(4 下車行走部分:它是起重機(jī)的底盤,是上車回轉(zhuǎn)部分的基礎(chǔ)。(5 回轉(zhuǎn)支承部分:它是安裝在下車底盤上用來支承上車回轉(zhuǎn)部分(6 支腿:輪胎式起重機(jī)為了提高它的起重能力,在車架上裝有支腿(7 配重:在起重機(jī)平臺(tái)尾部常掛有一定重量的鐵塊,以保證起重機(jī)的穩(wěn)定。2.2輪胎式起重機(jī)的主要參數(shù)起重機(jī)械的基本參數(shù)是用來說明起重機(jī)的規(guī)格和性能的一些數(shù)據(jù),也是提供設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇使用起重機(jī)械的主要依據(jù)。2.2.1起重量Q輪胎式起重機(jī)起重量一般不包括吊鉤的重量q ?？梢园寻ǖ蹉^重量在內(nèi)的起重量成為總起重量(Q+q 。輪胎式起重機(jī)起重量是隨吊臂伸縮、俯仰而變化,因此起重量

18、是由吊臂強(qiáng)度和整機(jī)穩(wěn)定所決定。起重機(jī)的額定起重量總比臨界起重量小。所謂臨界起重量,是指當(dāng)起重機(jī)吊起重物后處在穩(wěn)定和傾翻的臨界狀態(tài)時(shí)的重量。根據(jù)使用需要,利于生產(chǎn)制造,故選擇為8噸。2.2.2工作幅度R 和有效幅度A工作幅度R 指起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離。它與吊臂長(zhǎng)度L 和仰角Q 有關(guān),Q 可以從00080,工作角度在030075之間。當(dāng)輪胎起重機(jī)的幅度變小時(shí)。起重機(jī)可以增大,但當(dāng)幅度小于支腿跨距的一半時(shí),吊重?zé)o法進(jìn)行。所以在系列標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定有效幅度上A 的極限值A(chǔ) 。有效幅度A 滿足下列公式min A R A =- (2.1 查表2-1 A=1.45米但有效幅度不宜規(guī)定過大,因?yàn)橛行Х?/p>

19、度大,意味著最大起重量時(shí)的工作幅度也大,吊臂受的力也大。這樣一來吊臂自重就要增大,使大幅度時(shí)的起重量急劇下降,惡化了起重性能。 工作幅度R=LCOS e - 查表2-1R=3.2米2.2.3起重力矩M作為輪胎式起重機(jī)基本參數(shù)的起重力矩是指最大額定起重量和相應(yīng)的工作幅度的乘積,起重機(jī)工作時(shí),不但要求有起重量,還要求有一定的幅度。只比較起重量,不比較其相應(yīng)的幅度是無法評(píng)定兩臺(tái)起重機(jī)的起重能力的大小。起重力矩作為比較起重機(jī)起重能力的指標(biāo)比較起重量更合適,更確切。本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)確定:Q=8噸 R=3米 則m=8324=(噸米2.2.4起升高度H升高度H 與吊臂長(zhǎng)度L 和仰角Q 有關(guān): sin H h

20、 b l h b =-=+- (2.2 它在裝卸工作中并不重要,但在建筑安裝工程上則是一重要參數(shù)。起重機(jī)在使用中不但要滿足起重量要求,還要滿足工作幅度和起升高度的要求。本次設(shè)計(jì)的起升高度為H=13.6m2.2.5自重G輪胎式起重機(jī)的自重是指工作狀態(tài)時(shí)的機(jī)械總重。它并不一定等于行駛時(shí)的重量。在后設(shè)計(jì)各部分重量時(shí),可以參照同樣類型起重機(jī)實(shí)物重量,制造后的起重機(jī)重量不得大于系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定重量。超出時(shí)應(yīng)設(shè)法改進(jìn),把自重降到最低值。根據(jù)以上要求,本機(jī)總重為9550公斤,根據(jù)1得8噸輪胎式起重機(jī)自重15噸,所以合適。2.2.6工作速度V根據(jù)目前輪胎式起重機(jī)的統(tǒng)計(jì)資料,中小型起重機(jī)的吊鉤速度一般在8-20m/

21、min 左右。在大型起重機(jī)中,起升速度不是主要的,為降低功率,減少?zèng)_擊,起升速度取得較低,在5-8m/min左右。起升速度也有以繞入卷筒的單根鋼絲繩速度表示的。雖然,單繩速度和吊鉤速度是差一滑輪組的倍率。實(shí)際上輪胎式起重機(jī)吊鉤速度不是恒定的,鋼絲繩在卷筒上繞的層次不同,單繩速度也在變化。作為銘牌的參數(shù)的起升速度,是指卷筒在驅(qū)動(dòng)機(jī)最大工作速度下的第一層鋼絲繩的單繩速度,或與此相對(duì)應(yīng)的吊鉤速度。變幅速度是指吊臂在頭部沿水平方向移動(dòng)的速度。變幅速度對(duì)生產(chǎn)效率影響不大,而對(duì)起重機(jī)的平穩(wěn)性和安全性影響較大,故不能取大,幅度時(shí)間(從最大臂到最小臂一般在30-60秒左右。本機(jī)起臂時(shí)間為25s,落臂時(shí)間16s

22、。在伸縮式吊臂的起重機(jī)上,吊臂伸縮速度也是需要注明的,一般外伸速度為收縮速度的1/2倍,該機(jī)伸縮速度選為伸縮(全程34s,縮臂(全程18.5s液壓支腿收放速度一般用時(shí)間來表示,一般在10-50s之間,本機(jī)速度為:水平支腿伸出時(shí)間13.7s;水平支腿縮回時(shí)間11.8s;垂直支腿放下時(shí)間22s;垂直支腿收起時(shí)間21.5s;輪胎式汽車起重機(jī)行駛速度是主要參數(shù)之一,本機(jī)的行駛速度最高可達(dá)75公里/小時(shí)。2.2.7通過性參數(shù)通過性參數(shù)指輪胎式起重機(jī)正常行駛時(shí)能夠通過各種道路的能力,不同車輛有不同的要求:輪胎式起重機(jī)的通過性幾何參數(shù)基本上接近一般公路車輛。汽車起重機(jī)的要求和所采用的汽車底盤一致,經(jīng)過改裝后

23、,最大出入不超過15%,接近角、離去角和最小離地間隙要大些?？v向通過半徑要小些,由于輪胎式起重機(jī)車架下載有支腿,故離地面間隙可能變小。1218左右。汽車起重機(jī)最大爬坡在00輪胎式起重機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑在712米左右。2.2.8幾何尺寸參數(shù)輪胎式起重機(jī)的各部尺寸按需要和可能來確定,力求緊湊。輪胎式起重機(jī)在公路行駛狀態(tài)的外形尺寸應(yīng)考慮到道路、洞橋和鐵路運(yùn)輸條件,按國(guó)家規(guī)定:總長(zhǎng)限制在12米以內(nèi),總寬在2.6米以內(nèi),總高不超過4米。在特殊情況下,大噸位的起重機(jī)寬度可超過3米。2.3起重機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇起重機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)裝置(動(dòng)力裝置和傳動(dòng)裝置的總稱。而驅(qū)動(dòng)裝置本身的重量和成本,對(duì)起

24、重機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也起著顯著的影響,因此設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí),合理選擇驅(qū)動(dòng)裝置和確定驅(qū)動(dòng)形式是很重要的。工程起重機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的要求,主要應(yīng)從起重機(jī)本身的工作特點(diǎn)來考慮,主要的有以下幾點(diǎn)。適應(yīng)外載荷多變的要求;適應(yīng)迅速改變運(yùn)動(dòng)方向的要求;適應(yīng)工作速度頻繁變換的要求;適應(yīng)沖擊振動(dòng)的要求。此外,對(duì)于需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)場(chǎng)地的工程起重機(jī),要求有獨(dú)立的動(dòng)力能源裝置。為了避免噪聲的危害,要求低噪聲的驅(qū)動(dòng)裝置。應(yīng)于指出,要滿足上述工作特點(diǎn)所指出的各項(xiàng)要求,僅僅依靠動(dòng)力裝置本身還不能完全達(dá)到。而必須有合理的傳動(dòng)裝置與之相配合,以達(dá)到起重機(jī)所要求的傳動(dòng)特點(diǎn)。2.3.1內(nèi)燃機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)概述在輪胎式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)中,內(nèi)燃機(jī)

25、-機(jī)械驅(qū)動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用,它通過機(jī)械傳動(dòng)裝置將內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳遞到那個(gè)工作機(jī)構(gòu)上去(簡(jiǎn)稱內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)裝置有一個(gè)獨(dú)立的能源,具有較大的機(jī)動(dòng)性,可滿足工程起重機(jī)流動(dòng)性的要求。由于不受外能源的牽制,所以起重機(jī)一到達(dá)作業(yè)場(chǎng)地后就可隨時(shí)投入到工作。此外,內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。一般來說,外形尺寸和重量較小。但內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械驅(qū)動(dòng)與電力-機(jī)械驅(qū)動(dòng)比較,前者存在不少缺點(diǎn):承受載荷能力差,在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易熄火,因此不得不選用大一些功率的內(nèi)燃機(jī),以較大的功率儲(chǔ)備來適應(yīng)超載的需要;內(nèi)燃機(jī)不能帶載啟動(dòng),因此在內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中,必須設(shè)置離合器結(jié)構(gòu),在啟動(dòng)時(shí)脫開離合器;內(nèi)燃機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn),為了保證機(jī)構(gòu)的正向和逆向轉(zhuǎn)動(dòng)

26、,在機(jī)械傳動(dòng)的起重機(jī)必須設(shè)置逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);內(nèi)燃機(jī)在嚴(yán)寒地區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn),要采取措施,改善啟動(dòng)性能。此外,內(nèi)燃機(jī)噪聲、振動(dòng)及污染的問題也有待進(jìn)一步解決。在工程起重機(jī)中使用的內(nèi)燃機(jī)目前常用的有兩種類型,即柴油機(jī)和汽油機(jī)。柴油機(jī)比汽油機(jī)更具有使用經(jīng)濟(jì)性和工作可靠的優(yōu)點(diǎn),所以柴油機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。從降低重量和減少外形尺寸考慮工程起重機(jī)用的柴油機(jī)應(yīng)該是運(yùn)輸型的,最好選用工程起重機(jī)械用的中轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)以適應(yīng)工程起重機(jī)特點(diǎn),保證工作可靠性和簡(jiǎn)化中間傳動(dòng)裝置的構(gòu)造。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的確定起重機(jī)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)功率可按下述兩種方法確定:根據(jù)現(xiàn)有的同類型和噸位級(jí)相近的起重機(jī)參數(shù)來確定所需的功率,然后再核算起重機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)是否滿

27、足設(shè)計(jì)要求;根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù),計(jì)算最大阻力距,然后確定所需的內(nèi)燃機(jī)功率。2.3.2電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)概述外接電源使電動(dòng)機(jī)傳動(dòng),再經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置將動(dòng)力傳遞到個(gè)工作結(jié)構(gòu)的一種驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)稱電力驅(qū)動(dòng)。外接電源的電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)的方式,在踏式起重機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。在少數(shù)輪胎起重機(jī)中也有采用這種驅(qū)動(dòng)方式。電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)比內(nèi)燃機(jī)械驅(qū)動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn):電動(dòng)機(jī)能承受短時(shí)間的較大過載,而且可以帶載隨時(shí)驅(qū)動(dòng);電動(dòng)機(jī)容易逆轉(zhuǎn),而且可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速;各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng),使機(jī)械傳動(dòng)裝置和操縱機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化;操縱方便靈活,維修也比較方便;外接電源的驅(qū)動(dòng),沒有內(nèi)燃機(jī)那樣廢氣污染而且噪聲低。但這種驅(qū)動(dòng)方式必須依靠外接電

28、源,而且對(duì)電動(dòng)機(jī)特性提出了特殊要求,一般最好選擇過載能力強(qiáng),調(diào)速范圍大的直流電動(dòng)機(jī)。但因往往缺乏直流外接電源,并且直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴,所以不便采用普遍采用。只有在內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)這種內(nèi)燃機(jī)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中直流電動(dòng)機(jī)才獲得采用。電力機(jī)械驅(qū)動(dòng)容量的確定正確選用電動(dòng)機(jī)的容量是很重要的。如果電動(dòng)機(jī)容量不足,會(huì)使電動(dòng)機(jī)過熱,以致很快損壞,同時(shí)也會(huì)影響起重機(jī)的生產(chǎn)率。因?yàn)檫@時(shí)起動(dòng)力矩不足,起動(dòng)過緩,不能達(dá)到所需要的速度。如果電動(dòng)機(jī)容量過大,不僅僅是浪費(fèi),而且使機(jī)構(gòu)龐大,自重增加,起動(dòng)過猛,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)載荷增大。因此,確定電動(dòng)機(jī)容量的原則是:在規(guī)定的工作條件下,電動(dòng)機(jī)的溫升不超過容許值,即不過熱。保證所需要的起

29、動(dòng)能力。2.3.3 復(fù)合驅(qū)動(dòng)工程起重機(jī)通常采用的復(fù)合驅(qū)動(dòng)主要有:內(nèi)燃機(jī)電力驅(qū)動(dòng);內(nèi)燃機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)電力驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)電力驅(qū)動(dòng)與外接電源的電力驅(qū)動(dòng)的主要區(qū)別是動(dòng)力源不同。前者是獨(dú)立的動(dòng)力源內(nèi)燃機(jī);后者是外接電網(wǎng)電源。內(nèi)燃機(jī)電力驅(qū)動(dòng)通常是由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,把內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能傳送到工作機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)上,在變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。直流電和交流電都有采用。但更多的是采用直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。因此,直流電動(dòng)機(jī)可以在較大范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速,過載能力強(qiáng)。這種驅(qū)動(dòng)形式是以直流電動(dòng)機(jī)的良好工作特點(diǎn)克服內(nèi)燃機(jī)工作缺點(diǎn),是一種十分適合工程特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)形式。但這種驅(qū)動(dòng)形式電器設(shè)備多,它與外接電源的電力驅(qū)動(dòng)比

30、較,由于多了一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)和一臺(tái)發(fā)電機(jī),因而重量大,價(jià)格昂貴,使起重機(jī)造價(jià)顯著增大。內(nèi)燃機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)在現(xiàn)代工程起重機(jī)中內(nèi)燃機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)得到越來越廣泛的應(yīng)用,其主要原因,一是由于機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能后,實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)與許多優(yōu)越性;二是由于液壓技術(shù)本身發(fā)展很快,使起重機(jī)液壓傳動(dòng)技術(shù)日趨完善。這種驅(qū)動(dòng)形式不僅廣泛應(yīng)用于汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī),近年來也應(yīng)用于履帶起重機(jī)代替以往的內(nèi)燃機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)形式。由于履帶式起重機(jī)的動(dòng)力裝置裝設(shè)在上車回轉(zhuǎn)平臺(tái)上,因此在以往的內(nèi)燃機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,履帶行走機(jī)構(gòu)所需的動(dòng)力,需要從上車通過逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)傳到下車。而應(yīng)用液壓傳動(dòng),只要通過高壓油管和中心回轉(zhuǎn)接頭,就可把上車的動(dòng)

31、力容易而又方便地傳到下車。內(nèi)燃機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)的主要特點(diǎn)是:減少了齒輪、軸等機(jī)械傳動(dòng)件,而代之以重量輕、體積小的液壓元件和油管,使起重機(jī)的重量大為減輕,結(jié)構(gòu)緊湊,外形尺寸小;可以在很大范圍實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,而且容易變換運(yùn)動(dòng)方向;傳動(dòng)平穩(wěn),因?yàn)樽鳛閭鲃?dòng)介質(zhì)的液壓油具有彈性,通過液壓閥平穩(wěn)而漸進(jìn)地操作可獲得平穩(wěn)的柔和的工作特性; 易于防止過載;操作簡(jiǎn)單、省力;這種驅(qū)動(dòng)形式的主要缺點(diǎn)是:傳動(dòng)效率低,因?yàn)槟芰拷?jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移;液壓元件加工精度要求高,因而加工成本大;對(duì)密封要求也高,如果制造安裝工藝不完善,常有運(yùn)轉(zhuǎn)失靈及漏油現(xiàn)象產(chǎn)生。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高,這些缺點(diǎn)已逐步得到解決。液壓系統(tǒng)沉重。綜上所述

32、,結(jié)合小型起重機(jī)的特點(diǎn),這次設(shè)計(jì)選用內(nèi)燃機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)。2.4輪胎式起重機(jī)底盤的選型輪胎式起重機(jī)底盤的類型很多,可按不同角度來進(jìn)行分類。從總的性能上看,可分為:通用汽車底盤、專用汽車底盤和專用的輪胎底盤三種見表2-2。所謂通用的汽車底盤,是指除車架更換外(若有必要時(shí),余皆采用原汽車底盤。小型的起重機(jī)可在原汽車地盤上附加副車架以支撐上車結(jié)構(gòu),因?yàn)樵囓嚰艿膹?qiáng)度和剛度都滿足不了起重機(jī)在起重時(shí)的要求。雖然采用附加副車架的工藝比較簡(jiǎn)單,但整個(gè)起重機(jī)的重心較高,重量較大。專用的汽車底盤是按起重機(jī)的要求設(shè)計(jì)的,軸距較大,車架剛性好。專用汽車底盤的駕駛室布置有三種,一是與通用汽車一樣的正置平頭式駕駛室,二是測(cè)

33、量的偏頭式駕駛室,三是前懸下沉式駕駛室。側(cè)置偏頭式駕駛室底盤的汽車起重機(jī)可使起重吊臂在行駛狀態(tài)時(shí)放在駕駛室旁側(cè),使整車重心大大下降,但駕駛室視野不良,坐人不多。前懸下沉式駕駛室視野良好,吊臂位置也不高,故起重機(jī)重心低,因此在大型起重機(jī)中常采用前懸下沉式的駕駛室。專用輪胎底盤是專門為輪胎起重機(jī)設(shè)計(jì)的,為提高輪胎起重機(jī)的機(jī)動(dòng)性,將底盤設(shè)計(jì)成短軸距,全輪驅(qū)動(dòng),甚至全輪轉(zhuǎn)向的越野型輪胎底盤。由于輪胎起重機(jī)只有一個(gè)駕駛室,并且往往設(shè)在上車,所以下車底盤行走機(jī)構(gòu)的操作通常求助于液壓傳動(dòng),輪胎起重機(jī)需吊重行駛,要求起動(dòng)平穩(wěn),調(diào)速自如。因此,越野型輪胎底盤常采用液力變距器和動(dòng)力換擋變速箱等轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,以及液壓轉(zhuǎn)

34、向裝置。在選用汽車底盤時(shí),考慮到輪胎式起重機(jī)始終滿載行駛,要比汽車載荷條件惡劣,但起重機(jī)的行駛里程比汽車的要少一半左右,故完全可以選用同等級(jí)的汽車底盤的總成。 起重機(jī)的軸距L的大小直接影響到起重機(jī)的行駛性能、重量和總體布置。他受到總長(zhǎng)度LZ的控制,在汽車起重機(jī)中吊臂探出車頭LF一般都在兩米左右,在輪胎式起重機(jī)中還要大些,為34米左右,回轉(zhuǎn)平臺(tái)尾部一般也略伸出車架外面LT,故一般起重機(jī)底盤長(zhǎng)度LC限在79米以下。底盤長(zhǎng)度LC是有前懸長(zhǎng)度、后懸長(zhǎng)度和軸距形成。在復(fù)軸式的雙前后橋底盤中,軸距L 是指復(fù)軸式前橋和后橋中心之間的距離。也可用第一軸距L ,第二軸距L ”等于輪胎直徑再加上一定間距。底盤長(zhǎng)度

35、的軸距的關(guān)系為C E F R L L L L - (2.3 前懸的懸臂F L 取決于發(fā)動(dòng)機(jī)位置、駕駛室形式及所需的軸荷分布,后懸臂T L 主要取決于后支腿離上車回轉(zhuǎn)中心你距離,一般為30-40%軸距左右。輪胎式起重機(jī)的軸距直接影響起重機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑。最小轉(zhuǎn)彎半徑與軸距的關(guān)系如下: min maxsin L R C =+ (2.4式中max -外前輪的最大轉(zhuǎn)角;C 主銷中心至外前輪中心的距離。為使轉(zhuǎn)彎半徑小,從機(jī)動(dòng)性出發(fā),軸距要取得小些為好。汽車起重機(jī)的中心高度在1.2米左右,輪胎式起重機(jī)的常在1.5米左右。一般中小型汽車起重機(jī)和后橋往往是復(fù)軸式的多橋,則前橋和后橋之間的軸距就比較大,常在5米以下。

36、輪胎起重機(jī)軸距一般在3-3.6米左右。本次設(shè)計(jì)的輪胎式起重機(jī)的底盤是EQ1092F 型底盤,主要性能參數(shù): 驅(qū)動(dòng)形式:4×2 軸距:3.95m 最大車速:70公里/小時(shí) 最小轉(zhuǎn)彎半徑:不大于8米 爬坡度:不小于28% 發(fā)動(dòng)機(jī):6135Q 型缸徑?jīng)_程:100×115mm 最大功率:120馬力/1800轉(zhuǎn)/分 最大扭矩:70公斤·米/1200-1400轉(zhuǎn)/分 底盤重量:7020公斤2.5輪胎式起重機(jī)動(dòng)力裝置的選擇輪胎式起重機(jī)動(dòng)力裝置的布置有以下幾種方案: 一.一臺(tái)電機(jī)布置在下車; 二.一臺(tái)發(fā)電機(jī)布置在上車;三.兩臺(tái)發(fā)電機(jī)上、下車各布置一臺(tái)。 第一種方案,目前采用得比較

37、廣泛,這是因?yàn)? 上車起重機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng),動(dòng)力傳遞比較方便,液壓泵設(shè)在下車,高壓油經(jīng)回轉(zhuǎn)街頭送到上車驅(qū)動(dòng)各個(gè)液壓馬達(dá)或液壓缸。下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動(dòng)或液力機(jī)械傳動(dòng),下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動(dòng)或液力機(jī)械傳動(dòng),故發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)在下車較方便,因此傳動(dòng)系易布置,操作易實(shí)現(xiàn)。目前,輪胎式起重機(jī)的行駛速度高,專用底盤的行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置也必須設(shè)計(jì)得與汽車傳動(dòng)系同樣復(fù)雜,故發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)在下車也是必須的。在設(shè)計(jì)汽車起重機(jī)時(shí),有時(shí)往往不是選擇發(fā)動(dòng)機(jī),而是選擇整個(gè)通用的汽車底盤,要根據(jù)起重機(jī)最大額定起重機(jī)重量去選擇相應(yīng)載重量的汽車底盤。第二種方案在機(jī)械傳動(dòng)和電力傳動(dòng)的慢速行駛的輪胎起重機(jī)中普遍

38、采用的。這種方案,發(fā)動(dòng)機(jī)主要是上車起重機(jī)構(gòu)。下車行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力由上車經(jīng)回轉(zhuǎn)中心下傳而來,由于行走速度低于20KM/H,故對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求比較簡(jiǎn)單。第三種方案在大型的汽車起重機(jī)中采用得比較廣泛。因?yàn)榇藭r(shí)行走用的下車發(fā)動(dòng)機(jī)功率很大,發(fā)動(dòng)機(jī)也較昂貴,起重用的功率為其1/3以下,故起重時(shí)使用行駛發(fā)動(dòng)機(jī)在功率利用上很不合理。分析以上三種方案,結(jié)合本次設(shè)計(jì),輪胎式起重機(jī)的動(dòng)力裝置選用汽車通用底盤。上車其中和下車行走機(jī)構(gòu)共用汽車發(fā)動(dòng)機(jī),上車起重機(jī)構(gòu)在汽車傳動(dòng)箱中得到動(dòng)力,即可以節(jié)省一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),又減輕重量。2.6輪胎式起重機(jī)的總體選形起重機(jī)的整體造型主要是根據(jù)其用途和作業(yè)場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)可用于野外起重、

39、搶險(xiǎn)、倉(cāng)庫(kù)、車站、碼頭及狹窄工作場(chǎng)合作業(yè),需要良好的機(jī)動(dòng)性能,固有輪胎式和履帶式兩種設(shè)計(jì)方案可供選擇。根據(jù)現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點(diǎn),小組人員的研究分析,本著機(jī)動(dòng)靈活、操作方便、實(shí)用可靠的原則,以提高工作作業(yè)效率,我們選用小型汽車起重機(jī)做為設(shè)計(jì)對(duì)象。本方案有以下幾個(gè)特點(diǎn):采用EQ-1092F通用底盤,具有馬力大,動(dòng)力性好,速度高,牽引力大,爬坡度大的特點(diǎn)。起重機(jī)作業(yè)部分采用能夠液壓傳動(dòng),因此結(jié)構(gòu)緊湊,既提高了作業(yè)效率,又?jǐn)U大了作業(yè)范圍。采用三級(jí)伸縮臂,可按需要在規(guī)定范圍內(nèi)任意伸縮,動(dòng)作平穩(wěn),微動(dòng)性好,輕便靈活。用前后H型支腿,四個(gè)支腿可以分別調(diào)平,并在現(xiàn)有12噸汽車起重機(jī)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)加大支腿的跨距,提

40、高了整機(jī)穩(wěn)定性。 采用動(dòng)力裝置,將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳于動(dòng)力油泵,提高了汽車動(dòng)力的利用率,同時(shí)也不再為起重機(jī)另配動(dòng)力原件。 行星齒輪減速器直接裝在起升卷筒內(nèi),從而獲得非常緊湊的結(jié)構(gòu),使起升機(jī)構(gòu)能直接布置吊臂尾部。2.7輪胎式起重機(jī)的穩(wěn)定性輪胎式起重機(jī)有兩種穩(wěn)定性:一是轉(zhuǎn)移時(shí)的行駛穩(wěn)定性;二是工作狀態(tài)下的起重機(jī)穩(wěn)定性。2.7.1輪胎式起重機(jī)的行駛穩(wěn)定性 2.7.1.1縱向行使穩(wěn)定性起重機(jī)在行駛過程中,由于某種原因(如上坡其前輪(轉(zhuǎn)向輪對(duì)地面的發(fā)向作用力為零時(shí),則起重機(jī) 前輪的偏轉(zhuǎn),不能確定起重機(jī)的行駛方向。此時(shí),可以認(rèn)為車輛已失去穩(wěn)定,無法控制其行駛方向。當(dāng)后輪對(duì)地面的法向作用力所引起的牽引力為零

41、時(shí),車輛失去行駛能力,也破壞了行駛穩(wěn)定性。圖2-1為起重機(jī)上坡行駛圖。此時(shí),可能失穩(wěn)。地面的反作用力1Z =G=0,由于上坡,行駛速度低,不能加速運(yùn)動(dòng),故可忽略一切慣性力和風(fēng)阻力。其作用力在以后輪與地面接觸點(diǎn)O 為中心的力矩平衡式表達(dá)如下: 圖2-1上坡行駛圖120Z GhgSin Gl Cos +-= (2.5式中G 機(jī)械總重量; L2重心離后軸距離 當(dāng)Z1=0,則20GhgSin Gl Cos -= 因此可能失去操縱穩(wěn)定的根據(jù) 坡度為:120l tg hg-= (2.6 另外,當(dāng)車輛下滑力接近于驅(qū)動(dòng)輪上的附著力時(shí),車輛就不能上坡,驅(qū)動(dòng)輪開始打滑。 即 2GSin Z =全輪驅(qū)動(dòng)時(shí) 從圖2-

42、1上得22GL Cos GhgSinaZ L+=,則后輪為驅(qū)動(dòng)輪時(shí)的打滑極限坡度角為:11p L tg L hg -=- (2.7當(dāng)全輪驅(qū)動(dòng)時(shí):1p a tg -=(2.8 式中為附著系數(shù),可用0.70.8代入。為了行駛安全起見,設(shè)計(jì)車輛時(shí)將使0a a >,即寧可上不去坡,而不要失去轉(zhuǎn)向控制。綜合以上公式,得到后輪驅(qū)動(dòng)與全輪驅(qū)動(dòng)車輛行駛的穩(wěn)定條件:2l hg> (2.9 本機(jī)為1.61.331.2=,所以縱向行駛穩(wěn)定(hg 一般在1.2米左右,這里取1.2米。 觀察上式,能否改變重心離后軸距離L 與機(jī)械總重量G 來改善輪胎起重機(jī)的爬坡性能及行駛的穩(wěn)定性。假如增大重心離后軸距離L ,

43、提高了輪胎起重機(jī)縱向行駛穩(wěn)定性,但隨著L 的增大,起重機(jī)整體長(zhǎng)度加長(zhǎng),重量加大,生產(chǎn)成本提高,對(duì)起重機(jī)整體的靈活性也有一定影響。2.7.1.2 橫向行駛穩(wěn)定性起重機(jī)在彎道上或直邊上行駛時(shí)受側(cè)向力,諸如離心力、橫向風(fēng)力等。起重機(jī)在側(cè)向力作用下有時(shí)克服了車輪附著力,從而產(chǎn)生側(cè)滑移,或?qū)④囕v橫向傾翻。圖2-2行駛穩(wěn)定性在車輛重心下作用有二力,起重機(jī)重力G 和離心力2iy GV P gR=,若0T Z =,則車向左傾翻的極限條件為(圖2-2:20222V B hg gR tgB V B hg gR - =+ (2.10則max B V = 就是說橫向坡度角不得小于0B 。再分析車輛引起側(cè)移的情況,此時(shí)

44、側(cè)向力大于或等于橫向附著力,即sin (jy L r L r jy P CosB G B Y Y Z Z GCos P Sin -+=+=+(2.11 則其極限條件為:221V gRtgB V gR=+ (2.12 則max P V =為行駛安全起見,應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在翻轉(zhuǎn)前,故應(yīng)使max max P B V V 即BZhg> (2.13 20.832 1.2=>所以橫向行駛穩(wěn)定。 (汽車起重機(jī)輪距在2米左右,取2米這就是橫向行駛穩(wěn)定性的基本條件,式中B 是輪距,一般硬路面的取0.7-0.8。一般起重機(jī)重心離左右輪的距離相同,故在總體布置時(shí)已考慮到盡可能對(duì)稱布置,故一般不在計(jì)算hg=1

45、.2米。適當(dāng)增加輪距,可以提高橫行行駛穩(wěn)定性,但增加了車體外形尺寸,不宜取。對(duì)輪胎式起重機(jī)的底盤選取也有一定影響。2.7.2 輪胎式起重機(jī)起重 2.7.2.1 輪胎式起重機(jī)的失穩(wěn)輪胎式起重機(jī)在起重作業(yè)時(shí),由于起吊過重的重物,操縱失誤引起的過大慣性、支承面的沉陷或過大風(fēng)力等原因,起重機(jī)往往突然喪失穩(wěn)定甚至傾翻肇事。因?yàn)檩喬ナ狡鹬貦C(jī)的穩(wěn)定安全由機(jī)械自重來維持,故有一定限度。往往在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)件和其零件強(qiáng)度還足夠能承受外來載荷時(shí),起重機(jī)由于自重不夠而失去穩(wěn)定。但有時(shí)起重機(jī)穩(wěn)定性過大,在沒有起重量指示器的情況下,吊臂也可以由于超載過大而損壞。因此,起重機(jī)在設(shè)計(jì)要選取適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。起重機(jī)在失穩(wěn)時(shí)的傾翻線

46、,由起重機(jī)的支腿尺寸或輪胎尺寸確定。最危險(xiǎn)的傾翻線是在該工況下整個(gè)重量的重心離該傾翻線垂直距離最短的那一邊。顯然,最危險(xiǎn)的失穩(wěn)工況是吊臂位在垂直于側(cè)方傾翻線的位置上。所以,在考慮起重機(jī)穩(wěn)定時(shí),以吊臂位在正側(cè)方的工況為基準(zhǔn),在這個(gè)工況下起重機(jī)必須保證最低的穩(wěn)定性。2.7.2.2起重機(jī)的穩(wěn)定安全系數(shù)起重機(jī)在吊臨界起重量時(shí)(如圖2-3,起重機(jī)處于穩(wěn)定的臨界狀態(tài),即在傾翻線內(nèi)、外側(cè)的靜力矩互相平衡,即S T M M =。而表示起重機(jī)穩(wěn)定性的穩(wěn)定安全系數(shù)是位在傾翻線內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定力矩S M 和為在外側(cè)的穩(wěn)定力矩T M 之比:STM K M =(2.14 圖2-3吊臨界起重量當(dāng)K=1時(shí),即為臨界狀態(tài)。顯然,K

47、 必須大于1.若認(rèn)為起重機(jī)引起的一切力矩都是穩(wěn)定力矩,即:(3311S M G l a G l a Gb r a =+- (2.15 而傾翻力矩僅是起重物和吊具所引起的,即圖(2-3:(T M Q q R a =+- (2.16 圖2-4則穩(wěn)定系數(shù)K 可由下式求得(32(sg b B M G r a G l a G a Gb r a K Q q R a Q q R a -+-=+-+- (2.17式中:sg M 起重機(jī)的穩(wěn)定力矩; b G 吊臂自重,b G =17750KgR 起重機(jī)的重心距回轉(zhuǎn)中心的距離,r=1.5米;11G l 為上車其它部分重量和其重心到回轉(zhuǎn)中心距離,取113544,0.

48、8G kg l =米;2G 起重機(jī)底盤不回轉(zhuǎn)部分重量,2G =7020kg ;33G l 配重及其垂心到回轉(zhuǎn)中心距離,3G =1181kg ,3l =2.1米; a 2支腿橫向距離, a 2=4.1米 則(11570 2.1 2.05347300.8 2.0568110 2.0517395 1.5 2.05 2.5 1.580001609.8 3.2 2.05K +-=>+-所以起重機(jī)穩(wěn)定。令K=1,則此時(shí)起重量為臨界起重量(sg b cr M G r a Q q R a -=- (2.18由于上公式中沒有考慮到起重機(jī)在運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的慣性力以及風(fēng)力和傾斜的影響,故求得的穩(wěn)定系數(shù)稱為靜穩(wěn)定系

49、數(shù)。在計(jì)算起重機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系數(shù)時(shí),把起重機(jī)的傾斜、回轉(zhuǎn)離心力、起升慣性力和風(fēng)力考慮進(jìn)去,動(dòng)態(tài)起重穩(wěn)定系數(shù)為(圖2-4: 圖2-4動(dòng)態(tài)起重穩(wěn)定系數(shù)(11223321221.1.5900s b b b w hgK M G r a G h G h G h G h Sina Q q R a H b Sina Q q n R Q q vH b R a W h W H b n gt=-+-+-+-+- 式中123,.b h h h h 自重123,B G G G G 的重心高度;起重機(jī)的傾斜角度,在用支腿時(shí)肉眼找平,一般控制在001130'左右,不用支腿時(shí)為03;(H+b 吊臂頭部離地高度;(g H

50、 H b h =+-;h 重物離地高度;v 和t 重物吊升速度和起動(dòng)時(shí)間;g 重物加速度;1W 和2W 作用在起重機(jī)上和重物上的風(fēng)力合力; w h 風(fēng)力1W 作用點(diǎn)的高度;n 回轉(zhuǎn)速度。在實(shí)際計(jì)算中,中小型輪胎式起重機(jī)可以只計(jì)算靜穩(wěn)定系數(shù),所以本次設(shè)計(jì)中,不必計(jì)算動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)。在考慮到傾斜的影響和非工作時(shí)風(fēng)力作用,自身的穩(wěn)定系數(shù)也可以由下式求得:(1' 1.15'wG a l hSina K W h -= (2.19式中l(wèi) 自重合力G 回轉(zhuǎn)中心距離,L=1.5m ;h 合力G 的重心高度,h=1.2m ;a 傾斜角度(取03; 1'W 作用在機(jī)本身上的風(fēng)力(以九級(jí)風(fēng)計(jì)算;

51、 w h 風(fēng)力作用點(diǎn)高度,2米;q f f A q CA q W +=('1;f q 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值,表3-11為10;c 風(fēng)載體型系數(shù),表3-21為1.2; q A 吊重有效迎風(fēng)面積, 查1為62m ;A 起重機(jī)各部分有效迎風(fēng)面積,A=e f A ;f 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的充滿系數(shù),即結(jié)構(gòu)的凈面積與結(jié)構(gòu)輪廓面積之比:f =1.0;將各數(shù)代入'K =2.98>1.15 所以起重機(jī)自身穩(wěn)定。第3章起重機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1輪式起重汽車液壓系統(tǒng)的工作原理總成3.1.1支腿收放回路由于汽車輪胎支撐能力有限,且為彈性變形體,作業(yè)時(shí)很不安全,故在起重作業(yè)前必須放下前、后支腿,用支腿承重使汽車

52、輪胎架空。在行駛時(shí)又必須將支腿收起,輪胎著地。為此,在汽車的前、后兩端各設(shè)置兩條支腿,每條支腿均配置有液壓缸。前支腿兩個(gè)液壓缸同時(shí)用一個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥控制其收、放動(dòng)作,而后支腿兩個(gè)液壓缸則用另一個(gè)三位四通手動(dòng)換向閥控制其收、放動(dòng)作。為確保支腿能停放在任意位置并能可靠地鎖住,在支腿液壓缸的控制回路中設(shè)置了雙向液壓鎖。當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥工作在左位時(shí),前支腿放下,其油路為:進(jìn)油路:過濾器液壓泵手動(dòng)換向閥左位手動(dòng)換向閥左位前支腿液壓缸上腔?；赜吐?前支腿液壓缸下腔液控單向閥手動(dòng)換向閥左位手動(dòng)換向閥左位油箱。當(dāng)三位四通手動(dòng)換向閥工作在右位時(shí),前支腿收回,其油路為:進(jìn)油路:過濾器液壓泵手動(dòng)換向閥左位

53、手動(dòng)換向閥右位前支腿液壓缸下腔?；赜吐?前支腿液壓缸上腔液控單向閥手動(dòng)換向閥右位手動(dòng)換向閥左位油箱。后支腿液壓缸用三位四通手動(dòng)換向閥控制,其油路流動(dòng)情況與前支腿油路類似。3.1.2吊臂變幅回路吊臂變幅是通過改變吊臂的起落角度來改變作業(yè)高度。吊臂的變幅運(yùn)動(dòng)由變幅液壓缸驅(qū)動(dòng),變幅要求能帶載工作,動(dòng)作要平穩(wěn)可靠。本機(jī)為小噸位吊車采用單個(gè)變幅液壓缸變幅方式。為防止吊臂在停止階段因自重而減幅,在油路中設(shè)置了平衡閥,提高了變幅運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性。吊臂變幅運(yùn)動(dòng)由三位四通手動(dòng)換向閥(控制,在其工作過程中,通過改變手動(dòng)換向閥開口的大小和工作位,即可調(diào)節(jié)變幅速度和變幅方向。吊臂增幅時(shí),三位四通手動(dòng)換向閥左位工作

54、,其油路為:進(jìn)油路:過濾器液壓泵手動(dòng)換向閥右位手動(dòng)換向閥左位平衡閥中的單向閥變幅液壓缸下腔?；赜吐?變幅液壓缸上腔手動(dòng)換向閥左位手動(dòng)換向閥中位手動(dòng)換向閥中位一油箱。吊臂減幅時(shí),三位四通手動(dòng)換向閥右位工作,其油路為進(jìn)油路:過濾器液壓泵手動(dòng)換向閥右位手動(dòng)換向閥右位變幅液壓缸上腔。回油路:變幅液壓缸下腔平衡閥手動(dòng)換向閥右位手動(dòng)換向閥中位手動(dòng)換向閥中位油箱。3.1.3吊臂伸縮回路吊臂由基本臂和伸縮臂組成,伸縮臂套裝在基本臂內(nèi),由吊臂伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)。本系統(tǒng)是利用各油缸有效面積差控制伸縮順,各活塞腔是聯(lián)通的,各油缸活塞桿腔也是聯(lián)通的。 圖2-4-1 液壓回路伸縮臂機(jī)構(gòu)1-液壓泵;2-手動(dòng)換向閥

55、;3-電磁閥;4-平衡閥;5-平衡閥;6-液壓缸;7-液壓缸3.1.4吊重起升回路吊重起升是系統(tǒng)的主要工作回路。吊重的起吊和落下作業(yè)由一個(gè)大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)來完成。起升液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)有一個(gè)三位四通換向閥(控制。馬達(dá)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)(即起吊速度 主要通過改變泵一二分合流方式來實(shí)現(xiàn),還可以通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及手動(dòng)換向閥的開口來調(diào)節(jié)。回路中設(shè)有平衡閥,用以防止重物因自重而下滑。由于液壓馬達(dá)的內(nèi)泄漏比較大,當(dāng)重物吊在空中時(shí),盡管回路中設(shè)有平衡閥,重物仍會(huì)向下緩慢滑落,為此,在液壓馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)置了制動(dòng)器。當(dāng)起升機(jī)構(gòu)工作時(shí),在系統(tǒng)油壓的作用下,制動(dòng)器液壓缸使閘塊松開,當(dāng)液壓馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在制動(dòng)器彈

56、簧的作用下,閘塊將軸抱死進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)重物在空中停留的過程中重新起升時(shí),有可能出現(xiàn)在液壓馬達(dá)的進(jìn)油路還未建立起足夠的壓力以支撐重物時(shí),制動(dòng)器便解除了制動(dòng),造成重物短時(shí)間失控而向下滑落。為避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn),在制動(dòng)器油路中設(shè)置了單向節(jié)流閥。通過調(diào)節(jié)該節(jié)流閥開口的大小,能使制動(dòng)器抱閘迅速,而松閘則能緩慢地進(jìn)行。3.2液壓系統(tǒng)3.2.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)起重機(jī)液壓系統(tǒng)是用來控制起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)(在起重機(jī)中,用來改變臂架的位置,增加主機(jī)的工作范圍。、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮的系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)包括吊臂的伸縮、重物的起升、上車的回轉(zhuǎn)、吊臂的變幅和支腿的收放等部分。本設(shè)計(jì)中輪胎式起重機(jī)得便最大重量為8噸(幅度為3米時(shí)具有三節(jié)伸縮臂,其最大幅度為10.8米(這時(shí)允許吊重為0.04噸,最大起升高度為13.6米,起升速度為15.0米/分,平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度為最大3轉(zhuǎn)/分。工作幅度:指起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離。該起重機(jī)行走部分采用EQ1092型通用汽車底盤,起重部分要求全液壓傳動(dòng)。3.2.2 確定對(duì)起重機(jī)液壓系統(tǒng)的工作要求:1、系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)主機(jī)設(shè)計(jì)需要,對(duì)吊臂的伸縮、變幅、起