輪胎式起重機(jī)課程設(shè)計

七江蘇師范大學(xué)連云港校區(qū)海洋港口學(xué)院課程名稱 起重機(jī)課程設(shè)計 專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級13機(jī)械學(xué)號1323034126姓名薛加磊指導(dǎo)教師 曹艷 2016年05月10日TOC\o"1-5"\h\z摘要 2ABSTRACT 2\o"CurrentDocument"1緒論 3\o"CurrentDocument"1.1引言 3\o"CurrentDocument"1.2起重機(jī)的定義 3\o"CurrentDocument"1.3起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 3\o"CurrentDocument"1.4發(fā)展趨勢 41.4.1模塊化和組合化 41.4.2大型化和專業(yè)化 41.4.3自動化和智能化 41.4.4成套化和系統(tǒng)化 5\o"CurrentDocument"1.5輪胎式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 5\o"CurrentDocument"1.6起重機(jī)的工作原理 5\o"CurrentDocument"2輪胎式橋式起重機(jī)的整體設(shè)計 8\o"CurrentDocument"2.1輪胎式起重機(jī)的主要參數(shù) 8\o"CurrentDocument"2.2輪胎式起重機(jī)的總體造型 11\o"CurrentDocument"2.3起重機(jī)驅(qū)動裝置的選擇 11\o"CurrentDocument"2.4起重機(jī)動力裝置的選擇 13\o"CurrentDocument"3理論計算與設(shè)計 14\o"CurrentDocument"3.1起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 154運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計 21\o"CurrentDocument"4.1確定機(jī)構(gòu)的傳動方案 21\o"CurrentDocument"4.2選擇車輪與軌道并驗算強(qiáng)度 21\o"CurrentDocument"4.3液壓系統(tǒng)總體設(shè)計 23\o"CurrentDocument"4.4擬定起重機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖 23\o"CurrentDocument"5總結(jié) 276參考文獻(xiàn) 27摘要在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)生活中，起重機(jī)已經(jīng)成為了人們運(yùn)輸重物的主要工具，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，越來越嚴(yán)苛的工況環(huán)境也對起重機(jī)的要求也越來越高。本次設(shè)計的內(nèi)容包括輪胎式起重機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，起升機(jī)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)，以及液壓控制系統(tǒng)。其中整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中包括主要參數(shù)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)，動力機(jī)構(gòu)以及底盤造型，設(shè)計的重點(diǎn)是起升機(jī)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計。關(guān)鍵字:起重機(jī)；起升裝置；運(yùn)行機(jī)構(gòu)；液壓控制系統(tǒng)AbstractInmodernindustriallife,thecranehasbecomeamajortoolforpeople’suseoftransportloads.Anditbecomethebaseofmodernproduction,alsoincreasinglystringentenvironmentalconditionsalsodemandmoreandmoreaboutcranes.Contentofthisdesignincludestyrecrane’sintegralstructure,liftingmechanism,operatingagencies,andhydrauliccontrolsystem.Inwhichtheoverallstructureofthedesignincludingthemainparameters，drivemechanism,powermechanismandchassismodelingshape,andthisdesignfocusesonthedesignofliftingmechanism，operationmechanismandhydrauliccontrolsystem.Keyword：crane；liftingmechanism；operationmechanism；hydrauliccontrolsystem1緒論1.1引言物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機(jī)的要求也越來越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革。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)動的機(jī)械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點(diǎn)降下物品，接著進(jìn)行反向運(yùn)動，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。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，日益顯現(xiàn)出起重機(jī)械作為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化、減輕體力勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率的特種設(shè)備的突出地位。現(xiàn)代起重機(jī)械結(jié)構(gòu)已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的機(jī)電一體化方向發(fā)展。1.2起重機(jī)的定義起重機(jī)械是一種以間歇作業(yè)方式對物料進(jìn)行起升、下降和水平移動的搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)械的作業(yè)通常帶有重復(fù)循環(huán)的性質(zhì)，一個完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動、制動、正反向運(yùn)動是起重機(jī)械的基本特點(diǎn)。1.3發(fā)展現(xiàn)狀由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量達(dá)6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量達(dá)3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量為1200t，集裝箱岸邊裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度是240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m/min。工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機(jī)的市場不斷擴(kuò)大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理的專用起重機(jī)，防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機(jī)的功能不斷增加，性能不斷提高，適應(yīng)性比以往更強(qiáng)。德國德馬格公司研制出一種飛機(jī)維修保養(yǎng)的專用起重機(jī)，在國際市場打開了銷路。這種起重機(jī)安裝在房屋結(jié)構(gòu)上，跨度大、起升高度大、可過跨、停車精度高。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導(dǎo)管，與飛機(jī)維修平臺相連，并可作360度旋轉(zhuǎn)。通過大車和小車的位移、導(dǎo)管的升降與旋轉(zhuǎn)可使維修平臺到達(dá)飛機(jī)的任一部位，進(jìn)行飛機(jī)的維護(hù)和修理，極為快捷方便。由于中國勞動力相對便宜，制造成本較低，發(fā)展?jié)摿θ院芫薮蟆Ｍ瑫r，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，與發(fā)達(dá)國家相比，中國起重機(jī)械制造狀況有以下幾個因素令人擔(dān)憂。（1） 整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水平較低；（2） 規(guī)?；l(fā)展不夠，突出表現(xiàn)在低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，造成資源浪費(fèi)，專業(yè)化發(fā)展嚴(yán)重滯后；（3） 國際知名品牌寥寥無幾，除振華港機(jī)外，能夠打入國際市場并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有；（4） 惡性競爭嚴(yán)重，合理利潤難保，并造成安全措施投入極少，事故率居高不下。1.4發(fā)展趨勢1.4.1模塊化和組合化用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。1.4.2大型化和專用化由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長。起重機(jī)已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。1.4.3自動化和智能化起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動化和智能化。1.4.4成套化和系統(tǒng)化在起重機(jī)單機(jī)自動化的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實(shí)施存儲、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。1.5輪胎式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)輪胎式起重機(jī)由以下幾部分組成：取物裝置：輪胎式起重機(jī)取物裝置主要是吊鉤。吊臂：用來支承起升鋼絲繩、滑輪組的鋼結(jié)構(gòu)。上車回轉(zhuǎn)部分：它是在起重作業(yè)時，可以回轉(zhuǎn)的部分，它包括裝在回轉(zhuǎn)平上除了吊臂、配重、吊鉤等外的全部機(jī)構(gòu)和裝置。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)?；剞D(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，在車架上裝有支腿配重：在起重機(jī)平臺尾部常掛有一定重量的鐵塊，以保證起重機(jī)的穩(wěn)定。1.6起重機(jī)的工作原理起重機(jī)械的主要任務(wù)是起重，而直接承擔(dān)起重任務(wù)的是起升機(jī)構(gòu)，其他機(jī)構(gòu)都是為了擴(kuò)大起重機(jī)的使用范圍。最簡單的起重機(jī)實(shí)際上也就僅有一個起升機(jī)構(gòu)。現(xiàn)代的絕大多數(shù)起重機(jī)，不論他們的型式和用途如何，都是根據(jù)同一個工作原理構(gòu)成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機(jī)構(gòu)演變?nèi)遮呁晟芓C口。圖1.1起重機(jī)工作原理圖1.1a是起重機(jī)的原始形式轆轤的機(jī)構(gòu)簡圖。它有圓柱形卷筒和裝有手柄的軸組成。卷筒上纏有懸掛物品的繩索，繩索的張力S在這種情況下就等于物品重量Q。張力在卷筒軸上產(chǎn)生的載荷力矩為%=竺？。在全部工作過程中，如不計摩擦阻力，則載荷力矩應(yīng)該為手柄的驅(qū)動力矩吃廣PxR所平衡，即QxDM載=M驅(qū) 或 20=PxR八2xPxRQ= D0從上式可以看出，欲增加起重量Q必須加大P或R，或減小D0。但手柄作用力P受到人體力限制，一般不超過30公斤；R受到手臂長度限制，一般約為300-400毫米；而為了保證鋼絲繩不致產(chǎn)生過大的彎曲，卷筒直徑D0又不能任意減小，因此，對于這種原始起重機(jī)，起重量不能很大。為了提高起重量，采取了下面三個步驟：（1）軸和手柄分開，中間裝一個傳動比為。的傳動裝置，即圖1.1b中減速器。如氣和M驅(qū)都與圖1.1a所示的相同，則傳到卷筒軸上的驅(qū)動力矩為i0xM驅(qū)。根據(jù)力矩平衡原理，所得的載荷力矩M載為：M載=10xM驅(qū)即 QxDo=ixPxR20可得：Q=i0xQ即加裝傳動比i的傳動裝置后，起重量可以提高i倍。并且可以隨i增大而000提高。但是，傳動裝置是機(jī)構(gòu)中最復(fù)雜和成本最高的部分，而且傳動裝置的外廓尺寸、自重和成本又直接取決于傳動比的大小，所以，僅靠提高傳動比來提高起重量是不經(jīng)濟(jì)的。（2）除采用了一定傳動比i0的傳動裝置外，同時還可以采用滑輪組。如圖1.1c中所的滑輪組由一個定滑輪和二個動滑輪所組成。繩索一端固定在卷筒上，另一端由卷筒繞下，依次經(jīng)過動滑輪和定滑輪，最后固定在機(jī)架上。被起升的重物2由四根繩索分支所支承，并隨動滑輪一起升降。若不計阻力，則由卷筒繞下2的繩索分支的張力S〃=2-或2=4S〃。如果i,M，D均維持不變，這時M"等4 0驅(qū)0 載于圖1-1b中M'，亦即S"=S'。即：載2〃=4xS〃=4xS，=4xQ=4xi0xQ由此可見，如裝四支分滑輪組后，起重量又提高了4倍，而且將隨滑輪組繩索分支數(shù)的增加而增大。但與此同時繩索的長度相應(yīng)地加長，使機(jī)構(gòu)更為復(fù)雜和繩索的磨損加劇。所以也不能無限制地靠增加滑輪組繩索分支來提高重量。通常在起重量一定的情況下，可以利用滑輪組繩索分支數(shù)的增加來減小傳動裝置的傳動比i0。但選擇分支數(shù)的原則必須是減小傳動比的所得完全抵償增加分支數(shù)的所失才行。（3）目前除少數(shù)的幾種起重機(jī)中仍保留人力驅(qū)動外，大多數(shù)起重機(jī)都采用能發(fā)出較大力矩的電動機(jī)來代替手柄（圖1.1c中虛線所示），以增大驅(qū)動力矩M，于是起重量又可以獲得進(jìn)一步提高。但在這種情況下，所采用的傳動裝置驅(qū)和滑輪組不僅如上面所分析的那樣提高起重量，而且也將很高的電動機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)閷?shí)際需要的卷筒轉(zhuǎn)速，從而得到合理的物品升降速度。圖1.1c所示是現(xiàn)代各種起重機(jī)中較為完善的起升機(jī)構(gòu)原理圖。它包括下列幾個組成部分：（1）取物裝置；（2）繩索滑輪和卷筒；（3）傳動裝置；（4）驅(qū)動裝置；（5）制動裝置。其中制動裝置在圖中沒表示出來，它是用來使被提升的物品可靠的停駐在空中的裝置，對于起重機(jī)的安全操作是不可缺少的重要部件。2輪胎式起重機(jī)的整體設(shè)計2.1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)計計算和選擇使用起重機(jī)械的主要依據(jù)。2.1.1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)時的重量。根據(jù)使用需要，利于生產(chǎn)制造，故選擇為8噸。2.1.2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。它與吊臂長度L和仰角Q有關(guān)，Q可以從0。?80。，工作角度在30。?75。之間。當(dāng)輪胎起重機(jī)的幅度變小時。起重機(jī)可以增大，但當(dāng)幅度小于支腿跨距的一半時，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]。有效幅度A滿足下列公式A=Ri-a>[a] （2.1）查表2-1 A=1.45米但有效幅度不宜規(guī)定過大，因為有效幅度大，意味著最大起重量時的工作幅度也大，吊臂受的力也大。這樣一來吊臂自重就要增大，使大幅度時的起重量急劇下降，惡化了起重性能。表2-1起重機(jī)性能起重機(jī)Q（噸）3581216254065100有效幅度【A】米1.251.351.451.501.501.251.000.850.70支腿橫向跨距2a（米）3.13.33.54.04.55.05.56.06.6工作幅度R（米）2.83.03.53.53.753.753.753.854.0起重力矩M（噸.米）8.41525.6426094150250400系列規(guī)定的起重力矩（噸.米）81525406095150250400工作幅度R=Lcos9-e查表2-1R=3.2米2.1.3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，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)的幅度是無法評定兩臺起重機(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)計的起重機(jī)確定：Q=8噸R=3.2米則m=8x3=25.6（噸米）2.1.4起升高度H升高度H與吊臂長度L和仰角Q有關(guān)：H=疽2-（R+e）2+h—b=lsin9+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)計的起升高度為H=14.2m2.1.5自重仔輪胎式起重機(jī)的自重是指工作狀態(tài)時的機(jī)械總重。它并不一定等于行駛時的重量。在后設(shè)計各部分重量時，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，可得8噸輪胎式起重機(jī)自重15噸，所以合適。2.1.6工作速度V根據(jù)目前輪胎式起重機(jī)的統(tǒng)計資料，中小型起重機(jī)的吊鉤速度一般在8-20m/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，減少沖擊，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的速度。變幅速度對生產(chǎn)效率影響不大，而對起重機(jī)的平穩(wěn)性和安全性影響較大，故不能取大，幅度時間（從最大臂到最小臂）一般在30-60秒左右。本機(jī)起臂時間為25s，落臂時間16s。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間來表示，一般在10-50s之間，本機(jī)速度為：水平支腿伸出時間：14.3s；水平支腿縮回時間：12.5s；垂直支腿放下時間：22s；垂直支腿收起時間：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。2.1.7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，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。汽車起重機(jī)最大爬坡在120?180左右。輪胎式起重機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑在7?12米左右。2.1.8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，按國家規(guī)定：總長限制在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。2.2輪胎式起重機(jī)的總體造型根據(jù)現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點(diǎn)，本著機(jī)動靈活、操作方便、實(shí)用可靠的原則，以提高工作作業(yè)效率，選用小型汽車起重機(jī)作為設(shè)計對象。本方案有以下幾個特點(diǎn)：⑴采用EQ-1092F通用底盤，具有馬力大，動力性好，速度高，牽引力大，爬坡度大的特點(diǎn)。⑵起重機(jī)作業(yè)部分采用能夠液壓傳動，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。⑶采用三級伸縮臂，可按需要在規(guī)定范圍內(nèi)任意伸縮，動作平穩(wěn)，微動性好，輕便靈活。⑷用前后H型支腿，四個支腿可以分別調(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，提高了整機(jī)穩(wěn)定性。⑸采用動力裝置，將汽車發(fā)動機(jī)的動力傳于動力油泵，提高了汽車動力的利用率，同時也不再為起重機(jī)另配動力原件。⑹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。2.3起重機(jī)驅(qū)動裝置的選擇起重機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在很大程度上取決于驅(qū)動裝置（動力裝置和傳動裝置的總稱）。而驅(qū)動裝置本身的重量和成本，對起重機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也起著顯著的影響，因此設(shè)計起重機(jī)時，合理選擇驅(qū)動裝置和確定驅(qū)動形式是很重要的。工程起重機(jī)對驅(qū)動裝置的要求，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)。⑴適應(yīng)外載荷多變的要求；⑵適應(yīng)迅速改變運(yùn)動方向的要求；⑶適應(yīng)工作速度頻繁變換的要求；⑷適應(yīng)沖擊振動的要求。應(yīng)于指出，要滿足上述工作特點(diǎn)所指出的各項要求，僅僅依靠動力裝置本身還不能完全達(dá)到。而必須有合理的傳動裝置與之相配合，以達(dá)到起重機(jī)所要求的傳動特點(diǎn)。2.3.1內(nèi)燃機(jī)一機(jī)械驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動功率的確定起重機(jī)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動功率可按下述兩種方法確定：①根據(jù)現(xiàn)有的同類型和噸位級相近的起重機(jī)參數(shù)來確定所需的功率，然后再核算起重機(jī)的各項技術(shù)參數(shù)是否滿足設(shè)計要求；②根據(jù)起重機(jī)設(shè)計參數(shù)，計算最大阻力距，然后確定所需的內(nèi)燃機(jī)功率。2.3.2電力一機(jī)械驅(qū)動電力一一機(jī)械驅(qū)動容量的確定正確選用電動機(jī)的容量是很重要的。如果電動機(jī)容量不足，會使電動機(jī)過熱，以致很快損壞，同時也會影響起重機(jī)的生產(chǎn)率。因為這時起動力矩不足，起動過緩，不能達(dá)到所需要的速度。如果電動機(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，起動過猛，傳動機(jī)構(gòu)載荷增大。因此，確定電動機(jī)容量的原則是：在規(guī)定的工作條件下，電動機(jī)的溫升不超過容許值，即不過熱。保證所需要的起動能力。2.3.3復(fù)合驅(qū)動工程起重機(jī)通常采用的復(fù)合驅(qū)動主要有：內(nèi)燃機(jī)一一電力驅(qū)動；內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動。⑴內(nèi)燃機(jī)一一電力驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)一一電力驅(qū)動與外接電源的電力驅(qū)動的主要區(qū)別是動力源不同。前者是獨(dú)立的動力源一一內(nèi)燃機(jī)；后者是外接電網(wǎng)電源。內(nèi)燃機(jī)一一電力驅(qū)動通常是由柴油機(jī)驅(qū)動發(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)的電動機(jī)上，在變?yōu)闄C(jī)械能帶動工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動。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)和直流電動機(jī)。因此，直流電動機(jī)可以在較大范圍內(nèi)無級調(diào)速，過載能力強(qiáng)。這種驅(qū)動形式是以直流電動機(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)動形式。但這種驅(qū)動形式電器設(shè)備多，它與外接電源的電力驅(qū)動比較，由于多了一臺內(nèi)燃機(jī)和一臺發(fā)電機(jī)，因而重量大，價格昂貴，使起重機(jī)造價顯著增大。⑵內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動在現(xiàn)代工程起重機(jī)中內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動得到越來越廣泛的應(yīng)用，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)動形式。由于履帶式起重機(jī)的動力裝置裝設(shè)在上車回轉(zhuǎn)平臺上，因此在以往的內(nèi)燃機(jī)一一機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)中，履帶行走機(jī)構(gòu)所需的動力，需要從上車通過逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的動力傳送機(jī)構(gòu)傳到下車。而應(yīng)用液壓傳動，只要通過高壓油管和中心回轉(zhuǎn)接頭，就可把上車的動力容易而又方便地傳到下車。內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動的主要特點(diǎn)是：減少了齒輪、軸等機(jī)械傳動件，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??；可以在很大范圍實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，而且容易變換運(yùn)動方向；傳動平穩(wěn)，因為作為傳動介質(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；操作簡單、省力；綜上所述，結(jié)合小型起重機(jī)的特點(diǎn)，這次設(shè)計選用內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動。2.4輪胎式起重機(jī)動力裝置的選擇輪胎式起重機(jī)動力裝置的布置有以下幾種方案：一臺電機(jī)布置在下車；一臺發(fā)電機(jī)布置在上車；兩臺發(fā)電機(jī)上、下車各布置一臺。第一種方案，目前采用得比較廣泛，這是因為：⑴上車起重機(jī)構(gòu)采用液壓傳動，動力傳遞比較方便，液壓泵設(shè)在下車，高壓油經(jīng)回轉(zhuǎn)街頭送到上車驅(qū)動各個液壓馬達(dá)或液壓缸。⑵下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動或液力機(jī)械傳動，下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動或液力機(jī)械傳動，故發(fā)動機(jī)設(shè)在下車較方便，因此傳動系易布置，操作易實(shí)現(xiàn)。⑶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)的傳動裝置也必須設(shè)計得與汽車傳動系同樣復(fù)雜，故發(fā)動機(jī)設(shè)在下車也是必須的。在設(shè)計汽車起重機(jī)時，有時往往不是選擇發(fā)動機(jī)，而是選擇整個通用的汽車底盤，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)械傳動和電力傳動的慢速行駛的輪胎起重機(jī)中普遍采用的。這種方案，發(fā)動機(jī)主要是上車起重機(jī)構(gòu)。下車行走機(jī)構(gòu)的動力由上車經(jīng)回轉(zhuǎn)中心下傳而來，由于行走速度低于20KM/H，故對傳動系統(tǒng)的要求比較簡單。第三種方案在大型的汽車起重機(jī)中采用得比較廣泛。因為此時行走用的下車發(fā)動機(jī)功率很大，發(fā)動機(jī)也較昂貴，起重用的功率為其1/3以下，故起重時使用行駛發(fā)動機(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，輪胎式起重機(jī)的動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)動機(jī)，上車起重機(jī)構(gòu)在汽車傳動箱中得到動力，即可以節(jié)省一臺發(fā)動機(jī)，又減輕重量。3理論計算與設(shè)計3.1起升機(jī)構(gòu)設(shè)計3.1.1選擇滑輪組和吊鉤組按照構(gòu)造適宜緊湊原則，決定采用電機(jī)與減速器間用浮動軸聯(lián)接的閉式傳動方案，卷筒用單層卷繞，如圖1—1所示:1—1起升機(jī)構(gòu)計算簡圖采用雙聯(lián)滑輪組，按Q=15t，查表取滑輪組倍率i「3,承載繩分支數(shù)Z=2i「6。查附表選圖號為Ti-362.1507的吊鉤組，其自重氣=322kg，兩動滑輪間距A=358mm。3.1.2選擇鋼絲繩滑輪組采用滾動軸承，當(dāng)『，查表得滑輪組效率h二。.985,鋼絲繩所受最大拉力：S=宜*=15000+322=2593kg=25.93kNmax 2iph 2X3X0.985查表得中級工作類型時，安全系數(shù)n=5.5。鋼絲繩計算破斷拉力Sb=n*S =5.5x25.93=142.6kN查［1］附表1選用瓦林吞型纖維芯鋼絲繩 6X19W+FC，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，光面鋼絲，右交互捻，直徑d=18mm，鋼絲繩最小破斷拉力［Sb］=178.6kN，標(biāo)記如下：鋼絲繩18NAT6X19W+FC1670ZS178.6GB8918-883.1.3確定滑輪主要尺寸滑輪的許用最小直徑：DNd(e-1)=18(25-1)=18X24=432mm，式中系數(shù)e=25由表2-4查得。由附表選用標(biāo)準(zhǔn)滑輪直徑D=500mm；取平衡滑輪直徑Dp^0.6X500=300mm，由［2］附表2選用Dp=300mm；兩種滑輪的繩槽部分尺寸可由附表查得。。 =￡=一25930一=72030000N/m2=72.03MPaymax dpi0.018X0.020選用HT200為卷筒材料，由表2-13得其抗壓強(qiáng)度極限\=750"。，抗拉強(qiáng)度極限。b=200MPa。查表得許用壓應(yīng)力：

t]=二=-^50=176.5MPay4.254.25Oymax<t］y，故抗壓強(qiáng)度足夠。3.1.4卷筒拉應(yīng)力驗算:由于卷筒的長度L>3D,由于卷筒的長度L>3D,尚應(yīng)校驗由彎短產(chǎn)生的拉應(yīng)力（卷筒彎矩圖如1—2所示）:1-2卷筒彎矩圖卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時：M=S.l=S( )wmaxmax2=25930x2000—358=21288530N.mm2卷筒斷面系數(shù)：W=0.1D4—D=0.1x5004—4644=3229526.5mm3D 500式中D——卷筒外徑，D=500mmDi 卷筒內(nèi)徑，Di=D—26=500—2X18=464mmM21288530于是b=w= =6.59MPaiW3229526.5合成應(yīng)力：O]b1=°FOymaxy40=6.59+ x72.03=22.9MPa176.5許用拉應(yīng)力，由［4］得式中0]i式中O］i——許用拉應(yīng)力，由［4］許用拉應(yīng)力，由［4］得L]=二=200=40MPai5 5七vb],，故抗拉強(qiáng)度足夠3.1.5選電動機(jī)計算靜功率:NN=攔=迎必=23.56-102x60x0.85式中門 機(jī)構(gòu)總效率，取門=0.85電動機(jī)計算功率：Ne>kdN=0.8x23.56=18.85kw式中kd由［3］表7—1查得kd=0.8?0.9，取kd=0.8,查［1］附表30選用電機(jī)JZR2—51—8，其Ne(25%)=22kw,N1=715rpm,［GD2］d=2.56kg.m2，電機(jī)質(zhì)量G=335kg。3.1.6驗算電動機(jī)發(fā)熱條件按等效功率法求得，當(dāng)JC%=25時，所需等效功率：Nx=k25，y.N=0.75x0.87x23.56=15.37kw式中k25——工作級別系數(shù)，查[3]表3—1，當(dāng)工作類型為中級時，得k25=0.75；Y——系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動時間與平均工作時間的比值(tq/tg)查得，由查[3]圖3—10查得當(dāng)t/t=0.1時，Y=0.87。計算結(jié)果NxVN，故初選電動機(jī)滿足發(fā)熱條件。3.1.7選擇減速器卷筒轉(zhuǎn)速:N-^―^ =14.8,/minj兀D 3.14x0.5180減速器總傳動比:i=匕=75=48.30n14.8查附表選ZQ-650-I-3CA減速器，當(dāng)工作類型為中級時，許用功率[N]=20.5KW,i°=48.57，由附表查得質(zhì)量Gg=878kg，由附表查得輸入軸直徑d1=60mm，軸端長11=110mm。3.1.8驗算起升速度和實(shí)際所需功率實(shí)際起升速度:V'=V?匕=8x =7.96m/mini0 48.57誤差8=x100%=8-7.96x100%v 8=0.5%〈[8]=15%實(shí)際所需等效功率：Nx’=v’*Nx/v=7.96*15.37/8=15.29kwM'VNe(25%)=22kw，驗算通過。3.1.9驗算起動不打滑條件因室內(nèi)使用的，故坡度及風(fēng)阻力矩不計，只驗算空載及滿載起動時兩種工況。空載起動時，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力：d、 _」匕p2(k+四m。+冬(Q=0)=亨^60t&0) D/25300x40.989.81x60x0.65265((0.0005+0.02?^^255300x40.989.81x60x0.65+ 0.315/2=6350N車輪與軌道粘著力:

F(QF(Q=0)=P1f=2650x0.2=530kg=5300N<T(q0)故可能打滑，解決辦法是在空載起動時增大起動電阻，延長起動時間。滿載起動時，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力：(Q+G)V嚴(yán)+四鄒+孕T= xc?XC+(Q=0) g 60t(QQ) D/20.12510150(0.0005+0.02 )x2+10150x0.0005(150000+5300) 40.98 2x+— 9.81 60x2.97 0.315/2 =7337N車輪與軌道的粘著力：15000車輪與軌道的粘著力：15000+5300F =Pf= 2 x0.2=2030kg=20300N>T2故滿載起動時不會打滑，因此所選電機(jī)合適。3.1.10選擇制動器由［4］由［4］查得，對于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動時間tzW3?4S，取tz=3S，因此所需制動轉(zhuǎn)矩;n

1—38.2tn

1—38.2tz(Q+G)Dc2門mc(GD2)+ 莉 %；，2(Q+G)(k+口d)n

xc 2i'01J9301138.2x3(15000+5300)x0.31521J9301138.2x322.421x0.636+ x0.922.42(15000+5300)x(0.0005+0.02)x0125x10x0.92224=20.21Nm由［1］附表15選用JWZ3200/23制動器，其制動轉(zhuǎn)矩Mez=112Nm?？紤]到所取制動時間tz=3S與起動時間tq=2.97S很接近，故略去制動不打滑條件驗算。3.1.11驗算低速浮動軸強(qiáng)度疲勞驗算：由［2］得運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計算基本載荷：M=中^^?i.門=1.4x524x22.4x0.9=739.5Nm12 0 2式中中i=1.4——等效系數(shù)，由［2］表2-7查得。前節(jié)已選定浮動軸端直徑d=60mm，其扭動應(yīng)力：t=M= 739.5 =17.12x106N/m2=17.12MPanW 0.2x0.063浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)（因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值相同），材料仍選用45鋼，由起升機(jī)構(gòu)高速浮動軸計算，得T-1=132MPa具廣180MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:［T］=￥?—=132x—=37.7MPa-1k Kn2.51.4I式中，K、七=偵——與起升機(jī)構(gòu)浮動軸計算相同TnV［T-1k】，疲勞驗算通過。強(qiáng)度驗算：由［2］得運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷：M=v土?i'?n=2.25x524x22.4x0.9=1188.4MPaIIcii2 0 2式中，Kii——動力系數(shù)，查［2］表2-5得Kii=2.25最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：T=虹=1188.4=27.5x106N/m2=27.5MPamaxW 0.2x0.063許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：［t］=L=塑=129MPan1.4ii式中，nii——安全系數(shù)，查［2］表2-21得匕=1.4TmaxV［T］ii，強(qiáng)度驗算通過。

浮動軸直徑.d1=d+(5?10)=60+(5?10)=65?70mm取di=70mm。4運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計4.1確定機(jī)構(gòu)傳動方案經(jīng)比較后，確定采用如圖1-4所示的傳動方案:經(jīng)比較后，確定采用如圖1-4所示的傳動方案:圖1-4小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動簡圖4.2選擇車輪與軌道并驗算其強(qiáng)度車輪最大輪壓：小車自重估計取為Gxc=5300kg,假定輪壓均布：P=4(Q+G)=4(15000+5300)=5075kg=50750N車輪最小輪壓：P.=4G=4X5300=1325kg=13250N載荷率:Q_載荷率:Q_15000GXC—5300=2.8>1.6Qf■>1.6初選車輪：由［1］附表17可知，當(dāng)運(yùn)行速度V60m/min,Gxc ，工作類型為中級時，車輪直徑Dc=350mm，軌道型號為24kg/m(P24)的許用輪壓為：11.8t,故可采用。根據(jù)GB4628-84規(guī)定，直徑系列為Dc=250、315、400、500、630mm，故初步選定車輪直徑Dc=315mm。而后校核強(qiáng)度。

強(qiáng)度驗算：按車輪與軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況驗算車輪接觸強(qiáng)度。車輪踏面疲勞計算載荷：P =車輪材料，選ZG340-640，°,，=340MPa,氣=640Mpa線接觸局部擠壓強(qiáng)度：P'=%DIC￡=6x315x26.13x0.96x1=47410N式中吃一許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2）,查得％=6；1—車輪與軌道有效接觸長度，對于軌道P24，查表得Z=b=26.13；v45? ——= =45.5min-1Ci一轉(zhuǎn)速系數(shù)，由［5］表3—8—7,車輪轉(zhuǎn)速％二KD兀x0-315時，C1=0.96；C2—工作級別系數(shù)，由［5］表3—8—8得，當(dāng)為M5級時C2=1。匕>Pc 故通過。由［5］式3-8-3,得點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：R2 3002P"=七一C］C2=0.132x0490x0.96x1=96939N式中k2一許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），由［5］表3-8-6查得K2=0.132；r=D=315=157.5R一曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值，車輪12 2，軌道曲率半徑r2=300，故取R=300；rm一由R比值（r為r1、r2中的小值）所確定的系數(shù)，r_157.5r_157.5R—300=0.525由［5］表3—8—9查得m=0.490。PC>Pc故通過根據(jù)以上計算結(jié)果，選定直徑Dc=315mm的單輪緣車輪，標(biāo)記為：車輪DYL-315GB4628-844.3液壓系統(tǒng)總體設(shè)計起重機(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)計中輪胎式起重機(jī)得便最大重量為8t（幅度為3m時）具有三節(jié)伸縮臂，其最大幅度為10.8m（這時允許吊重為0.04t），最大起升高度為13.6m，起升速度為15.8m/min，平臺回轉(zhuǎn)速度為最大3r/min。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。4.4擬定起重機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖1、 選擇執(zhí)行元件吊臂伸縮、變幅及四個腿，都采用雙作用液壓缸驅(qū)動。為了使傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，布置方便，起重機(jī)的回轉(zhuǎn)與起升機(jī)構(gòu)直接采用低速大扭矩馬達(dá)驅(qū)動。2、 確定液壓系統(tǒng)的基本形式為了使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，油液冷卻條件盡可能改善，該機(jī)構(gòu)采用開式液壓傳動系統(tǒng)?？紤]到各機(jī)構(gòu)同時動作的需要，以及合理分配功率，采用大小泵供油的液壓雙泵系統(tǒng)，即起升液壓馬達(dá)單獨(dú)由大泵供油?；剞D(zhuǎn)液壓馬達(dá)變幅、吊臂伸縮與支腿液壓缸等組成串連系統(tǒng)，由小泵供油。3、 調(diào)速方案對于小型起重機(jī)，可以采用定量泵，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以改變液壓泵的輸出流量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。同時，再配合以換向閥節(jié)流調(diào)速，基本上能滿足該機(jī)對調(diào)速性能方面的要求，這種調(diào)速方法具有系統(tǒng)簡單，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。4、選擇擬定液壓基本回路，并組成整機(jī)液壓傳動系統(tǒng)工程起重機(jī)需要的起升機(jī)構(gòu)，即卷筒一一吊索機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)垂直起升和下放重物。液壓起升機(jī)構(gòu)用‘、、液壓馬