輪胎式起重機解析

1、第 十三 章 輪胎式起重機,13.1 輪胎式起重機的分類,汽車起重機,輪胎起重機,底盤特點,小型,起重量大小,中型,大型,特大型,Q 12 t,16 Q 40 t,40 Q 100 t,Q 100 t,汽車起重機和輪胎起重機的區(qū)別,汽車起重機和輪胎起重機的區(qū)別,輪胎式起重機的分類,桁架臂式,箱形臂式,吊臂形式,機械傳動式,傳動裝置形式,電力機械傳動式,液壓機械傳動式,13.2 輪胎式起重機的組成,取物裝置 吊臂 上回轉(zhuǎn)部分包括裝在回轉(zhuǎn)平臺上除了吊臂、配重、吊鉤等外的全部機構(gòu) 下車行走部分是起重機的底盤 回轉(zhuǎn)支承部分 支腿 配重,輪胎式起重機結(jié)構(gòu)簡圖,(1)行走裝置及車架； (2)駕駛式； (3

2、)轉(zhuǎn)臺； (4)動臂； (5)變幅油缸； (6)司機式； (7)支腿,13.3 輪胎式起重機的主要參數(shù),起重量包括吊鉤（含動滑輪組）重量 幅度有效幅度、最大幅度、最小幅度 起重力矩衡量起重能力的指標(biāo) 起升高度 自重 工作速度 通過性能 幾何尺寸參數(shù),13.4 輪胎式起重機動力裝置選擇,一臺發(fā)動機布置在下車目前最常用。因為：上車起重機構(gòu)廣泛采用液壓傳動，動力傳遞方便；下車行走機構(gòu)采用一般通過汽車的機械傳動或液力傳動，故發(fā)動機設(shè)在下車較方便；行駛速度高，專用底盤的行走機構(gòu)的傳動裝置也必須設(shè)計成與汽車傳動系同樣復(fù)雜，故發(fā)動機設(shè)在下車也是必需的。,輪胎式起重機動力裝置選擇,一臺發(fā)動機布置在上車在機械傳

3、動和電力傳動的慢速行駛的輪胎起重機中普遍采用，發(fā)動機主要是為了上車起重機構(gòu)的。下車行走機構(gòu)的動力由上車經(jīng)回轉(zhuǎn)中心下傳而來，由于行駛速度慢，故對傳動系統(tǒng)的要求低。 發(fā)動機布置在上車，操縱方便，還可起配重作用。,輪胎式起重機動力裝置選擇,上、下車各布置一臺發(fā)動機在大型的汽車起重機中采用得較為廣泛。行駛用的下車發(fā)動機功率很大，發(fā)動機也較昂貴，起重用的功率常為其的1/3，故起重時使用行駛發(fā)動機在功率利用上很不合適。,13.5 輪胎式起重機底盤類型,通用的汽車底盤除車架更換外（若有必要）余皆采用原汽車底盤。小型的起重機可在汽車底盤上附加副車架以支承上車結(jié)構(gòu)。,通用的汽車底盤,底盤類型,專用的汽車底盤,專

4、用的輪胎底盤,輪胎式起重機底盤類型,專用的汽車底盤按起重機的要求設(shè)計的，軸距較長，車架剛性好。專用汽車底盤的駕駛室的布置有三種：正置平頭式、側(cè)置的偏頭式、前懸下沉式。在大型起重機中常采用前懸下沉式的駕駛室。,輪胎式起重機底盤類型,專用的輪胎底盤專為輪胎起重機設(shè)計的。底盤軸距較短，轉(zhuǎn)彎半徑小，全輪驅(qū)動。由于輪胎起重機只有一個駕駛室，并且往往設(shè)在上車，所以下車底盤行走的操縱通常求助于液壓傳動。,當(dāng)行駛v30 km/h時，由于道路不平而引起的車身振動較大宜用彈性懸架。但在不用支腿起重時，必須把彈性懸架鎖死。 有些起重機在后橋采用剛性懸架，前橋因為有駕駛室仍采用彈性懸架。,底盤輪軸的布置,驅(qū)動橋的數(shù)目

5、取決于所需牽引力的大小，而其輪軸總數(shù)，取決于整機重量。輪軸的許用載荷取決于橋殼強度和輪胎的許用負(fù)荷，但還必須考慮到道路和橋梁標(biāo)準(zhǔn)的許用承載能力。 我國公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公路車輛的單后橋軸荷最大為13t，而雙后橋為2x12t。 6x4-1+(2),底盤輪軸布置示意圖,輪胎起重機的軸荷有以下幾種： 等速行駛的軸荷（靜載荷） 加速行駛時的軸荷 制動時的軸荷 不用支腿起重時的軸荷 吊重行駛時的軸荷,等速行駛時的軸荷是主要的軸荷。它受到道路、橋梁標(biāo)準(zhǔn)的限制，同時也受到輪胎許用負(fù)荷的限制。 雙軸前后橋單胎汽車底盤：5050 雙軸前橋單胎后橋雙胎： 3070 三軸汽車底盤，雙胎后橋載荷為2 40的總重。

6、這些比例是按輪胎數(shù)目來確定的。,在汽車起重機中，由于吊臂擱在車頭上，前橋軸荷常在30總重以上。 在軸距和上、下車重心位置已確定的情況下，為了減少前橋軸荷，除將吊臂和變幅缸的根部鉸點后移外，還可將整個上車回轉(zhuǎn)中心后移到后橋中心線以后。設(shè)前橋希望得到的軸荷為R1，上車行駛狀態(tài)的重力為G0，其離回轉(zhuǎn)中心距離為e0，下車重力為Gu，其重心離后橋中心線的距離為eu，上車回轉(zhuǎn)中心離后橋中心線的距離為x，軸距為L，則,回轉(zhuǎn)中心位置的確定,軸荷的計算,輪胎式起重機在加速行駛時，產(chǎn)生慣性力，改變軸荷的分配，使后橋軸荷加大，前橋軸荷減少。,若加速度為a，則,13.6 吊臂的結(jié)構(gòu)型式,定長式吊臂,伸縮式吊臂,變幅方

7、式,桁架式吊臂,箱形吊臂,截面形式,桁架式吊臂,由鋼管、型鋼或異形鋼管制作而成。通常是用柔性的鋼絲繩牽拉吊臂的端部來實現(xiàn)變幅，故吊臂是以受壓為主的雙向壓彎構(gòu)件。吊臀可以制成軸向為直線形或折線形兩種型式。 吊臂的斷面可制成矩形或三角形截面形式，吊臂的弦桿和腹桿由無縫鋼管、方形鋼管和角鋼等型鋼組成，腹桿體系可以是三角形腹桿體系也可以是帶豎桿的三角形腹桿體系。,(a)變幅平面,(a)旋轉(zhuǎn)平面,(1)直線形吊臂 (2)折線形吊臂,(1)弦桿；(2)腹桿（斜桿）； (3)腹桿（豎桿）,桁架式吊臂,由受力特點決定，吊臂在變幅平面的兩片桁架通常制成圖所示的的中間部分為等截面平行弦桿，兩端為梯形。對于旋轉(zhuǎn)平面

8、的兩片衍架則制成端部尺寸小，根部尺寸大的形式。為了能夠拼接成不同長度的吊臂，在桁架式吊臂的中間部分可以制成幾段等截面形式。,桁架式吊臂常分為幾段，即基本臂根節(jié)段、基本臂頂節(jié)段（在大型起重機中頂節(jié)段做得很短，僅是個定滑輪組件)和中間插入節(jié)段，中間插入節(jié)段有很多節(jié)按需要逐節(jié)插接加長。為使吊臂長度有較多級的變化、以充分利用起重機的起重能力。中間插入節(jié)段可以做的短些，但太短會使接插費時，一般初段長35m。 所謂基本臂長度是指無插接節(jié)段時的最短工作吊臂的長度，它一般小行駛條件決定。,為使變幅繩的受力不至于過大固定變幅機構(gòu)定滑輪的支架(也稱人寧架)要離吊臂根部鉸點處遠一些、高一些由此一般不知在平臺尾部并有

9、一定高度。 在中、小型輪式起重機中，人字架的最高點限在4m以下，故人字架本身高度常在2.5m左右。 大型起重機為便于公路行駛，人字架常做成伸縮式或折疊式，起重時伸起，高度可達35m以上，行駛時縮回，可到2.0 m左右。,為不使吊臂在風(fēng)載作用下或突然失重時向后傾翻，必須設(shè)有保險桿或保險鋼絲繩，以防止吊臂向后傾倒。保險桿是可伸縮的，套管中設(shè)有彈簧，上端與吊臂鉸接(鉸點位于根節(jié)段。離平臺約2m以外)，下端鉸接在回轉(zhuǎn)平臺上，如圖所示。,1保險繩；2保險桿； 3桁架式吊臂根節(jié)斷,桁架臂起重機的人字架圖,箱形伸縮式吊臂,伸縮式吊臂多數(shù)制造成箱形結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)內(nèi)裝有伸縮油缸在吊臂的每個外節(jié)段內(nèi)裝有支承內(nèi)節(jié)段

10、的滾子或滑塊支座。吊臂的變幅采用液壓缸來實現(xiàn)，因此吊臂是以受彎為主的雙向壓彎構(gòu)件。由于伸縮式吊臂的長度可以變化，故具有良好的通過性，適用范圍廣。,箱形伸縮式吊臂的截面型式,人字架,桁架式吊臂的人字架主要用來安裝變幅滑輪組的定滑輪、支承吊臂并將變幅力傳至轉(zhuǎn)臺上。起重機的人字架一般由兩片與轉(zhuǎn)臺鉸接的三角形支腿和橫梁組成。三角形支腿由前、后支桿鉸接而成。兩片支腿間用橫梁連接，橫梁上安裝變幅機構(gòu)的定滑輪組。 人字架根據(jù)三角形支腿的形式可分為銳角三角形。直角三角形和鈍角三角形三種，另外還有組合人字架。,在變幅拉力角(變幅滑輪組軸線與吊臂軸線夾角)相同條件下銳角三角彤人字架的高度較大，桿件長，但支桿受力較

11、??；直角三角形人字架的高度較低桿件較短，但支桿受力較大；鈍角三角形人字架的高度最小，桿件最短，但支桿受力最不利。 通常從減小整機高度，增大變幅拉力用以降低最大變幅力，以及改善人字架桿件受力等幾方面綜合考慮進行選擇。在輪式起重機上，一般采用直角三角形人字架較多。 對大起重量的輪式起重機主要從降低最大變幅拉力考慮，不受外形高度限制，但為了保證起重機的通過性能，通常采用組合式人字架或伸縮式人字架在運輸狀態(tài)時可將副架拆下或縮回。,13.7 伸縮機構(gòu),具有臂架伸縮機構(gòu)的起重機，不需要接臂和拆臂，縮短了輔助作業(yè)時間。臂架全部縮回以后，起重機外形尺寸減小提高了機動性和通過性。臂架采用液壓伸縮機構(gòu)，可以實現(xiàn)無

12、級伸縮和帶載伸縮，擴了汽車和輪胎起重機、鐵路救援起重機在復(fù)雜使用條件下的使用性能。,一、伸縮方式,具有三節(jié)或三節(jié)以上的吊臂，各節(jié)臂的伸縮，基本有三種方式：順序伸縮、同步伸縮和獨立伸縮。,(a)順序伸縮 (b)同步伸縮,1. 伸縮方式對起重性能的影響,吊臂自重和吊臂重心位置直接影響起重性能。在起重特性相同時，順序伸縮機構(gòu)的吊臂可以比同步伸縮機構(gòu)的設(shè)計得輕一些，這是因為后者伸縮臂的危險截面、位置變化較多，不易做成變截面結(jié)構(gòu)。 在相同的中間臂作業(yè)時，同步伸縮的吊臂重心距回轉(zhuǎn)中心較近，起重性能可以提高。,2伸縮方式對吊臂受力的影響,在中間臂長時，由于順序伸縮的臂節(jié)搭接長度小于同步伸縮，在相應(yīng)幅度的額定

13、起重量作用下，臂節(jié)搭接處的支反力要比同步伸縮大得多。 順序伸縮時，伸縮阻力是依次出現(xiàn)的；同步伸縮時，各節(jié)伸縮臂的摩擦阻力同時產(chǎn)生，而且隨著搭接長度的減小而增大在接近全伸時摩擦阻力明顯升高。,13.8 伸縮支腿,支腿的作用是增大起重機的支承基底，提高起重能力。起重機一般裝有四個支腿，前后左右兩側(cè)分置。為了補償作業(yè)場地地面的傾斜和不平，增大起重機的抗傾覆穩(wěn)定性，支腿應(yīng)能單獨調(diào)節(jié)高度。支腿要求堅固可靠，收效自如。工作時支腿外伸著地，起重機抬起。行駛時將支腿收回，減小外形尺寸，提高通過性。,支腿類型,蛙式支腿,X形支腿,鉸接式支腿,支腿類型,H形支腿,輻射式支腿,蛙式支腿,(a)普通式 (b)滑槽式

14、(c)連桿式,普通式支腿在接地時有水平位移，引起摩擦阻力，增大了液壓缸的推力?；凼街葴p小了液壓缸推力，而連桿式支腿的液壓缸不受力。 蛙式支腿結(jié)構(gòu)簡單，液壓缸數(shù)量少（一腿一缸），重量輕。但每個支腿在高度上單獨調(diào)節(jié)困難，不易保證車架水平，而且支腿搖臂尺寸有限，因而支腿跨距就不能很大，宜在小噸位起重機中使用。,H形支腿,每一支腿有兩個液壓缸：水平外伸液壓缸和垂直支承液壓缸。為保證足夠的外伸距離，左右支腿的固定梁前后錯開。H形支腿外伸距離大，每個腿可以單獨調(diào)節(jié)，對作業(yè)場地和地面的適應(yīng)性吁，廣泛用于中、大型起更機上。缺點是重量大，支腿高度大，影響作業(yè)空間。,X形支腿,支腿的垂直支承液壓缸作用在固定腿

15、上。每個腿可以單獨調(diào)節(jié)高度，可以伸入斜角內(nèi)支承。X形支腿鉸軸數(shù)目多，行駛時離地間隙小，垂直液壓缸的壓力比H形支腿高，在打支腿時有水平位移?，F(xiàn)已逐漸被 H形支腿取代。,輻射式支腿,輻射式支腿用于大型輪胎式起重機。支腿結(jié)構(gòu)直接裝在回轉(zhuǎn)支承裝置的底座上，起重機上車所受的全部載荷，直接經(jīng)過回轉(zhuǎn)支承裝授傳到支腿上。這種構(gòu)造方式，可以避免由于支腿反力過大，要求車架加大斷面，增加自重，整個底盤可以減輕重量5%10%。,鉸接式支腿,活動支腿與車架鉸接，由液壓缸實現(xiàn)水平支腿的（收攏或放開）。收腿時活動支腿緊靠車架大梁兩側(cè)，放開時根據(jù)需要支腿與車架形成不同的夾角，從而改變跨距。這種支腿的垂直支承液壓缸如同H形支腿

16、，但整體剛度比H形支腿好沒有因伸縮套簡之間的間隙而引起車架擺動現(xiàn)象。常用于中、大噸位的鐵路起重機上。,支腿跨距的確定,支腿是前后設(shè)置的，并向兩側(cè)方向伸出形成矩形。由于主要在側(cè)面工作，國家系列又規(guī)定了最小幅度，所以跨距不能超過規(guī)定數(shù)值以滿足有效幅度要求。因為跨距太大，穩(wěn)定好，但超載時，不易察覺，而使吊臂有可能損壞。 支腿橫向跨距選取要適當(dāng)，原則上是起重機在吊臂強度允許的起重量時，其穩(wěn)定性達到規(guī)定要求即可，支腿跨距的確定，完全從穩(wěn)定角度出發(fā)，支腿橫向外伸跨距的最小值是要保證起重機在正側(cè)方吊重物時的穩(wěn)定。,13.9 輪胎式起重機與國外的差距,起重能力國際上，由于各種重點工程項目向大型化發(fā)展，所需構(gòu)件

17、和配套設(shè)備的重量在不斷增加，對超大型起重設(shè)備的需求越來越多，生產(chǎn)超大起重設(shè)備的企業(yè)也在不斷發(fā)展。 如利勃海爾、德馬泰克 、多田野 、住友建機等公司。在大噸位產(chǎn)品開發(fā)方面，我國距國際水平相差甚遠。在我國一些重大工程中，大型起重設(shè)備仍然依賴進口。,輪胎式起重機與國外的差距,吊臂結(jié)構(gòu)由于橢圓形吊臂截面受力狀態(tài)為最佳，可使吊臂定心和抵抗扭矩變形的能力得到改善，在減輕結(jié)構(gòu)重量和提高起重性能方面具有較好的效果，所以被國際大制造商們所采用。在我國生產(chǎn)廠家過去均采用四邊形吊臂結(jié)構(gòu)，近幾年才開始采用五邊形或六邊形吊臂結(jié)構(gòu)，盡管多邊形吊臂結(jié)構(gòu)強度比四邊形強度高，但與橢圓形結(jié)構(gòu)比還有一定差距。,輪胎式起重機與國外的

18、差距,靜液壓傳動采用靜液壓傳動使安裝在上車的發(fā)動機既可以用來驅(qū)動起重機上車各工作裝置，也可以用來驅(qū)動行走裝置。此外，還可將發(fā)動機橫向安裝在上車回轉(zhuǎn)式操縱室后部，使其起到整體式配重的作用。據(jù)資料介紹，某些機型采用靜液壓傳動后，整機質(zhì)量可大約減輕三分之一。我國在這方面是空白。,輪胎式起重機與國外的差距,隨車起重機的發(fā)展從80年代末開始，國外隨車起重機開始迅猛發(fā)展，其發(fā)展趨勢是向多功能、大型化發(fā)展。我國隨車起重機近幾年也有很大發(fā)展，幾個 主要的起重機生產(chǎn)廠都生產(chǎn)這種產(chǎn)品，但以小噸位（8噸以下）為主，型式單一。,輪胎式起重機與國外的差距,產(chǎn)品的改造與開發(fā)幾乎在每次舉辦的國際工程機械博覽會上，著名生產(chǎn)企

19、業(yè)都會展示出更為先進、令人耳目一新的新產(chǎn)品。廠商為了能迅速制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品，走的都是專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的道路。而我國輪胎起重機的產(chǎn)品改造和新產(chǎn)品開發(fā)相對落后。改造的項目主要是更換底盤、更換發(fā)動機、更換吊臂 （二節(jié)臂換成三節(jié)臂、四邊形吊臂換成五邊形吊臂）等。產(chǎn)品質(zhì)量、性能和外觀設(shè)計等方面雖有一定的改進和提高，但實質(zhì)性的進展很少， 總體來說進步較慢。,輪胎式起重機的發(fā)展方向,加入WTO后，我國工程起重機行業(yè)在競爭中，主要具備以下三方面的優(yōu)勢：一是國內(nèi)工程機械市場需求潛力巨大。二是中小噸位產(chǎn)品穩(wěn)中有進。中國工程起重機行業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，已經(jīng)建立了一個比較完整的生產(chǎn)體系。三是國內(nèi)勞動力資源豐富。我國出口的工程機械產(chǎn)品近年來雖然其技術(shù)含量有所增加，但仍屬于勞動密集型產(chǎn)品。而我國工程機械產(chǎn)品成本中勞動成本所占的比重遠遠低于國際水平。,全路面起重機,80年代世界輪式起重機技術(shù)的最重大進展，無疑是全路面起重機的崛起。這種起重機集傳統(tǒng)汽車吊和越野吊之長處，具有行駛速度快、可吊重行駛、道路通過能力強等特點，是起重機技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。 首批全路面起重機由德國哥特瓦爾德公司及PH公司于70年代末研制成功。,全路面起重機,早期開發(fā)的全路面起重機多屬小型、雙軸式。一般認(rèn)為，真正的