工程起重機完工正文

河北工程大學畢業(yè)設(shè)計第1章 緒論1.1 工程起重機的概念工程起重機為一種以間歇，重復(fù)工作方式，通過起重吊鉤或其他吊具起升，下降，或升降與運移重物的機器設(shè)備。工程起重機是一種間歇動作的搬運設(shè)備，主要用作垂直運輸，并兼作短距離水平運輸。其工作特性是周期性的，也就是以重復(fù)的工作循環(huán)來完成提升轉(zhuǎn)移回轉(zhuǎn)及多種作業(yè)兼作的吊裝工作。工程起重機的作用主要表現(xiàn)在減輕工人的繁重體力勞動，加快施工與作業(yè)進度，提高勞動生產(chǎn)率，降低施工與作業(yè)成本，提高質(zhì)量等方面。1.2 工程起重機的分類工程起重機主要包括輪胎式起重機，履帶式起重機，塔式起重機，桅桿式起重機和纜索式起重機等。1.2.1輪胎式起重機輪胎式起重機又分為汽車起重機和輪胎起重機兩種類型。 1.2.1.1汽車起重機通常習慣上把裝在通用或?qū)Ｓ幂d重汽車底盤上的起重機稱為汽車起重機。1.2.1.2輪胎起重機 將起重作業(yè)部分裝設(shè)在專門設(shè)計的自行輪胎底盤上所組成的起重機稱為輪胎起重機。1.2.2履帶式起重機 把起重作業(yè)部分裝設(shè)在履帶底盤上，行走依靠履帶裝置的起重機稱為履帶式起重機。1.2.3塔式起重機 塔式起重機的結(jié)構(gòu)特點是有一直立的塔身，起重臂連接在垂直塔身的上部。1.3 工程起重機的組成及其作用為了使起重機能正常作業(yè)，各種類型的起重機通常由工作結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、動力裝置與控制系統(tǒng)四部分組成的。這四部分的組成和作用分述如下：1.3.1工作機構(gòu)工作機構(gòu)是實現(xiàn)起重機不同的運動要求而設(shè)置的。大家知道，要使一個重物從某一位置運動到空間任意位置，則次重物不外乎做垂直運動和沿兩個水平方向的運動。起重機要實現(xiàn)重物的這些運動要求，必須設(shè)置相應(yīng)的工作機構(gòu)。不同類型的起重機，其工作機構(gòu)稍有差異。例如廠房內(nèi)使用的橋式起重機和露天貨廠使用的龍門起重機，要使重物實現(xiàn)三個方向的運動，則設(shè)有起升機構(gòu)（實現(xiàn)重物垂直運動）小車運行和大車運行機構(gòu)（實現(xiàn)重物沿兩個水平方向運動）。而對于輪胎式起重機、履帶式起重機和塔式起重機，一般設(shè)有起升機構(gòu)變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走機構(gòu)。依靠起升機構(gòu)實現(xiàn)重物的垂直上下運動；依靠變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)重物在兩個水平方向的移動；依靠行走機構(gòu)實現(xiàn)重物在起重機所能及的范圍內(nèi)任意空間運動和使起重機轉(zhuǎn)移工作場所。這四個機構(gòu)是起重機的基本工作機構(gòu)。1.3.1.1起升機構(gòu)起升機構(gòu)是起重機最主要的機構(gòu)。他由原動機、卷筒、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。原動機的旋轉(zhuǎn)運動，通過鋼絲繩在卷筒上的纏繞再到滑輪組機構(gòu)變?yōu)榈蹉^的垂直上下直線運動。起重機因驅(qū)動形式的不同，驅(qū)動卷筒的原動機可為電動機、可為液牙馬達、也可為機械傳動中某一主動軸。當原動機為電動機或高速液壓馬達時應(yīng)通過減速器改為原動機的扭矩和轉(zhuǎn)速。為了提高下降速度，起升機構(gòu)往往設(shè)置離合器，使卷筒脫開原動機動力在重物自重作用下僅向旋轉(zhuǎn)，讓重物或空鉤自由下降。大型起重機往往備有兩套起升機構(gòu)，吊大重量的稱為主起升機構(gòu)或主鉤；吊小重量的稱為副起升機構(gòu)和副鉤。副鉤的起重量一般為主鉤的1/5-1/3或更小。為使重物停止在空中某一位置或控制重物的下降速度，在起升機構(gòu)中必須設(shè)置制動器或停止器等控制裝置。1.3.1.2變幅機構(gòu)起重機變幅是指改變吊鉤中心與起重機回轉(zhuǎn)中心軸線之間的距離，這個距離稱為幅度。起重機由于能變幅，這就擴大了作業(yè)范圍，即由垂直上下的直線作業(yè)范圍擴大為一個面的作業(yè)范圍。不同類型的起重機，變幅形式也不同。對輪胎式起重機有鋼絲繩變幅和液壓缸變幅兩種類型。鋼絲繩變幅機構(gòu)與起升機構(gòu)類似，所不同的只是從變幅卷筒引出的鋼絲繩不是連接在吊鉤上，而是連接在吊臂根部，上邊兩種變幅形式都是使吊臂繞絞點在吊重平面內(nèi)改變吊臂與水平面夾角來實現(xiàn)的。這種變幅形式的起重機又稱為動臂式起重機。在有些塔式起重機中變幅是靠小車沿吊臂水平移動來實現(xiàn)的，又稱為小車式變幅。1.3.1.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)起重機的一部分（一般指上車部分或回轉(zhuǎn)部分）相對于另一部分（一般指下車部分或非回轉(zhuǎn)部分）作相對的旋轉(zhuǎn)運動稱為回轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)起重機的回轉(zhuǎn)運動而設(shè)置的機構(gòu)稱為回轉(zhuǎn)機構(gòu)。起重機有了回轉(zhuǎn)運動，從而使起重機從線、面作業(yè)范圍又擴大為一定空間的作業(yè)范圍?；剞D(zhuǎn)范圍分為全回轉(zhuǎn)（回轉(zhuǎn)3600以上）和部分回轉(zhuǎn)（可回轉(zhuǎn)2700左右）。一般輪胎式起重機和塔式起重機多是全回轉(zhuǎn)的。1.3.1.4行走機構(gòu)輪胎式起重機的行走機構(gòu)就是通用或?qū)Ｓ闷嚨妆P或?qū)ｉT設(shè)計的輪胎底盤。履帶式起重機的行走機構(gòu)就是履帶底盤。塔式起重機的行走機構(gòu)是專門設(shè)計的在軌道上運行的行走臺車。1.3.2金屬結(jié)構(gòu)起重機的吊臂、回轉(zhuǎn)平臺、人字架、底架（車架大梁門架、支腿橫梁等）和塔式起重機的塔身等金屬結(jié)構(gòu)是起重機的重要組成部分。起重機的各工作機構(gòu)的零部件都是安裝或支撐在這些金屬結(jié)構(gòu)上的。起重機的金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架。他承受起重機的自重以及作業(yè)時的各種外載荷。組成起重機金屬結(jié)構(gòu)的構(gòu)件較多，其重量通常占主機重量的一半以上，耗鋼量大。因此，起重機金屬結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，對減輕起重機自重，提高起重性能，節(jié)約鋼材都有重要意義。1.3.3動力裝置與控制系統(tǒng)動力裝置是起重機的動力源，是起重機的重要組成部分。它在很大程度上決定了起重機的性能和構(gòu)造特點。不同類型的起重機由不同的類型的動力裝置組成。輪胎式起重機和履帶式起重機的動力裝置多為內(nèi)燃機，可由一臺內(nèi)燃機對上下車各工作機構(gòu)供應(yīng)動力；對于大型汽車起重機 ，有的上下車各設(shè)一臺內(nèi)燃機，分別供應(yīng)起重機機構(gòu)（起升、變幅、回轉(zhuǎn)）的動力和行走機構(gòu)的動力。塔式起重機以及相對固定在港口碼頭、倉庫料場上工作的一些輪胎起重機的動力裝置是外接電源的電動機。起重機的控制系統(tǒng)包括操作裝置和安全裝置。動力裝置是解決起重機做功所需要的能源。有了這個能源，就能使起重機各機構(gòu)運動，而控制系統(tǒng)是解決各機構(gòu)怎樣運動的問題。如動力傳遞的方向，各機構(gòu)運動速度的快慢，以及機構(gòu)突然停止等。相應(yīng)于這些運動要求，起重機的控制系統(tǒng)設(shè)有離合器、制動器、停止器、液壓系統(tǒng)中的各種操作閥，以及各種類型的調(diào)速裝置和專用的安全裝置等部件。通過這些控制系統(tǒng)創(chuàng)造的條件，改變起重機的運動特性，以實現(xiàn)各種機構(gòu)的運動、調(diào)速、改向、制動和停止等 。從而達到起重機作業(yè)所要求的各種動作。1.4 工程起重機的發(fā)展趨勢根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有工程起重機產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近來工程起重機的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1.4.1廣泛采用液壓技術(shù)由于液壓傳動具有體積小。重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無級調(diào)速、操縱輕便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全可靠等優(yōu)點，因此，今年來國內(nèi)外各種類型的工程起重機廣泛采用液壓起重機。現(xiàn)已研制成功的有3、5、8、12、20、65、80、125、160、200、250、320、400等噸級的伸縮臂式液壓起重機。國外液壓起重機在品種和質(zhì)量方面都有較大的發(fā)展，特別是大噸級液壓起重機發(fā)展非常迅速，100噸級以上大型衍架臂式汽車起重機已普遍采用液壓傳動。隨著液壓技術(shù)和液壓元件的發(fā)展，液壓起重機將會獲得進一步發(fā)展。1.4.2通用型起重機以中小型為主、專用起重機向大型大功率發(fā)展為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機械化強度，工程起重機的發(fā)展，仍是以輕便靈活的中小型起重機為主。目前國外普遍采用10-40噸級的工程起重機。從數(shù)量上看，中小噸級的占多數(shù)，因此國外很重視改進，提高中型（16-40噸級）液壓起重機的性能，但為了滿足大型石油、化工、冶煉設(shè)備和高壓建筑大型斑材、構(gòu)件的安裝，國內(nèi)外已生產(chǎn)了一系列100-1000噸級的大型、特大型輪胎式起重機和各類型的塔式起重機。目前超過100噸級的輪胎起重機品種逐漸增多。從發(fā)展情況看，大型或特大型起重機以及發(fā)展衍架臂式起重機為主、而伸縮式液壓起重機、由于伸縮臂的重量和行使狀態(tài)的長度的限制，他的發(fā)展有待技術(shù)和材料的進一步研究。由于大型電站、大型高爐、化工建設(shè)和高層建筑的需要，塔式起重機的重量、幅度、工作速度和起升高度都有了大幅度的提高。1.4.3重視“三化“，逐步過度采用國際標準目前各國在發(fā)展工程起重機新產(chǎn)品中都很重視“三化”（標準化、系列化、通用化）。一些國家對工程起重機制定了國家標準，規(guī)定了起重機系列。有些國家雖然沒有統(tǒng)一的規(guī)定，但各制造廠自成系列，注意采用通用零部件，為生產(chǎn)和使用提供便利條件。目前一些國家還按起重機的起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向橋以及中心回轉(zhuǎn)接頭等，不分用于汽車起重機還是輪胎起重機一律進行標準化、系列化、通用化，使一種部件可以用在兩種不同類型的起重機上。此外，還可使一種部件用到起重量大小不同的起重機上，如設(shè)計系列化吊臂，小起重量起重機的主臂可作為大起重量起重機的副臂，小起重量液壓起重機的基本臂可作為大起重機的二節(jié)臂等。有的國家，設(shè)計時要求相近噸級的起重機基本部件通用化。如10-16、20-24、65-100t的起重機主副起升機、回轉(zhuǎn)機構(gòu)等完全通用。我國對輪胎式起重機和塔式起重機分別制定了基本參數(shù)系列， 統(tǒng)一產(chǎn)品型號和等級。為了發(fā)展品種、增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和滿足現(xiàn)代化專業(yè)生產(chǎn)的要求，工程起重機的“三化”水平將進一步得到提高。1.4.4發(fā)展一機多用產(chǎn)品為了充分發(fā)揮工程起重機的作用，擴大其使用范圍，有的國家在設(shè)計起重機時重視了產(chǎn)品的多用性。例如在工作裝置設(shè)計方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計了配備有電磁吸盤、抓斗、拉鏟和材料抓取器等取物裝置。有的還設(shè)計成用于建筑基礎(chǔ)工程中，如裝設(shè)鉆孔裝置和掀動打樁裝置等一機多用的產(chǎn)品。又如在整機設(shè)計方面，近年來出現(xiàn)了自行塔式起重機，即汽車或輪胎塔式起重機和履帶塔式起重機以代替固定式或軌道式塔式起重機。塔式起重機的組合設(shè)計在國外發(fā)展較快。1.4.5采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝為了減輕起重機的自重，提高其中性能，保證起重機高效可靠地工作，各國都非常重視采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝。新技術(shù)的應(yīng)用除前述的廣泛采用液壓傳動外有的起重機還采用液里傳動。由于液力變矩器與發(fā)動機配合恰當，使發(fā)動機扭矩自動地適應(yīng)行駛條件；并還采用動力換擋變速箱，液壓轉(zhuǎn)向裝置以減輕司機的操作強度。為了防止起重機超載以傾翻，近年來研制了電子式起重機力矩限制器。這是一種較為安全的裝置。當載荷接近額定起重量時。自動發(fā)出警報信號；當載荷時，力矩限制器自動切斷起重機工作機構(gòu)以保證起重機整機穩(wěn)定安全。采用新技術(shù)特別是電子技術(shù)更加完善操作條件，是國外發(fā)展工程機械的一個普遍傾向，即所謂機電一體化。工程起重機也不例外。為了進一步改善司機操作環(huán)境，除司機操作室做的寬敞、視野良好、保溫隔熱和隔聲外，還裝有遠距離聯(lián)系設(shè)備和工業(yè)電視設(shè)備等。由于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展、合金鋼強度不斷提高，為工程起重機減輕自重、特別是吊臂自重創(chuàng)造了極為有利的條件。國外在八十年代能出現(xiàn)400、500噸級的輪胎式起重機，可能采用了高強度低合金鋼，國外采用了高強度鋼管、支腿橫梁及底架大梁采用高強度易焊合金鋼。為了減輕起重機的自重，除了采用高強度鋼材外，在結(jié)構(gòu)形式方面的改進也是十分重要的，設(shè)計先進合理的箱形吊臂引起了各國的重視。近年來輪胎式起重機出現(xiàn)了盤形底座，起重機的上車通過回轉(zhuǎn)支承安裝在盆形底座上，從盆形底座上在對角方向安置四個輻射（可擺）支腿。這樣吊重負荷經(jīng)由盆形底座直接傳遞給支腿，而起重機底盤支承受行駛時的自重。這樣，起重機可設(shè)計得輕一些。新材料、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，促使采用新的加工工藝，國外為了擴大高強度鋼材的應(yīng)用，非常重視高強度鋼的焊接工藝等技術(shù)的研究。第2章 輪胎式起重機的總體選形2.1 輪胎式起重機起重機的整體造型主要是根據(jù)其用途和作業(yè)場合。本次設(shè)計的起重機可用于野外起重、搶險、倉庫、車站、碼頭及狹窄工作場合作業(yè)，需要良好的機動性能，固有輪胎式和履帶式兩種設(shè)計方案可供選擇。輪胎式起重機既是工程起重機的主要品種，又是一種使用范圍廣、作業(yè)適應(yīng)性大的通用型起重機。2.1.1汽車起重機通常習慣上把裝在通用式汽車底盤上的起重機稱為汽車起重機，汽車起重機由于它是利用汽車底盤，所以具有汽車的行駛通過性能，機動靈活，形勢速度高，可快速移動，移動到作業(yè)場地后能迅速投入生產(chǎn)工作，因此特別適用于流動性大、不固定的作業(yè)場所。由于汽車底盤通常由專業(yè)廠商生產(chǎn)的，因此在 現(xiàn)成的汽車底盤上裝成起重機比較容易和經(jīng)濟。汽車起重機由于具有上述特點，因而隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，近年來各國汽車起重機品種和產(chǎn)量都有很大發(fā)展，但汽車起重機也有弱點，主要是起重機總體布局受汽車底盤的限制，一班車身都比較長，轉(zhuǎn)彎半徑大，并且只能在起重機左右兩側(cè)和后方作業(yè)。2.1.2 輪胎起重機將起重機作業(yè)部分裝設(shè)在專門設(shè)計的自行輪胎底盤上所組成的起重機將為輪胎式起重機。輪胎式起重機因為它的底盤不是汽車底盤，因此設(shè)計起重機不受汽車底盤的限制。軸距、輪距可根據(jù)起重機總體設(shè)計的要求而合理布置。輪胎起重機一般輪距較窄，穩(wěn)定性好；軸距小車身短，故轉(zhuǎn)彎半徑小，適用于狹窄的 作業(yè)場合。輪胎起重機和前后左右四面作業(yè)，在平坦的地面上可不用支腿吊重以及吊重慢速行駛。一般說來，輪胎起重機行駛速度慢，其機動性不及汽車起重機。但它與履帶式起重機相比，具有便于轉(zhuǎn)移和在城市道路上通過的性能。近年來，輪胎起重機行駛速度有顯著提高，并且出現(xiàn)了越野型液壓伸縮臂式輪胎起重機，它具有較大的牽引力和較高的行駛速度，越野性能好，并且全輪轉(zhuǎn)向，機動靈活，特別適用與狹窄地面上作業(yè)，七十年代以來國外很重視這一類型產(chǎn)品的發(fā)展。2.1.3 履帶式起重機把起重機作業(yè)部分裝設(shè)在履帶底盤上，行走依靠履帶裝置的起重機稱為履帶式起重機。履帶式起重機在很長一段時間內(nèi)是作為單斗挖掘機的一種變型機械，只有在近期內(nèi)才作為獨立機來生產(chǎn)的。履帶式起重機與輪胎式起重機相比，因履帶與地面接觸面積大，故對地面平均比壓小，約為0.5-2.5公斤/厘米，可在松軟、泥濘地面上作業(yè)。它牽引系數(shù)高，約為輪胎式1.5倍，爬坡度大，可在崎嶇不平的地上行駛。由于履帶式起重機支承面大，故穩(wěn)定性好，一般不需要象輪胎式起重機那樣設(shè)置支腿裝置，對于大型履帶式起重機，為了提高作業(yè)時的穩(wěn)定性，履帶裝置設(shè)計成可橫向伸展的，以擴大支承寬度。但履帶式起重機行駛速度慢（1-5公里每小時），而且行駛過程要損壞路面。因此，轉(zhuǎn)移作業(yè)場地時，需通過鐵路運輸或用平板拖車裝運。又因履帶笨重，用鋼量大，制造成本高。因此，隨著現(xiàn)代化建筑體系裝置程度不斷提高，工期不斷縮短，要求廣泛采用機動靈活，便于轉(zhuǎn)移的起重機。近年來各種中小型輪胎式起重機產(chǎn)量大大增加，而履帶式起重機有相對減少的趨勢。但大型的履帶式起重機仍有獨特的用途。根戶現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點，小組人員的研究分析，本著機動靈活、操作方便、實用可靠的原則，以提高工作作業(yè)效率，我們選用小型汽車起重機做為設(shè)計對象。本方案有以下幾個特點：1.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。2.起重機作業(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，又擴大了作業(yè)范圍。3.采用二級伸縮臂，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。4.用前后H型支腿，四個支腿可以分別調(diào)平，并在現(xiàn)有8噸汽車起重機的基礎(chǔ)上，適當加大了支腿的跨距，提高了整機穩(wěn)定性。5.采用動力裝置，將汽車發(fā)動機的動力傳于動力油泵，提高了汽車動力的利用率，同時也不必再為起重機另配動力原件。6.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)，使起升機構(gòu)能直接布置在吊臂尾部。2.2 輪胎式起重機驅(qū)動裝置的選擇起重機的性能和結(jié)構(gòu)特點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，對起重機的技術(shù)經(jīng)濟指標也起著顯著的影響，因此設(shè)計起重機時，合理選擇驅(qū)動裝置和確定驅(qū)動形式是很重要的。工程起重機對驅(qū)動裝置的要求，主要應(yīng)從起重機本身的工作特點來考慮，主要的有以下幾點。1. 適應(yīng)外載荷多變的要求；2. 適應(yīng)迅速改變運動方向的要求；3. 適應(yīng)工作速度頻繁變換的要求；4. 適應(yīng)沖擊振動的要求。此外，對于需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)場地的工程起重機，要求有獨立的動力能源裝置。為了避免噪聲的危害，要求低噪聲的驅(qū)動裝置。應(yīng)于指出，要滿足上述工作特點所指出的各項要求，僅僅依靠動力裝置本身還不能完全達到。而必須有合理的傳動裝置與之相配合，以達到起重機所要求的傳動特點。2.2.1 內(nèi)燃機機械驅(qū)動 概述在輪胎式起重機和履帶式起重機中，內(nèi)燃機-機械驅(qū)動得到廣泛的應(yīng)用，它通過機械傳動裝置將內(nèi)燃機發(fā)出的動力傳遞到那個工作機構(gòu)上去（簡稱內(nèi)燃機驅(qū)動）。這種驅(qū)動裝置有一個獨立的能源，具有較大的機動性，可滿足工程起重機流動性的要求。由于不受外能源的牽制，所以起重機一到達作業(yè)場地后就可隨時投入到工作。此外，內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)緊湊。一般來說，外形尺寸和重量較小。但內(nèi)燃機-機械驅(qū)動與電力-機械驅(qū)動比較，前者存在不少缺點：承受載荷能力差，在超負荷運轉(zhuǎn)時容易熄火，因此不得不選用大一些功率的內(nèi)燃機，以較大的功率儲備來適應(yīng)超載的需要；內(nèi)燃機不能帶載啟動，因此在內(nèi)燃機-機械傳動系統(tǒng)中，必須設(shè)置離合器結(jié)構(gòu)，在啟動時脫開離合器；內(nèi)燃機不能運轉(zhuǎn)，為了保證機構(gòu)的正向和逆向轉(zhuǎn)動，在機械傳動的起重機必須設(shè)置逆轉(zhuǎn)機構(gòu)；內(nèi)燃機在嚴寒地區(qū)運轉(zhuǎn)，要采取措施，改善啟動性能。此外，內(nèi)燃機噪聲、振動及污染的問題也有待進一步解決。在工程起重機中使用的內(nèi)燃機目前常用的有兩種類型，即柴油機和汽油機。柴油機比汽油機更具有使用經(jīng)濟性和工作可靠的優(yōu)點，所以柴油機得到廣泛的應(yīng)用。從降低重量和減少外形尺寸考慮工程起重機用的柴油機應(yīng)該是運輸型的，最好選用工程起重機械用的中轉(zhuǎn)速的 柴油機以適應(yīng)工程起重機特點，保證工作可靠性和簡化中間傳動裝置的構(gòu)造。 內(nèi)燃機驅(qū)動功率的確定起重機的內(nèi)燃機驅(qū)動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相近的起重機參數(shù)來確定所需的功率，然后再核算起重機的各項技術(shù)參數(shù)是否滿足設(shè)計要求；根據(jù)起重機設(shè)計參數(shù)，計算最大阻力距，然后確定所需的內(nèi)燃機功率。2.2.2 電力機械驅(qū)動 概述外接電源使電動機傳動，再經(jīng)機械傳動裝置將動力傳遞到個工作結(jié)構(gòu)的一種驅(qū)動方式簡稱電力驅(qū)動。外接電源的電力機械驅(qū)動的方式，在踏式起重機中得到廣泛的應(yīng)用。在少數(shù)輪胎起重機中也有采用這種驅(qū)動方式。電力機械驅(qū)動比內(nèi)燃機械驅(qū)動有以下優(yōu)點： 電動機能承受短時間的較大過載，而且可以帶載隨時驅(qū)動； 電動機容易逆轉(zhuǎn)，而且可在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速； 各機構(gòu)可由獨立的電動機分別驅(qū)動，使機械傳動裝置和操縱機構(gòu)大為簡化； 操縱方便靈活，維修也比較方便； 外接電源的驅(qū)動，沒有內(nèi)燃機那樣廢氣污染而且噪聲低。但這種驅(qū)動方式必須依靠外接電源，而且對電動機特性提出了特殊要求，一般最好選擇過載能力強，調(diào)速范圍大的直流電動機。但因往往缺乏直流外接電源，并且直流電動機價格昂貴，所以不便采用普遍采用。只有在內(nèi)燃機發(fā)電機電動機這種內(nèi)燃機電力驅(qū)動系統(tǒng)中直流電動機才獲得采用。 電力機械驅(qū)動容量的確定正確選用電動機的容量是很重要的。如果電動機容量不足，會使電動機過熱，以致很快損壞，同時也會影響起重機的生產(chǎn)率。因為這時起動力矩不足，起動過緩，不能達到所需要的速度。如果電動機容量過大，不僅僅是浪費，而且使機構(gòu)龐大，自重增加，起動過猛，傳動機構(gòu)載荷增大。因此，確定電動機容量的原則是： 在規(guī)定的工作條件下，電動機的溫升不超過容許值，即不過熱： 保證所需要的起動能力。2.2.3 復(fù)合驅(qū)動工程起重機通常采用的復(fù)合驅(qū)動主要有：內(nèi)燃機電力驅(qū)動；內(nèi)燃機液壓驅(qū)動。 內(nèi)燃機電力驅(qū)動內(nèi)燃機電力驅(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。前者是獨立的動力源內(nèi)燃機；后者是外接電網(wǎng)電源。內(nèi)燃機電力驅(qū)動通常是由柴油機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，把內(nèi)燃機的機械能轉(zhuǎn)化為電能傳送到工作機構(gòu)的電動機上，在變?yōu)闄C械能帶動工作機構(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)電機和直流電動機。因此，直流電動機可以在較大范圍內(nèi)無級調(diào)速，過載能力強。這種驅(qū)動形式是以直流電動機的良好工作特點克服內(nèi)燃機工作缺點，是一種十分適合工程特點的驅(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)燃機和一臺發(fā)電機，因而重量大，價格昂貴，使起重機造價顯著增大。 (2) 內(nèi)燃機液壓驅(qū)動在現(xiàn)代工程起重機中內(nèi)燃機液壓驅(qū)動得到越來越廣泛的應(yīng)用，其主要原因，一是由于機械能轉(zhuǎn)化為液壓能后，實現(xiàn)液壓傳動與許多優(yōu)越性；二是由于液壓 技術(shù)本身發(fā)展很快，使起重機液壓傳動技術(shù)日趨完善。這種驅(qū)動形式不僅廣泛應(yīng)用于汽車起重機和輪胎起重機，近年來也應(yīng)用于履帶起重機代替以往的內(nèi)燃機機械驅(qū)動形式。由于履帶式起重機的動力裝置裝設(shè)在上車回轉(zhuǎn)平臺上，因此在以往的內(nèi)燃機機械驅(qū)動系統(tǒng)中，履帶行走機構(gòu)所需的動力，需要從上車通過逆轉(zhuǎn)機構(gòu)等復(fù)雜的動力傳送機構(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)燃機液壓驅(qū)動的主要特點是：1. 減少了齒輪、軸等機械傳動件，而代之以重量輕、體積小的液壓元件和油管，使起重機的重量大為減輕，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸??；2. 可以在很大范圍實現(xiàn)無級調(diào)速，而且容易變換運動方向；3. 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)而漸進地操作可獲得平穩(wěn)的柔和的工作特性；4. 易于防止過載；5. 操作簡單、省力；這種驅(qū)動形式的主要缺點是：1. 傳動效率低，因為能量經(jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移；2. 液壓元件加工精度要求高，因而加工成本大；3. 對密封要求也高，如果制造安裝工藝不完善，常有運轉(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，這些缺點已逐步得到解決。綜上所述，結(jié)合小型起重機的特點，這次設(shè)計選用內(nèi)燃機液壓驅(qū)動。2.3 輪胎式起重機動力裝置的選擇輪胎式起重機動力裝置的布置有以下幾種方案：1. 一臺發(fā)動機布置在下車；2. 一臺發(fā)動機布置在上車；3. 兩臺發(fā)動機上、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：1. 上車起重機構(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)動各個液壓馬達或液壓缸。2. 下車行走機構(gòu)采用一般通用汽車的機械傳動或液力機械傳動，故發(fā)動機設(shè)在下車較方便，因此傳動系易布置，操作易實現(xiàn)。3. 目前，輪胎式起重機的行駛速度高，專用底盤的行走機構(gòu)的傳動裝置也必須設(shè)計得與汽車傳動系同樣復(fù)雜，故發(fā)動機設(shè)在下車也是必須的。在設(shè)計汽車起重機時，有時往往不是選擇發(fā)動機，而是選擇整個通用的汽車底盤，要根據(jù)起重機最大額定起重機重量去選擇相應(yīng)載重量的汽車底盤。第二種方案在機械傳動和電力傳動的慢速行駛的輪胎起重機中普遍采用的。這種方案，發(fā)動機主要是上車起重機構(gòu)。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中采用得比較廣泛。因為此時行走用的下車發(fā)動機功率很大，發(fā)動機也較昂貴，起重用的功率為其1/3以下，故起重時使用行駛發(fā)動機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，輪胎式起重機的動力裝置選用汽車通用底盤。上車其中和下車行走機構(gòu)共用汽車發(fā)動機，上車起重機構(gòu)在汽車傳動箱中得到動力，即可以節(jié)省一臺發(fā)動機，又減輕重量。2.4 輪胎式起重機底盤的選型輪胎式起重機底盤的類型很多，可按不同角度來進行分類。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。所謂通用的汽車底盤，是指除車架更換外（若有必要時），余皆采用原汽車底盤。小型的起重機可在原汽車底盤上附加副車架以支撐上車結(jié)構(gòu)，因為原汽車車架的強度和剛度都滿足不了起重機在起重時的要求。雖然采用附加副車架的工藝比較簡單，但整個起重機的重心較高，重量較大。專用的汽車底盤是按起重機的要求設(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可使起重吊臂在行駛狀態(tài)時放在駕駛室旁側(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，故起重機重心較低。由于駕駛室懸掛在前橋前，故前橋軸荷較大，同時使車身增長，接近角減小，通過性較差，但可使吊臂的基本臂做的長些；因為基本臂長度與車長成正比，其超出車身的長度一般限制在2米左右。因此，在大型起重機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設(shè)計的，為提高輪胎起重機的機動性，將底盤設(shè)計成短軸距，全輪驅(qū)動，甚至全輪轉(zhuǎn)向的越野型輪胎底盤。由于輪胎起重機只有一個駕駛室，并且往往設(shè)在上車，所以下車底盤行走機構(gòu)的操作通常求助于液壓傳動，輪胎起重機需吊重行駛，要求起動平穩(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力換擋變速箱等轉(zhuǎn)動裝置，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置。在選用汽車底盤時，考慮到輪胎式起重機始終滿載行駛，要比汽車載荷條件惡劣，但起重機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的汽車底盤。底盤主要尺寸的確定：圖1 輪胎式起重機尺寸參數(shù)起重機的軸距L的大小直接影響到起重機的行駛性能、重量和總體布置。他受到總長度LE的控制，在汽車起重機中吊臂探出車頭lF一般都在2米左右，在輪胎式起重機中還要大些，為3-4米左右，回轉(zhuǎn)平臺尾部一般也略伸出車架外面lr，故一般起重機底盤長度LC限在7-9米以下。底盤長度LC是有前懸長度、后懸長度和軸距形成。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（見圖1）。也可用第一軸距L,第二軸距L”等表示。復(fù)軸式雙橋本身的軸距L和L”等于于輪胎直徑再加上一定間距。底盤長度和軸距的關(guān)系為 【式9-12】1 前懸的懸臂LF取決于發(fā)動機位置、駕駛室形式及所需的軸荷分布，前懸距離長，則前橋軸荷大，接近角小。前懸距離一般為軸距L的30%-40%左右，但在采用前懸下沉式駕駛室時，前懸距離還要大些。而后懸距離Lr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。輪胎式起重機的軸距直接影響起重機轉(zhuǎn)彎半徑。最小轉(zhuǎn)彎半徑與軸距的關(guān)系如下： 【式9-13】1式中-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，從機動性出發(fā)，軸距要取得小些為好。汽車起重機的重心高度在1.2米左右，輪胎式起重機的常在1.5米左右。一般中小型汽車起重機前橋到后橋的軸距在3.2-4.8米之間。大型的汽車起重機前橋和后橋往往是復(fù)軸式的多橋，則前橋和后橋中心之間的軸距就比較大，常在5米以上。輪胎起重機軸距一般在3-3.6米左右。本次設(shè)計的輪胎式起重機的底盤是EQ1092F型底盤，主要性能參數(shù)： 驅(qū)動形式：42 軸距：3.95m 最大車速：70公里小時 最小轉(zhuǎn)彎半徑：不大于7米 爬坡度：不小于28% 發(fā)動機：6135Q型 缸徑?jīng)_程：100115mm 最大功率：135馬力3000轉(zhuǎn)分 最大扭矩：36公斤米1200-1400轉(zhuǎn)分 底盤重量：3400公斤第3章 輪胎式起重機的主要參數(shù)3.1 輪胎式起重機的組成輪胎式起重機由以下幾部分組成：1.取物裝置 輪胎式起重機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)。它可以仰俯和伸縮以改變工作半徑，它直接裝在上部回轉(zhuǎn)平臺上。3.上車回轉(zhuǎn)部分 是在起重作業(yè)時，可以回轉(zhuǎn)的部分，它包括裝在回轉(zhuǎn)平臺上除了吊臂、配重、吊鉤以外的全部機構(gòu)和裝置。4.下車行走部分 是起重機的底盤，是上車回轉(zhuǎn)部分的基礎(chǔ)。在它上面裝有起重機的行走機構(gòu)，它不包括裝在車架上的支腿。5.回轉(zhuǎn)支承部分 是安裝在下車底盤上用來支承上車回轉(zhuǎn)部分的。它包括回轉(zhuǎn)支承裝置的全部回轉(zhuǎn)，滾動和不動的零件和固定回轉(zhuǎn)支承裝置的副車架。6.支腿 輪胎式起重機為了提高它的起重能力，在車架上裝有支腿。7.配重 在起重機平臺尾部常掛有一定重量的鐵塊，以保證起重機的穩(wěn)定。3.2 輪胎式起重機的主要參數(shù)起重機械的基本參數(shù)是用來說明起重機的規(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械的主要依據(jù)。3.2.1 起重量Q輪胎式起重機起重量一般不包括吊鉤的重量q。可以把包括吊鉤重量在內(nèi)的起重量成為總起重量（Q+q）。輪胎式起重機起重量是隨吊臂伸縮、俯仰而變化，因為起重量是由吊臂強度和整機穩(wěn)定所決定。起重機的額定起重量總比臨界起重量小。所謂臨界起重量，是指當起重機吊起重物后處在穩(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。3.2.2 工作幅度R和有效幅度A工作幅度R指起重機回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離。它與吊臂長度L和仰角有關(guān)，可以從，工作角度在300之間。當輪胎起重機的幅度變小時。起重量可以增大，但當幅度小于支腿跨距的一半時，吊重無法進行。所以在系列標準上規(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： 【式11-1】2查文獻2表11-5 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。工作幅度R=LCOS 查文獻2表11-5 R=3.2米3.2.3起重力矩M 作為輪胎式起重機基本參數(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的起重能力的大小。起重力矩作為比較起重機起重能力的指標比較起重量更合適，更確切。本次設(shè)計的起重機確定：Q=8噸 R=3米 則m=8（噸米）3.2.4起升高度H 起升高度H與吊臂長度L和工作幅度有關(guān)：() 【式8-2】1 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=13.6m3.2.5自重G輪胎式起重機的自重是指工作狀態(tài)時的機械總重。它并不一定等于行駛時的重量。在設(shè)計各部分重量時，可以參照同樣類型起重機實物重量，制造后的起重機重量不得大于系列標準規(guī)定重量。超出時應(yīng)設(shè)法改進，把自重降到最低值。根據(jù)以上要求，本機總重為9.55噸，根據(jù)文獻2表11-8查得8噸輪胎式起重機自重15噸，所以合適。3.2.6工作速度V 根據(jù)目前輪胎式起重機的統(tǒng)計資料，中小型起重機的吊鉤速度一般在8-13m/min左右。在大型起重機中，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。實際上輪胎式起重機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30-60s左右。本機起臂時間為25s，落臂時間16s。 在伸縮式吊臂的起重機上，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，本機速度為：水平支腿伸出時間13.7s；水平支腿縮回時間11.8s；垂直支腿放下時間22s；垂直支腿收起時間21.5s。 輪胎式汽車起重機行駛速度是主要參數(shù)之一，本機的行駛速度最高可達70公里/小時。3.2.7通過性參數(shù)通過性參數(shù)指輪胎式起重機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，由于輪胎式起重機車架下載有支腿，故離地面間隙可能變小。汽車起重機最大爬坡在120-180左右。輪胎式起重機轉(zhuǎn)彎半徑在7-12米左右。3.2.8幾何尺寸參數(shù) 輪胎式起重機的各部尺寸按需要和可能來確定，力求緊湊。輪胎式起重機在公路行駛狀態(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，大噸位的起重機寬度可超過3米。3.3 輪胎式起重機的穩(wěn)定性計算 輪胎式起重機有兩種穩(wěn)定性：一是轉(zhuǎn)移時的行駛穩(wěn)定性；二是工作狀態(tài)下的起重穩(wěn)定性（包括不吊重工況的自身穩(wěn)定）。3.3.1縱向行使穩(wěn)定性起重機在行駛過程中，由于某種原因（如上坡）其前輪（轉(zhuǎn)向輪）對地面的法向作用力為零時，則起重機 前輪的偏轉(zhuǎn)，不能確定起重機的行駛方向。此時，可以認為車輛已失去穩(wěn)定，無法控制其行駛方向。當后輪對地面的法向作用力所引起的牽引力為零時，車輛失去行駛能力，也破壞了行駛穩(wěn)定性。圖2 起重機上坡行駛圖圖2為起重機上坡行駛圖。此時，可能失穩(wěn)。地面的反作用力Z1=G1=0，由于上坡，行駛速度低，不能加速運動，故可忽略一切慣性力和風阻力。其作用力在以后輪與地面接觸點O2為中心的力矩平衡式表達如下： 式中G-機械總重量； L2-重心離后軸距離；當Z1=0，則。因此可能失去操縱穩(wěn)定的極限坡度為： 【式11-1】1 另外，當車輛下滑力接近于驅(qū)動輪上的附著力（）時，車輛就不能上坡，驅(qū)動輪開始打滑。即： （當后輪為驅(qū)動輪時） （當全輪驅(qū)動時）從圖2上得：則后輪為驅(qū)動輪時的打滑極限坡度角為：當全輪驅(qū)動時： 式中，為附著系數(shù)，可用0.7-0.8代入。為了行駛安全起見，設(shè)計車輛時將使，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)動與全輪驅(qū)動車輛行駛的穩(wěn)定條件: 本設(shè)計為，所以縱向行駛穩(wěn)定（hg一般在1.2米左右這里取1.2米）。3.3.2橫向行駛穩(wěn)定性起重機在彎道上或直邊上行駛時受側(cè)向力，諸如離心力、橫向風力等。起重機在側(cè)向力作用下有時克服了車輪附著力，從而產(chǎn)生側(cè)滑移，或?qū)④囕v橫向傾翻。圖3 起重機橫坡行駛圖 在車輛重心上作用有兩個力，起重機重力G和離心力，若,則車向左傾翻的極限條件為：就是說橫向坡度角不得小于。若在水平路面上（），則當轉(zhuǎn)彎半徑為R時，車輛轉(zhuǎn)向所允許的最大速度為再分析車輛引起側(cè)滑移的情況，此時側(cè)向力大于或等于側(cè)向附著力，即則其極限條件為：若在水平路面上（），當轉(zhuǎn)彎半徑為R時車輛不至側(cè)滑的允許最大速度為 【式11-4】1為行駛安全起見，應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在翻轉(zhuǎn)前，即即故應(yīng)使 【式11-5】1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。一般起重機重心離左右輪的距離相同，故在總體布置時已考慮到盡可能對稱布置，故一般不在計算hg=1.2米，汽車起重機輪距在2米左右，取2米。所以橫向行駛穩(wěn)定。3.4 輪胎式起重機起重3.4.1輪胎式起重機的失穩(wěn)輪胎式起重機在起重作業(yè)時，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力等原因，起重機往往突然喪失穩(wěn)定甚至傾翻肇事。因為輪胎式起重機的穩(wěn)定安全由機械自重來維持，故有一定限度。往往在起重機的結(jié)構(gòu)件和其零件強度還足夠能承受外來載荷時，起重機由于自重不夠而失去穩(wěn)定。但有時起重機穩(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，起重機在設(shè)計要選取適當?shù)姆€(wěn)定性。起重機在失穩(wěn)時的傾翻線，由起重機的支腿尺寸或輪胎尺寸確定，如圖4所示圖4 輪胎起重機的傾翻線1-支腿 2-輪胎 3-吊臂 4-第五支腿I-用支腿時的傾覆線 II-不用支腿時的傾覆線 III-整機重心位置 最危險的傾翻線是在該工況下整個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，在考慮起重機穩(wěn)定時，以吊臂位在正側(cè)方的工況為基準，在這個工況下起重機必須保證最低的穩(wěn)定性。3.4.2起重機的穩(wěn)定安全系數(shù)起重機在吊臨界起重量時，起重機處于穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，即在傾翻線（A點）內(nèi)、外側(cè)的靜力矩互相平衡（如圖5），即。而表示起重機穩(wěn)定性的穩(wěn)定安全系數(shù)是位于傾翻線內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定力矩和為在外側(cè)的穩(wěn)定力矩之比 【式15-8】2 當K=1時，即為臨界狀態(tài)。顯然，K必須大于1。若認為起重機引起的一切力矩都是穩(wěn)定力矩，即：而傾翻力矩僅是起重物和吊具所引起的，即：則穩(wěn)定系數(shù)K可由下式求得 【式15-9】2式中符號見圖5，其中 -起重機的穩(wěn)定力矩； -吊臂自重，=1775Kg；R-起重機的重心距回轉(zhuǎn)中心的距離，R=3.2m r=1.5m；-為上車其它部分重量和其重心到回轉(zhuǎn)中心距離，取m；-起重機底盤不回轉(zhuǎn)部分重量，=3400kg；-配重及其垂心到回轉(zhuǎn)中心距離，=1181kg，=2.1米；2a-支腿橫向距離，2a=4米則所以起重機穩(wěn)定。令K=1，則此時起重量為臨界起重量 【式15-10】2由于上式中沒有考慮到起重機在運動時引起的慣性力以及風力和傾斜的影響，故求得的穩(wěn)定系數(shù)稱為靜穩(wěn)定系數(shù)。在計算起重機動態(tài)穩(wěn)定系數(shù)時，把起重機的傾斜、回轉(zhuǎn)離心力、起升慣性力和風力考慮進去動態(tài)起重機穩(wěn)定系數(shù)為：【式15-14】2式中h1, h2, h3, hb-自重力G1, G2, G3, Gb的重心高度； -起重機的傾斜角度，在用支腿時肉眼找平，一般控制在10-1030左右，不用支腿時為（而）； （H+b）-吊臂頭部離地高度； h-重物離地高度； v和t-重物吊升速度（米/秒）和起動時間（秒）； g-重力加速度（9.81米/秒2）； 和-作用在起重機上和重物上的風力合力（工作風壓時的風力）； -風力作用點的高度； n-回轉(zhuǎn)速度(轉(zhuǎn)/分）。計算起重機動態(tài)穩(wěn)定系數(shù)時的圖為圖6。在實際計算中，中小型輪胎式起重機可以只計算靜穩(wěn)定系數(shù)，所以本次設(shè)計中，不必計算動穩(wěn)定系數(shù)。在考慮到傾斜的影響和非工作時風力作用，自身的穩(wěn)定系數(shù)也可以由下式求得： 【式15-15】2圖6 動穩(wěn)定計算圖式中l(wèi)-自重合力G離回轉(zhuǎn)中心距離，l=1.5m；h-合力G的重心高度，h=1.2m；-傾斜角度（?。?；-作用在機身上的風力（以九級風計算）；-風力作用點高度，=2m；其中； -標準風壓值，查文獻3表3-1為10；C-風載體型系數(shù)，查文獻3表3-2為1.2；-吊重有效迎風面積，查文獻3表3-3為6；A-起重機各部分有效迎風面積。將各數(shù)代入=2.98>1.15，所以起重機自身穩(wěn)定。第4章 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計4.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計起重機液壓系統(tǒng)是用來控制起重機的起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(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QY8型汽車起重機得便最大重量為8噸（幅度為3米時）具有兩節(jié)伸縮臂，其最大幅度為10.8米（這時允許吊重為0.04噸），最大起升高度為13.6米，起升速度為15.8米/分，平臺回轉(zhuǎn)速度為最大3轉(zhuǎn)/分。該起重機行走部分采用EQ1092型通用汽車底盤，起重部分要求全液壓傳動。 4.2 確定對起重機液壓系統(tǒng)的工作要求4.2.1 系統(tǒng)構(gòu)成 根據(jù)主機設(shè)計需要，對吊臂的伸縮、變幅、起升，回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用液壓傳動。同時，起重機支腿的收放亦采用液壓傳動，以縮短作業(yè)前的準備時間，在滿足機器要求和使用要求條件的要求的前提下，系統(tǒng)構(gòu)成的先進性主要表現(xiàn)在系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊，元件選擇合理，三化（標準化、系列化、通用化）程度高，便于安裝、調(diào)試、使用、維護、工作安全可靠，應(yīng)急能力強的方面。要達到這些要求，僅有良好的元件是不夠的，還必須有良好的系統(tǒng)設(shè)計方案。4.2.2經(jīng)濟性 經(jīng)濟性指標包括系統(tǒng)的造價和使用費，系統(tǒng)傳動效率和功率利用等。這幾項指標不是相互獨立的，需做綜合分析。4.2.3技術(shù)性能技術(shù)性能包括調(diào)速范圍、微動性能、啟動、制動及換向動作靈敏性，傳動平穩(wěn)性，限速性能，緩沖、鎖緊、補油、限壓、缸荷等完善的功能及振動、噪聲和外泄大小等。根據(jù)以上三點，設(shè)計液壓系統(tǒng)具體應(yīng)滿足以下幾點要求：a: 能夠調(diào)速。當空鉤或輕載時，吊鉤可以快速升降；當滿載就位時，應(yīng)滿足緩慢升降。b :可以微動，微動是為了在工作機構(gòu)起動獲停止時，不至于引起吊重的振動與沖擊，以保證起重機作業(yè)的安全。c :當?shù)踔卦诳罩型Ｖ箷r，不得產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。這對吊裝作業(yè)，以及使吊重長時間停留在空中都是必要的。d :能同時對幾個動作聯(lián)合操作。起重機的主要動作為起升、回轉(zhuǎn)、變幅、吊臂伸縮、要求這四種動作可以單獨或前一種與后三種任意一種組合進行，以提高作業(yè)效率。在聯(lián)合操作中，希望各機構(gòu)的工作速度一定。e :液壓系統(tǒng)應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，安全可靠，使用維修方便。4.3 擬定起重機的液壓系統(tǒng)原理圖4.3.1 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。為了使傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，布置方便，起重機的回轉(zhuǎn)與起升機構(gòu)直接采用低速大扭矩馬達驅(qū)動。4.3.2 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，該機構(gòu)采用開式液壓傳動系統(tǒng)。考慮到各機構(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)，即起升液壓馬達單獨由大泵供油?；剞D(zhuǎn)液壓馬達變幅、吊臂伸縮與支腿液壓缸等組成串連系統(tǒng)，由小泵供油。4.3.3 調(diào)速抉擇方案 對于小型起重機，可以采用定量泵，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以改變液壓泵的輸出流量，從而達到調(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。4.3.4 選擇擬定液壓基本回路，并組成整機液壓傳動系統(tǒng)a、起升機構(gòu)工程起重機需要的起升機構(gòu)，即卷筒吊索機構(gòu)實現(xiàn)垂直起升和下放重物。液壓起升機構(gòu)用液壓馬達通過減速器驅(qū)動卷筒。為了保證起重作業(yè)中的平穩(wěn)性和穩(wěn)平的衡動性，防止吊重超載下降，在該機構(gòu)的起升油路中設(shè)置起升平衡閥，以組成平衡回路。同時在卷筒上安裝起升機構(gòu)制動器，以防止因馬達內(nèi)漏而造成的吊重打滑。液壓起升機構(gòu)不靠平衡閥來鎖住液壓馬達，而是利用閘瓦制動。所以平衡閥的承重靜止能力沒有嚴格要求，固此用于液壓馬達系統(tǒng)的平衡結(jié)構(gòu)簡單，造價便宜。b、伸縮臂機構(gòu)液壓回路和變幅機構(gòu)伸縮臂機構(gòu)也是一種舉升和下放重物的機構(gòu)，伸縮臂可以用不同的方法，即不采用電磁閥而用順序閥，液壓缸差動，機械結(jié)構(gòu)等辦法實現(xiàn)多個液壓缸的順序動作，還可以采用同步措施實現(xiàn)液壓缸的同時動作。本設(shè)計起重機的變幅和吊臂伸縮機構(gòu)均采用雙作用液壓缸，為了使變幅和伸縮動作平衡，以及停止動作后能保持固定的位置，在其油路安裝平衡閥，以構(gòu)成平衡回路。c、回轉(zhuǎn)油路變幅機構(gòu)在起重機中，用改變臂架的位置，增加主機的工作范圍，回轉(zhuǎn)油路使作業(yè)架作旋轉(zhuǎn)運動，也是為了實現(xiàn)這個目的。起重機的回轉(zhuǎn)動作要求平穩(wěn)、準確，為了回轉(zhuǎn)動作平穩(wěn)，以及停止動作后的工作位置能保持固定，在回轉(zhuǎn)機構(gòu)內(nèi)安裝回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動器，以防止因馬達內(nèi)漏而造成滑移，對于回轉(zhuǎn)機構(gòu)來說，緩沖是非常重要的，必須設(shè)置一對緩沖閥。d、支腿機構(gòu)液壓回路對于汽車起重機來說，為了擴大作業(yè)面積和提高整體穩(wěn)定性需要在車架上向輪胎外測伸出支腿，將整體支撐起來，使重心可以在輪胎覆蓋范圍以外，支腿覆蓋范圍內(nèi)變化。支腿種類有整式、H式、X式和輻射式等。本設(shè)計選用H式，H式支腿由四組液壓缸組成，每組包括一個水平缸和一個垂直缸，四個雙向液壓鎖分別控制一個垂直液壓缸，當支腿支撐車架靜止時，垂直液壓缸上腔液體承受重力負載，為了避免車架沉降，故需用連通上腔的液控單向閥起鎖緊作用，防止俗稱的“軟腿現(xiàn)象”。當輪胎支撐車架時，垂直液壓缸下腔液體承受支腿本身的重量，為了避免支腿降到地面，防止俗稱的“掉腿”現(xiàn)象，故需要連通下腔的液控單向閥起鎖緊作用，組合操作閥可使四個支腿同時動作，亦使每個支腿單獨動作。將上列的基本的回路有機的組合起來，即可組成液壓傳動系統(tǒng)圖，為了使回轉(zhuǎn)馬達工作平穩(wěn)，利用單向阻尼閥產(chǎn)生備壓（備壓為2-3Mpa）e、設(shè)置輔助元件考慮到管路使用壽命和布置緊湊起見，液壓系統(tǒng)中主要管路均采用無縫鋼管。在液壓泵的吸油管路，安裝網(wǎng)式濾油器，以防止較大的機械雜質(zhì)進入液壓泵內(nèi)，在系統(tǒng)回路中安裝精濾油器，以防止回油中的雜質(zhì)。圖7 液壓傳動系統(tǒng)原理圖4.4 液壓系統(tǒng)概況 當起重機工作機構(gòu)處于非工作狀態(tài)時，CBQLF40/F32齒輪油泵由取力箱通過傳動軸驅(qū)動后，吸油口通過精濾油器從液壓油箱吸油，32泵輸出的工作油經(jīng)過下車操縱組合閥后，再通過中心回轉(zhuǎn)接頭進入上車組合操縱閥流出，通過中心回轉(zhuǎn)接頭流回液壓油箱，40泵輸出的工作油直接通過中心回轉(zhuǎn)接頭進入上車組合操縱閥，再從上車組合操縱閥流出，通過中心回轉(zhuǎn)接頭流入油箱。當操縱下車組合操縱閥的換向閥時，32泵輸出的工作油不再進入上車，而進入下車操縱閥的綻閥中，再操縱實現(xiàn)下車水平支腿的伸縮及垂直支腿的收放動作。當下車工作完畢后（即支腿打起后），上車即可工作，上車工作時，回轉(zhuǎn)、變幅、伸縮時由32泵供油，起升由40泵供油，同時40泵和32泵還可以同時供起升機構(gòu)，以實現(xiàn)快速起升和快速下降，40泵和32泵的分流是靠起升操縱閥的機能來實現(xiàn)的，回轉(zhuǎn)油路可實現(xiàn)滑轉(zhuǎn)功能，即回轉(zhuǎn)操縱閥處于過渡位置時，回轉(zhuǎn)制動器在回油備壓下打開，并將回轉(zhuǎn)馬達的進油口連通，使回路馬達處于浮動狀態(tài)，避免回路和停止時的慣性沖擊。4.5 確