车载提升机的设计及研究【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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1 概述 起重机械的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。起重机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化以及改善人民的物质、文化生活需要都具有重大的意义。 起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有 起重机械在进行着有效的工作。 没有起重机械，不仅 工作效率低、劳动强度大，甚至难以工作。高层建筑的施工、上万吨级和几十万 吨级的大型船舶的建造、火箭和导弹的发射、大型水电站的施工、安装 等等都离不开起重机械。例如一个 20 万千瓦的火力发电站，如果全部用煤作燃料，那么每天需耗煤约 2400 吨。如果考虑从煤场到锅炉仅有半公里的路程，则每天就需 1500 名工人搬运，这么多的人如何组织工作，遇有风雨冰雪又将如何！又例如一艘时速 18 海里的 5 万吨级的货船，往返 7000海里的航线需时仅 16天，而在 6个港口停靠装卸的时间却有 37 天，装卸费用约占总运费的 40由此可见起重机械 的重要性和提高装卸效率的迫切性。 起重机械不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料道炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭等。又例如原子能工业中的一些工艺操作等人所难达之处，没有起重机械，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占 25 起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生 产的重要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机械必将发挥更大的作用。 国起重机械的发展简况 起重机械和其它自然科学一样，是人类生产斗争经验的总结，它是随着人们的生产实践逐渐发展并不断丰富完善的。中华名族有着悠久的历史，我国古代人民在起重机械方面也有过伟大的发明和创造。 公元前 1765国还处在奴隶社会的商朝时期，由于农业灌溉的需要，就已经发明了 桔槔 ，它就是由杠杆、对重和取物装置组成的简单的起重工具， 是臂架型起重机的雏形 。 公元前 1100 年发明了辘轳，它是由支架、卷筒、曲柄、绳索等组成的人力驱动的原始绞车。辘轳用卷筒的回转运动代替了杠杆的升降，因而加大了物品的起升高度，从而扩大了应用范围。 宋代嘉佑年间（约 1000年以前），华北地区怀丙和尚从汹涌的黄河中打捞出几万公斤的镇桥铁牛，从而修复了黄河上的通道 蒲津浮桥（现山西永济县境）。怀丙所采用的利用水的浮力起吊沉没于河底的铁牛的打捞方法可以说是现代用浮筒打捞沉船方法的起源。 解放前，由于长期受到帝国主义、封建势力和官僚 资产阶级的黑暗统治，我国古代的科学技术未能得到继承、发展，不要讲自己设计制造新型的起重机械，就连最简单的起重工具大多也要靠国外进口。 解放后，在中国共产党和人民政府的领导下，陆续在大连、上海建立了起重机械的专业工厂。 1952年又在上海交通大学成立了我国第一个起重运输机械专业，培养专业技术人才。接着又成立了全国性起重运输机械的科研单位。目前起重运输机械在我国已发展成为包括科学研究、高等教育、设计制造的完整的专业体系；全国有数百家专业工厂生产着各式各样的起重运输机械产品。现在我国已能自行设计制造冶金用的 350 吨 铸造起重机、 300 吨锻造起重机、 350 吨液压脱锭起重机、水电站用的 400 吨和 500 吨坝顶门式起重机、造船用的 200吨门式起重机、 160吨门座起重机和新型 80吨圆筒形门座起重机，最大起重量达 200吨的全回转浮式起重机、起重力矩 120吨米的高层建筑用自升式塔式起重机和最大起重力矩已达 3000 吨米的电站设备安装用运行式塔式起重机等。还有在 14 世纪 ， 西欧出现人力和畜力驱动的转动臂架型起重机； 19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动；到了 19世纪后期 ，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机； 20 世纪 20 年代开始，由于电气工业和内燃机工业的迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。 重机械的发展动向 大型化 随着大型船舶的建造，数百吨重的船体结构分段的出现，以及大型水电站的建造需要，近年来在联邦德国、日本等国设计制造了一些“起重机”巨人。例如联邦德国克虏伯公司为日本三井造船公司设计的最大起重量达 300 吨的门座起重机。该机两个主钩的额定起重量分别为 300吨和 150吨，其最大工作幅度分别为 55 米和 84 米，并且在 55 米的工作幅度范围内，可以用两个主钩同时工作，以实现船体分段空中翻身。日本的石川岛播磨重机公司也曾设计制造过参数基本同上的 300 吨门座起重机。 联邦德国波利希 布莱谢尔特公司及尤和工厂共同为瑞典考库姆斯船厂设计了一台起重量达 1500 吨的门式起重机，用于该厂建造 35万吨船舶的船坞。这台起重机高达 136 米，跨度 174米，最大起升高度为 105 米，起重机总质量为 7200吨，电动机总容量为 3300千瓦，不包括轨道、基础的建机费用约为 600万英镑。 又如设计容量为 965万千瓦的美国大苦力水电站，单 台发电机的容量为70万千瓦，转子质量为 1760吨，它配备有起重量为 2000 吨的门式起重机一台，起重量为 300 吨的桥式起重机两台。此外，美国升降机公司也曾生产过最大起重量为 3000吨的浮式起重机。 标准化、系列化、专用化、自动化 对常用的大批量通用起重机械的主要性能参数、主要机构及零部件等实现标准化、系列化对于提高生产率、减低生产成本、改善产品性能及维护保养等都具有积极的意义，目前国内、外许多工厂都对自己的产品制订有系列。 针对不同的服务场地、吊装对象，设计制造专用的起重机械，如冶金起重机 、集装箱起重机等。 通过无线电遥控、电子计算机操纵，实现起重机的操作自动化，无人化。 材料、结构形式及新技术的应用 起重机的大型化，必然带来对材料的大量要求，因此采用高强度的结构材料和合理的结构形式对于减轻起重机的自身质量、节省钢材有着很大的影响。 在结构形式方面， 目前除 桁架 结构 、箱形结构外，还采用 桁架 结构、筒形结构、空腹结构以及大型薄板结构等。 新技术的应用，有全封闭减速器、全面采用滚动轴承、大型组合滚道、锻造轧制车轮、低速大力矩马达、多级调速等。 计算理论和设计方 法 随着起重机械的迅速发展，极限状态计算法、有限单元法、机械优化设计、可靠性设计以及电子计算机辅助设计、自动设计等正在越来越广泛地得到研究和应用。 提高工作安全性和环境保护 如改善司机的工作条件，振动、噪声、废气、尘埃的防止、处理等。 重机械的概念 起重机械是以间歇、循环工作方式，通过起重吊钩或其它吊具的起升、下降，或升降与运移重物的机械设备。每个工作循环一般包括：起升机构通过取物装置将物品从取物地点反物品提起；经变幅机构和回转机构运行、旋转；运行机构实现移位；然 后物品在指定地点下降；接着，起重机反向运动，使取物装置回到原位，以便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般有短暂的停歇。起重机械工作的各个机构经常是运行于起动、制动、以及正向、反 向 等相互交替的工作状态中的。 重机械的工作特点和主要组成 起重机械是一种间歇动作的机械，它具有重复而短暂的工作特征。起重机械在搬运物料时，通常经历着上料、运送、卸料以及回到原处的过程，各工作机构在工作时作往复周期性的运动，例如起升机构的工作由物品的升、降所组成；运行机构的工作由负载和空载时的往复运动所组成。在起重 机械的每一个工作循环，既每搬运一次物品的过程中，其有关的工作机构都要作一次正向和反向的运动。起重机械与连续运输机械的主要区别就在于前者是以周期性的短暂往复工作循环运送物品，而后者是以长期连续单向的工作运送物品。正是由于这一基本差异决定了起重机械和连续机械在构造和设计计算方面的许多重要区别。 起重机械一般总是由下列三个基本部分组成： 工作机构 它是起重机械的执行机构，其作用是使被吊运的物品获得必要的升降和水平移动，从而实现物品装卸、转载、运输、安装等作业要求。起重机械上常用的工作机构有起升机构、运行机 构、变幅机构和回转机构，即所谓起重机械的四大机构。此外，针对某些特殊的使用要求，有时还设有伸缩机构、放倒机构、夹钳机构等。在所有这些机构中，实现物品垂直升降的起升机构是起重机械的基本工作机构，而其它机构则是辅助的工作机构，配合起升机构工作。根据具体使用要求，辅助的工作机构可以多设，也可以少设，甚至完全不设，但是作为基本工作机构的起升机构却是任何一种起重机械所必不可少的。 金属结构 它是起重机械的骨架，决定了起重机械的结构造型，它用来支持工作机构、物品的重力和自身重力以及外部载荷等，并将这些重力和载 荷传递给起重机械的支承基础。 动力设备 它为起重机械提供工作动力、控制、照明、联络等。 重机械的基本形式 起重机械的形式形形色色，五花八门，其大体分类如下： 图 1起重机械分类图 起重机械 轻小起重设备 手拉葫芦 梁式起重机 门式起重机 手扳葫芦 装卸桥 桥架型起重机 电动葫芦 悬挂单轨系统 铁路起重机 通用桥式起重机 冶金桥式起重机 堆垛起重机 协会 固定式回转起重机 缆索起重机 千斤顶 绞车 塔式起重机 门座起重机 汽车起重机 轮胎起重机 履带起重机 臂架型起重机 浮式起重机 升降机 根据起重机械所配备的工作机构数目的多少或服务范围的不同，起重机械可以分为以下两大类别： 单动作的起重机械 这种起重机械只配备一个工作机构（起升机构），只能实现 一个方向上的往复运动，因此其服务范围是一条直线，如千斤顶、固定滑车、升降机、电梯等。 复动作的起重机械 这种起重机械配备有两个以上的工作机构，即除起升机构外还配备有其它辅助机构，可以实现两个方向以上的往复运动，因此其服务范围是一个平面或一个立体空间。 根据构造特征和实现物品水平运动方式的不同，复动作的起重机械可以分为两大基本类型： 桥架型起重机 构造特征：金属构架做成直线形或门形桥架的形式，构造较简单。 服务范围：长方形空间 机构数目：一般有起升、大车运行和小车运行三个工作机构。 吊载能力： 较大 ( 一般在支承平面内吊载，稳定性好 )。 典型机种：桥式起重机、门式起重机、缆索起重机等。 桥式起重机是桥架型起重机中最主要的形式，在数量上占起重机总数的首位，使用范围极为广泛，一般用在车间内为生产工艺过程服务。 门式起重机是桥架起重机中另一主要形式，与桥式起重机相比，它们的主要特征是在桥架的一端或两端设有支腿，可直接支承在地基上或沿地面轨道运行，一般用在码头、堆场、造船台等露天作业场地上，为货物装卸、堆垛、船体拼接等生产工艺过程服务。当门式起重机的小车运行速度大，运行距离长，生产率高，主要吊运散料时，常 改称为装卸桥。 当桥架型起重机的跨度特别大时，为了减轻桥架和整机的自身质量，常改用缆索来代替桥架，供起重小车支承和运行之用，这类起重机称为缆索起重机，常用在水电站大坝施工等现场上，为工件吊运、混凝土浇筑等生产工艺过程服务。 臂架型起重机 构造特征：有固定的或可摆动的臂架，上部结构相对下部结构能够回转，构造较复杂。 服务范围：圆形或腰圆形的柱体空间。 机构数目：一般有起升、回转、变幅和运行四个工作机构。 吊载能力：较小（支承平面外吊载，受限于起重机的整体稳定性）。 典型机种：门座起重机、塔式起重机、汽车起 重机等。 重机的概念 起重机是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起 重 机械，又称吊车。它 主 要用来吊运成件物品，配备适当吊具后也可吊运散状物料和液态物料。 起重机的工作特点是作间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、 卸载等动作的相应机构是交替工作的。各机构经常处于起动、制动和正反方 向运转的工作状态。 重机的组成结构 起重机一般是由工作机构、金属结构、动力装置与控制系统组成。 工作机构 工作机构是为实现起重机不同的运动要求而设置的，一般包括以下四大机构 ： 起升机构 升降重物的机构。它是起重机的最主要的机构，任何一种起重机械，都有这种机构。 运行机构 使起重机械或起重小车行走的机构。 回转机构 使起重机械的回转部分在水平面内，绕回转中心线转动的机构。 变幅机构 使起重机械臂架 的 倾角变化，改变幅度的机构。 金属结构 金属结构是起重机械的骨架，主要用来支承工作机构、承受自身重力和作业时的外载荷。 动力装置和控制系统 动力装置是驱动起重机械运动的动力设备。它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点。一般为电动机或内燃机。 控制系统包括操纵装置和安全 装置。各机构的起动、调速、改向、制动和停止，都是通过操纵控制系统来实现的。 重机的种类 起重机通常按结构分为臂架型起重机和桥架型起重机。 臂架型起重机包括塔式起重机 （如图 1、门座起重机、浮 式 起重机、自行式起重机、由桅杆和臂架组成的桅杆起重机、沿墙壁运行的壁行起重机和装在船舶 甲板上的起重机等。 图 1塔式起重机 桥架型起重机包括桥式起重机 （如图 1、 龙门 起重机 。 图 1桥式起重机 起重机的型式很多，但其主要组成部分都包括起升机构、运行机构 、 变幅机构和回转机构，以 及 金属结构等 。 重机的发展趋势 起重机的主要发展趋势是：研制更合理的金属结构、机构和零部件，以减少金属消耗量；发展大起重量的起重机；提高工作速度、扩大调速范围；研究结构振动问题；提高金属结构和电气设备的可靠性和使用寿命；改善司机操作的条件， 自动 化控制程度和扩大远距离控制系统 的使用范围尤其是把它们应用到作业频繁的仓库堆垛起重机和环境恶劣的冶金起重机上 。 的发展状况 前国外起重技术的发展 起重机械大型化 为了提高一次吊装的重量，目前国外，尤其是西方发达国家都在大力发展大型起重机。据有关资料显示，目前自行式起重机的额定起重量最大达到2000吨，自升式龙门桅杆起重机高度达到 100米，额定起重量达到 1000 吨。随着起重机设计理论的发展和材料、制造工艺、控制技术等的发展，将来还会有更大型的起重机问世。 起重工艺方法联合化 起重机械大型化受到 起重机设计理论的发展和材料、制造工艺、道路承载能力、使用率、运行和维护成本等一系列因素的限制，不可能无限增大。利用多台较小起重机联合吊装大型设备或结构，是起重技术发展的重要方向。 利用多台起重机联合吊装大型设备或结构，可以最大限度地降低施工成本，提高工程进度，但吊装工艺复杂，对各起重机之间的相互协调要求较高，仅靠人工指挥协调，很难达到要求。所以目前国际上在发展多台起重机联合吊装的同时，还在大力发展智能化控制、操作技术。 控制、操作技术智能化 采用计算机对起重机的受力状态如倾覆力矩、应力与变形等进行正确的操作，采用计算机对起重工程的全部工艺工程进行控制、操作，可以准确地协调各起重机相互之间的关系，协调起重机、辅助装置与设备之间的工艺动作，以便整个吊装工艺过程能严格按预先设计的工艺步骤进行，减小失误的几率；对于多吊点的设备或构件，尤其是大型结构，采用计算机对其受力状态、变形等进行监控，可以防止设备、构件、大型结构在吊装过程中因变形而损坏。 内起重技术的发展 我国起重技术有着悠久的发展历史，如长城、故宫的修建、历代故都钟楼的巨大铸钟和上百吨的雕像等的运输与吊装，都凝聚着我国劳动人民的智慧。但是，我国 的现代起重技术起步较晚，仅几十年时间。在短短的几十年时间里，由于广大科技工作者和工程技术人员的努力，使我国的现代起重技术得到了长足的发展。在起重机方面， 20 世纪 70 年代我国普遍采用独脚式桅杆、卷扬机和几吨、十几吨的小型自行式起重机，今天已拥有目前亚洲最大的 1250吨的自行式起重机， 1000 吨的自升式龙门桅杆起重机， 2000吨的大型浮式起重机以及其他一系列的起重机械。在吊装工艺和方法方面，广大 建设者们创造了许多优秀的整体吊装工艺方法，完成了大量的吊装工程。控制、操作技术智能化也开始在我国应用，如采用多台连续液 压千斤顶联合吊装大型结构时，多台连续液压千斤顶之间的协调，就采用了计算机控制技术。 车起重机简介 自行式动臂起重机是起重机中应用较广泛的一种类型，按行走装置的构造不同，可分为汽车式起重机、轮胎式起重机和履带式起重机三种。 其中，汽车起重机 (如图 1在通用或专用载货汽车底盘上装上起重工作装置及设备的起重机。它的通过性好、机动灵活、行驶速度大，可快速转移，到达目的地能马上投入工作等优点。因此，它特别适用于流动性大、不固定的工作场所。 图 1车起重机 然而， 随车起重机 （如图 1是一种集起重、运输为一体的新型高效起重运输装备， 比汽车起重机应用更加广泛，可以在较宽广的领域内作业。近年来，随着我国国民 经济 快速发展，物流、运输业的迅速崛起，随车起重机以其快速、灵活、高效、便捷、装卸运输合二为一的优势被越来越多 的 用户所认识并接受 ， 不仅在交通运输、电信电力、油田码头、市政园林、计量检测、市政作业、石油开采、铁路吊装等传统行业上大显身手，还被广泛应用于消防、军队、非开挖作业、工程抢险等行业，显示出其越来越广泛应用领域和无可比拟的实用价值 。 图 1随车起重机 车起重机行业现状 国外随车起重机发展情况 由于国外劳动力成本很高，强调 工作效率，施工中基本不采用人工装卸。随车起重机以使用灵活、技术成熟等特点，在国际市场有着广阔的市场前景。目前，国外随车起重机已形成了产品功能多元化、品种系列化、性能 (机电液气 )一体化等多方位多体系的产品构成，除用于普通起重作业外，还广泛用于高空作业、桥梁维修、高空架线及检测等行业。日本和韩国的随车起重机生产较为发达，产品主要以伸缩臂结构为主，其中日本多田野 (产量已超过 6000台。 国内随车起重机行业概况 我国随车起重机行业起步于上世纪 70年，于近十年内有了长足的进步。目前国内生产随车起重 机的主要厂家有 10 家左右，其中主要有徐工随车起重机公司、石家庄煤矿机械厂、湖南浦沅集团有限公司、山西长治清华机械厂、牡丹江专用汽车制造有限公司、广林特装车（锦州）有限公司、大汉、江环、独霸等。 徐州徐工随车起重机有限公司在消化吸收国外先进技术的基础上生产列伸缩臂式、折叠臂式随车起重机，并于 2005 年在行业内率先推出第二代随车起重机产品，产品技术目前处于行业领先水平，特别在结构设计、人机工程、产品配套、汽车大梁保护等方面引领行业发展。其产品批量出口非洲、南美、东南亚、中东等国家和地区。近两年来，依靠技术 创新取得了较快发展，以 33%的市场占有率在国内处于领先地位，成为我国随车起重机行业的后起之秀。 湖南浦沅集团是国内生产工程机械的大型企业，随车起重机也只是其子产品系列，该企业凭借着中联重科强大的技术研发能力，使其随车起重机产品在行业中享有一定的知名度，不仅在湖南、湖北销售良好，在新疆和相关省份地区也有较强的渗透能力。除了传统随车起重机生产企业外，近年来，一些国外随车起重机企业纷纷与国内企业合资生产随车起重机，如锦州重型机械股份有限公司与韩国广林特装车株式会社组建的合资公司，其产品主要特点是作业半径大，起升高 度高，价格介于进口与国产之间，主要面对国内外一些高端用户。除此之外，以徐州利福特、湖南大汉、江环、独霸等为代表的民营、个体企业，这支以民营、个体企业为主的新生力量正在此行业中大显身手，占据一席之地。 作为 一个新兴的行业，随车起重机行业与国家宏观调控、产业政策以及各种市场环境有着千丝万缕的联系 。 由于 行业 技术壁垒比较小，门槛较低，2005年以来一批民营、个体企业逐步进入行业，再加上来自外部的跨国公司对行业的入侵，加快并购、合资的步伐，使整个随车起重机行业面临重新洗牌的局面。 车起重机前景 表 1： 1999008 年预测 尽 管面临着内忧外患， 但 近年来随着产品技术水平不断更新和功能的不断完善，国内随车起重机行业取得了长足的进步， 2005 年行业销售总量在4000 台左右， 2008 年市场需求仍将平稳 发展。 随着我国汽车产业的快速发展， 随车起重机前景 亦非常乐观。 在此基础上，此次设计主要针对随车起重机上的随车起重装置，进行具体的设计与计算，使其设计最优化，结构合理化，工作节能化和效益最大化。 2 随车起重装置设计的可行性分析及方案确定 可行性研究是运用多 种学科的知识，寻求使投资项目达到最好经济效益的综合研究方法。它的任务是以市场为前提，以技术为手段，以经济效益为最终目标，对拟建的投资项目，在投资前期，系统地论证该项目的必要性、可行性、有效性和合理性，做出对项目可行性的评价。总结为三点：技术适用性、经济合理性、建设上的可能性。 在设计随车起重机之前，有必要对其设计可行性进行一定的分析，鉴于所学知识所限，下面仅对技术可行性和经济可行性进行简单的说明。 术可行性的分析 我国自古就有借助实物来提升物体的起重机的雏形。经过了很长时期的发展，我国的起重机行 业有了长足的发展，起重机的种类日益繁多，再借助不断发展的新兴科学技术手段，各种各样的起重机能够满足不同场合的需求，以最少的经济投入实现最大的使用价值。 世界上其它国家的起重机行业也发展极其迅速，其中以欧洲和日本为主。 我国随车起重机行业起步于上世纪 70 年 代 ， 在多种起重机不断发展更新的基础上， 于近十年内有了长足的进步。 随着我国加入 种新技术不断涌入，我们也不断借鉴了他国起重机设计制造的先进经验，用于弥补自身起重机行业发展的不足，起到了很好的效果。 我国随车起重机正朝着大型化、多功能化和智能化的 方向发展。安装随车起重机的底盘已不再局限于箱式货车底盘，越来越多的重型平板车也安装了大吨位随车起重机，以满足其自装卸大型货物的需要。随车起重机的作业装置也不再局限于吊钩，各种高空作业平台、抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等已逐渐被采用。随着随车起重机的吨位越来越大，对安全控制、操作方便舒适性的要求也越来越高，智能化也已被提上日程。 徐州徐工随车起重机有限公司在消化吸收国外先进技术的基础上生产 列伸缩臂式、折叠臂式随车起重机，并于 2005 年在行业内率先推出第二代随车起重机产品，产 品技术目前处于行业领先水平，特别在结构设计、人机工程、产品配套、汽车大梁保护等方面引领行业发展。其产品批量出口非洲、南美、东南亚、中东等国家和地区。近两年来，依靠技术创新取得了较快发展，以 33%的市场占有率在国内处于领先地位，成为我国随车起重机行业的后起之秀。 不仅为整个单位创利丰厚，也为我国乃至全世界积累了起重机设计、制造和生产的宝贵经验。 总结多家企业，可见我国随车起重机在技术方面有如下性能优势： 整机性能：由于先进技术和新材料的应用，同种型号的产品，整机重量要轻 20%左右。随着结构分析应用和先进设备 的使用，结构形式更加合理； 高性能、高可靠性的配套件，选择余地大、适应性好 ,性能得到充分发挥； 电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用； 操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善； 向吊重量适中、起升高度、幅度相当的中小吨位方向发展。 虽然随车起重机有不少的技术优势，但也不能将我国随车起重机目前的不足之处视而不见，其中有如下不足的方面： 品种少、产量低。 起重力矩小，技术水平低。 安全装置不齐全，操作不方便。 功能单一。 外形不美观。 由以上可见，在随车起重机 的技术方面，我们需要不断的改进和创新，我国及世界其他国家都日趋成熟和完善，发展起来有了强有力的技术基础，遇到的技术障碍也相应地容易消除。基于以上各点，本次论文也有了继续深入的必要，在随车起重机大量参考资料的基础上，才得以饱满充实，而不会显得空洞无力。 济可行性的分析 以前，建筑施工单位较常采用大型的起重设备，例如：桥式起重机、龙门起重机、塔式起重机等大型起重设备。购买时花费大量的财力，施工时不仅体积庞大，占用太多的空间，而且在运行中要花费大量的人力和油耗，即便以上几点都不成大问题，也很难满足工 程上的特定要求，很难高效的完成限期的工作。而随车起重机恰恰弥补了这一系列的不足，它体积小，重量轻，耗油量小，使用起来更加地灵活方便，购买时的成本仅是那些大型起重机的几分之一，甚至是十几分之一，大大降低了总成本，从而使企业的经济效益得到了保障。 在市场上， 随车起重机 2005年 1483 台，同比增长 上半年由于有关标准的变化，一大批随车起重机产品更换底盘，影响了生产和销售。徐州徐工随车起重机有限公司是我国最大的随车起重机生产企业，194台，市场占有率约 33%。合资 企业广林特装车 (锦州 )有限公司销售随车起重机 100 台，已打开了国内市场。国外随车起重机在起重机产品中占的比例很大，我国目前仅占 10%，可以预见随车起重机的发展空间是很大的。 从技术和经济上进行可行性分析能够看出，有条件也有必要对现今的随车起重机进行改造和创新，尤其是对随车起重机上的随车起重装置进行进一步的更新势在必行。下面就从随车起重机的方案着手，对其进行具体的设计改造。 图 2车起重装置外形图 它属于臂架型起重装置，其运行支承装置采用汽轮胎，可以在无轨路面上行驶，与其 他起重装置比较，随车起重装置把起重和运输功能结合起来，不仅节省劳动力，而且节约能源、减少费用，也由于设计和制造随车起重装置技术的进步，使其生产有了较大的发展。它主要服务于港口、机场、建筑工程、桥梁、隧道工程和国防工程等，是国民经济建设中必不可少的一种高效、快捷、方便的装卸机械。 随车起重装置在搬运物料时，经历上料、运送、卸料和回到原处的一系列过程，有时运转，有时停转，是一种间歇动作的机械。 它通常由四部分构成：工作机构、金属机构、动力装置与控制系统。 工作机构指机械传动部分，常见的有：起升机构、运行机构、回 转机构和变幅机构。它们是为了实现起重装置不同运动要求而设置的，依靠这四个机构的复合运动，可以使起重装置在所需的任何指定位置进行上料和卸料。 由于设计时间和必要性的限制，此次设计仅就起升机构、 幅机构进行设计，对其进行分析与计算。 升机构 图 2升机构 起升机构用于实现货物的升降，它是任何起重装置必不可少的部分，是起重装置中最重要、最基础、最核心的部分。起升机构工作的好坏，直接影响到整台起重装置的工作性能。 起升机构（如图 2要由取 物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速装置、驱动装置以及安全装置等部分。其中不少零件采用标准通用零件。 从发动机到各工作装置间的动力传动，有机械传动、电力传动和液压传动三种形式。 机械传动的传动零件都是刚体，传动可靠，效率高，但整个传动装置复杂、笨重。 电力传动型式中的机械零件数量少，总体布置方便，操纵轻便，调速性好。但整个传动装置需要电动机数量多，重量大，价格贵。 液压传动调速方便，传动平稳，操纵方便，结构简单，重量轻。但传动效率较低。但对于随车起重机来说是较合适的传动类型。 故起升结构采用液压马达 减速 机 卷筒的传动方案。电动机通过联轴器同传动效率较高的渐开线圆柱齿轮减速器相连接，减速器的输出轴上装有卷筒，它通过钢丝绳和吊钩相联。这种结构紧凑、易于实现。起升时，马达逆时针旋转，摩擦片被松开，卷筒顺时针旋转放下货物；制动时， 5 旋转，卷筒依靠自重顺时针旋转，使二级齿轮轴顺时针旋转，摩擦片被压紧，棘爪顶住棘轮，卷筒停止转动，重物悬吊不动。吊钩的升降靠马达改变转向来实现。 转机构 回转机构（如图 2使起重装置的回转部分相对于非回转部分实现回转的装置。回转机构包括回转支承装置和回转驱动装置。 图 2转机构 起重机的回转部分提供稳固的支撑，并将来自回转部分的载荷传递给基础构件。回转驱动装置的作用是绕起重机的垂直轴线在水平平面内沿圆弧弧线移物品。当起升、变幅和回转三个机构配合动作时，就可以把所起吊的货物在起重机幅度所能达到的范围内任意移动，从而扩大了作业范围。 此次设计采用滚动轴承式单排四点接触式回转支承装置。它由两个座圈组成，结构简单，重量轻，尺寸小，能同时承受轴向力、径向力和倾覆力矩。 此次设计采用液压马达驱动，由于低速大扭矩马达成本高，使用可靠性不如高速液压马达，且其结构紧凑， 所以，设计采用：高速液压马达 压驱动的小起重量的起重装置，通过液压回路 和换向阀的相应机能，可以使回转机构不装制动器，同时保证回转部分在任意位置上停止并避免冲击。 幅机构 起重机中用以改变幅度（从取物装置中心线到起重机回转中心线之间的水平距离）的专用机构称为变幅机构。 变幅机构用以改变从取物装置中心线到起重机回转中心线之间的水平距离， 其主要部分是起重臂。 起重臂是随车起重装置的主要受力构件，吊臂的设计合理与否，直接影响随车起重装置的承载能力、整机稳定性和自 重。 另外为了能给人以安全、稳定、可靠的感觉，计都要合理。 臂的形式有直臂式和折臂式两种。 直臂有良好的通过性，它适用于中小吨位轮式的起重装置。箱形结构制造简单，具有良好的抗弯和抗扭等优点。 伸缩油缸与前置式变幅油缸相结合，使臂架受力合理，变幅范围更大。 在此 本设计 选用伸缩式直臂箱形结构。 3 起升机构的设计 起升机构是用来使货物提升或下降的机构，是起重机械中最基本的机构。起升机构通常包括：取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速装 置、驱动装置以及安全装置等部分，其中不少零件采用标准通用零件。 典型的起升机构构造是：电动机通过联轴器同传动效率较高的渐开线圆柱齿轮减速器相连接，减速器的输出轴上装有卷筒，它通过钢丝绳和滑轮组与吊钩相联。机构工作时，卷筒将钢丝绳卷进或放出，从而通过滑轮组系统使悬挂在吊钩上的物品起升或下降。机构停止工作时，悬起的物品依靠制动器刹住。吊钩的起升和下降通过电动机换向开动来实现。 起升机构的载荷特点： 物品起升或下降时，在驱动机构上由钢丝绳拉力产生的扭矩方向不变，即转矩是单向作用的。 物品悬挂系统由挠性钢丝 绳组成，物品惯性引起的附加转矩对机构影响不大，一般不超过静转矩的 10%，使用抓斗时则需另行考虑。 机构起动或制动时间同稳定运动相比是短暂的。因此，可将稳定运动时的起升载荷作为机构的计算载荷。 此设计中采用液压起升机构。 图 3升机构简图 液压马达的转速通过减速机传递给卷筒 ,驱动卷筒 旋转 ,吊钩升降，继而实现提升或放下重物。卷筒的正反方向转动通过改变马达的旋转方向实现， 而运行机构的停止或使货物处于悬吊状态是依靠棘轮停止器来实现的。 钢丝绳是随车起重机的重要零件之一。它的使用性能是：具有良好的各方向相同的挠性，使用可靠，无突然断裂的现象，运动速度不受限制，平稳无噪音，耐冲击。具有强度高、自重轻、运行平稳、弹性较好，极少骤然断裂等优点。因此被广泛用于起升机构、变幅机构，也用于牵引及回转机构中。 丝绳结构形式的选择 钢丝绳根据不同的分法有多种具体种类。其中，按钢 丝捻成股和股捻成绳的方向分为： 同向捻 钢丝绳成股的方向和股捻成绳的方向相同称为同向捻。如绳股右捻称为右同向捻，绳股左捻称为左同向捻。这种钢丝绳钢丝之间接触较好，挠性好、表面比较光滑、钢丝绳磨损小，使用寿命较长，但有旋转和易松散的趋向。在自由悬吊的起重机中不宜采用，在不怕松散的情况下有导轨时可以采用，通常用作牵引绳，不宜作起升绳。 交互捻 钢丝绳成股的方向和股捻成绳的方向相反称为交互捻。绳右捻股左捻称右交互捻，绳左捻股右捻称左交互捻。这种钢丝绳虽然刚性大，使用寿命短，但不易旋转、松散，使绳和股自行松散的趋势 相反，互相抵消，克服了同向捻绳的缺点。在起重机中应用广泛。 混合捻 钢丝绕成股的方向和股捻成绳的方向一部分相同，一部分相反称为混合捻。混合捻具有同向捻和交互捻的特点，但此种绳制造工艺复杂，很少采用。 根据钢丝绳的构造 ,结合随车起重机的使用条件和要求 (如挠性 ,耐磨性 ,抗高温 ,抗横向拉力和防腐蚀性等 ),选择中间有合成纤维芯（具有较高挠性和弹性，不能耐高温，不能承受横向压力，起重机中广泛应用。）、交互捻钢丝绳。 （ a） (b) (c) (d) (a) 右交互捻（ (b) 左交互捻 (c) 右同 向 捻 ( (d) 左同 向 捻 (图 3丝绳按捻法分类 钢丝绳在使用时需要与其他承载零件连接以传递载荷。本设计采用楔形 套筒法，查【 3】表 材料：楔套： ： 称尺寸为 14 丝绳直径 d=14楔形接头、楔套、楔的标记为： 楔形接头 14 5973套 14 5973 楔 14 5973 丝绳使用注意 要延长钢丝绳的寿命 ,在设计与使用中应考虑以下因素： 提高安全系数 n，可降低钢丝绳的应力； 选用较大的弯曲比（卷筒或滑轮直径比钢丝绳直径），使钢丝绳避 免过分地弯曲，以减少钢丝绳的弯曲应力，但也不能太大，以免使整个机构尺寸增大； 卷筒与滑轮的材料硬度要适中，硬度过高或过低都会影响钢丝绳寿 命； 减小钢丝绳的弯折次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮（选用滑轮 型式与倍率时予以考虑），尤其要避免反向弯折次数，因为反向弯折的破坏作用比同向弯折大，会降低钢丝绳的寿命； 钢丝绳的维护保养，应定期润滑防止锈蚀，成卷钢丝绳开卷时应避免打结扭曲，切断时应有防止绳股松散的措施。 起重机的取物装置是起升机构的重要部件之一，它对安全生产和提高生产效率具有重要意义。由于起重机装卸物品的对象种类繁多，有成件的、散粒的和液态的等等，它们的物理性能和几何形状各具特点。为了适应各类物品的装卸工作，常用的取物装置有吊钩、吊环、扎具、夹钳、电磁盘、真空吸盘、料斗、抓斗、盛桶和 承重梁等，此外还有集装箱专用吊具和其它专用工具。 本设计采用吊钩的设计。 钩的设计 选材 。 吊钩组通常由钩头、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横梁、滑轮、滑轮轴以及拉板等零件组成。吊钩经常受货载冲击，为保证吊钩工作的安全性，尽量避免人身及设备事故，故应要求吊钩无突然断裂的危险，重量要尽量轻，有足够的强度，查【 3】表 并主要针对横梁进行设计计算。 构造 。 采用自由锻造的带凸耳的直柄单钩，制造与使用方便，梯形断面，受力情况合理。查【 3】表 B/6。 吊钩挂架。采用长型号钩组，吊钩支承在单独的滑轮轴上。为了便于工作，吊钩应能绕垂直轴线和水平轴线旋律，为此吊钩螺母与横梁之间采用止推轴承，吊钩尾部的螺母压在其上。吊钩横梁的轴端与定轴挡板相配处形成环形槽，容许横梁转动。 图 3卷筒是在起升机构中用来卷绕绳索并传递动力的转动件。 筒种类的选择 卷筒按绕绳的层次分为单层卷绕单联卷筒和多层卷绕双联卷筒。 卷筒表面带有导向螺旋槽，钢丝绳进行单层卷绕。一般情况都采用标准槽，只有当钢丝绳有脱槽危险时（例如抓斗起重机的卷筒和工作中振动较大者）才采用深槽。单层绕卷筒表面通常切出螺旋槽，钢丝绳依次卷绕在槽内，使绳索与卷筒接触面积增大，单位压力降低。因为绳槽节距大于钢丝绳直径，所以避免了钢丝绳之间的相互摩擦，从而延长了钢丝绳的使用寿命。 在起重高度较高时，为了缩小卷筒尺寸，可采用表面带导向螺旋槽或光面卷筒，进行多层卷绕，但钢丝绳磨损较快。这种卷筒适用与慢速和工作类型较轻的起重机，如汽车起重机，多采用不带螺旋槽的光面卷筒， 钢丝绳可以紧密排列，但实际作业时，钢丝绳排列凌乱，互相交叉挤压，钢丝绳寿命降低。目前，多层卷绕卷筒大多数制成带有绳槽。第一层钢丝绳卷绕入卷筒螺旋槽，第二层钢丝绳以相同的螺旋方向卷绕入内层钢丝绳形成的螺旋沟，钢丝绳的接触情况大为改善，延长了使用寿命。多层卷绕卷筒两端设挡边，以防钢丝绳脱出筒外，其挡边高度应比最外层钢丝绳高出 1 1.5 d 。 多层绕卷筒用于起升高度很大，而卷筒长度又受限制的情况，它的主要缺点是内层钢丝绳受到外层钢丝绳的挤压，在卷绕过程中相邻绳圈之间有摩擦，使绳索寿 命降低。此外，在绳索拉力不变时，载荷力矩随卷筒上绳索层数的不同而变化，造成载荷力矩不稳定。为改善钢丝绳在卷筒上的接触状态，提高绳索的寿命，采用切螺旋槽的多层绕卷筒。 起重机大多采用多层绕卷筒，其容绳量大。随着起升高度的增加。起升机构中卷筒的绕绳量相应增加。采用尺寸较小的多层绕卷筒对小机构尺寸是很有利的。其表面做成螺旋绳槽，两边有侧板以防钢丝脱出，二级减速大齿轮与卷旋绳槽，两边有侧板以防钢丝绳脱出，二级减速大齿轮与卷筒连接在一起。 筒材料 卷筒材料一般采用不低于 号的铸铁，特殊需要时 可用铸钢 考虑到工艺要求，本设计采用铸铁卷筒。 图 3筒示意图 钢丝绳卷绕系统中，由绕有钢丝绳的定滑轮与动滑轮组成的系统称为滑 轮组。滑轮组是改变力和速度的滑轮、绳索系统，它一般作为起升机构的一个组成部分，但也可以单独作为起重装置使用。在起升机构中，滑轮组主要用来减轻钢丝绳拉力或者减速，少数场合用于增速。 轮组的种类选用 滑轮组按其构造型式可分为单联滑轮组和双联滑轮组两种。 单联滑轮组的特点是绕 入卷筒的钢丝绳为一根，其构造简单，重量轻。 工作时，物品在垂直位移的同时，还产生水平位移，这种钢丝绳沿卷筒轴向的移动，将对卷筒支承造成附加载荷，因此不带导向装置的单联滑轮组较少采用。 双联滑轮组的特点是绕入卷筒的绳索是两根，它相当于两个相同单联滑轮组的组合装置。它在工作时就无物品水平位移现象。双联滑轮组往往装有平衡杠杆或平衡滑轮，当两边钢丝绳拉力有差别时，可以自动均衡。 此设计中，采用装有平衡滑轮的双联滑轮组，并采用铸铁滑轮，加工工艺性好，易于加工、价廉，对钢丝绳寿命有利。 丝绳进出绳槽时的允许 偏角 钢丝绳在滑轮和卷筒上绕进或饶出时，通常都允许有一定的偏斜。偏斜的程度过大会增加钢丝绳阻力，加快钢丝绳和滑轮的磨损，严重时会碰檫绳槽侧边引起钢丝绳
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