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SP15Y履带式吊管机工作装置设计【含CAD图纸、说明书】
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SP15Y履带式吊管机工作装置设计【含CAD图纸、说明书】
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SP15Y履带式吊管机工作装置设计 SP15Y履带式吊管机工作装置设计Design of working device of SP15Y crawler pipe crane学 院（系）：专 业：学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师：评 阅 教 师： 完 成 日 期： 摘 要随着社会经济的快速发展，便于管道传输的使用能源越来越受到关注，例如：石油和天然气，在国家经济中都占据了较高的比重。而在能源运输管道的安装过程中，需要用到吊管机来进行安装和拆卸，吊管机的研发工作越来越受到重视。使用液压系统匹配履带式吊管机，通过驱动液压马达带动卷扬机达到升起管道的目的，可以在很大程度上改善机械的工作性能。使机械整体在工作时不仅会对环境产生一定的污染，而且油体泄露的问题也会进一步的降低机械的工作效率，液压系统工件的制作精度和制作成本高，机械的维修、更换和使用都会面临较大的困难。履带式吊管机的抗倾覆稳定性会直接决定机械的整体工作质量，其中液压平衡机构分部与机械的能源损耗、生产成本和性能质量三者之间具有很密切的联系。我们需要改变开发者的研究点，将研究观点从完善液压驱动的履带式吊管机转移到采用更为节省石油能源，降低环境污染和降低生产成本的驱动方式上。并且实现高效工作、减少环境污染和节约资源的目的，并且吊管机实现高效工作。本设计以“电动起吊履带式吊管机”为主体，对这个研究性观点进行了深刻的研究。关键词：吊管机；管道；卷扬机；电动Abstract With the rapid development of social economy, more and more attention has been paid to the use of energy sources, such as oil and natural gas, which has a high proportion in the national economy. In the installation process of energy transport pipeline, the need to use the pipe lifting machine for installation and dis-assembly, the research and development of the pipe crane is more and more attention. Using hydraulic system matching crawler pipe crane, driven by hydraulic motor driving the winch to rising pipe, mechanical performance can be improved in a great extent. The overall mechanical at work will not only produce a certain pollution to the environment, and oil leakage problems will also further reduce the work efficiency of the machine, hydraulic system of the work-piece manufacturing accuracy and high production costs, mechanical maintenance, replacement and use will face greater difficulties. Crawler crane machine anti overturning stability directly determines the overall quality of machinery, the hydraulic balance mechanism of division and the mechanical energy consumption, production cost and quality performance between the three has a very close contact. We Need to change the developers point of view, the research point of view from the improvement of hydraulic driven crawler crane transfer to the use of more energy saving, reduce environmental pollution and reduce production costs in the drive way. And in order to achieve efficient work, reduce environmental pollution and resource conservation purposes, and the pipe crane can achieve efficient work. The electric crawler pipe crane as the main body,for the research ideas of the profound research. Keywords: pipe crane; pipeline;hoist; electric目录摘 要ABSTRACT第一章:文献综述11.1 搭建管道的装备在现在中国大环境下的作用和重要性11.2 世界上吊管机的发展现状21.3 目前国内的吊管机发展21.4 吊管机使用注意事项31.5吊管机的设计创新3第二章:吊管机的结构与零件42.1 卷扬机52.2 滑轮52.3 吊臂52.4 吊钩62.5 平衡配重6第三章: 吊管机起升机构的设计与选择73.1 卷扬式起升机构的组成与设计计算73.1.1 钢丝绳73.2 滑轮组的设计93.2.1 卷筒的设计11第四章: 吊管机变幅机构的组成部分和工作原理14第五章: 配重系统设计计算155.1 配重系统安装方式155.2 液压缸的计算与选定195.3 配重质量的精确计算20第六章：电动式履带式吊管机23第七章：卷扬机零件的设计计算247.1 卷扬系统247.2 电动机选择377.3 减速器的设计与选择377.4 制动器与联轴器的选择44第八章：总结47参考文献48致谢50第一章:文献综述1.1 搭建管道的装备在现在中国大环境下的作用和重要性据我们所知，各种各样的能源在现在的社会中有着越来越重要的地位，它是工业的源泉，也是百姓生活层次的基础，更是当今社会积极向上的无尽潜力。尤其对于我国现在的基本国情，工农业迅速发展，百姓生活层次迅猛提升，所以对于能源的要求量呈现快速增加的趋势。自从改革开放之后，中国的新能源业发展异常迅猛，但是其对应的经济结构不是非常合理，煤炭的利用率在能源的产出和使用中的均达到了70%。大量的煤炭燃烧使得空气质量不断变差，例如南京市每年的酸雨降生率达到12%，浙江的苏州等主要地区甚至高达55%。在我国东部有些生态环境已不能忍受煤炭燃烧后高排放的污染变得越来越差，发展清新新型能源、整理能源构型已经势在必行。当我们吸取地球上其余国家的经验来帮助自己，必须明白天然气、石油是所有能源中较为清洁的俩种。最近几年中国的原油使用量按照平均每年差不多百分之五的速度在递增，其中在八十年代后期中国仍是除了OPEC石油输出组织成员国之外最大的原有出口国家。但是仅过了十年，我国已然表露出成为全世界最重要的石油进口国家的势头。现在中国有一半的石油只能靠进口来获得，去年我国进口的石油量已经达到高峰，而且国内自己生产的石油越来越无法满足我们的使用，所以这个被叫做天然气的新型燃料慢慢被我们所认识。当前在我国国内检测出蕴含的天然气已经达到了可以大规模发掘的含量和水平，做到“以气补油”。目前在我们国内的能源比例当中天然气所占微乎其微，但是天然气在世界上其他国家的能源比例中占的比重却很大，大约有一半以上的天然气能源隐藏在我国的西部区域。但是与西部相比，我国东部大部分区域能源非常紧张，例如在上海、江苏等地区有84%左右的能源要从其他地方送过来。最近几年中我国国内对于四大盆地的勘探获得了重要的突破，但是这些地区天然气开发的问题仍然有待去解决。对于国内的天然气行业，我认为应该认真对待，好好发展，关于天然气的管道搭建工作串联了这个行业，所以非常重要。为了快速发展天然气工业，国内“西气东输”项目的开展和实施，对管道搭建的速度和搭建管道的质量要求都提出了很高的需求。这个项目的施工场所大多处于环境异常艰难的地方，对其施工中的机械车辆有着超高的指定需求，平常在普通场所使用的铺管道设备肯定已经无法胜任这项工作。为了管道搭建设计生产的施工车辆，例如吊管机，因为它可以在非常恶劣的环境中胜任铺设工作，而且在各种各样的专业管道搭建工作中，其与其它机械相比能够发挥出较高的水平，如今已经慢慢成为了管道搭建工作的首要工程机械，在以后的搭建工作中势必会产生越来越强大的影响。1.2 世界上吊管机的发展现状目前国外能够生产吊管机的厂家有很多，其中主要以美国的卡特彼勒公司和日本的小松公司为首，而在国内诸多机械厂中，目前生产吊管机的厂家主要是山推工程机械公司和长春工程机械厂。日本的小松集团生产的吊管机中的卷扬系统大多为机械式传动，其通过液控制，使得这个机械能够在使用过程中有着安全、简便的特色，而且其适应力好，在很多国家的天然气输送工程当中获得过很大程度上的运用。在国内的机械厂中，对于吊管机的生产应用发展的很慢，20世纪末期才由长春的厂子开发出一台吊管机，而且型号偏小，慢慢的又出现了由拖拉机底座转变的履带式吊管机。随着技术的进步和社会的发展，山推机械厂在近几年的科技研发当中将电力液力集中汇于一体，使得这种双动力控制的DG25型新型吊管机研发成功，并投入了生产，其内部特性和功能与国外的吊管机相比丝毫不落下风。 具有液压系统的卷扬机是按照本机的性能特点来选择合适的零件组成的，其所占空间不大，方便安放在机身侧面之上，而且便于生产；但是液压零件的使用时间不长，其安全性较低。很多厂家在设计选择液压系统时是大不一样的，所以运用液压系统的卷扬机其特点也有多不同。我国在很早以前进口的吊管机很多都是美国的卡特彼勒公司生产制造的，其性能较好，在国内的使用度也很广泛，但是随着国内机械厂对于吊管机的科研和生产，我们自己生产的吊管机慢慢的也成为了国内许多管道搭建工程的选择之一，不会一味的依赖国外进口机械了。1.3 目前国内的吊管机发展目前国内的履带式吊管机在功能上大体可以完成管道的安装和卸载，但是其中很多的零件却很难与国外相比，各种性能和强度都相差很远。国外的很多机械公司近年来都产出了大量的吊管机系列产品，与之相比，我国国内近期也开始着手生产吊管机这一系列机械，现在国内由于管道搭建工程日益趋多，所以对于吊管机这一机械投入了很多的时间和金钱去进行研讨发展，开始了国内吊管机产业蒸蒸日上的发展。但是国内生产的机器质量和性能特点相比于国外的机械还是远远不及的，无法胜任国内很多条件复杂地区的管道铺设工作，所以对于我国来说，吊管机的开发发展仍是目前最大的难题之一。1.4 吊管机使用注意事项 履带式吊管机的安全操作规程：1、悬臂起重机的操作者在使用之前应对开关电钮及钢丝绳限位等检查有无故障，如有问题，要及时修复后方可使用，用毕必须将电源开关等全部关闭，方可离开。2、在吊运工件时要精力集中，双手放在操作开关上，以便随时刹车，不准边吊运边闲谈、吃东西等，以免发生危险。3、在吊运任何工件时，一定要试吊一下，吊钩要垂直，发现不平衡及时调整吊钩，不准斜吊，重新试吊保持工件平稳后再起吊。4、不准超负荷起重，吊运任何工件不准超过500kg ，否则将按违反操作规程从重处罚。5、吊运工件时不准离地面过高，应在半人高左右，若有越过物体应注意不要碰撞，禁止跨过机床吊运。6、在吊运任何工件时，应随时注意运行状况，发生异响及不正常现象立即停吊，及时报告进行处理，如带病作业，将按违反操作规程从重处罚。7、悬臂吊在使用时严禁一切突击修理。8、不使用时，悬臂吊应放置在安全之处，不准阻碍其他吊运设备运行路线，更不准随意停放，否则将按违反操作规程处罚1.5吊管机的设计创新本履带式课题将提出设计创新，做出除液压起吊之外的电动起吊履带式吊管机，其参数性能将以SP15Y型履带式吊管机为基础，对本设计进行深入的计算和探讨。第二章:吊管机的结构与零件吊管机就是将履带式基座为底座，装有简单起重机构的起重机械。其由履带式底座、吊臂、液压绞车、平衡液压缸、平衡支架、平衡配重和滑轮组等机械零件组成，如图（2-1）：图2-1 2.1 卷扬机卷扬机所获得的动力由履带式底座中的发动机传输，经由履带式底座中变速箱输出动力达到卷扬机的减速器，待输出轴与卷扬系统结合在一起，使得离合器结合或者分开可以将卷扬机开始或者暂停，并且将整个钩子卷扬机布置在底座的右边。卷扬系统上有两个卷筒，起重系统中吊臂所使用的卷筒，还有用来吊起负载所使用的卷筒。2.2 滑轮滑轮通常是与钢丝绳一同出现在起重机中，其功能主要是可以改善钢丝绳的方位趋势。滑轮分别安放在吊臂上方和与吊钩连接的地方，与吊臂连接的滑轮组采用固定连接，钢丝绳通过滑轮组拉动吊臂来进行变幅；与吊钩相连的滑轮组其上方固定连接在吊臂最高点的下方，另一部分滑轮采用动滑轮的连接方式连接于吊钩横梁，进而带动吊钩来拉升重物载荷。由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的绳索所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械。滑轮是杠杆的变形，属于杠杆类简单机械。在我国早在战国时期的著作墨经中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮，是变形的等臂杠杆，不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮，是变形的不等臂杠杆，能省一半力，但不改变力的方向。实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组，滑轮组既省力又能改变力的方向。2.3 吊臂吊臂结构如同大写“A”字形状，用铸钢焊接而成。底部连接采用销轴铰接在底座左边的耳座上，这种连接方式可以使得此吊臂能够达到变幅的效果，其中变幅效果只能使得吊臂运动，其左右方向的运动只能依靠底座的变化来实现。起重机吊臂是臂架式起重机的重要受力构件，也称起重臂，其种类很多。比如：塔吊吊臂、汽车式起重机吊臂、悬臂起重机臂、门座式起重机起重臂等。按结构形式分，又可分为桁架臂和箱型臂或固定臂和伸缩臂等，按型材、管材，或吊臂的各种断面又要分出很多种类。起重臂的制造其工艺复杂而且各自不同，但一个共性就是金属结构焊接成型。2.4 吊钩吊钩是起重机中应用最广泛的装置，它能够与滑轮组结合形成可移动的吊钩组。吊钩的钢丝绳其中一个端点缠绕在卷筒上方，除此之外的绳结通过缠绕吊臂上的滑轮组然后连接在用来挂住吊钩的吊钩横梁，通过卷筒的转动使得钢丝绳伸缩带动重物上下运动。吊钩、吊环表面应该光滑，在使用13年后，要进行一次检查。当发现吊钩危险断面上，其磨损程度超过10%时，应降低载荷使用。吊钩的负荷试验：将为额定其重量125%的重物，悬挂10分钟，在卸载后，测量钩口，如果有永久变形和裂纹，则应更新或降低负载使用。吊钩发生下列情况之一时需要更新：用20倍放大镜观察表面，有裂纹或破口现象；负荷试验产生永久变形；钩尾和螺纹部分有变形及裂纹；钩尾有螺纹部分和无螺纹部分过渡圆角处疲劳裂纹。2.5 平衡配重平衡配重由铸铁构成，其安装于底座右方的L型钢梁的配重箱内，平衡配重通过液压缸的伸缩来达到调节整机稳定的作用，从而在机械吊起重物时通过平衡配重的调整，使得吊管机不会出现倾覆等情况的发生，取得安全这个重要的指标。所以平衡配重是这个吊管机能否正常安全工作的重要组成部分，其配重质量的大小是整机参数中最为重要的一项参数。第三章: 吊管机起升机构的设计与选择3.1 卷扬式起升机构的组成与设计计算起升机构主要包括驱动装置、传动系统、卷绕系统、取物装置、制动系统等，当中零部件目前都可以选用通用化的标准零部件来实现规范统一。驱动装置有电动机和液压马达，卷绕系统中具有钢丝绳、卷筒组和滑轮组等零部件，取物装置包括吊钩、吸盘和集装箱吊具等形式。起升机构由电动机输出轴经由联轴器之后，将减速器带动之后，经过减速使得卷筒开始卷绕，将绕在卷筒槽上方的钢丝绳卷绕起来，再经过滑轮组的定向带动，使得带动吊钩进行升降运动，带动重物载荷起升、降落。3.1.1 钢丝绳钢丝绳简称钢绳，其内部构造主要是由许多钢丝有规则的围绕成一股，再将每股钢丝以绳芯和绳用油脂为中心，捻绕成一个整股钢丝绳。因为钢丝绳的特点有不易碎断、较轻、硬度不高、速度无限制和安全性能高，所以就成为了很多行业中需要用到绳索的机械的首选绳类。而且它作为起重机械当中一个很重要的构件，为了应对当今社会种类繁多的机械产品，钢丝绳的种类数目也是层出不穷，它在不同的机械当中功能不同，受力不同，甚至在一个机械的不同部位所产生的功效也不同，其叫法也不同，被分为牵引绳、承载绳、支承绳和张紧绳等等。在起重机中钢丝绳主要是配合着卷扬系统一起使用，在其工作的时候和卷扬系统中滑轮和卷筒缠绕卷动，在钢丝绳卷绕在槽内部的时候受到很多不同的力，其中有拉应力、弯曲应力等等。钢丝绳的特性包括捻距、捻角、填充系数、支承表面和弯曲刚度，这些特性也是钢丝绳可以作为在这么高强度的机械运作中的主要原因。根据平时的生产经验，钢丝绳之所以会在使用长时间以后遭到损坏，是因为钢丝绳在与卷筒进行多次卷绕运动的时候，其三番五次的绕进、绕出槽内，让其内部受到很大的强度载荷，当这种次数达到某一指标时，钢丝就会慢慢的出现断裂情况，然后在接下来不断的卷绕运动中，情况越来越差，断裂的钢丝越来越多，整股钢丝绳就会出现突然全部断裂的情况，对于起重机在起重大质量载荷时非常危险。钢丝绳的寿命主要由疲劳、腐蚀和磨损等条件决定，对于目前钢丝绳的情况，我们需要尽量减少其所受的拉伸载荷和其参与的卷绕运动次数。而且在卷绕系统中卷筒的直径与钢丝绳直径相比，其比值也将对绳子的使用时间产生很大的影响。（1）：滑轮组的效率计算在本次设计中，采用单联滑轮组来串联卷扬机和吊钩的运动，取用滑轮组倍率,在钢丝绳进行卷绕运动的同时，途经两个滑轮，按照所选倍率和滚动轴承，算出滑轮组效率，导向滑轮效率。所以算出所选滑轮组的总效率。（2）：钢丝绳的最大静拉力计算以及选型钢丝绳的最大静拉力： （3.1） （3.2）总起升载荷；绕在卷筒上的钢丝绳分支数，双联卷筒取2；滑轮组倍率；滑轮组效率；与其个数有关；满载时的有效载荷；可分吊具的自重，取;固定吊具的自重，查表得；起升高度，通常忽略不计钢丝绳的最小破断拉力： （3.3）钢丝绳最大工作静拉力；安全系数根据所选机构工作级别M5，抗拉强度1770，所选钢芯钢丝绳为用作承载绳的运动绳，所以。在算出最大工作静拉力之后，运用C系数法来得到钢丝绳的直径。钢丝绳的最小直径通过安全系数的公式： （3.4）钢丝绳的选择系数，按照工作级别M5的参数，查表得计算得，根据钢丝绳的所有结构特点和性能，最后确定选择所用钢丝绳的直径。查起重机械设计手册可得，选取起升机构所用钢丝绳为14 1770 B 3.2 滑轮组的设计滑轮是一个周边有槽，能够绕轴转动的小轮。由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索（钢丝绳、胶带、钢索、链条等）所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械叫做滑轮。材质中有木滑轮、钢滑轮和工程塑料滑轮；按照使用方法可分为定滑轮、动滑轮以及动、定滑轮组成的滑轮组；按数目分类单滑轮、双滑轮、三滑轮、四滑轮以至多轮等多种；根据作用分为导向滑轮、平衡滑轮；连接方式有吊钩式、链环式、轮材式、吊环式和吊链式滑轮组。按照其结构的分布和安装方式，把滑轮组分为单联和双联。动臂式起重机大多采用单联滑轮组，在我们计算起重机时，合适地运用滑轮组倍率，为了使起升机构所用的钢丝绳所承受的拉应力尽可能的不大，从而采用尽可能大的滑轮组倍率，以达到设计中所选用的零件直径偏小的目的，输出轴的所受扭矩可以变小，在现有的减速装置中选择一个结构偏小的减速器，使得整机在装配的时候能够尽可能的省下空间，减小整机质量，使得整个起升装置变得不再笨拙，尽可能的达到灵活、简便。 图 3-1 省力与增速滑轮组滑轮组的倍率也叫作减速的倍数，其值等于绳索速度与重物上升速度的比值，它对于起升装置的设计相当重要。滑轮组的倍率也不应过大，过大的话只会使设计出的零件各种尺寸和结构都不合适，增加不要的经济上的损失。本次设计吊管机参数的最大起升载荷为15KN,其值不大于250KN，取滑轮组倍率的值为。 为了使钢丝绳能够在起升机构中使用时间能够足够长，选用的滑轮直径与钢丝绳直径应达到公式要求：工作滑轮直径 （3.5）按钢丝绳中心计算的滑轮直径；钢丝绳直径；轮绳直径比系数，按工作级别M5计算，查起重机设计手册得，钢丝绳直径，其对应的滑轮绳槽尺寸，绳槽断面的表面精度为2级。滑轮形式分为很多种，例如铸造滑轮、焊接滑轮和尼龙滑轮等。其中大部分起升机构都选用铸造滑轮中的C型、D型和E型。本设计设计中直径，所以选用铸造滑轮中的E型滑轮，材料采用铸铁HT200，制成实体结构。故采用3倍率单联省力滑轮组。3.2.1 卷筒的设计（1）：卷筒的类型 卷筒是起重机械的主要组成部分，它依靠自己的运动来卷绕钢丝绳，通过传达扭矩来带动钢丝绳的伸缩，从而使这个动力装置提供的动力带动重物起升或者下降。卷筒的卷绕层数不同，其对应的功能也不同，分为单层卷绕、双层卷绕和多层卷绕。大部分的起重机多选用铸造卷筒，一般采用不小于HT200的灰铸铁制成。（2）：卷筒的尺寸参数现采用单层卷绕卷筒，其主要的尺寸参数有直径D、长度L和筒壁厚度。1）卷筒直径卷筒直径的大小不可单方面看待，卷筒直径过大，对于卷绕钢丝绳的时候产生的扭矩也过大，使得钢丝绳的安全使用时间大大降低；但是卷筒直径过小，其对于的卷筒的长度也在增加，虽然使用的卷筒直径偏小最好，但是并不是越小越好，因为必须在使用过程中保证各部分零件都能达到最好的效果和作用，所以应该选用适中偏大的卷筒直径。对于刚刚考虑的方式，我们所选中的卷筒直径D必须满足下式,其名义直径D: （3.6）筒绳直径比，取；钢丝绳直径计算得由绳中心到卷筒轴的距离称为计算直径： （3.7）2）卷筒长度卷筒上有螺旋槽部分的长度： （3.8）绳槽节距，；最大起升高度；固定钢丝绳的安全圈数，取3）卷筒壁厚在设计计算时，选用的卷筒材质为铸铁卷筒，其壁厚按照其计算方法得： （3.9）3.2.2 吊钩组的计算与选择在起重机起升重物时，因为载荷非常大，所以对于钩起重物的装置要求非常之高，强度和提升高度都需要达到机械工作时的要求。所以起重机械的取物装置种类繁多，且每个品种的形状、大小，甚至其起升重物的工作原理都大不一样，在本设计的设计中，我选取了吊钩作业重物起升的装置。（1）吊钩的分类吊钩是起重机械必备的部件之一。依据形状，吊钩可分为单钩和双钩；通过制造方法又可分为锻造钩和片状钩。 单钩制造和使用方便，常用于起吊轻物；双钩用于起吊重量较大的物件。一般锻造单钩主要用于起吊30吨以下的起重机，双钩用于起吊载荷在50吨-100吨之间的起重机；片状单钩用于起吊75吨-350吨，双钩用于起吊载荷在100吨以上的起重机。 （2）吊钩的计算由于起重重量并不大，最大起重载荷为15吨，所以选取单钩，其钩孔直径D： （3.10)式中额定起重量根据起重量和起升机构的工作级别，选取了LMD型吊钩，钩号为12号，工作级别M5，其自重为24kg。 （3）轴承的选择计算所选滑轮的轴端直径为=35mm但是对于滑轮来说，它只受径向力，所以根据轴端直径来得到所需要的轴承，选择调心滚子轴承型号为22207C。滚动轴承使用时间的长度计算: （3.11）吊钩的上方轴孔直径d=80mm，根据运动方式和其他条件，确定圆锥滚子轴承最佳，型号为30316。（4）吊钩横梁的计算吊钩不能单独直接悬挂在滑轮组上方，根据载荷的需求，所选吊钩的横梁材料为40Cr，其必须依靠吊钩横梁来固定。吊钩横梁所受应力有很多，其中钢丝绳对横梁的弯曲应力的计算结果如下: （3.12）所以选此横梁的材料强度满足需求。（5）滑轮轴计算在起重机中的吊钩组，大多数选择滚动轴承安装在轴上，而轴的俩端又分别连接在拉板的里面，所以在滑轮轴收到弯矩的时候，轴的危险截面的受到的最大应力按照强度校核的方式来计算：（3.13）所选材料为40Cr，所以达到目标强度要求。第四章: 吊管机变幅机构的组成部分和工作原理吊管机的变幅机构是由吊臂、滑轮、钢丝绳、卷筒、液压马达和液压泵组成。其中吊臂呈A字型，其材料为钢架结构，底下俩个腿部与机械的底座表现出绞性连接，其上部固定安装有滑轮，在液压马达获得发动机给出的动力以后，通过输出轴输出扭矩，带动其对应的卷筒转动，通过卷筒槽卷绕钢丝绳运动，从而使钢丝绳通过滑轮组的连接，经由绳索的收缩，从而达到带动吊臂变幅的效果，使吊臂绕着下部铰接处转动。图 4-1 吊臂结构图如上图所示，吊臂正面显示长度为5.5m，其吊臂厚度为200mm，截面宽度为160mm。材质选用45钢，硬度强度满足需求。第五章: 配重系统设计计算5.1 配重系统安装方式吊管机的配重系统起着非常重要的作用，其中有装重物块的箱体，箱体焊接在两根钢梁的上端，两根钢梁分别与俩跟短梁铰接，可以使箱体在钢梁围绕与短梁的铰接点时带动配重箱体运动。配重箱体中空间用来放置重物块，一个配重箱体内部可以放置一块甚至多块物块，用来调节配重箱体的整体重量和重心。为了使配重箱体能够发挥更大的作用，能够使整机力矩可以更好的调节以达到起吊重物更大的情形，安装液压缸来控制配重箱的收起和下放，所安装的两个液压缸分别与两根钢梁处于同一竖直平面内，液压缸一端铰接在配重箱的钢梁上，另一端铰接在吊管机底座的右侧部分，整个配重系统使用的是四连杆机构。整个配重系统的动力来源就是由液压缸提供，而液压缸又是由液压泵带动液压油体来驱动的，通过使其液压油的流动，带动液压缸获得拉伸和回收的动力进行运作，使得配重箱在液压缸的推力之下，让俩个钢梁绕着铰接点处开始实现转动，带动箱体以及箱体内部的配重物块一起收放，合理的将整体机械的重心配置得当，让吊管机在起升重物时不会发生拉升端的吊臂和重物产生的力矩过大，从而产生倾覆的情况，能够很好使吊管机完成稳定而又安全的工作运动。对于吊管机来说，它是由底座为履带式拖拉机带动的流动式起重机，其在完成起吊工作时，起升机构和吊臂安装在车辆底座的左边，而配重系统则安装在车辆底座的右边，一左一右的安装方式使得其各自对车辆底座产生的力矩可以准确的相互抵消，达到整机所受力矩平衡，从而消除工作时的倾覆安全问题，使得吊管机的安全问题得到更好的解决和改善，所以配重系统的设计要求是吊管机设计的重要部分之一。配重系统整个装置的分布情况如图（5-1）图 5-1吊管机配重系统的布置图配重机构的设计多使用连杆机构，其中提供动力的杆件称为主动件，所有杆件之间的连接有的采用固定连接，有的采用铰接的方式，支撑配重箱体的两个液压缸通过提供动力，使得配重箱可以收起和放下，其中主要的连杆部分有钢梁（即图中所示的L梁）、液压缸和连接钢梁与车辆底座的短型梁。履带式起重机的吊臂的另一侧安装的配重箱，在没有工作的时候，也就是没有吊起载荷的时候，必须保证吊臂无论在收起还是放开的时候，配重系统对整机系统产生的力矩不会大于仅仅由吊臂产生的力矩，这样就不会造成在空载时，仅由配重系统就使得吊管机整机发生向配重箱一侧的倾覆情况，所以配重箱体里的配重块的重量并不是越重越好，应当在精准的计算之下获得一个合适的配重质量。履带式吊管机在没有工作或者处于行驶情况中，液压缸中的液压杆收起，配重箱体没有打开，且吊臂处于回收状态。 如图（5-2）所示：图 5-2 吊管机行车图当履带式吊管机开始工作，其起升机构开始起升载荷，吊臂开始变幅，可能处于变幅范围内的最高或者最低点，此时由于起重装置这边产生的力矩可能会导致整机机械发生倾覆的现象，所以这时的液压缸在油液的作用下，推动液压杆推出，使其将配重系统打开，从而达到将整机的重心偏移至有配重系统的一侧，减少倾覆发生的概率。当液压缸处于全部拉伸开的状态时，整个液压缸和液压杆通过其绕着铰接点的运动之后，达到两个缸体处于水平位置的情形。在配重系统展开的时候，应当根据其起升机构钩起的载荷来控制液压杆的伸出长度，不必在每次起升载荷的时候，都将配重箱完全放开，可以通过调整液压缸的伸出距离来达到整机重心调整的目的，也使整机两边产生的力矩尽可能的相同。其所述内容如图（5-3）所示：图 5-3 吊管机工作状态图当履带式吊管机运行结束后，通过液压油的流动，带动液压杆往回运动，在液压缸中的液压杆的拉力作用下，使得配重箱可以恢复到初始的形式，液压缸也变成初始长度。在履带式吊管机起吊过程中，如果起升重量不大，车体平衡很容易保持的情况下，配重系统没有展开的必要时，就不要使得液压泵带动液压油，从而将配重箱处在原始形态。配重系统的设计:按照现有参数的数据，得到的数据是： 履带中心距：1880mm 履带板宽：560mm 最大起吊量：15000kg； 车辆底座尺寸：； 吊臂长度：5.5m； 整机使用质量：17500kg。配重系统中的配重箱由一个箱式空体，俩块配重物块整合而成，其外部结构如下图（5-4）所示： 图 5-4 配重箱体结构图配重箱体的外部结构如图（5-5）所示，其选择的材料为45钢，结构焊接而成，选用材料强度足够。 图 5-5 配重箱的外部结构配重箱体内部安装有俩块配重块，根据其在箱体内的位置不同，可以把物块定成侧面配重物块和中部配重物块，其内部配重块的尺寸可设计为中部：650mm200mm200mm，侧面尺寸：880mm300mm190mm，而且在所设计的配重箱体内部应该设置有用来固定配重物块的物品，对于不同外置的配重块，采用不同种固定方式，可以将物块固定在内部所设置的杆件下方，利用杆件来固定住其中的配重块。而且这种设置方式，还可以在履带式起重机非工作状态时将配重物块取出来，方便车辆行走，而且还可以在必要的时候手工调节配重箱内部的重量。5.2 液压缸的计算与选定当配重系统处于初始状态，假设此时吊臂处于变幅范围内距离车辆底座最大距离时，初步设定起吊重量约5500kg，此时整机的运行机构形式如下图（5-6）所示：图 5-6 配重箱收起时工作状态配重系统的重量计算，对上述图中的状态进行分析，此时吊臂放下，配重箱收起，车辆底座的重心选为右侧履带的中点，然后运用公式将两边产生的力矩列成一个等式，如下： L吊臂G吊臂十L负载G负载=L车体G车体十L配重G配重 （5.1）将整机参数代入式（5-1）得：初步算得配重系统总质量（吨）所以在初步得到配重质量的估计值后，想使得配重箱的液压缸能够运动，展开配重箱时，所需要液压缸提供的力大约为30450N，但是本次设计中液压缸的数量为两个，所以求得单个缸的所受反力大约为15225N，根据起重机设计手册中的液压缸产品型号中先定为HSG 50/28型液压缸。在配重箱处于原始状态时，液压缸给出的力是推力，用来推动配重箱运动，而当液压缸完全伸展开了以后，液压缸给的力变成了拉力，求得液压缸所受力约为91350N，所以单个缸提供拉力为45675N，按照液压缸所承受的工作压力，选择型号为HSG 80/45型的液压缸，其最大承受工作压力为54980N，所以选用液压缸符合条件。5.3 配重质量的精确计算（l）确定液压缸的安装位置选择活塞杆端为内螺纹形式，液压缸的可伸缩距离定为1115mm1915mm，采用缸头耳环带衬套连接方式。当配重箱处于初始状态时，按照车辆底座的尺寸和L梁的尺寸，可以在配重箱收起时，得到液压缸与L梁的连接点到配重箱的铰接点直接的竖直长度为780mm。当配重系统开始工作，液压缸开始慢慢伸出，待配重箱处于完全打开的情况下，所述液压缸的轴线与水平线重合，此时配重系统达到其展开极限。其中配重箱下部的长度不变，液压缸与配重箱的铰接点以及液压缸与L梁的铰接点都处于一个固定位置，其长度可以根据液压缸的伸缩长度范围以及液压缸与配重箱体之间的角度来确定。所以可以根据配重箱体的长度不变的原理惊喜计算。假设当配重箱体完全处于收缩状态时，液压缸没有运动，此时液压缸轴线与竖直方向形成的夹角为，可以得到一个等式： 式（5.2） 根据长度不变的原理，当配重箱处于原始状态没有展开时，刚刚假设形成的夹角成立，即。根据尺寸关系可得液压缸与L梁的铰接点到配重箱的铰接点直接的水平方向上的长度为： （5.3）液压缸的另一端到配重箱的的铰接点之间的长度为： （2）配重质量的精确计算当履带式吊管机开始工作，起吊最大起升载荷时，配重箱已经全部打开，此时吊臂处于变幅状态的最远端，吊臂最高点距离地面1.2m，最大起重量15t。此时根据整机力矩平衡可得：L吊臂G吊臂十L负载G负载=L车体G车体十L配重G配重 （5.4） 最代入数据可得： 最后求得配重总质量 ：m=7400kg=7.4t在配重系统的配重质量对配重箱进行强度校核，选取其危险状况下，进行分析计算：当配重系统开始工作，液压缸开始运动，配重箱完全打开，此时所受的剪应力应该是最大的，如下图所示（5-7）：图 5-7 配重箱展开时的受力分析对上图分析，此时配重箱体上所收到的最大剪应力是： （5.5）由于选择的材料是45钢，其抗剪的能力为： 计算出的配重箱支臂所承受的剪应力，所以其满足强度的要求，不会出现损坏。第六章： 电动式履带式吊管机 目前国内市面上流通的履带式吊管机大多数是通过液压绞车来带动，通过发动机传输动力，来带动液压马达，从而通过液压马达输出轴输出扭矩，来带动卷筒转动，通过卷筒来卷绕钢丝绳，达到起吊的工作效用。现在为了合理利用所现有的机械车辆，将履带式推土机作为车辆底座，在车辆底座的一侧布置有吊臂，以及吊臂上面安置的滑轮组，而在另一侧布置有配重系统、电动机带动的卷扬机以及一个由液压马达带动的液压绞车，其中电动机带动的卷扬机是为了控制钢丝绳来起升载荷，液压马达带动的液压绞车是为了控制钢丝绳的运动来达到吊臂的变幅效果。电动式履带式吊管机的整机装置分布图如图（6-1）所示：图 6-1 通过目前国内的履带式吊管机，本设计将电动机、制动器、联轴器等零件以同一轴的连接方式组成电动绞车，以此来代替原有的液压起吊式的履带式吊管机，另外可以在机械车辆底座上安装有大功率的储能电池，用来给电动机提供能量，从而形成能够电动起吊重物载荷的履带式吊管机。第七章：卷扬机零件的设计计算起重机构的卷扬系统中的动力来源分为电动机提供动力和液压马达提供动力俩种，两种驱动方式对于起重机构的卷扬机来说，利弊都很明显，本次设计中，以电动式卷扬机为设计主要目标。卷扬机是起吊装置中密不可分的一个重要部分，其通过带动钢丝绳的运动，来起吊重物载荷。它由动力装置电动机、卷绕装置卷筒、连接电动机与减速装置直接的联轴器、和调整速度的减速器以及制动装置组成，其电动式卷扬机内部机构简图如下图（7-1）所示：图 7-1 卷扬机内部结构简图 7.1 卷扬系统卷扬系统由卷扬机和起升机构中的吊钩和滑轮组等部分组成，卷扬机部分是由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒构成，其工作状态由电动机来控制，下面介绍其工作方式和内容：当电动机开始工作，使制动器打开，电动机的输出轴转动，通过联轴器的链接，使得减速器的高速轴也跟着电动机输出轴开始转动，最后通过减速器的传输，在减速器输出轴上连接的卷筒随之转动，然后将缠绕在卷筒槽内的钢丝绳卷入或者绕出，再通过部分滑轮组的导向和连接，将连接在钢丝绳上的吊钩提升或者下落，从而达到提升重物载荷的工作效果。最后当吊管机停止起吊工作时，电动机将停止转动，利用制动器的制动效果将与电动机输出轴相连的减速器输入轴停止转动，使得起吊机构提升的重物载荷能够静止在当前起吊高度下，而且制动器的制动效果，也能防止重物因本身自重而自然下落，减轻危险发生的可能性。而且对于其起重装置来说，对于其能够起重的最大质量范围，以及其能够达到的起升高度的最大范围，需要安装一定的装置来达到限制其能够安全的完成其所需要的工作内容。对于卷扬机系统的连接传动方式，有很多种，其中典型的传动方式是：减速装置有很多种形式，例如圆柱型齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器，其中大部分专为起重机械所用的两级齿轮减速器是在起重机械卷扬机系统中最为常用的，且减速效果明显。对于电动机的安装方式，为了使其安装过程中能够使用同轴安装的形式，其电动机输出轴端一般要安装一个可以完全补偿性能的联轴器，联轴器的类别也分为好几种，在起重机械中使用次数最多的就是弹性柱销联轴器和齿轮联轴器，对于弹性柱销联轴器而言，它的内部结构不复杂，能达到的减轻冲击的效果很明显，但是其内部所用的橡胶圈由于大量的冲击作用，它的工作时间将会大大减小，为了保证工作的安全性能，就必须经常更换橡胶圈；但是对于齿轮式联轴器来说，其结构虽然复杂，但是其构成材料将会使联轴器本身强度很高，非常耐用，所以在大多数强度载荷要求很高的起重机械中大多选用这种齿轮联轴器。制动器与联轴器一样，都是起重机械中必不可少的一个重要组成部件，对于具有起吊能力的工程机械，制动器的作用就是可以将被吊钩吊起的重物载荷固定在吊起的高度下，不会发生因为重物载荷的自重而发生自由下落的情况。制动器的安装位置大多都是与电动机上联轴器相连接的减速器高速轴上，因为当制动器安装在减速器的高速轴上时，其制动时所需要的力矩就相比安装在低速轴时小很多，这样情况下我们安装的制动器的尺寸较小，本身质量也小。制动器中的带制动轮的一边要安置在减速器的高速轴上面，因为只有这样的安装方式，当联轴器因为工作过度遭到损坏的时候，制动器还是可以完成制动，让卷筒不再继续转动，立刻完成制动，保证起升机构的安全工作。大多数的制动器的形式采用的必须是常闭式，对于其发挥制动效果的时候有着很重要的意义。7.1.1卷筒的结构设计及尺寸确定卷筒、动力传输装置、卷筒轴、卷筒端部轴承支承等零部件组成了卷筒组。其中连接的形式有很多种，而且每种连接方式都有利有弊，其中大多时候起重机构中选择卷筒与减速器的连接方式有齿轮连接盘式、周边大齿轮式、短轴式以及内装行星齿轮式。本次设计中，选择齿轮连接盘式卷筒组，卷筒轴左端用自位轴承支撑与减速器输出轴的内腔轴承座中，低速轴的外缘制成外齿轮，它与固定在卷筒上的带内齿轮的接盘相啮合，形成一个齿轮联轴器传递扭矩，并可以补偿一定的安装误差。虽然这个连接方式在平时检查修理的时候比较麻烦，且正常情况下的装配也是极其困难，但是选择这种连接方式，是因为它采用封闭式传动，且分组性能好，而且这样连接可以使卷筒轴不必承受转矩，在靠近减速器的一侧装有剖分式密封盖，以防止联轴器内的润滑油流出来和外面的灰尘进入。其连接方式如下图（7-2）所示：图 7-2 齿轮接盘式连接型式卷筒直径的大小不可单方面看待，卷筒直径过大，对于卷绕钢丝绳的时候产生的扭矩也过大，使得钢丝绳的安全使用时间大大降低；但是卷筒直径过小，其对于的卷筒的长度也在增加，虽然使用的卷筒直径偏小最好，但是并不是越小越好，因为必须在使用过程中保证各部分零件都能达到最好的效果和作用，所以一般选用在卷筒直径允许范围内的最小的直径。卷筒的设计尺寸由现有参数，如最大起升速度、最大起升高度和所选用的钢丝绳尺寸来确定。卷筒的作用就是将钢丝绳卷入和绕出，将自身所受的力或力矩传给钢丝绳，让钢丝绳带动吊钩进行竖直方向的直线运动，来带动重物载荷起升或者下落。卷筒通常大多数情况下都是采用中间空的圆柱体，中间空下来的部分用来安装卷筒轴，很少的有其他需求的情况下才做成另外其他的形状。根据卷筒的钢丝绳在卷筒上的卷绕层数，可以将卷筒分为单层绕和多层绕两种。目前大部分的起重机械都是采用单层绕的形式，但是少量需要绳子长度很大的机械机构就必须采用多层绕的形式以达到减小卷筒长度的作用，从而减小其卷筒所占空间，使得整个卷扬机能够达到结构紧凑的目的。（1）卷筒槽尺寸的计算卷筒主要尺寸涉及卷筒槽槽底半径R，绳槽深度h，绳槽节距p， 其尺寸关系式为： （7.1）钢丝绳直径大部分的卷筒槽采用标准槽，只有极少数情况是在使用过程中钢丝绳有可能发生脱离卷筒槽的情况才会使用深槽，本次设计起吊结构简单，所以也选用标准槽，钢丝绳直径为14mm。 绳槽深度h：标准槽： （7.2） 深槽： （7.3） 绳槽节矩p：标准槽： （7.4） 深槽： （7.5） 所以带入钢丝绳直径d=14mm，得： （7.6） 取=8mm （7.7）取=4mm （7.8）取=17mm（2）卷筒的设计 卷筒设计按照为了使卷筒轴能够只受到弯矩，不承受转矩，本次卷筒设计过程采用内齿轮啮合式，它包括内齿圈，内齿圈的右端面连接有圆盘的左端面，圆盘中心设置有通孔，通孔内设置有轴套，圆盘的外周连接有圆筒，圆盘、圆筒、轴套和内齿圈的轴同心，轴套伸出圆盘的右侧，轴套左端面和圆盘的左端面对齐，圆筒的左端面和内齿圈的左端面对齐；本设计通过采用内齿轮，具有啮合特性好，重合度高，传动平稳，结构简单，成本低的优点。其结构形式如下图（7-3）所示：图 7-3 内齿啮合式卷筒图卷筒设计的主要尺寸有卷筒计算直径、卷筒长度、卷筒壁厚。计算过程如下：卷筒计算直径： 卷筒的计算直径即由钢丝绳中心算起的卷筒直径，计算公式为下式： （7.9）其中 按钢丝绳中心算起的卷筒最小直径; 钢丝绳的直径由本设计可得到已知参数，带入上式算得： 所以选取=400mm。 卷筒的长度计算： 卷筒长度计算公式： （7.10）式中 单层单联卷筒总长度； 绳槽节矩； 无绳槽卷筒端部尺寸； 固定钢绳所需长度，； 卷筒上有螺旋槽部分，其计算公式为： （7.11）式中最大起升高度； 滑轮组倍率； 为固定钢丝绳的安全圈数，取=2； 所以算得， 选取标准卷筒长度为800mm。（3）卷筒壁厚计算 本次设计选用铸铁制造的卷筒，对于铸铁卷筒可按照经验公式首先进行确定，然后再进行强度校核。 对于铸铁制造的卷筒，其卷筒的壁厚计算公式：（7.12）根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚应选取=14mm，所以经过计算最后确定卷筒的参数为：绳槽节矩p=17mm、绳槽深度h=4mm 、卷筒计算直径=400mm、卷筒长度L=800mm、卷筒壁厚=14mm。（4） 卷筒强度校核 卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，只有在必须采用铸钢时，应不低于ZG 230450，本次设计无特殊要求，就选择采用HT200铸铁制造。一般的卷筒壁厚相对于卷筒直径较小，所以卷筒壁厚可以忽略不计，在钢丝绳最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力，其中压应力最大。当时弯曲应力和扭曲应力的合力特别小，所以当时，只用计算校核压应力即可,本次设计符合要求。当钢丝绳采用单层单联卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算： （7.13） 其中 为钢丝绳单层卷绕时卷筒壁所受压应力； 钢丝绳最大静拉力； 为卷筒壁厚; 为应力减小系数，在绳圈拉力作用下，筒壁产生径向弹性变形，使绳圈紧度降低，钢丝绳拉力减小，一般取=0.75； A考虑卷绕层数的参数，取A=1.75； 为许用应力，对于铸铁来说，查设计手册可得为铸铁抗压强度极限，所以： （7.14） 经检验计算，卷筒抗压强度符合要求。 7.1.2卷筒轴的设计计算卷筒轴是整个卷扬系统能够保持良好运作的主要零部件零件，其结构的计算以及合理合计对卷筒的强度以及卷扬机的性能相当重要。（1）卷筒轴的受力分析平时常见的卷筒轴按照轴的运动方式可以分为轴固定式和轴转动式这样两种情况。卷扬机的卷筒在开始工作时，由于钢丝绳的卷绕，导致其在卷筒上每一处所受的拉力不一样，然后作用到轴上产生的力矩也不一样。对其工作时的强度计算应当按照钢丝绳在卷筒上的两个极限位置分别计算，由卷扬机工作情况和轴的受力分析可知，如下图（7-4）所示，a图、b图因卷筒轴主要承受弯矩，可简化为简单的心轴。其中a图为固定心轴，b图为转动心轴，对于a图所示的轴，其弯曲应力一般为对称循环变化；对与b图所示的轴，其应力循环为0r+1,其根本情况由载荷的性质而确定。对固定心轴的疲劳强度损坏而言，最不安全的应力情况是循环变化，为了保证卷筒轴的安全起见，卷筒的固定心轴应力以脉动循环处理最为合适。转轴是指既支撑传动机件又传递动力，即承受弯矩和扭矩两种作用。心轴是指只起支撑旋转机件作用而不传递动力，即只承受弯矩作用。传动轴是指主要传递动力，即主要承受扭矩作用。C图显示的卷筒轴弯矩和扭矩同时都承受，所以其根本情况就是一个转轴，其弯曲应力的应力性质称为对称循环变应力，而扭转剪应力的应力性质可视为脉动循环变化。所以在这种情况下看来，卷筒轴如果在正常使用条件下，最终将发生疲劳破坏，特殊情况是有，不排除在超载或者意外情况下发生静强度破坏。图 7-4 心轴的几种形式（2）卷筒轴的计算 对于卷筒来说，其轴的作用和稳定性对卷筒的安全以及工作的安全运行都十分重要，所以当设计卷筒轴的时候，其内部结构的设计，和强度刚度的计算校核，都应该尽其所能的将内容控制的简单易设计，集中应力也应控制的尽可能小点。对于卷筒轴来说，卷筒轴的强度校核不光包括疲劳强度的计算，还应该将静强度状态下的卷筒轴也进行校核根据以上设计内容，得到的已知参数为：绳的最小破断拉力F=120.78KN，卷筒的计算直径=400mm，钢丝绳的直径d=14mm，外齿轴套齿轮分度圆直径，根据起重机设计手册可知，所选卷筒轴的材料为45钢，选用调质热处理的方式，所得到的各种许用强度为：=650Mpa,=360Mpa,=300Mpa,=100Mpa。 卷筒轴的俩个轴端分别用轴承支撑，卷筒用螺栓固定于齿轮上，选择上图b的设计方式，设计为一个不动的心轴，在计算时应当按照钢丝绳在卷筒上卷绕时的两个极限位置分别计算。根据计算可得，当钢丝绳位于右极限位置时心轴受力较大，左端离支撑点为72.5mm，右端离支撑点为251.5mm。查起重机设计手册可得到心轴上各部分的尺寸，如下图（7-5）所示，在本设计中心轴选用的轴承样本是深沟球轴承，型号为6213。图7-5 心轴的尺寸参数（3） 心轴作用力计算将心轴上所受的作用力分解为垂直平面的力和水平方面的力：齿轮圆周力： （7.15）齿轮径向力： （7.16）绳子拉力在竖直平面分力： （7.17）绳子拉力在水平平面分力： （7.18）1）：在竖直平面V内计算支反力，选择力的方向向上为正，从左边看逆时针转动方向为正：首先对左支撑点取矩，即， （7.19） 再对右支撑点取矩，即, 式（7.20） 用截面法算出竖直平面V内的弯矩： （7.21） （7.22）2）：在水平平面H内计算支承力： 首先对左支撑点取矩，即， （7.23） 再对右支撑点取矩，即, （7.24）用截面法算出水平面H内的弯矩： （7.25） （7.26）所以合成弯矩为： （7.27） （7.28） (4)计算心轴工作应力 此轴为固定心轴，只受到弯矩，没有受到转矩。如下图（7-6）所示，最大弯矩发生在剖面D处。设卷筒轴该剖面直径为,则弯曲应力为： （7.29）所以求得： （7.30）整理后取得=75mm, 中间=75+15=90mm图 7-6 各截面弯矩图图中参数：,，,，,，（5）心轴的疲劳强度计算： 对于卷筒轴的疲劳强度，选用钢丝绳的当量拉力进行计算，即 （7.31） 式中：钢丝绳的当量拉力，N； 当量拉力系数，为方便计算，可选择=1，心轴的性质可认为是按脉动循环规律变化，则，曲应力为： （7.32）平均应力和应力幅为 （7.33）轴的形状比较简单，且对称结构，在D截面处尺寸有变化，则有应力集中存在，且该处弯矩最大，可认为这截面是危险截面，应在此处计算轴的疲劳强度。 查得有效应力集中系数尺，表面状态系数，绝对尺寸系数，等效系数。 所以疲劳强度计算的安全系数为 （7.34） 一般轴疲劳强度安全系数S=1.51.4 ,所以该轴疲劳强度足够。心轴的静强度计算：卷筒轴的静强度计算，需要用静强度计算拉力， （7.35）式中：强度计算最大拉力，N; 动载荷系数，查手册，此处取其中静强度计算安全系数： （7.36）当时，S=1.21.4,该轴静强度足够，该轴符合设计要求。7.2 电动机选择电动式起吊吊管机的关键设计所在就是所选用的电动机，其必须保证所选电动机经济合理，额定功率能够满足所需要的起升重物用到的功率，所以，其选择过程必须谨慎细心，这样才能最合理的选出在电动机功率足够使用的情况下还能尽可能的减少其其他方面不必要的浪费，从而提高其经济效率和工作效率。履带式吊管机所选择的卷扬机使用的电动机主要是三项交流异步电动机。其选择计算过程如下所示，且因为履带式吊管机的使用节奏经常是间歇式使用，而且使用时间每次都较短。机械工作的时候所需要的静功率可以按照下式来计算： （7.37）式中：总起升载荷（N); 起升机构的额定运行速度，（m/min）； 起升时的机构总机械效率，可取所以计算电机功率 , 考虑到工作环境，对于中小型起重机系数。应选择YZR系列起重专用三项异步电动机，参数为： 型号：YZR225M6 轴伸直径：65mm 额定电压：380v 轴外伸长度
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