全路面汽车起重机设计（含全套CAD图纸） .pdf

黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 摘要 通过上网浏览起重机械方面的资料 以及在老师的指导下对哈尔滨起重机械厂生 产的各种起重机的观察和了解 对国内外现有的全路面起重机技术及发展现状有了深 刻的了解和认识 这次设计正是在原有全路面起重机技术和特点的基础上 科学分析 起重机械行业的发展方向 进一步完善了全路面起重机 从而满足国家对采用新技术 和新材料的要求 为了充分发挥起重机的作用 扩大其使用范围 这次设计的起重机 全都采用液压传动方式 起升机构 变幅机构 回转机构和行走机构都有各自的液压 马达或液压缸 吊臂采用箱形伸缩臂式结构 为了增大起重机在起重作业时的稳定性 和不倾翻 在起重机上安装了支腿 由于实践经验的欠缺和知识的局限性 该起重机的实际工作性能及可靠性还有待 于实际的检验 关键词 全路面 起重机 起升机构 液压 实践 发展趋势 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 abstract through browsing the articals about hoisting machinery on the internet as well as the observation to harbin machinery factory s all kinds of hoist crane produced by under teacher s instruction i have the profound understanding to the domestic and foreign entire road surface hoist crane technology existing and present situation this design is based on original entire road surface hoist crane technology and characteristics and the hoisting machinery profession development direction is analyzed scientificly the entire road surface hoist crane is consummated further thus satisfy the request to use new technical and the new material in order to display the function fully exaggerate its using scope i select the hydraulic transmission method lifts organization the amplitude organization the rotation organization and walks all to have respective motor or the hydraulic cylinder the arm uses the box shape expansion and contraction structure in order to increase the stability of the hoist crane when lifts heavy objects and not to pour out leg are installed on the hoist crane because short of experience and the knowledge this practical work properties and the reliability are still waiting for the pratical examination key words entire road surface hoist crane the lift organization hydraulic pressure practice development trend 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 目录 摘要 abstract 第 1 章 绪论 1 1 1起重机的工作特点及其在国民经济建设中的作用 1 1 2全路面起重机的特点 2 第 2 章 起重机的主要技术参数和工作级别起重机的主要技术参数和工作级别 3 2 1主要技术参数 3 2 2工作级别 3 第 3 章 液压起升机构的设计计算 4 3 1起升机构的组成 4 3 2液压驱动起升机构的布置方式 5 3 3起升机构的设计计算 5 第4 章 运行机构的设计计算运行机构的设计计算 16 4 1主动轮的布置方式 16 4 2运行机构驱动方式的选择 17 4 3运行机构的设计计算 17 第5 章 变幅机构的设计计算变幅机构的设计计算 23 5 1变幅力的计算 23 5 2液压缸的计算选用 23 第 6 章 回转机构的设计计算 27 6 1回转支承装置的选择计算 27 6 2回转驱动装置的选择计算 28 第 7 章 臂架伸缩机构的设计计算 31 7 1臂架伸缩机构的驱动形式 31 7 2臂架伸缩阻力的计算 31 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 7 3臂架伸缩液压缸的选择 32 7 4液压泵校核和臂架伸缩时间的计算 33 第 8 章 支腿伸缩机构的设计计算支腿伸缩机构的设计计算 35 8 1支腿类型的选择 35 8 2腿收放机构的计算 36 8 3支腿液压系统的选择 36 结论 38 致谢 40 参考文献 41 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 1 章绪论 1 1起重机的工作特点及其在国民经济建设中的作用 起重机械是用来对物料进行起重 运输 装卸和安装作业的机械 它可以完成靠 人力无法完成的物料搬运工作 减轻人们的体力劳动 提高劳动生产率 在工厂 矿 上 车站 港口 建筑工地 仓库 水电站等多个领域和部门中得到了广泛的应用 随着生产规模日益扩大 特别是现代化 专业化生产的要求 5 各种专门用途的起重 机相续产生 在许多重要的部门中 它不仅是生产过程中的辅助机械 而且已成为生 产流水线作业线上不可缺少的重要机械设备 它的发展对国民经济起着积极的促进作 用 起重机械是一种循环的 间歇动作的 短程搬运物料的机械 一个工作循环一般 包括上料 运送 卸料及回到原位的过程 即取物装置从取物地点由起升机构把物料 提起 由运行 回转或变幅机构把物料移位 然后物料在指定地点下放 接着进行相 反动作 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 起重机工作时 各机构经常处于起动 制动以及正向 反向等相 互交替的运行状态之中 在高层建筑 冶金 化工及电站的建设施工中 需要吊装和搬运的工程量日益增 多 其中不少组合件的吊装和搬运量达几吨 因此 必须选用一些大型起重机进行诸 如锅炉及厂房设备的吊装工作 通常采用的大型起重机有龙门起重机 门座式起重机 塔式起重机 铝带起重机 轮式起重机以及厂房内的桥式起重机等 在道路 桥梁和水利电力等将社施工中 起重机的使用范围更是极为广泛 无论 是装卸设备材料 吊装厂房构件 安装电站设备 吊运浇注混泥土 模板 开挖废渣 及其他建筑材料等 均须使用起重机 尤其是水电工程 不但工程规模浩大 而且地 理条件特殊 施工季节性强 工程本生很复杂 需要吊装搬运的设备 建筑材料量大 品种多 所需要的起重机数量和种类就更多 除了上面介绍的起重机外 在水电工程 中还采用其他一些大型的起重机 供检修机组 起闭闸门及起吊拦污栅之用 这些用 途的起重机有 大型桥式起重机 龙门起重机 固定卷扬起重机以及弧型闸门起重机 等 这些专门用途的起重机吨位大 如用于起吊闸门的龙门起重机和固定卷扬起重机 的起重量 我过均已起重机及大坝上的 门式起重机等虽然属于电站的 固定设备 然 而在电站施工阶段 却用来安装机组及闸门 起到了工程起重机的作用 1 2全路面起重机的特点 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 全路面起重机之所以在 20 世纪 80 年代 90 年代风靡欧洲市场 并保持至今 是由于高技术 高性能 多用途等诸多优势决定的 全路面起重机综合了汽车起重机 快速转移和越野轮胎式起重机能跃野和负载行使等主要特点 这种合而为一的产品与 普通类型的汽车起重机相比具有以下优点 更加优越的起重性能 跃野性能 能够适 应不同工作环境的要求 结构紧凑 重量轻 外型尺寸小 具有良好的行驶性能 底 盘悬挂方式为由气悬挂 减震效果明显 能根据地面高低不平 自动调平车架 使爬 坡能力更强 全轮转向 全架驱动 转弯半径小 可蟹形行走 使用范围更广泛 并 可根据需要升高或降低车驾高度 以提高行驶性能和通过能力 支腿跨距大 作业稳 定性好 可以不受前方区域的限制 360 度全方位作业等 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 第 2 章起重机的主要技术参数和工作级别 2 1主要技术参数 起重量 q 8t 起升高度 h 15m 自重 g 10t 机构的工作速度 货物升降速度 起升速度 1 m s 运行速度 2 5m s 回转速度 1 2r min 变幅速度 0 2m s 幅度 r 3 5m 重力矩 m qr 56t m 爬坡度 20 最小转弯半径 10 5m 2 2工作级别 2 2 1初选起重机的工作级别 初选起重机的利用等级为 u5 载荷状态 q2 按起重机的利用等级和载荷状态确 定起重机的工作级别为 a5 2 2 2初选起重机机构的工作级别 一台起重机各级构的工作级别一般各不相同 而整机和金属结构部分的工作级别 由其主要机构 一般是主起升机构 工作级别确定 在此初选主起升机构的工作级别 为 m4 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 第 章起升机构的设计计算 3 1起升机构的组成 在起重机中 用以提升或下降货物的机构称为起升机构 一般用卷扬式 又称卷 扬机 起升机构是起重机中最重要 最基本的机构 起升机构一般由驱动装置 钢丝绳卷绕系统 取物装置和安全保护装置等组成 驱动装置包括原动机 联轴器 制动器 件速器 卷筒等部件 钢丝绳卷绕系统包括 钢丝绳 卷筒和滑轮组 取物装置有钓钩 吊环 抓斗 电磁吸盘等多种形式 安全 保护装置有超负荷限制器 起升高度限位器等 起升机构的驱动方式有内燃机驱动 电动机驱动 液压驱动三种 3 1 1内燃机驱动的起升机构 其动力由内燃机通过机械传动装置集中传给包括起升机构在内的各个工作机构 其特点是具有自身独立的能源 激动灵活 适用于流动作业的流动式起重机 为保证 各机构的独立运动 整机的传动系统复杂笨重 由于内燃机不能逆转 不能带载起动 须依靠传动环节的离合器实现起动和换向 因此调速困难 操作麻烦 目前只在少数 轮式起重机和铝带起重机中使用 3 1 2电动机驱动的起升机构 电动机驱动是是起升机构的主要驱动方式 直流电动机的机械特性适合起升机构 工作要求 调速性能好 但获得直流电较为困难 在大型的工程起重机上常采用内燃 机和直流发电机实现直流传动 交流电动机驱动直接从电网取得电源 电动机过载能 力强 可以带载起动 以便调速 操纵简单 维护容易 机组重量轻 工作可靠 在 电动起升机构中被广泛采用 由于起重机用的电动机需要频繁的起动和制动 故与一 般长期连续运转的电动机要求有所不同 在起重机的电动机上一直采用 jzr 线绕式 和 jz 鼠笼式 三相交流电动机 与一般电动机相比 它的转子细而长 惯性小 允许短时过载能力强 起动力矩大 在现代起重机设计规范中 也推荐起重机上采 用 yz 及 yzr 系列电动机 其期效率高 自重轻 体积小 起动力矩大 而且省电 3 1 3液压驱动的起升机构 由原动机驱动液压泵 将工作油液输入执行机构 液压马达或液压缸 是机构动 作 通过控制输入执行构件的液体流量实现调速 液压驱动的优点是传动比例大 可 以实现大范围的无级调速 结构紧凑 运转平稳 操作方便 过载保护性好 缺点是 液压传动元件的制造精度要求高 液体容易泄漏 目前液压驱动在流动式起重机上广 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 泛应用 综上所述 在此选用液压驱动的起升机构 3 2液压驱动起升机构的布置方式 图 3 1高速液压马达与卷筒并列布置 1 高速液压马达 2 制动器 3 圆柱齿轮减速器 4 卷筒 如图所示 是高速液压马达与普通圆柱齿轮件速器和卷筒等构成的起升机构 液 压马达和卷筒并列布置 是中小吨位液压起重机最常见的形式 3 3起升机构的设计计算 3 3 1钢丝绳的选择 1 按选择系数 c 确定钢丝绳直径 max dc s d 钢丝绳直径 mm c 选择系数 mm n max s 钢丝绳最大工作静拉力 n 2 选择单联滑轮 故 max 12 1 2 z q s m 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 3 1 0 02 8 109 81 2 3 0 950 96 14614 04 n q 起升载荷 qqq 起 m 滑轮组倍率 取 3 z 滑轮组效率 根据 起重机设计手册 表 2 2 10 取 z 0 95 1 2 导向滑轮组效率 根据 起重机设计手册 2 2 3 取 1 2 0 987 3 选择系数 c 的选取 根据 起重机设计手册 表 3 1 2 选取 c 0 099 d 计算取值 max dc s 0 099 141614 04 11 97 因此 根据 起重机设计手册 表 3 1 11 初选钢丝绳直径 d 12 0 钢丝绳工程 抗拉强度 2 n mm 1550 钢丝绳破断拉力总和 t n 91500 3 3 2滑轮的计算选择 1 3 工作滑轮直径 0 d 0 de d 0 18 12216d 0 d 按钢丝绳中心计算滑轮直径 mm d 钢丝绳直径 mm e 轮绳直径系数比 根据 起重机设计手册 表 3 2 1 取 e 18 2 滑轮选择 根据 起重机设计手册 表 3 2 2 和 3 2 6 初选取滑轮的主要尺寸 和基本尺寸为 mm 滑轮代号 lgs6 5 22 5 110 60 d 225 7 d 265 r 5 5 a 25 b 5 5 1 d 110 b 60 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 推荐轴承型号 276 212 基本尺寸 h 21 5 1 40b 1 28e c 1 0 1 13r 2 11r 3 2 5r 4 3 0r m 8 n 0 s 10 3 3 3卷筒的设计计算选择 1 基本尺寸的计算 卷筒名义直径 d 1 ded 16 1 12 180 mm d 钢丝绳直径 e 卷筒直径比 根据 起重机设计手册 表 3 3 2 得 e 16 根据 起重机设计手册 表 3 3 9 初选 d 350 mm 绳槽半径 r r 0 530 56 d取 r 0 54d 0 54 14 7 56mm 标准绳槽深度 h h 0 250 4 d取 h 0 3d 0 3 14 4 2mm 标准绳槽节距 p p d 24 mm取 p d 2 14 2 16mm 卷筒上有螺旋槽部分长 0 l 0 0 h n ln t d 3 12 103 2 16 3 14 364 535 95 mm h 起升高度 h 12 3 10 mm m 滑轮组倍率 m 3 0 d 卷筒卷绕直径 0 d d d 364 n 附加安全圈数 n 2 t 绳槽节距 对于刚卷筒 t p 16f 卷筒长度 s l 021 2 sg lllll 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 536 2 180 48 80 1072 卷筒壁厚 16 mm 卷筒绳槽尺寸 mm 图 绳槽半径r极限 偏差 0 2 0 7 5 标准槽型 1 p 16 0 1 h 5 5 3 3 4卷筒系列组的选择 根据 起重机设计手册 选取短轴卷筒组系列 8t 图 3 2短轴卷筒组 起重量 t 8 起升高度 mm 16 钢丝绳直径 d mm 14 d 350 mm 1 d mm 2 d 314 mm 34 dd 322 mm 1 d 80 mm 2 d 17 mm 1 h 390 mm 2 h 65 mm 3 h 270 mm l 1230 mm 1 l 200 mm 2 l 1515 mm l 25 mm 1 l 60 mm 2 l 155 mm 3 l 120 mm 4 l 250 mm l光 80 mm 3 3 5钢丝绳和滑轮尺寸的调整 因此 根据 起重机设计手册 表 3 1 12 钢丝绳改选为 钢丝绳直径 d 14 0 钢丝绳公称抗拉强度 2 n mm 1550 钢丝破拉力总和 t n 不小于 134000 根据 起重机设计手册 表 3 1 12 滑轮改选为 滑轮代号 lgs7 5 280 125 65 d 280 7 d 330 r 7 5 a 31 b 7 0 1 d 125 b 65 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 推荐轴承型号 276 212 3 3 6起升马达的计算选择 1 起升马达所受最大扭矩 2maxmax max 2 ch sd mn m i 1 088 14328 0 364 2 21 04 0 92 146 57 max 动力系数 max 1 0 35v 1 088 ch 传动效率 ch 0 92 i 起升减速传动比 i 21 04 max d 起升卷筒上钢丝绳最外层直径 max d d d 364 max s 最大静拉力 max s 14328n 2 液压马达的排量 3 max 6 28 m qmr p 6 6 28 146 57 18 100 92 5 5 533 10 55 1 mrcmr m 液压马达机械效率 m 0 92 c 液压马达转速 max max max m i v n d 6 21 04 5 3 14 0 36 1670r min 齿轮式和叶片式输出扭矩较小 况且不适于低速传动 因此 一般情况下均采用 柱塞式液压马达 柱塞式马达可以分为径向柱塞马达和轴向柱塞马达两种 轴向柱塞马达除具有转 速范围宽 扭矩大的优点外还具有结构紧凑 径向尺寸小 转动惯量小等优点 故选 用之 更具对国产轴向柱塞马达产品的性能比较 8 吨液压汽车起重机选用上海液压泵 厂引进西德海桌玛蒂克公司技术生产的 a2f6 1 系列斜轴式定量马达 型号为 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 a2f56w6 1 输入排量为 56 1cm3 r 最高转速为 2390r min 最大输入流量 131l min 最大功率 78kw 最大输出扭矩 312n m 3 3 7液压泵的计算和选择 1 液压泵的工作压力 max11 ppp 17 7 1 519 2mpa 1 p 液压马达最大工作压力 1 p max 1 6 28 17 7 ml m mpa q max m 起 升马达所最大扭矩 max m 146 57n m 1 q 起升马达排量 3 cm r ml 起升马达机械效率 ml 0 92 2 液压泵的流量 qp k max q qp 1 3 93 7 122l min k 系统泄漏系数 k 1 3 max q 液压马达所需最大流量 maxmax1 qnq max n 1670 56 1 93687 3 mincm 93 7l min 液压泵主要有齿轮泵 叶片泵和柱塞泵三种 对于汽车起重机 起液压系 统负载大 功率大 精度要求不高 所以 一般采用齿轮泵 根据系统的要求以及压 力 流量的需要 8 吨汽车起重机选择 40 32 型双联齿轮泵 其最高工作压力 25mpa 最高转速为 2500r min 两泵的理论排量分别为 40cm3 和 32cm3 3 3 8减速器的计算选择 1 传动比 0 1670 21 04 79 39 t n i n n 液压拿大额定转速 n 1670 t n 卷筒转速 t n 0 60a v d 79 39r min a 滑轮 倍率 a 3 00 364ddddmm 卷筒卷绕直径 2 功率计算 5 2 1 11 12 2 i n pp 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 1 2 p 1 1 088 4 5 1 12 78 p 72 71 kw 2 起升载荷动载系数 2 1 088 i 工作级别 i 4 因此 根据 起重机设 计手册 表 3 10 5 选择 qjr 减速器 输入转速 1 n r min 1000 名义中心距 1 a mm 500 许用输出扭矩 2 t 42500 公称传动比 20 高速轴许用功率 kw 166 0 3 减速器外型及安装尺寸 mm 图 3 3qjr 型减速器外形和安装尺寸 2 a 280 3 a 680 输入轴端 22 65 140dl 输出轴端 00 130 200dl 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 n 285 k 340 0 00 5 b 475 0 1 0 f 30 g hg 320 4 33d 20 900e 0 1s 1 140 e h 867 l 1387 r 447 质量 kg 850 kg 3 3 9制动器的计算选择 起升机构制动器的制动转矩必须大于由货物产生的静转矩 在货物处于悬吊状态 是具有足够的安全裕度 制动转矩应满足下式要求 ai qd kt zz 2 0 式中 tz 制动器制动转矩 kz 制动安全系数 kz 1 5 机构总效率 0 82 72 488 2032 82 0 298 0 1016 5 1 2 4 0 ai qd kz n m 3 3 10吊钩的设计 计算和选择 1 吊钩的尺寸确 qd 90 30 30 8 84 85mm 取 d 85 0 7584 85 0 7563 64sdmm 取 s 64 2 1 0 1 d h 取1 d h 则 h 85mm hl 5 2 2 1 取 l1 2h 则 l1 170mm 21 0 542 543lhlmm 取 2 尾部罗纹直径确定 吊钩材料选择 dg20mn 510mpa 根据公式 2 2 1 4 q d 地 2 44 1 0425 78400 14 2948 3 14 510 q dmmmm 故根据 起重机设计手册 表 3 4 2 选 4 号钩可以满足要求 3 螺母高度的计算 根据公式 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 22 2222 22 44 qq h zdddd t 挤 挤得 2 22 2 44 1 088 8 5 0 035 598 3 14 5246 587 333 qt hmmm dd 挤 z 螺母的螺纹高度 z h t t 螺母的节距 d 螺母的外径 2 d 螺 母的内径 故根据 机械设计实践 表 17 1 选择普通螺纹 公称直径 d 52 接节距 p 5 中径 1 d 48 752 小径 2 d 46 587 4 吊钩的强度计算 截面 a a 1 01ka qe f kre 内 2 02ka qe f kre 外 则有 79968 42 5 193 25333 5671 625 0 071538542 5 mpampa 内 79968 42 5 65 71333 5671 625 0 071538542 5 mpampa 外 因此截面 a a 安全 5 吊钩拉板的验算 吊钩拉板主要验算有孔断面的抗拉强度 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 图 3 4吊钩基本参数和主要尺寸 a 水平断面 a a 因孔边有应力集中 故孔内侧拉力应最大 2 1 21 7 s j q bd 拉 1 0425 79968 0 3526 53 2 150 125 148 mpa 拉 195 88 1 7 s mpa 拉 j 应力集中系数 j 0 35 故水平断面 a a 安全 b 垂直端面 b b 内侧拉应力最大 22 20 22 10 4 324 s qhd dhd 拉 22 22 1 024 799684 7052 48 10111 32 52 1484 7052 s mpampa 拉 故水平断面 b b 安全 6 吊钩横梁的验算 a 吊钩横梁的中间部分应按弯曲强度进行演算 2 3 138 75 22 4 s qlm mpa wbd 2 3 1 0425 79968 207 57 42 138 75 1445270 mpampa 故横梁的中间部分安全 b 吊钩横粱的轴颈 一般按平均挤压力计算 2 1 25 s q d 挤 挤 1 0425 79968 57 26 2 52 14 mpa 挤 所以 66 6 5 mpa 挤 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 故吊钩横梁的轴径安全 第 4 章运行机构的设计计算 4 1主动轮的布置方式 主动轮布置的位置及主动轮的数目应保证在任何情况下都有足够的主动轮轮压 否则 主动轮在起动或制动过程中 由于附者力不足将会出现打滑的现象 通常主动 轮占车轮总数的一半 对于速度低的起重机也可以取车轮总数的 1 4 运行速度高的 起重机可采用全部车轮驱动 主动轮的布置方案有以下几种 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 图 4 1主动轮布置方式 1 单面布置 a 由于主动轮在一侧轨道上 主动轮轮压之和变化比较大 两侧车轮易跑偏 故应 少用 2 对面布置 b 在跨度小的桥式起重机上用得较多 因为机构便于布置 能保证主动轮轮轮压之 和不随小车位置而变化 不宜用于臂架式起重机 因为主动轮轮压之和随臂架位置变 化较大 3 对角布置 c 常用于中 小型旋转起重机上 这是因为臂架旋转是对角主动轮轮压之和通常变 化不大 4 四角布置 d 广泛运用于大型 高速运行的各种起重机上 这是因为四角的主动轮轮压之和基 本不变 综上所述 8 吨汽车起重机选用对面布置 4 2运行机构驱动方式的选择 现代起重机上广泛采用分别驱动 即两边车轮分别由两套独立的机械联系的驱动 维修方便 可以省去长的走台 有利于减轻主梁自重 在起重机运行机构上得到了广 泛采用 4 3运行机构的设计计算 运行机构设计计算的内容包括 发动机 减速装置和制动器的确定 设计原始数 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 据主要有 额定起升重量 q 起重机自重 g 运行速度 v 工作级别 用途及工作条 件等 4 3 1运行阻力的计算 1 滚动阻力 f f cos f fmgf 98000 0 2 cos20 18417 98 n 道路坡度角 20 f 滚动阻力系数 根据 起重机设计手册 表 2 4 2 取 f 0 2 2 坡度阻力 p f sin p fmga 98000 sin20 33517 97 n 3 加速阻力 g f 0g dv fm dt 23 1 0 04 0 070 0310 100 5 5150 98 n dv dt 加速度 平均可取 22 0 5 1 1 m sm s 0 计入回转计量的系数 2 0 1 0 040 06 0 030 04i m 根据 起重机设计手册 表 2 4 3 取 i 0 07 4 风阻力 w f wiwifni fpk k q a 1 62 1 23 90 6 1062 72 n w f 1771 2 n f k 风力系数 f k 1 6 n k 风压高度变化系数 n k 1 23 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 q 计算风压 2 n m 2 0 690 i qqn m a 迎风面积 2 m 根据 起重机设计手册 表 1 3 17 取 a 6 2 m 5 静阻力 j f jifpgwi fffff 33517 97 17417 98 5150 98 1062 72 58149 65 n j f 58858 13 n 4 3 2电动机的选择 1 静功率 j p 0 1000 j j f v p m 58149 65 0 25 1000 0 9 2 8 08 kw 机构传动效率 0 9 m 电机个数 m 2 2 初选 dj pk p 1 2 8 08 9 69 d k 功率增大系数 室外 d k 1 2 因此 根据 机械设计实践 表 19 1 选 y 系列三相异步电动机 型号 1 1602ym 功率 11kw 转速 2920r min 最大转矩 2 2 3 电动机的过载校验 因为 2 1 100091280 j asa f vj n mt 6 36 0 63 6 99 kw n p p cos 9 68 kw 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 2 1 100091280 j n asa f vj n p mt n p 基准接电持续率时电动机的否定功率 平均启动转矩标么值 1 7 j f 运行静阻力 jj ff v 运行速度 1 75 6000 dn vm s i 机 构传动 效 率 0 95 j 机 构总传动 惯量 2 12 2 9 3 qg v jk jjm n d 1 j 电动机转子转动惯量 2 j 制动轮和联轴器的转动惯量 k 飞轮矩影响系数 k 1 1 n 电动机额定转速 a t 机构初选起动时间 a t 6s 所以 电动机过载保护可靠 d 电动机的发热校验 s pp 1000 j s f v pg m 0 8 58858 13 1 75 1000 10 0 95 8 67 kw p 11 kw 4 3 3减速器的选择 1 减速器的传动比 0 0 60000 n d i v 3 14 2920 0 8 60000 15 0 008 2 减速器输入功率 j p 的计算 1 1000 jg j ffv p z 58149 655150 98 0 251 21000 0 95 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 8 33 kw 图 4 2qjs 型减速器外形和安装尺寸 故根据 起重机设计手册 表 3 10 6 和 3 10 9 选 qjs 的主要参数和安装参数为 输入轴转速 1 minn r 1000 名义中距 1 a mm 335 许用输出扭矩 2 t n m 12500 公称传动比 125 高速许用功率 kw 9 8 安装尺寸 mm 2 a 236 3 a 170 03 a 741 输入轴端 2 d 38 2 l 80 输出轴端 0 d 110 0 l 165 n 255 k 280 0 00 5 b 400 0 1 0 f 25 g 270 4 d 26 20 e 900 s 27 2 e 95 h 735 l1301 r 375 4 3 4制动器的选择 21 1 25 2000 pwm d tfff i m 0 8 0 95 1 2533517 97 1771 2912 86 2000 0 08 2 1020 5 m s 4 3 5联轴器的选择 18cnt tntt 1 35 1 2 2 2 3 564 n m 1 n 联轴器安全系数 1 n 1 35 8 刚性载系数 8 1 2 n t 电动机额定扭矩 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 在此根据 起重机设计手册 表 3 12 10 选择 带制动器的联轴器如图 图 4 3tll 型带制动轮弹性套柱销连轴器基本参数和主要尺寸 4 3 6轮胎计算选择 选普通断面轮胎 11 00 20 0 5831 39 2 31 wkapbdb 0 5831 39 2 31 0 425 0 28227 89 82 93 9672 79 27900n w 轮胎承载能力 k 轮胎充气压力0 4250 465k p 轮胎充气压力 2 kg cm d 轮毂直径 cm a 速度系数 根据 机械设计实践 表 2 4 9 取 a 1 0 b 装在理想轮毂上的充气轮 胎断面宽度 1 1 180arcsin 227 89 141 3 c b bb mm 1 b 轮胎端面宽度 c 轮 毂端面宽度 故选普通断面轮胎 11 00 黑龙江工程学院本科生毕业设计 26 第 章变幅机构的设计计算 5 1 变幅力的计算 5 1 1正常工作是的变幅力 1 cossintan l l tqqll lm 1 cos 2 bw gpl 2 sin 900 t b n gr l 黑龙江工程学院本科生毕业设计 27 12 14 3381018 29cos7018 29sin70 tan1 2 143 133582 425 n 5 1 2最大变幅力 max 1 t l 1 cossintancos 2 bw l l qqlqq lgpl m 2 sin 900 t b n gr l 1 1 15 187645 580011 31 8061 57 2 14 1419954 43 n 5 2液压缸的计算选用 5 2 1缸筒内径的计算 6 44 14995 43 3 14 8 10 f d p 0 15 m f 液压缸负载力 f 14199 43n p 工作压力 p 8mpa 故根据 起重机设计手册 表 6 4 11 圆整为标准值 d 160mm 5 2 2活塞杆直径的计算 1 计算 d 活塞杆直径 d 一般按液压缸往复运动速度比 计算 即 11 33 1 1 33 dd 79 69 mm 速度比 根据 起重机设计手册 表 6 4 13 得 1 33 故根据 起重机设计手册 表 6 4 12 圆整为标准值 d 80 mm 2 强度验算 活塞干工作时 一般主要受轴向拉压作用力 因此活塞干的强度验算按直杆拉压 公式计算 即 2 4f d 黑龙江工程学院本科生毕业设计 28 2 4 141995 43 3 14 80 28 26 mpa 活塞杆内应力 f 液压缸负载力 活塞杆材料许用应力 b n b 为材料的抗拉强度 n 为安全系数 一般取35 b n n 选 20 号刚 b 410 mpa 5 b 82 mpa 故活塞杆抗拉压强度符合要求 3 稳定性验算 当活塞杆直径与液压缸安装长度之比为 1 10 以上时 活塞杆容易出现不稳定状 态 产生纵向弯曲破坏 这时必须进行受压稳定性计算 通常计算时把液压缸整体看 成一个和活塞杆截面相等的杆件 采用欧拉公式计算出临界压缩载荷 f 再代入压杆 稳定公式进行验算 欧拉公式为 2 22 k ej f l 25 22 3 142 1 107 7 29 11 695 5 57 7 10 n e 材料的弹性模数 对刚而言 e 2 1 5 10 mpa j 活塞杆横截面惯性挤矩 j 4 64d l 液压缸安装长度 故根据 起重机设计手册 表 6 4 14 取 l 1 695m 长度折算系数 故根据 起重机设计手册 表 6 4 14 取 1 压杆稳定公式为 kk ffn kk fn 1 39 7 10 n f f 液压缸最大负载力 k n 安全系数 一般取 3 5 5 黑龙江工程学院本科生毕业设计 29 故液压缸稳定 5 2 3缸筒壁厚及外径的计算 1 缸筒壁后的计算 2 n pd 12 60 2 82 11 71 mm n p 液压缸耐压试验力 当16pmpa 时 n p 1 5p p 为液压缸的工 作压力 缸筒材料的许用应力 0 n 0 为材料的抗拉强 度 n 为安全系数 一般取 5 2 缸筒外径的计算 1 2dd 160 2 11 71 183 42 mm 故根据 起重机设计手册 表 6 4 15 圆整 1 194d mm 图 5 1液压缸基本参数和主要尺寸 黑龙江工程学院本科生毕业设计 30 第 章回转机构的设计计算 回转机构是回转类型起重机的重要工作机构之一 能使被起吊重物绕起重机的回 转中心作圆弧运动 实现在水平面内运输重物的目的 它由回转支承装置和回转驱动 机构两大部分组成 6 1回转支承装置的选择计算 6 1 1回转支承装置的选择 滚动轴承式回转支承装置尺寸紧凑 性能完善 可以同时承受垂直力 水平力和 倾覆力矩 密封和润滑条件好 回转阻力小 是中小吨位起重机上应用最广的回转支 承装置 故选此装置 6 1 2回转支承装置的计算 已知 q 4 108 nlmax 5m 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 g1 4 108 0 namax 2 4m g2 4 102 1 nb 0 2m g3 4 102 nc 0 8m w 4 107 2 nh 1 8m 不同工况下回转支承所受载荷计算如下 1 考虑八级风力时的最大工作载荷 fa q g1 g2 g3 8 0 8 1 2 2 4 10 12 4 10 m q lmax g1 amax wh g2 b g3 c 8 5 0 8 2 4 2 7 1 8 1 2 0 2 2 0 8 4 10 44 9 4 10 n m 2 不计风力 考工作载荷虑 125 试验载荷时最大 fa 1 25q g1 g2 g3 1 25 8 0 8 1 2 2 4 10 14 4 10 n m 1 25q lmax g1 amax g2 b g3 c 1 25 8 5 0 8 2 4 1 2 0 2 2 0 8 4 10 50 08 4 10 n m fa 12 4 10 n m q lmax g1 amax g2 b g3 c 8 5 0 8 2 4 1 2 0 2 2 0 8 4 10 40 08 4 10 n m 工况 2 可作为静态计算载荷 工况 1 作为动态容量计算 回转支承结构形 式考虑采用单排四点接触式 01 系列 根据 起重机设计手册 表 2 5 2 和表 2 5 3 查的工况参数和载荷换算系数如下 f s 1 25fd 1 55ka 1 0 接触压力角 60 回转支承当量载荷为 径向载荷数值较小忽略不计 静态 fa1 fs fa 1 25 14 4 10 17 5 4 10 n 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 m1 fs m 1 25 50 08 4 10 62 6 4 10 n m 动态 fa1 fd fa 1 55 12 4 10 18 6 4 10 n m1 fd m 1 55 44 94 4 10 69 66 4 10 n m 螺栓计算载荷 fa 14 4 10 n m 50 08 4 10 n m 根据上述计算结果 对照承载能力曲线可以确定选用 01 75 3150 回转支承 6 2回转驱动装置的选择计算 6 2 1回转驱动装置的选 汽车 轮胎等起重机的回转机构 多数采用液压马达驱动 初选液压回转驱动机 构 6 2 2回转驱动装置的计算 1 摩擦阻力矩 tm 对滚动轴承式回转支承装置 tm n wd 2 1 2 1 0 01 0 02 310 4 10 310 n m 式中 w 回转阻力系数 w 0 01 滚球式 d 滚道平均直径 d 20mm n 全部滚动体所受的总压力 n n fa 4 4 10310 30sin 1075 38 sin 0 2 坡道阻力矩 tp 4004 1 1069 0 135sin15sin10 8 022 02 14 28 0 sinsin h i iip lgt 式中 i g 起重机回转部件质量的重力 i l 各部件中心至回转轴线的距离 坡道角度 15 起重机回转角度 135 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 3 风阻力矩 tw 臂架与风向垂直时 由风力产生的阻力矩最大 44 max 1036 1210 8 17 235 2 hfrft wgwqw n m 式中 wq f 物品受到的风力 wg f 起重机回转部分受到的风力 h 风力 wg f作用线至起重机回转中心的距离 r 起重机幅度 等效风阻力矩 we t 44 max 1065 8 1036 127 07 0 w tn m 4 惯性阻力矩 tg mn t n g cgbgagql t n jjttt n i giqgggqg 10 4 205 5 155 9 2 1 10 10 8 022 02 14 28 058 55 9 55 9 44 2222 2 3 2 2 2 1 2 1 式中 q j 物品对起重机回转中心线的转动惯量 n i gi j 1 起重机各部件和构件绕回转中心线的转动惯量 n 起重机回转速度 t 机构启动或制动时间 起重机回转阻力矩 mn ttttt gppm 1077 214 10 4 20565 8 69 0 031 0 4 4 6 2 3液压马达的选择 液压马达的工作压力 p 取决于回转机构阻力矩和液压马达的排量 15 24 92 0 10 3 50 1077 21414 3 20002000 4 mqi t p mpa 式中 q 液压马达的排量 q 50 3ml r i 机构传动比 i 10 m 液压马达机械效率 m 0 92 根据 起重机设计手册 表 6 3 6 初选液压马达的型号为 gmg2050 黑龙江工程学院本科生毕业设计 34 液压马达的最大输出转矩 tmax 应满足 gwpmm tttji qp t maxmax max max 2000 式中 pmax 液压马达最高工作压力 pmax 30 mpa 4 6 max max 1029 240 14 3 2000 3 501030 2000 m i qp t n m 即此型号的液压马达满足工作的需要 6 2 4制动器的选择 回转速度低的小型液压汽车起重机 由于回转惯性矩小 采用液压系统闭锁能够 达到制动的目的 一般不装制动器 6 2 5极限力矩联轴器的选择 液压驱动的回转机构 在液压系统中为了缓和冲击 通常设置双向缓冲器 限制 工作液体的最高压力 不必另装机械极限力矩联轴器 第 7 章臂架伸缩机构的设计计算 7 1臂架伸缩机构的驱动形式 臂架伸缩机构的驱动型式有机械式 液压式和复合式三种 液压驱动又是吊臂伸 缩机构的主要驱动型式 设计相应的伸缩液压缸和油路 可以实现臂架的各种伸缩方 式 在此选用液压驱动方式的独立伸缩方式 7 2臂架伸缩阻力的计算 臂架带载伸缩时主要的载荷有 1 臂架搭接处的摩擦力 2 伸缩臂和货物重 量在臂架轴线方向的分力 3 其中钢丝绳分拉力 通常在臂架最大仰角状态时计算 伸臂阻力 在臂架最小仰角或水平状态是计算伸缩臂阻力 如图 a 是二级伸缩臂在全伸 吊重工况下各伸缩臂的受力简图 设臂架仰角 为 起重分支拉力为 s 货物及吊具重量为 q 搭接处支反力为 1 a 及 1 b 摩檫力为 1 f 及 1 e 2 节臂自重为 1 g 液压港 5 推力为 1 r 缩臂时 重量分力和起重分支拉力 黑龙江工程学院本科生毕业设计 35 由阻力变为助力 如图 b 是伸缩臂的伸缩阻力计算图 此时摩檫力为 1111 fa eb 由 0 0 0 0xym 的平衡方程 1111 111 11 1 sin cos0 22 cossin cossin rabsgq abgq hh aebleq lae g bes ce 联立解以上方程得 1 cossin 2 2 h qlleae a le 1 cossin 2 2 h gblees ce le 1 cossin 2 2 h qlleae b le 1 cossin 2 2 h gblees ce le 1 2cos2sin 2 l qleea r l e 1 2cossin2 2 ll gbhlsc l e 黑龙江工程学院本科生毕业设计 36 1 r 265462 81 n 7 3臂架伸缩液压缸的选择 臂架伸缩液压缸都是将活塞固定在基本臂上 缸筒连同伸缩臂一道伸缩缸筒联接 伸缩臂的销轴位于缸筒全伸后的活塞平衡面内 作为液压缸的中间支座 这种结构可 以使液压缸轴向弯曲计算简化为活塞杆的纵向弯曲计算 同时还提高了液压缸的惩载 能力 臂架伸缩液压缸的活塞杆承受纵向弯曲时的临界力为 2 6 2 10 cr ei pn l 1 18 8 10 n e 活塞杆材料的弹性模量 e 2 1 5 10 mp