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机械毕业设计1248全路面起重机正文,机械毕业设计论文
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1 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。 nts 2 1.2 全路面起重机的特点 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。 nts 3 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。 nts 4 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nts 5 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 maxd C Sd :钢丝绳直径（ mm）； C ：选择系数（ mm/ N ） maxS:钢丝绳最大工作静拉力（ N） （ 2）选择单联滑轮 故 m a x 1212zQS m nts 6 3(1 0 . 0 2 ) 8 1 0 9 . 8 12 3 0 . 9 5 0 . 9 6 =14614。 04（ N） Q ：起升载荷， Q Q q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 maxd C S0 .0 9 9 1 4 1 6 1 4 .0 4 =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0D0D e d0 1 8 1 2 2 1 6D 0D：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=225,7D=265,R=5.5,a=25,b=5.5,1D=110,B=60,nts 7 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)D E d =（ 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=(0.53: 0.56) d 取 R=0.54d =0.54 14=7.56mm 标准绳槽深度 h h=（ 0.25: 0.4） d 取 h=0.3d =0.3 14=4.2mm 标准绳槽节距 p p=d+(2: 4)mm 取 p=d+2 =14+2=16mm 卷筒上有螺旋槽部分长0L0 0()HnL n tD 31 2 1 0 3( 2 ) 1 63 . 1 4 3 6 4 =535.95（ mm） H:起升高度， H=12 310 mm； m:滑轮组倍率， m=3；0D:卷筒卷绕直径，0D=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sL0 2 12 ( )sgL L L L L nts 8 =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= 0.207.5，标准槽型1p=16.0,1h=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）；34DD=322（ mm）；1 d=80（ mm）；2 d=17（ mm）；1 H=390（ mm）； 2H=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： nts 9 滑轮代号： LGS7.5 280-125-65； D=280,7D=330,R=7.5,a=31,b=7.0,1D=125,B=65, 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 2 m a x m a xm a x ( . )2chSDM N Mi =1 . 0 8 8 1 4 3 2 8 0 . 3 6 42 2 1 . 0 4 0 . 9 2=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；maxD：起升卷筒上钢丝绳最外层直径，maxD=D+d=364；maxS：最大静拉力，maxS=14328N （ 2） 液压马达的排量 3m a x6 . 2 8 /MQ m rp 66 .2 8 1 4 6 .5 71 8 1 0 0 .9 2 =5.5 5 3 31 0 / 5 5 . 1 /m r c m r m：液压马达机械效率，m=0.92 c:液压马达转速 m a xm a xm a xm i vN D = 6 21.04 53.14 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。 nts 10 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 m a x 1 1P P P 1 7 . 7 1 . 5 1 9 . 2 M P a 1p：液压马达最大工作压力，1p m a x16 . 2 8 1 7 . 7mlM M P aq ； maxM ：起升马达所最大扭矩，maxM=146.57N.M；1q：起升马达排量（ 3cmr ） ml：起升马达机械效率，ml=0.92 （ 2） 液压泵的流量 Qpf KmaxQQp=1.3 93.7=122l/min K:系统泄漏系数， K=1.3；maxQ：液压马达所需最大流量，m ax m ax 1Q N q maxN=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 01670 2 1 . 0 47 9 . 3 9tni n n:液压拿大额定转速， n=1670；tn：卷筒 转速，tn=060avD =79.39r/min； a:滑轮倍率， a=3；00: 3 6 4D D D d m m 卷 筒 卷 绕 直 径 ，； nts 11 （ 2） 功率计算 521 1 1 . 1 22 I npp 12p （ 1+1.088） 451.12 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1n（ r/min） :1000;名义中心距1a（ mm）：500；许用输出扭矩2T： 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 3 QJR 型减速器外形和安装尺寸 nts 12 2a=280；3a=680；输入轴端：226 5 , 1 4 0dL；输出轴端：001 3 0 , 2 0 0dL； n=285； k=340; 00 0.5()b =475; 0.10()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 : aiQDKT 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 72.4 8 82032 82.02 9 8.010165.12 40 aiQDK Z N/m 3.3.10 吊钩的设计，计算和选择 （ 1） 吊钩的尺寸确 QD )9030( =30 8 =84.85mm，取 D=85； 0 . 7 5 8 4 . 8 5 0 . 7 5 6 3 . 6 4S D m m ，取 S=64； ,2.10.1Dh取 1Dh，则 h=85mm； hL )5.22(1 ，取 L1=2h，则 L1=170mm； 210 . 5 4 2 . 5 4 3L h L m m ， 取（ 2） 尾 部罗纹直径确定 吊钩材料选择 DG20Mn， =510Mpa 根据公式： 2214Qd地， 24 4 1 . 0 4 2 5 7 8 4 0 0 1 4 . 2 9 4 83 . 1 4 5 1 0Qd m m m m 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 nts 13 根据公式： 222 2 2 22244QQHZ d d d dt挤 挤得， 222 24 4 1 . 0 8 8 8 5 0 . 0 3 5 . 5 9 83 . 1 4 5 2 4 6 . 5 8 7 3 3 3QtH m m mdd p挤z：螺母的螺纹高 度， z=ht； t:螺母的节距； d：螺母的外径；2d：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1d=48.752；小径2d=46.587 （ 4）吊钩的强度计算（截面 A-A） 101kAQeF K r e内 202kAQeF K r e 外则有： 7 9 9 6 8 4 2 . 5 1 9 3 . 2 5 3 3 35 6 7 1 . 6 2 5 0 . 0 7 1 5 3 8 5 4 2 . 5 M P a M P a p内 7 9 9 6 8 4 2 . 5 6 5 . 7 1 3 3 35 6 7 1 . 6 2 5 0 . 0 7 1 5 3 8 5 4 2 . 5 M P a M P a p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。 nts 14 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 12 1 . 7sjQbd 拉 1 . 0 4 2 5 7 9 9 6 8 0 . 3 5 2 6 . 5 32 1 5 0 1 2 5 1 4 8 M P a 拉 1 9 5 . 8 81 . 7s M P a f 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： 222022104324sQ h dd h d 拉 22221 . 0 2 4 7 9 9 6 8 4 7 0 5 2 4 8 . 1 0 1 1 132 5 2 1 4 8 4 7 0 5 2sM P a M P a p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： 23 1 3 8 . 7 52 2 . 4sQlm M P aw B d nts 15 23 1 . 0 4 2 5 7 9 9 6 8 2 0 7 5 7 . 4 2 ( ) 1 3 8 . 7 51 4 4 5 2 7 0 M P a M P a p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。 2125sQd 挤 挤 1 . 0 4 2 5 7 9 9 6 8 5 7 . 2 62 5 2 1 4 M P a 挤所以， 6 6 . 65 M P a f挤故 吊钩横梁的轴径安全。 nts 16 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： 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) nts 17 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fFc o sfF m gf 9 8 0 0 0 0 . 2 c o s 2 0 。 =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pFsinpF mg a=9 8 0 0 0 sin 2 0 。 =33517.97（ N） （ 3） 加速阻力gF0g dvFmdt= 231 0 . 0 4 0 . 0 7 0 . 0 3 1 0 1 0 0 . 5 =5150.98（ N） nts 18 dvdt：加速度，平均可取 220 . 5 / 1 . 1 /m s m s: ；0：计入回转计量的系数， 20 1 ( 0 . 0 4 0 . 0 6 ) 0 . 0 3 0 . 0 4im :，根据起重机设计手册表 2-4-3 取 I=0.07 （ 4） 风阻力wFw I w I f n IF p k k q A=1 .6 2 1 .2 3 9 0 6 =1062.72（ N） wFC=1771.2（ N） fk：风力系数，fk=1.6；nk：风压高度变化系数，nk=1.23 q：计算风压（ 2/Nm）， 20.6 90 /Iq q N m CA：迎风面积（ 2m ） ，根据起重机设计手册表 1-3-17 取 A=6 2m （ 5） 静阻力jFjI f p g w IF F F F F =33517.97+17417.98+5150.98+1062.72 =58149.65（ N） jFC=58858.13（ N） 4.3.2 电动机的选择 （ 1） 静功率jP01000jjFVPm= 5 8 1 4 9 .6 5 0 .2 51 0 0 0 0 .9 2=8.08（ KW） ：机构传动效率， =0.9； m：电机个数， m=2 （ 2） 初选 djP K P=1.2 8.08 nts 19 =9.69 dK：功率增大系数，室外dK=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：1160 2Ym；功率： 11KW；转速： 2920r/min；最大转矩： 2.2 （ 3） 电动机的过载校验 因为： 211 0 0 0 9 1 2 8 0ja s aFv jnmt =6.36+0.63=6.99（ KW） nP=P=cos =9.68（ KW） 211 0 0 0 9 1 2 8 0jn a s aFv jnPmt nP：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，=1.7jF=运行静阻力，jjFF C； v：运行速度 1 . 7 5 /6000Dnv m si ：机构传动 效率， =0.95； j ：机构总传动惯 量， 212 29 . 3() Q G vj k J J mnD ； 1J ：电动机转子转 动惯量 2J ： 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；at：机构初选起动时间，at=6s 所以，电动机过载保护可靠。 d.电动机的发热校验 sPP1000 jsFvPGm = 0 . 8 5 8 8 5 8 . 1 3 1 . 7 51 0 0 0 1 0 0 . 9 5=8.67（ KW） p P=11（ KW） 4.3.3 减速器的选择 （ 1） 减速器的传动比 nts 20 0 060000nDi v = 3 .1 4 2 9 2 0 0 .86 0 0 0 0 1 5=0.008 （ 2） 减速器输入功率jP的计算 11000jgjF F vPz = 5 8 1 4 9 . 6 5 5 1 5 0 . 9 8 0 . 2 512 1 0 0 0 0 . 9 5=8.33（ KW） 图 4 2 QJS 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 / minnr： 1000；名义中距1a（ mm）： 335；许用输出扭矩2T（ 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=236，3a=170，03a741；输入轴端2d=38，2L=80；输出轴端0d=110，0L=165； n=255； K=280； 00 0.5b =400； 0.10f =25； g=270； 4d =26； 20e =900； s=27； 2e =95； H=735； L1301， r=375。 nts 21 4.3.4 制动器的选择 211 . 2 5 2 0 0 0 . p w mDT F F Fim C 0 . 8 0 . 9 51 . 2 5 3 3 5 1 7 . 9 7 1 7 7 1 . 2 9 1 2 . 8 62 0 0 0 0 . 0 8 2 =1020.5（ m/s） 4.3.5 联轴器的选择 18c n tT n T T =1.35 1.2 2.2 =3.564（ N.m） 1n：联轴器安全系数，1n=1.35；8：刚性载系数，8=1.2nT：电动机额定扭矩 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 3 TLL 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 . 5 8 3 1 . 3 92 . 3 1 ( )W K A P B d B nts 22 = 0 . 5 8 3 1 . 3 92 . 3 1 0 . 4 2 5 0 . 2 8 2 2 7 . 8 9 ( 8 2 . 9 3 ) =9672.79p 27900N W ：轮胎承载能力； K：轮胎充气压力 0 .4 2 5 0 .4 6 5K : ； 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， 111 8 0 a r c s i n2 2 7 . 8 91 4 1 . 3CBBB 。（ mm ）。， 1B 轮胎端面宽度， C 轮毂端面宽度。 故选普通断面轮胎 11.00 nts 23 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 c o s s i n t a nLLT Q q L Llm 1 c o s2 bwG P L + 2 s i n900t bn G R L = 1 2 . 1 43 3 8 1 0 1 8 . 2 9 c o s 7 0 1 8 . 2 9 s i n 7 0 t a n 12 . 1 4 3 。 。 。=133582.425（ n） 5.1.2 最大变幅力 max 1T l 1c o s s i n t a n c o s2 bwllQ q L Q q L G P Lm + 2 s i n900t bn G R L = 1 1 . 1 5 1 8 7 6 4 5 . 5 8 0 0 1 1 . 3 1 8 0 6 1 . 5 72 . 1 4 =1419954.43（ N） 5.2 液压缸的计算选用 5.2.1 缸筒内径的计算 64 4 1 4 9 9 5 . 4 33 . 1 4 8 1 0FDP=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 nts 24 1 1 . 3 3 11 . 3 3dD =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 24Fd 24 1 4 1 9 9 5 . 4 33 . 1 4 8 0 =28.26(Mpa)p ：活塞杆内应力； F：液压缸负载力； ：活塞杆材料许用应力 bn b 为材料的抗拉强度， n 为安全系数，一般取 35b nn : ，选 20号刚b=410(MPa)， =5b=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： 222kEJFL= 25223 . 1 4 2 . 1 1 0 7 . 7 2 91 1 . 6 9 5 =5.57 710 （ N） E:材料的弹性模数，对刚而言 E=2.1 510 Mpa； nts 25 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： /kkF F n/kkFn=1.39 710 Nf F F：液压缸最大负载力；kn：安全系数，一般取 3.5-5 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 2NPD 12 602 82 =11.71(mm) NP：液压缸耐压试验力，当 16p MPap 时，NP=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) nts 26 图 5 1 液压缸基本参数和主要尺寸 nts 27 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= 4108 N Lmax =5m G1= 4108.0 N amax =2.4m G2= 4102.1 N b=0.2m G3= 4102 N c =0.8m W = 4107.2 N h=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） 410 =12 410 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) 410 =44.9 410 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） 410 =14 410 N M=1.25Q Lmax+ G1 amax- G2 b- G3 c nts 28 =(1.25 8 5+0.8 2.4-1.2 0.2-2 0.8) 410 =50.08 410 N m Fa=12 410 N M=Q Lmax+ G1 amax- G2 b- G3 c =(8 5+0.8 2.4-1.2 0.2-2 0.8) 410 =40.08 410 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 =1.25 fd =1.55 ka =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 14 410 =17.5 410 N M1= fs M=1.25 50.08 410 =62.6 410 N m 动态： Fa1= fd Fa =1.55 12 410 =18.6 410 N M1= fd M=1.55 44.94 410 =69.66 410 N m 螺栓计算载荷： Fa=14 410 N M=50.08 410 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= NWD21= 21 0.01 0.02 310 410 =310 N m nts 29 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 = NFa 44 103 1 030s in 1075.38s in0 （ 2） 坡道阻力矩 TP 400411069.01 3 5s i n15s i n10)8.022.02.14.28.0(s i ns i n hi iiPLGT 式中：iG 起重机回转部件质量的重力 iL 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 （ 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 44m a x 1036.1210)8.17.235.2( hFRFT WGWQwN m 式中：WQF 物品受到的风力 WGF 起重机回转部分受到的风力 h 风力WGF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：weT 44m a x 1065.81036.127.07.0 WTN m （ 4） 惯性阻力矩 Tg mNtngcGbGaGQLtnJJTTT niGiQgGGQg.104.2055.155.92.110)108.022.02.14.28.058(55.9)(55.9)(44222223222121 式中：QJ 物品对起重机回转中心线的转动惯量 nts 30 ni GiJ1 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 mNTTTTT gppm.1077.21410)4.20565.869.0031.0(44 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。 15.2492.0103.501077.21414.32 0 0 02 0 0 0 4 mqiTP 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 液压马达的最大输出转矩 Tmax 应满足： gwpmm TTTJiqpT m a xm a xm a xm a x 2000 式中： pmax 液压马达最高工作压力， pmax=30 MPa 46m a xm a x 1029.24014.32 0 0 03.5010302 0 0 0 miqpT 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。 nts 31 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
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