工程起重机_完工__正文

第1章绪论11工程起重机的概念工程起重机为一种以间歇，重复工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升，下降，或升降与运移重物的机器设备。工程起重机是一种间歇动作的搬运设备，主要用作垂直运输，并兼作短距离水平运输。其工作特性是周期性的，也就是以重复的工作循环来完成提升转移回转及多种作业兼作的吊装工作。工程起重机的作用主要表现在减轻工人的繁重体力劳动，加快施工与作业进度，提高劳动生产率，降低施工与作业成本，提高质量等方面。12工程起重机的分类工程起重机主要包括轮胎式起重机，履带式起重机，塔式起重机，桅杆式起重机和缆索式起重机等。121轮胎式起重机轮胎式起重机又分为汽车起重机和轮胎起重机两种类型。1211汽车起重机通常习惯上把装在通用或专用载重汽车底盘上的起重机称为汽车起重机。1212轮胎起重机将起重作业部分装设在专门设计的自行轮胎底盘上所组成的起重机称为轮胎起重机。122履带式起重机把起重作业部分装设在履带底盘上，行走依靠履带装置的起重机称为履带式起重机。123塔式起重机塔式起重机的结构特点是有一直立的塔身，起重臂连接在垂直塔身的上部。13工程起重机的组成及其作用为了使起重机能正常作业，各种类型的起重机通常由工作结构、金属结构、动力装置与控制系统四部分组成的。这四部分的组成和作用分述如下131工作机构工作机构是实现起重机不同的运动要求而设置的。大家知道，要使一个重物从某一位置运动到空间任意位置，则次重物不外乎做垂直运动和沿两个水平方向的运动。起重机要实现重物的这些运动要求，必须设置相应的工作机构。不同类型的起重机，其工作机构稍有差异。例如厂房内使用的桥式起重机和露天货厂使用的龙门起重机，要使重物实现三个方向的运动，则设有起升机构（实现重物垂直运动）小车运行和大车运行机构（实现重物沿两个水平方向运动）。而对于轮胎式起重机、履带式起重机和塔式起重机，一般设有起升机构变幅机构、回转机构和行走机构。依靠起升机构实现重物的垂直上下运动；依靠变幅机构和回转机构实现重物在两个水平方向的移动；依靠行走机构实现重物在起重机所能及的范围内任意空间运动和使起重机转移工作场所。这四个机构是起重机的基本工作机构。1311起升机构起升机构是起重机最主要的机构。他由原动机、卷筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩组成。原动机的旋转运动，通过钢丝绳在卷筒上的缠绕再到滑轮组机构变为吊钩的垂直上下直线运动。起重机因驱动形式的不同，驱动卷筒的原动机可为电动机、可为液牙马达、也可为机械传动中某一主动轴。当原动机为电动机或高速液压马达时应通过减速器改为原动机的扭矩和转速。为了提高下降速度，起升机构往往设置离合器，使卷筒脱开原动机动力在重物自重作用下仅向旋转，让重物或空钩自由下降。大型起重机往往备有两套起升机构，吊大重量的称为主起升机构或主钩；吊小重量的称为副起升机构和副钩。副钩的起重量一般为主钩的1/51/3或更小。为使重物停止在空中某一位置或控制重物的下降速度，在起升机构中必须设置制动器或停止器等控制装置。1312变幅机构起重机变幅是指改变吊钩中心与起重机回转中心轴线之间的距离，这个距离称为幅度。起重机由于能变幅，这就扩大了作业范围，即由垂直上下的直线作业范围扩大为一个面的作业范围。不同类型的起重机，变幅形式也不同。对轮胎式起重机有钢丝绳变幅和液压缸变幅两种类型。钢丝绳变幅机构与起升机构类似，所不同的只是从变幅卷筒引出的钢丝绳不是连接在吊钩上，而是连接在吊臂根部，上边两种变幅形式都是使吊臂绕绞点在吊重平面内改变吊臂与水平面夹角来实现的。这种变幅形式的起重机又称为动臂式起重机。在有些塔式起重机中变幅是靠小车沿吊臂水平移动来实现的，又称为小车式变幅。1313回转机构起重机的一部分（一般指上车部分或回转部分）相对于另一部分（一般指下车部分或非回转部分）作相对的旋转运动称为回转。为实现起重机的回转运动而设置的机构称为回转机构。起重机有了回转运动，从而使起重机从线、面作业范围又扩大为一定空间的作业范围。回转范围分为全回转（回转3600以上）和部分回转（可回转2700左右）。一般轮胎式起重机和塔式起重机多是全回转的。1314行走机构轮胎式起重机的行走机构就是通用或专用汽车底盘或专门设计的轮胎底盘。履带式起重机的行走机构就是履带底盘。塔式起重机的行走机构是专门设计的在轨道上运行的行走台车。132金属结构起重机的吊臂、回转平台、人字架、底架（车架大梁门架、支腿横梁等）和塔式起重机的塔身等金属结构是起重机的重要组成部分。起重机的各工作机构的零部件都是安装或支撑在这些金属结构上的。起重机的金属结构是起重机的骨架。他承受起重机的自重以及作业时的各种外载荷。组成起重机金属结构的构件较多，其重量通常占主机重量的一半以上，耗钢量大。因此，起重机金属结构的合理设计，对减轻起重机自重，提高起重性能，节约钢材都有重要意义。133动力装置与控制系统动力装置是起重机的动力源，是起重机的重要组成部分。它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点。不同类型的起重机由不同的类型的动力装置组成。轮胎式起重机和履带式起重机的动力装置多为内燃机，可由一台内燃机对上下车各工作机构供应动力；对于大型汽车起重机，有的上下车各设一台内燃机，分别供应起重机机构（起升、变幅、回转）的动力和行走机构的动力。塔式起重机以及相对固定在港口码头、仓库料场上工作的一些轮胎起重机的动力装置是外接电源的电动机。起重机的控制系统包括操作装置和安全装置。动力装置是解决起重机做功所需要的能源。有了这个能源，就能使起重机各机构运动，而控制系统是解决各机构怎样运动的问题。如动力传递的方向，各机构运动速度的快慢，以及机构突然停止等。相应于这些运动要求，起重机的控制系统设有离合器、制动器、停止器、液压系统中的各种操作阀，以及各种类型的调速装置和专用的安全装置等部件。通过这些控制系统创造的条件，改变起重机的运动特性，以实现各种机构的运动、调速、改向、制动和停止等。从而达到起重机作业所要求的各种动作。14工程起重机的发展趋势根据国内外现有工程起重机产品和技术资料的分析，近来工程起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面。141广泛采用液压技术由于液压传动具有体积小。重量轻、结构紧凑、能无级调速、操纵轻便、运转平稳和工作安全可靠等优点，因此，今年来国内外各种类型的工程起重机广泛采用液压起重机。现已研制成功的有3、5、8、12、20、65、80、125、160、200、250、320、400等吨级的伸缩臂式液压起重机。国外液压起重机在品种和质量方面都有较大的发展，特别是大吨级液压起重机发展非常迅速，100吨级以上大型衍架臂式汽车起重机已普遍采用液压传动。随着液压技术和液压元件的发展，液压起重机将会获得进一步发展。142通用型起重机以中小型为主、专用起重机向大型大功率发展为了提高建设工程的装卸和安装作业的机械化强度，工程起重机的发展，仍是以轻便灵活的中小型起重机为主。目前国外普遍采用1040吨级的工程起重机。从数量上看，中小吨级的占多数，因此国外很重视改进，提高中型（1640吨级）液压起重机的性能，但为了满足大型石油、化工、冶炼设备和高压建筑大型斑材、构件的安装，国内外已生产了一系列1001000吨级的大型、特大型轮胎式起重机和各类型的塔式起重机。目前超过100吨级的轮胎起重机品种逐渐增多。从发展情况看，大型或特大型起重机以及发展衍架臂式起重机为主、而伸缩式液压起重机、由于伸缩臂的重量和行使状态的长度的限制，他的发展有待技术和材料的进一步研究。由于大型电站、大型高炉、化工建设和高层建筑的需要，塔式起重机的重量、幅度、工作速度和起升高度都有了大幅度的提高。143重视“三化“，逐步过度采用国际标准目前各国在发展工程起重机新产品中都很重视“三化”（标准化、系列化、通用化）。一些国家对工程起重机制定了国家标准，规定了起重机系列。有些国家虽然没有统一的规定，但各制造厂自成系列，注意采用通用零部件，为生产和使用提供便利条件。目前一些国家还按起重机的起升机构、回转机构、驱动桥、转向桥以及中心回转接头等，不分用于汽车起重机还是轮胎起重机一律进行标准化、系列化、通用化，使一种部件可以用在两种不同类型的起重机上。此外，还可使一种部件用到起重量大小不同的起重机上，如设计系列化吊臂，小起重量起重机的主臂可作为大起重量起重机的副臂，小起重量液压起重机的基本臂可作为大起重机的二节臂等。有的国家，设计时要求相近吨级的起重机基本部件通用化。如1016、2024、65100T的起重机主副起升机、回转机构等完全通用。我国对轮胎式起重机和塔式起重机分别制定了基本参数系列，统一产品型号和等级。为了发展品种、增加产量、提高产品质量和满足现代化专业生产的要求，工程起重机的“三化”水平将进一步得到提高。144发展一机多用产品为了充分发挥工程起重机的作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机时重视了产品的多用性。例如在工作装置设计方面，除了使用吊钩外，还设计了配备有电磁吸盘、抓斗、拉铲和材料抓取器等取物装置。有的还设计成用于建筑基础工程中，如装设钻孔装置和掀动打桩装置等一机多用的产品。又如在整机设计方面，近年来出现了自行塔式起重机，即汽车或轮胎塔式起重机和履带塔式起重机以代替固定式或轨道式塔式起重机。塔式起重机的组合设计在国外发展较快。145采用新技术、新材料、新结构、新工艺为了减轻起重机的自重，提高其中性能，保证起重机高效可靠地工作，各国都非常重视采用新技术、新材料、新结构、新工艺。新技术的应用除前述的广泛采用液压传动外有的起重机还采用液里传动。由于液力变矩器与发动机配合恰当，使发动机扭矩自动地适应行驶条件；并还采用动力换挡变速箱，液压转向装置以减轻司机的操作强度。为了防止起重机超载以倾翻，近年来研制了电子式起重机力矩限制器。这是一种较为安全的装置。当载荷接近额定起重量时。自动发出警报信号；当载荷时，力矩限制器自动切断起重机工作机构以保证起重机整机稳定安全。采用新技术特别是电子技术更加完善操作条件，是国外发展工程机械的一个普遍倾向，即所谓机电一体化。工程起重机也不例外。为了进一步改善司机操作环境，除司机操作室做的宽敞、视野良好、保温隔热和隔声外，还装有远距离联系设备和工业电视设备等。由于钢铁工业的发展、合金钢强度不断提高，为工程起重机减轻自重、特别是吊臂自重创造了极为有利的条件。国外在八十年代能出现400、500吨级的轮胎式起重机，可能采用了高强度低合金钢，国外采用了高强度钢管、支腿横梁及底架大梁采用高强度易焊合金钢。为了减轻起重机的自重，除了采用高强度钢材外，在结构形式方面的改进也是十分重要的，设计先进合理的箱形吊臂引起了各国的重视。近年来轮胎式起重机出现了盘形底座，起重机的上车通过回转支承安装在盆形底座上，从盆形底座上在对角方向安置四个辐射（可摆）支腿。这样吊重负荷经由盆形底座直接传递给支腿，而起重机底盘支承受行驶时的自重。这样，起重机可设计得轻一些。新材料、新结构的应用，促使采用新的加工工艺，国外为了扩大高强度钢材的应用，非常重视高强度钢的焊接工艺等技术的研究。第2章轮胎式起重机的总体选形21轮胎式起重机起重机的整体造型主要是根据其用途和作业场合。本次设计的起重机可用于野外起重、抢险、仓库、车站、码头及狭窄工作场合作业，需要良好的机动性能，固有轮胎式和履带式两种设计方案可供选择。轮胎式起重机既是工程起重机的主要品种，又是一种使用范围广、作业适应性大的通用型起重机。211汽车起重机通常习惯上把装在通用式汽车底盘上的起重机称为汽车起重机，汽车起重机由于它是利用汽车底盘，所以具有汽车的行驶通过性能，机动灵活，形势速度高，可快速移动，移动到作业场地后能迅速投入生产工作，因此特别适用于流动性大、不固定的作业场所。由于汽车底盘通常由专业厂商生产的，因此在现成的汽车底盘上装成起重机比较容易和经济。汽车起重机由于具有上述特点，因而随着汽车工业的迅速发展，近年来各国汽车起重机品种和产量都有很大发展，但汽车起重机也有弱点，主要是起重机总体布局受汽车底盘的限制，一班车身都比较长，转弯半径大，并且只能在起重机左右两侧和后方作业。212轮胎起重机将起重机作业部分装设在专门设计的自行轮胎底盘上所组成的起重机将为轮胎式起重机。轮胎式起重机因为它的底盘不是汽车底盘，因此设计起重机不受汽车底盘的限制。轴距、轮距可根据起重机总体设计的要求而合理布置。轮胎起重机一般轮距较窄，稳定性好；轴距小车身短，故转弯半径小，适用于狭窄的作业场合。轮胎起重机和前后左右四面作业，在平坦的地面上可不用支腿吊重以及吊重慢速行驶。一般说来，轮胎起重机行驶速度慢，其机动性不及汽车起重机。但它与履带式起重机相比，具有便于转移和在城市道路上通过的性能。近年来，轮胎起重机行驶速度有显著提高，并且出现了越野型液压伸缩臂式轮胎起重机，它具有较大的牵引力和较高的行驶速度，越野性能好，并且全轮转向，机动灵活，特别适用与狭窄地面上作业，七十年代以来国外很重视这一类型产品的发展。213履带式起重机把起重机作业部分装设在履带底盘上，行走依靠履带装置的起重机称为履带式起重机。履带式起重机在很长一段时间内是作为单斗挖掘机的一种变型机械，只有在近期内才作为独立机来生产的。履带式起重机与轮胎式起重机相比，因履带与地面接触面积大，故对地面平均比压小，约为0525公斤/厘米，可在松软、泥泞地面上作业。它牵引系数高，约为轮胎式15倍，爬坡度大，可在崎岖不平的地上行驶。由于履带式起重机支承面大，故稳定性好，一般不需要象轮胎式起重机那样设置支腿装置，对于大型履带式起重机，为了提高作业时的稳定性，履带装置设计成可横向伸展的，以扩大支承宽度。但履带式起重机行驶速度慢（15公里每小时），而且行驶过程要损坏路面。因此，转移作业场地时，需通过铁路运输或用平板拖车装运。又因履带笨重，用钢量大，制造成本高。因此，随着现代化建筑体系装置程度不断提高，工期不断缩短，要求广泛采用机动灵活，便于转移的起重机。近年来各种中小型轮胎式起重机产量大大增加，而履带式起重机有相对减少的趋势。但大型的履带式起重机仍有独特的用途。根户现有方案的优缺点，小组人员的研究分析，本着机动灵活、操作方便、实用可靠的原则，以提高工作作业效率，我们选用小型汽车起重机做为设计对象。本方案有以下几个特点1采用EQ1092F通用底盘，具有马力大，动力性好，速度高，牵引力大，爬坡度大的特点。2起重机作业部分采用能够液压传动，因此结构紧凑，既提高了作业效率，又扩大了作业范围。3采用二级伸缩臂，可按需要在规定范围内任意伸缩，动作平稳，微动性好，轻便灵活。4用前后H型支腿，四个支腿可以分别调平，并在现有8吨汽车起重机的基础上，适当加大了支腿的跨距，提高了整机稳定性。5采用动力装置，将汽车发动机的动力传于动力油泵，提高了汽车动力的利用率，同时也不必再为起重机另配动力原件。6行星齿轮减速器直接装在起升卷筒内，从而获得非常紧凑的结构，使起升机构能直接布置在吊臂尾部。22轮胎式起重机驱动装置的选择起重机的性能和结构特点在很大程度上取决于驱动装置（动力装置和传动装置的总称）。而驱动装置本身的重量和成本，对起重机的技术经济指标也起着显著的影响，因此设计起重机时，合理选择驱动装置和确定驱动形式是很重要的。工程起重机对驱动装置的要求，主要应从起重机本身的工作特点来考虑，主要的有以下几点。1适应外载荷多变的要求；2适应迅速改变运动方向的要求；3适应工作速度频繁变换的要求；4适应冲击振动的要求。此外，对于需要经常转移作业场地的工程起重机，要求有独立的动力能源装置。为了避免噪声的危害，要求低噪声的驱动装置。应于指出，要满足上述工作特点所指出的各项要求，仅仅依靠动力装置本身还不能完全达到。而必须有合理的传动装置与之相配合，以达到起重机所要求的传动特点。221内燃机机械驱动概述在轮胎式起重机和履带式起重机中，内燃机机械驱动得到广泛的应用，它通过机械传动装置将内燃机发出的动力传递到那个工作机构上去（简称内燃机驱动）。这种驱动装置有一个独立的能源，具有较大的机动性，可满足工程起重机流动性的要求。由于不受外能源的牵制，所以起重机一到达作业场地后就可随时投入到工作。此外，内燃机结构紧凑。一般来说，外形尺寸和重量较小。但内燃机机械驱动与电力机械驱动比较，前者存在不少缺点承受载荷能力差，在超负荷运转时容易熄火，因此不得不选用大一些功率的内燃机，以较大的功率储备来适应超载的需要；内燃机不能带载启动，因此在内燃机机械传动系统中，必须设置离合器结构，在启动时脱开离合器；内燃机不能运转，为了保证机构的正向和逆向转动，在机械传动的起重机必须设置逆转机构；内燃机在严寒地区运转，要采取措施，改善启动性能。此外，内燃机噪声、振动及污染的问题也有待进一步解决。在工程起重机中使用的内燃机目前常用的有两种类型，即柴油机和汽油机。柴油机比汽油机更具有使用经济性和工作可靠的优点，所以柴油机得到广泛的应用。从降低重量和减少外形尺寸考虑工程起重机用的柴油机应该是运输型的，最好选用工程起重机械用的中转速的柴油机以适应工程起重机特点，保证工作可靠性和简化中间传动装置的构造。内燃机驱动功率的确定起重机的内燃机驱动功率可按下述两种方法确定根据现有的同类型和吨位级相近的起重机参数来确定所需的功率，然后再核算起重机的各项技术参数是否满足设计要求；根据起重机设计参数，计算最大阻力距，然后确定所需的内燃机功率。222电力机械驱动概述外接电源使电动机传动，再经机械传动装置将动力传递到个工作结构的一种驱动方式简称电力驱动。外接电源的电力机械驱动的方式，在踏式起重机中得到广泛的应用。在少数轮胎起重机中也有采用这种驱动方式。电力机械驱动比内燃机械驱动有以下优点电动机能承受短时间的较大过载，而且可以带载随时驱动；电动机容易逆转，而且可在较大范围内实现无级调速；各机构可由独立的电动机分别驱动，使机械传动装置和操纵机构大为简化；操纵方便灵活，维修也比较方便；外接电源的驱动，没有内燃机那样废气污染而且噪声低。但这种驱动方式必须依靠外接电源，而且对电动机特性提出了特殊要求，一般最好选择过载能力强，调速范围大的直流电动机。但因往往缺乏直流外接电源，并且直流电动机价格昂贵，所以不便采用普遍采用。只有在内燃机发电机电动机这种内燃机电力驱动系统中直流电动机才获得采用。电力机械驱动容量的确定正确选用电动机的容量是很重要的。如果电动机容量不足，会使电动机过热，以致很快损坏，同时也会影响起重机的生产率。因为这时起动力矩不足，起动过缓，不能达到所需要的速度。如果电动机容量过大，不仅仅是浪费，而且使机构庞大，自重增加，起动过猛，传动机构载荷增大。因此，确定电动机容量的原则是在规定的工作条件下，电动机的温升不超过容许值，即不过热保证所需要的起动能力。223复合驱动工程起重机通常采用的复合驱动主要有内燃机电力驱动；内燃机液压驱动。内燃机电力驱动内燃机电力驱动与外接电源的电力驱动的主要区别是动力源不同。前者是独立的动力源内燃机；后者是外接电网电源。内燃机电力驱动通常是由柴油机驱动发电机发电，把内燃机的机械能转化为电能传送到工作机构的电动机上，在变为机械能带动工作机构转动。直流电和交流电都有采用。但更多的是采用直流发电机和直流电动机。因此，直流电动机可以在较大范围内无级调速，过载能力强。这种驱动形式是以直流电动机的良好工作特点克服内燃机工作缺点，是一种十分适合工程特点的驱动形式。但这种驱动形式电器设备多，它与外接电源的电力驱动比较，由于多了一台内燃机和一台发电机，因而重量大，价格昂贵，使起重机造价显著增大。2内燃机液压驱动在现代工程起重机中内燃机液压驱动得到越来越广泛的应用，其主要原因，一是由于机械能转化为液压能后，实现液压传动与许多优越性；二是由于液压技术本身发展很快，使起重机液压传动技术日趋完善。这种驱动形式不仅广泛应用于汽车起重机和轮胎起重机，近年来也应用于履带起重机代替以往的内燃机机械驱动形式。由于履带式起重机的动力装置装设在上车回转平台上，因此在以往的内燃机机械驱动系统中，履带行走机构所需的动力，需要从上车通过逆转机构等复杂的动力传送机构传到下车。而应用液压传动，只要通过高压油管和中心回转接头，就可把上车的动力容易而又方便地传到下车。内燃机液压驱动的主要特点是1减少了齿轮、轴等机械传动件，而代之以重量轻、体积小的液压元件和油管，使起重机的重量大为减轻，结构紧凑，外形尺寸小；2可以在很大范围实现无级调速，而且容易变换运动方向；3传动平稳，因为作为传动介质的液压油具有弹性，通过液压阀平稳而渐进地操作可获得平稳的柔和的工作特性；4易于防止过载；5操作简单、省力；这种驱动形式的主要缺点是1传动效率低，因为能量经过了两次转移；2液压元件加工精度要求高，因而加工成本大；3对密封要求也高，如果制造安装工艺不完善，常有运转失灵及漏油现象产生。随着液压技术的发展和工艺水平的提高，这些缺点已逐步得到解决。综上所述，结合小型起重机的特点，这次设计选用内燃机液压驱动。23轮胎式起重机动力装置的选择轮胎式起重机动力装置的布置有以下几种方案1一台发动机布置在下车；2一台发动机布置在上车；3两台发动机上、下车各布置一台。第一种方案，目前采用得比较广泛，这是因为1上车起重机构采用液压传动，动力传递比较方便，液压泵设在下车，高压油经回转街头送到上车驱动各个液压马达或液压缸。2下车行走机构采用一般通用汽车的机械传动或液力机械传动，故发动机设在下车较方便，因此传动系易布置，操作易实现。3目前，轮胎式起重机的行驶速度高，专用底盘的行走机构的传动装置也必须设计得与汽车传动系同样复杂，故发动机设在下车也是必须的。在设计汽车起重机时，有时往往不是选择发动机，而是选择整个通用的汽车底盘，要根据起重机最大额定起重机重量去选择相应载重量的汽车底盘。第二种方案在机械传动和电力传动的慢速行驶的轮胎起重机中普遍采用的。这种方案，发动机主要是上车起重机构。下车行走机构的动力由上车经回转中心下传而来，由于行走速度低于20KM/H，故对传动系统的要求比较简单。第三种方案在大型的汽车起重机中采用得比较广泛。因为此时行走用的下车发动机功率很大，发动机也较昂贵，起重用的功率为其1/3以下，故起重时使用行驶发动机在功率利用上很不合理。分析以上三种方案，结合本次设计，轮胎式起重机的动力装置选用汽车通用底盘。上车其中和下车行走机构共用汽车发动机，上车起重机构在汽车传动箱中得到动力，即可以节省一台发动机，又减轻重量。24轮胎式起重机底盘的选型轮胎式起重机底盘的类型很多，可按不同角度来进行分类。从总的性能上看，可分为通用汽车底盘、专用汽车底盘和专用的轮胎底盘三种。所谓通用的汽车底盘，是指除车架更换外（若有必要时），余皆采用原汽车底盘。小型的起重机可在原汽车底盘上附加副车架以支撑上车结构，因为原汽车车架的强度和刚度都满足不了起重机在起重时的要求。虽然采用附加副车架的工艺比较简单，但整个起重机的重心较高，重量较大。专用的汽车底盘是按起重机的要求设计的，轴距较长，车架刚性好。专用汽车底盘的驾驶室布置有三种，一是与通用汽车一样的正置平头式驾驶室，二是测量的偏头式驾驶室，三是前悬下沉式驾驶室。侧置偏头式驾驶室底盘的汽车起重机可使起重吊臂在行驶状态时放在驾驶室旁侧，使整车重心大大下降，但驾驶室视野不良，坐人不多。前悬下沉式驾驶室视野良好，吊臂位置也不高，故起重机重心较低。由于驾驶室悬挂在前桥前，故前桥轴荷较大，同时使车身增长，接近角减小，通过性较差，但可使吊臂的基本臂做的长些；因为基本臂长度与车长成正比，其超出车身的长度一般限制在2米左右。因此，在大型起重机中常采用前悬下沉式的驾驶室。专用轮胎底盘是专门为轮胎起重机设计的，为提高轮胎起重机的机动性，将底盘设计成短轴距，全轮驱动，甚至全轮转向的越野型轮胎底盘。由于轮胎起重机只有一个驾驶室，并且往往设在上车，所以下车底盘行走机构的操作通常求助于液压传动，轮胎起重机需吊重行驶，要求起动平稳，调速自如。因此，越野型轮胎底盘常采用液力变距器和动力换挡变速箱等转动装置，以及液压转向装置。在选用汽车底盘时，考虑到轮胎式起重机始终满载行驶，要比汽车载荷条件恶劣，但起重机的行驶里程比汽车的要少一半左右，故完全可以选用同等级的汽车底盘。底盘主要尺寸的确定图1轮胎式起重机尺寸参数起重机的轴距L的大小直接影响到起重机的行驶性能、重量和总体布置。他受到总长度LE的控制，在汽车起重机中吊臂探出车头LF一般都在2米左右，在轮胎式起重机中还要大些，为34米左右，回转平台尾部一般也略伸出车架外面LR，故一般起重机底盘长度LC限在79米以下。底盘长度LC是有前悬长度、后悬长度和轴距形成。在复轴式的双前后桥底盘中，轴距L是指复轴式前桥和后桥中心之间的距离（见图1）。也可用第一轴距L,第二轴距L”等表示。复轴式双桥本身的轴距L和L”等于于轮胎直径再加上一定间距。底盘长度和轴距的关系为【式912】1RFECLL前悬的悬臂LF取决于发动机位置、驾驶室形式及所需的轴荷分布，前悬距离长，则前桥轴荷大，接近角小。前悬距离一般为轴距L的3040左右，但在采用前悬下沉式驾驶室时，前悬距离还要大些。而后悬距离LR主要取决于后支腿离上车回转中心你距离，一般为3040轴距左右。轮胎式起重机的轴距直接影响起重机转弯半径。最小转弯半径与轴距的关系如下【式913】1MINAXRCS式中外前轮的最大转角；MAXC主销中心至外前轮中心的距离。为使转弯半径小，从机动性出发，轴距要取得小些为好。汽车起重机的重心高度在12米左右，轮胎式起重机的常在15米左右。一般中小型汽车起重机前桥到后桥的轴距在3248米之间。大型的汽车起重机前桥和后桥往往是复轴式的多桥，则前桥和后桥中心之间的轴距就比较大，常在5米以上。轮胎起重机轴距一般在336米左右。本次设计的轮胎式起重机的底盘是EQ1092F型底盘，主要性能参数驱动形式42轴距395M最大车速70公里小时最小转弯半径不大于7米爬坡度不小于28发动机6135Q型缸径冲程100115MM最大功率135马力3000转分最大扭矩36公斤米12001400转分底盘重量3400公斤第3章轮胎式起重机的主要参数31轮胎式起重机的组成轮胎式起重机由以下几部分组成1取物装置轮胎式起重机取物装置主要是吊钩。2吊臂用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构。它可以仰俯和伸缩以改变工作半径，它直接装在上部回转平台上。3上车回转部分是在起重作业时，可以回转的部分，它包括装在回转平台上除了吊臂、配重、吊钩以外的全部机构和装置。4下车行走部分是起重机的底盘，是上车回转部分的基础。在它上面装有起重机的行走机构，它不包括装在车架上的支腿。5回转支承部分是安装在下车底盘上用来支承上车回转部分的。它包括回转支承装置的全部回转，滚动和不动的零件和固定回转支承装置的副车架。6支腿轮胎式起重机为了提高它的起重能力，在车架上装有支腿。7配重在起重机平台尾部常挂有一定重量的铁块，以保证起重机的稳定。32轮胎式起重机的主要参数起重机械的基本参数是用来说明起重机的规格和性能的一些数据，也是提供设计计算和选择使用起重机械的主要依据。321起重量Q轮胎式起重机起重量一般不包括吊钩的重量Q。可以把包括吊钩重量在内的起重量成为总起重量（QQ）。轮胎式起重机起重量是随吊臂伸缩、俯仰而变化，因为起重量是由吊臂强度和整机稳定所决定。起重机的额定起重量总比临界起重量小。所谓临界起重量，是指当起重机吊起重物后处在稳定和倾翻的临界状态时的重量。根据使用需要，利于生产制造，故选择为8吨。322工作幅度R和有效幅度A工作幅度R指起重机回转中心轴线至吊钩中心的距离。它与吊臂长度L和仰角有关，可以从，工作角度在300之间。当轮胎起重机的幅度变小时。起重量0875可以增大，但当幅度小于支腿跨距的一半时，吊重无法进行。所以在系列标准上规定有效幅度上A的极限值A。有效幅度A满足下列公式【式111】2MINR查文献2表115A145米但有效幅度不宜规定过大，因为有效幅度大，意味着最大起重量时的工作幅度也大，吊臂受的力也大。这样一来吊臂自重就要增大，使大幅度时的起重量急剧下降，恶化了起重性能。工作幅度RLCOS查文献2表115R32米E323起重力矩M作为轮胎式起重机基本参数的起重力矩是指最大额定起重量和相应的工作幅度的乘积，起重机工作时，不但要求有起重量，还要求有一定的幅度。只比较起重量，不比较其相应的幅度是无法评定两台起重机的起重能力的大小。起重力矩作为比较起重机起重能力的指标比较起重量更合适，更确切。本次设计的起重机确定Q8吨R3米则M8（吨米）243324起升高度H起升高度H与吊臂长度L和工作幅度有关【式82】1BHLBHERLSIN22它在装卸工作中并不重要，但在建筑安装工程上则是一重要参数。起重机在使用中不但要满足起重量要求，还要满足工作幅度和起升高度的要求。本次设计的起升高度为H136M325自重G轮胎式起重机的自重是指工作状态时的机械总重。它并不一定等于行驶时的重量。在设计各部分重量时，可以参照同样类型起重机实物重量，制造后的起重机重量不得大于系列标准规定重量。超出时应设法改进，把自重降到最低值。根据以上要求，本机总重为955吨，根据文献2表118查得8吨轮胎式起重机自重15吨，所以合适。326工作速度V根据目前轮胎式起重机的统计资料，中小型起重机的吊钩速度一般在813M/MIN左右。在大型起重机中，起升速度不是主要的，为降低功率，减少冲击，起升速度取得较低，在58M/MIN左右。起升速度也有以绕入卷筒的单根钢丝绳速度表示的。虽然，单绳速度和吊钩速度是差一滑轮组的倍率。实际上轮胎式起重机吊钩速度不是恒定的，钢丝绳在卷筒上绕的层次不同，单绳速度也在变化。作为铭牌的参数的起升速度，是指卷筒在驱动机最大工作速度下的第一层钢丝绳的单绳速度，或与此相对应的吊钩速度。变幅速度是指吊臂在头部沿水平方向移动的速度。变幅速度对生产效率影响不大，而对起重机的平稳性和安全性影响较大，故不能取大，幅度时间（从最大臂到最小臂）一般在3060S左右。本机起臂时间为25S，落臂时间16S。在伸缩式吊臂的起重机上，吊臂伸缩速度也是需要注明的，一般外伸速度为收缩速度的1/2倍，该机伸缩速度选为伸缩（全程）34S，缩臂（全程）185S。液压支腿收放速度一般用时间来表示，一般在1050S之间，本机速度为水平支腿伸出时间137S；水平支腿缩回时间118S；垂直支腿放下时间22S；垂直支腿收起时间215S。轮胎式汽车起重机行驶速度是主要参数之一，本机的行驶速度最高可达70公里/小时。327通过性参数通过性参数指轮胎式起重机正常行驶时能够通过各种道路的能力，不同车辆有不同的要求轮胎式起重机的通过性几何参数基本上接近一般公路车辆。汽车起重机的要求和所采用的汽车底盘一致，经过改装后，最大出入不超过15，接近角、离去角和最小离地间隙要大些。纵向通过半径要小些，由于轮胎式起重机车架下载有支腿，故离地面间隙可能变小。汽车起重机最大爬坡在120180左右。轮胎式起重机转弯半径在712米左右。328几何尺寸参数轮胎式起重机的各部尺寸按需要和可能来确定，力求紧凑。轮胎式起重机在公路行驶状态的外形尺寸应考虑到道路、洞桥和铁路运输条件，按国家规定总长限制在12米以内，总宽在26米以内，总高不超过4米。在特殊情况下，大吨位的起重机宽度可超过3米。33轮胎式起重机的稳定性计算轮胎式起重机有两种稳定性一是转移时的行驶稳定性；二是工作状态下的起重稳定性（包括不吊重工况的自身稳定）。331纵向行使稳定性起重机在行驶过程中，由于某种原因（如上坡）其前轮（转向轮）对地面的法向作用力为零时，则起重机前轮的偏转，不能确定起重机的行驶方向。此时，可以认为车辆已失去稳定，无法控制其行驶方向。当后轮对地面的法向作用力所引起的牵引力为零时，车辆失去行驶能力，也破坏了行驶稳定性。图2起重机上坡行驶图图2为起重机上坡行驶图。此时，可能失稳。地面的反作用力Z1G10，由于上坡，行驶速度低，不能加速运动，故可忽略一切惯性力和风阻力。其作用力在以后轮与地面接触点O2为中心的力矩平衡式表达如下0COSSIN21GLHLZG式中G机械总重量；L2重心离后轴距离；当Z10，则。0COSSIN2LHG因此可能失去操纵稳定的极限坡度为【式111】1GHL20ARCTN另外，当车辆下滑力接近于驱动轮上的附着力（）时，车辆就不能上坡，驱ZF动轮开始打滑。即（当后轮为驱动轮时）2SINZG（当全轮驱动时）COS1从图2上得LGHZGIN1则后轮为驱动轮时的打滑极限坡度角为GH1ARCTN当全轮驱动时ARCT式中，为附着系数，可用0708代入。为了行驶安全起见，设计车辆时将使，即宁可上不去坡，而不要失去转向控制。综合以上公式，得到后轮驱动与全轮0驱动车辆行驶的稳定条件GHL2本设计为，所以纵向行驶稳定（HG一般在12米左右这里取12米）。1632332横向行驶稳定性起重机在弯道上或直边上行驶时受侧向力，诸如离心力、横向风力等。起重机在侧向力作用下有时克服了车轮附着力，从而产生侧滑移，或将车辆横向倾翻。图3起重机横坡行驶图在车辆重心上作用有两个力，起重机重力G和离心力，若,则车向左GRVPJY20RZ倾翻的极限条件为2TAN20BGRVHG就是说横向坡度角不得小于。若在水平路面上（），则当转弯半径为R时，车辆00转向所允许的最大速度为GHRBV2MAX再分析车辆引起侧滑移的情况，此时侧向力大于或等于侧向附着力，即SINCOSINCOJYRLRLJYQGZYGP则其极限条件为GRV21TAN若在水平路面上（），当转弯半径为R时车辆不至侧滑的允许最大速度为0【式114】1MAX为行驶安全起见，应使侧滑发生在翻转前，即即MAXAVGHRB2故应使【式115】1GHB2这就是横向行驶稳定性的基本条件，式中B是轮距，一般硬路面的取0708。一般起重机重心离左右轮的距离相同，故在总体布置时已考虑到尽可能对称布置，故一般不在计算HG12米，汽车起重机轮距在2米左右，取2米。8301所以横向行驶稳定。34轮胎式起重机起重341轮胎式起重机的失稳轮胎式起重机在起重作业时，由于起吊过重的重物，操纵失误引起的过大惯性、支承面的沉陷或过大风力等原因，起重机往往突然丧失稳定甚至倾翻肇事。因为轮胎式起重机的稳定安全由机械自重来维持，故有一定限度。往往在起重机的结构件和其零件强度还足够能承受外来载荷时，起重机由于自重不够而失去稳定。但有时起重机稳定性过大，在没有起重量指示器的情况下，吊臂也可以由于超载过大而损坏。因此，起重机在设计要选取适当的稳定性。起重机在失稳时的倾翻线，由起重机的支腿尺寸或轮胎尺寸确定，如图4所示图4轮胎起重机的倾翻线1支腿2轮胎3吊臂4第五支腿I用支腿时的倾覆线II不用支腿时的倾覆线III整机重心位置最危险的倾翻线是在该工况下整个重量的重心离该倾翻线垂直距离最短的那一边。显然，最危险的失稳工况是吊臂位在垂直于侧方倾翻线的位置上。所以，在考虑起重机稳定时，以吊臂位在正侧方的工况为基准，在这个工况下起重机必须保证最低的稳定性。342起重机的稳定安全系数起重机在吊临界起重量时，起重机处于稳定的临界状态，即在倾翻线（A点）内、外侧的静力矩互相平衡（如图5），即。而表示起重机稳定性的稳定安全系数是位STM于倾翻线内侧的稳定力矩和为在外侧的稳定力矩之比ST【式158】2STK当K1时，即为临界状态。显然，K必须大于1。若认为起重机引起的一切力矩都是稳定力矩，即213ARGALLGMBS而倾翻力矩仅是起重物和吊具所引起的，即TQQRA则稳定系数K可由下式求得41213ARQQRGMAQRGLALGBSGB【式159】2式中符号见图5，其中起重机的稳定力矩；SGM吊臂自重，1775KG；BGBGR起重机的重心距回转中心的距离，R32MR15M；为上车其它部分重量和其重心到回转中心距离，取M；1GL11354,08GKGL起重机底盘不回转部分重量，3400KG；22G配重及其垂心到回转中心距离，1181KG，21米；3L33L2A支腿横向距离，2A4米则41322389160851897435421891K所以起重机稳定。令K1，则此时起重量为临界起重量【式1510】SGBCRMGRAQQR2由于上式中没有考虑到起重机在运动时引起的惯性力以及风力和倾斜的影响，故求得的稳定系数称为静稳定系数。在计算起重机动态稳定系数时，把起重机的倾斜、回转离心力、起升惯性力和风力考虑进去动态起重机稳定系数为1590SINSIN121232BHWHARGTVQQBHHNRQQHGHGRMAKWBBS【式1514】2式中H1,H2,H3,HB自重力G1,G2,G3,GB的重心高度；起重机的倾斜角度，在用支腿时肉眼找平，一般控制在101030左右，不用支腿时为（而）；0COS（HB）吊臂头部离地高度；HBHGH重物离地高度；V和T重物吊升速度（米/秒）和起动时间（秒）；G重力加速度（981米/秒2）；和作用在起重机上和重物上的风力合力（工作风压时的风力）；1W2风力作用点的高度；WH1WN回转速度转/分）。计算起重机动态稳定系数时的图为图6。在实际计算中，中小型轮胎式起重机可以只计算静稳定系数，所以本次设计中，不必计算动稳定系数。在考虑到倾斜的影响和非工作时风力作用，自身的稳定系数也可以由下式求得【式1515】215SIN1WHWLAGK图6动稳定计算图式中L自重合力G离回转中心距离，L15M；H合力G的重心高度，H12M；倾斜角度（取），；031COS作用在机身上的风力（以九级风计算）；1W风力作用点高度，2M；WHWH其中；1FFQGA标准风压值，查文献3表31为10；FC风载体型系数，查文献3表32为12；吊重有效迎风面积，查文献3表33为6；QA2MA起重机各部分有效迎风面积。将各数代入298115，所以起重机自身稳定。K第4章液压系统总体设计41液压系统总体设计起重机液压系统是用来控制起重机的起升机构、变幅机构、回转机构、伸缩的系统。液压系统包括吊臂的伸缩、重物的起升、上车的回转、吊臂的变幅和支腿的收放等部分。本设计中QY8型汽车起重机得便最大重量为8吨（幅度为3米时）具有两节伸缩臂，其最大幅度为108米（这时允许吊重为004吨），最大起升高度为136米，起升速度为158米/分，平台回转速度为最大3转/分。该起重机行走部分采用EQ1092型通用汽车底盘，起重部分要求全液压传动。42确定对起重机液压系统的工作要求421系统构成根据主机设计需要，对吊臂的伸缩、变幅、起升，回转机构采用液压传动。同时，起重机支腿的收放亦采用液压传动，以缩短作业前的准备时间，在满足机器要求和使用要求条件的要求的前提下，系统构成的先进性主要表现在系统简单、结构紧凑，元件选择合理，三化（标准化、系列化、通用化）程度高，便于安装、调试、使用、维护、工作安全可靠，应急能力强的方面。要达到这些要求，仅有良好的元件是不够的，还必须有良好的系统设计方案。422经济性经济性指标包括系统的造价和使用费，系统传动效率和功率利用等。这几项指标不是相互独立的，需做综合分析。423技术性能技术性能包括调速范围、微动性能、启动、制动及换向动作灵敏性，传动平稳性，限速性能，缓冲、锁紧、补油、限压、缸荷等完善的功能及振动、噪声和外泄大小等。根据以上三点，设计液压系统具体应满足以下几点要求A能够调速。当空钩或轻载时，吊钩可以快速升降；当满载就位时，应满足缓慢升降。B可以微动，微动是为了在工作机构起动获停止时，不至于引起吊重的振动与冲击，以保证起重机作业的安全。C当吊重在空中停止时，不得产生下滑现象。这对吊装作业，以及使吊重长时间停留在空中都是必要的。D能同时对几个动作联合操作。起重机的主要动作为起升、回转、变幅、吊臂伸缩、要求这四种动作可以单独或前一种与后三种任意一种组合进行，以提高作业效率。在联合操作中，希望各机构的工作速度一定。E液压系统应结构紧凑，安全可靠，使用维修方便。43拟定起重机的液压系统原理图431选择执行元件吊臂伸缩、变幅及四个腿，都采用双作用液压缸驱动。为了使传动机构结构紧凑，布置方便，起重机的回转与起升机构直接采用低速大扭矩马达驱动。432确定液压系统的基本形式为了使系统结构简单，油液冷却条件尽可能改善，该机构采用开式液压传动系统。考虑到各机构同时动作的需要，以及合理分配功率，采用大小泵供油的液压双泵系统，即起升液压马达单独由大泵供油。回转液压马达变幅、吊臂伸缩与支腿液压缸等组成串连系统，由小泵供油。433调速抉择方案对于小型起重机，可以采用定量泵，通过调节发动机的转速，以改变液压泵的输出流量，从而达到调速的目的。同时，再配合以换向阀节流调速，基本上能满足该机对调速性能方面的要求，这种调速方法具有系统简单，工作可靠等优点。434选择拟定液压基本回路，并组成整机液压传动系统A、起升机构工程起重机需要的起升机构，即卷筒吊索机构实现垂直起升和下放重物。液压起升机构用液压马达通过减速器驱动卷筒。为了保证起重作业中的平稳性和稳平的衡动性，防止吊重超载下降，在该机构的起升油路中设置起升平衡阀，以组成平衡回路。同时在卷筒上安装起升机构制动器，以防止因马达内漏而造成的吊重打滑。液压起升机构不靠平衡阀来锁住液压马达，而是利用闸瓦制动。所以平衡阀的承重静止能力没有严格要求，固此用于液压马达系统的平衡结构简单，造价便宜。B、伸缩臂机构液压回路和变幅机构伸缩臂机构也是一种举升和下放重物的机构，伸缩臂可以用不同的方法，即不采用电磁阀而用顺序阀，液压缸差动，机械结构等办法实现多个液压缸的顺序动作，还可以采用同步措施实现液压缸的同时动作。本设计起重机的变幅和吊臂伸缩机构均采用双作用液压缸，为了使变幅和伸缩动作平衡，以及停止动作后能保持固定的位置，在其油路安装平衡阀，以构成平衡回路。C、回转油路变幅机构在起重机中，用改变臂架的位置，增加主机的工作范围，回转油路使作业架作旋转运动，也是为了实现这个目的。起重机的回转动作要求平稳、准确，为了回转动作平稳，以及停止动作后的工作位置能保持固定，在回转机构内安装回转机构制动器，以防止因马达内漏而造成滑移，对于回转机构来说，缓冲是非常重要的，必须设置一对缓冲阀。D、支腿机构液压回路对于汽车起重机来说，为了扩大作业面积和提高整体稳定性需要在车架上向轮胎外测伸出支腿，将整体支撑起来，使重心可以在轮胎覆盖范围以外，支腿覆盖范围内变化。支腿种类有整式、H式、X式和辐射式等。本设计选用H式，H式支腿由四组液压缸组成，每组包括一个水平缸和一个垂直缸，四个双向液压锁分别控制一个垂直液压缸，当支腿支撑车架静止时，垂直液压缸上腔液体承受重力负载，为了避免车架沉降，故需用连通上腔的液控单向阀起锁紧作用，防止俗称的“软腿现象”。当轮胎支撑车架时，垂直液压缸下腔液体承受支腿本身的重量，为了避免支腿降到地面，防止俗称的“掉腿”现象，故需要连通下腔的液控单向阀起锁紧作用，组合操作阀可使四个支腿同时动作，亦使每个支腿单独动作。将上列的基本的回路有机的组合起来，即可组成液压传动系统图，为了使回转马达工作平稳，利用单向阻尼阀产