【《8吨汽车起重机总体设计案例》5900字】

8吨汽车起重机总体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u96231.1.3起重力矩M 2118291.1.4行驶通过性参数 2306991.1.5其他几何参数尺寸 362811.2起重机驱动装置的选择 310511.3机械驱动—内燃机 3176871.3.1机械驱动-电力 4295031.3.2复合驱动 4248021.4汽车式起重机底盘 5201811.5起重机的总体选型 72491.6汽车式起重机的稳定性测试 7258711.6.1汽车式起重机起重稳定 101.1汽车起重机的基本参数设计1.1.1幅度汽车起重机的工作幅度R是指回转中心轴线到吊钩中心点的水平距离，其与吊臂机构的仰角Q和长度L有关，仰角一般是0°～80°，而工作角度是在30°～75°A经查表：A=1.45m，且2a=4.得：起重机Q(吨)3581216254065100有效幅度[A]米1.251.351.451.501.501.251．000.850.70支腿横向跨距2a（米）3.13.33.54.04.55.05.56.06.6工作幅度R（米）1.83.03.23.53.753.753.753.854.0起重力矩M（吨.米）8.41525.6426094150250400系列规定的起重力矩（吨.米）81525406095150250400表2-1起重机性能1.1.2起升高度H起重机工作时，起升高度H与吊臂长度L和工作仰角Q有关：起升高度在装卸工作中并不是很重要，但在建筑安装过程中就是一项非常重要的参数。起重机在使用过程中不但需要满足起重重量要求，还需要满足起升高度和工作幅度R的要求。根据设计要求选择起升高度H=13.6m。1.1.3起重力矩M起重力矩是指额定起重量Q与工作幅度R的乘积，汽车起重机工作时，不但对起重量有要求，还需符合幅度R限制。起重力矩是对汽车起重机起重能力的评估，由于Q=8t，R=3米。故起重力矩为：1.1.4行驶通过性参数通过性参数：汽车起重机在正常行驶过程中所能够通过的各种道路的行驶能力。即使是最大的变化修改后的汽车的底盘要求不要超了15%，但是接近角和离去角变大。规则设定：底盘接近角38%；底盘离去角14%；汽车起重机最大爬坡度28%1.1.5其他几何参数尺寸根据设计任务书，其他设计尺寸为：、起升速度（6倍速率）：15.8m/min、回转速度：0~3（r/min）、支腿跨距：3.77×4（m）、轴距：3.95（m）、总重：9.55t、长宽高=9.3571.363.131.2起重机驱动装置的选择起重机的结构和性能很大程度依赖于驱动装置，驱动装置包括电气和传输设备。起重机的制造对经济有着重要的影响，所以起重机的优化设计，需要考虑以下几点：（1）适应运动方向的快速变化的需求;（2）适应外部负载的不断变化的需求;（3）调整到冲击和振动的要求;（4）适应速度的要求频繁改变。此外，变化的工作场所对起重机要求更加苛刻，需要有独立电能装置，同时也满足低噪音的要求。对于工作特性的要求，依靠电能装置不能完全实现，必须有一个合理的运动装置配合。1.3机械驱动—内燃机内燃机，一种常用的动力机械，通过燃料燃烧，释放出的热能直接转换为动力的热力发动机。内燃机的种类很多，往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机等，但平时所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为常见。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在汽缸内充分燃烧，然后释放出的热能，热能使汽缸内产生高温高压的燃气。柴油机和汽油机最常见，通过将内能转化为机械能，是通过做功改变内能。内燃机又分为柴油和汽油两种内燃机。从经济或可靠性出发，柴油机比汽油机更具有优势，因此柴油机的应用更广泛。1.3.1机械驱动-电力⑴概述电驱动是通过机械传动装置将电力转换为机械动力，并且传递到所需的机械结构中。而外接电源的电力驱动方式被广泛应用于塔式起重机中。与内燃机驱动器相比：①电机实现反转更加容易，调速范围更加广泛；②噪音低，无污染；③操作灵活，维护简单；④各机构分别由独立的电机作为驱动，使机械传动装置更为简化。但是，这些驱动器必须依靠外接电源，并提供特殊要求的电机，一般选择过载能力强和转速范围较大的直流电机。然而缺乏外部直流电源，所以不适用。而在内燃机驱动系统中只能产生直流电源，故可转为内接直流电机。⑵确定电力—机械传动的容量与驱动系统相比，重要的是选择好的电机容量，若电机供电不足，转矩小，导致电机散热慢，启动缓慢，从而损坏驱动系统，影响工作效率与安全；若电机功率过大，不仅浪费电力，而且增加起重机重量与传输负荷。因此，确定电动机容量要注意：①在操作过程中，电动机温度不能太高。②必须确保启动能力和工作能力。1.3.2复合驱动工程起重机驱动分为两种：电力驱动和液压驱动。⑴电力驱动内燃机电力启动一般是由柴油机驱动电机发电。是把内燃机机械能转化为电能，传递到电机主体工作，再转化为机械能，以便对工作体运转。但是大部分运用都是直流电，因为直流电动机能够在较宽的范围内变化速度和在过载强的环境中工作。该驱动方式是用直流电动机优良的特点来弥补内燃机的缺点。但是电力驱动方式中电器设备多，与外接电源的电力驱动方式比较，由于起重机中电机的增加，使起重机重量增大，维修费用增高。⑵液压驱动液压驱动是将机械能转化为液压能，使起重机工作更加可靠，噪音低，并且降低了环境污染等。这也使得液压驱动在起重机中运用比较广泛。液压驱动主要特点是：①易于防止过载；②减少了齿轮、轴等机械传动件的使用，从而减少了起重机本身的重量，使得结构更加紧凑，体积小。③操作简单，省工省时；④传动平稳，由于传输介质是油，油轻轻逐步弹性液压由液压阀有一个特点柔软的平稳运行。1.4汽车式起重机底盘此类起重机底盘型号很多，可分为：通用的汽车底盘、专用车盘底、专用型轮胎底盘。详情见表2-2。通用型的汽车底盘，指的是除了框架更换以外（必要的话），其他皆采用原来的底盘。小型起重机可以在原汽车底盘上增加副车架，用于支撑上车结构。强度和汽车的原底盘的刚性不符合在工作起重机起重车的要求。附加的副车架工艺是一个相对简单的过程，但整个机器重心比较高且重量比较大，不适合繁重的工业。专用型汽车的底盘是基于特殊设计的起重机，大轴距，刚性框架要求的专用车底盘。这种底盘的驾驶室有三种，一种是通用汽车头部直立平板相同的驾驶室，第二种是测量的偏头式驾驶室，第三个是一个悬挂凹前驾驶室。悬挂凹前驾驶室有良好的视野，虽然安置景气度不高，但是重力起重机中心低，所以通常用于大型起重机驾驶室凹的前悬挂为位置。当我们在选择汽车底盘的时候，考虑到轮胎行车和起重机需求，你可以选择一种特殊的汽车底盘吨位。表2-2起重机性能项目汽车起重机其重量（吨）轮胎起重机5-1516-4041-6465-100101-1608-40轴荷不大于（吨）81012121212-17爬坡能力（度）252020151515最小离地间隙（米）0.350．300．300.250.250．30最小转弯半径（米）78-1010-1121129发动机功率（千瓦）75-130120-220160-260220-280300-350120-180最高行驶速度（公里／小时706060505030接近角荷离去角（度）282825222218纵向通过半径（米）43.83.53.23.23.2基本轴数23-44-55-66-82-3最大轮距（米）1.82-21.82-1.22-32-1.51.6-1.82-1.5驱动形式4×26×48×410×612×64×4轮胎尺寸12-2012-2012-2412-2414-2414-24底盘宽度（米）1.3-1.51.4-1.51.5-1.61.6-31.7-3.11.6-3起重机轴距L的取值直接影响起重机的重量、驱动性能和总体布局。轴距由吊杆汽车起重机的总长度的控制，通常被卡在约两米的距离的前方，而轮胎式起重机还要更大的，通常为约3至4米，同时回转平台尾部也要略伸出车架外面，所以一般是根据限定于底盘起重机的长度7-9米。底盘长度是轴距、前悬长度、后悬长度三部分组成。对于复轴式的双前后桥底盘，其轴距L是指复轴式前桥到后桥中心的距离。另外也可以用第一,第二轴距L〞的车轮基部等于轮胎的直径有一定的间距。所以底盘长度的轴距的关系根据公式1.3悬臂取决于发动机位置、驾驶室和轴重，并且依赖于汽车的旋转中心，一般在30-40％左右和轴距。起重机转弯半径受轴距直接影响。根据公式1.4知：式中，外前轮的最大转角；—外前轮中心至主销中心的距离。轴距越大，转弯半径越大。轮胎式起重机的中心高度在1.5m左右，汽车起重机的在1.2m左右。中小型机器一般采用后轴桥轴，比较复杂，所以前轮和后轮之间的轴距是比较大的，一般超过5m，轮胎起重机的轴距通常在3~3.6m之间。本次设计的轮胎起重机选用底盘是EQ-1092F型底盘，它的主要性能参数如下：驱动形式：4×2最大车速：70公里／小时轴距：3.95米爬坡度：不小于28%最小转弯半径：不大于8米发动机：6135Q型最大扭矩：70公斤·米／1200-1400转／分缸径冲程：100×115毫米最大功率：120马力／1800转／分底盘重量：7020公斤1.5起重机的总体选型总体说，选择主要基于起重机的工作场所，比如仓库，码头，车站等工作领域中使用，需要具备良好的工作性能，可选择履带式和轮胎式连接两种设计方案。在操作简单可靠、灵活使用的原则上，选择小型汽车起重机设计类型：⑴采用三级伸缩臂，大小在指定的范围内、轻便灵活及优良的可靠性。⑵动力装置可以将发动机的原动力传送至动力油泵，不仅提高了汽车动力的利用率，而且不会增加起重机动力原件。⑶为满足马力大、高速和良好的动力，选择EQ-1092F通用底盘。⑷用前后H型支腿，并且四个支腿可以分别拉平使用，并在八吨汽车起重机的机器上增加一个支柱跨度，增强稳定性。重机起重作业部分采用液压传动装置，结构紧凑，效率高，工作范围广。1.6汽车式起重机的稳定性测试汽车式起重机的稳定性需考虑：行驶的稳定性；工作时的稳定性。（1）汽车式起重机行驶稳定性测试图2-1是起重机在上坡时的行进图。有可能使车辆失去稳定，对于地面的反作用力=G=0，而且由于上坡，行驶速度很低，不会有加速运动，故可以忽略其他一切惯性力和风阻力。作用力在地面接触点为中心与后轮的力矩平衡式表达如下：图2-1上坡行驶图根据公式1.5（2-5）式中表达；G—机械总重量；—重心离后轴距离如果当=0，则此时可能失去操纵稳定的根据公式1.6坡度为：(2-6）当车辆下滑力趋近于驱动轮上附着力(F=)时，这是车辆就不能上坡，而且驱动轮开始打滑。即根据图2-1上得，后轮此时为驱动轮，打滑时的极限坡度角为：（2-7)当起重机为全轮驱动时：(2-8)式中为附着系数，可以带入0.7～0.8。为了起重机行驶安全，设计车辆时必须使，即宁可上不去坡，也不要造成失去转向控制的情况。综合以上公式，可以得到当后轮驱动时或全轮驱动时车辆行驶的稳定条件:本起重机机型为，所以当纵向行驶时如果稳定（一般在1.2米左右），我们取1.2米。考虑以上的计算，是否剋改变机械总重量G与重心离后面轴的距离，以提高起重机爬坡行驶条件的稳定性和性能。如果增大重心离后面轴的距离L，可以增加起重机纵向行驶的稳定性，但是随着L的增大，起重机的整个长度肯定加长，体重增加，生产成本，并且还将影响整个起重机的灵活性（2）横向行驶稳定性当起重机在直边上或者弯道上行驶时，如果受侧向力，如侧向风，离心力。机器如果侧向力作用下克服了车轮附着力，就会产生一个移位，或者车辆侧翻的情况。在车辆重心有二力作用时，起重机的重力G和离心力，如果,车辆向左倾翻的极限根据公式（1.10）：（2-10）则也就是说车辆的横向坡度角不能小于。然后分析车辆引起侧移时的情况，这时侧向力是等于或大于横向附着力的，即推倒其极限条件为：则为了行驶安全起见，防止侧滑发生在翻转，应该使即所以车辆横向行驶稳定。（设计汽车起重机轮距要求2米）横向行驶稳定性的基本条件中，式中B表示轮距，一般的硬路面为0.7-0.8之间。而且一般起重机重心距离左右轮的距离是相同的，故在总体设计布置时考虑到对称布置，一般就不在计算=1.2米。如果适当增加轴距，虽然可以横行增加行驶稳定性，同时也增加了机身的大小，不符合要求，将会对起重机底盘选择汽车的影响。1.6.1汽车式起重机起重稳定（1汽车式起重机的失稳情况汽车起重机在吊装状态下操作，起吊重物太重，操作错误可能导致惯性太大，风力太大或支撑地面沉降等原因，稳定的突然丧失，甚至导致吊车侧翻事故。由于安全和自行管理的起重机汽车修理工的稳定性最小手臂，所以会有一些限制。但起重机的稳定性有时过大，如果不从重量指示器，悬臂可能是由于过度损伤的超载自己。因此，要选择合适的起重机的稳定性来设计。在拖行的全部重量的重心向倾翻最短垂直距离的一侧的工作最危险的尖线。显然，最危险的不稳定是当悬臂恰好垂直于接装线位置。因此太重，当起重机设计考虑的稳定性，必须在爆炸范围作为基准的正侧进行，在起重机的情况下，然后应确保最低稳定性。（2稳定安全系数机器在临界重量时（如图2-3），要有处于稳定的临界状态，也就是也就是太重，超出静转矩相互平衡和塞尖线太重，也就是这个公式。表示稳定性的稳定安全系数K，在稳定力矩和外倾翻转的稳定力矩比值内：图2-3吊临界起重量当K=1时，表示为临界的状态。类，K值是必须要大于1的.如果该值是该扭矩引起的机器的所有稳定转矩，则：（2-15）倾翻力矩只是起重物和吊具所决定的，即图（2-4）：图2-4于是稳定系数K可以通过公式（1.17）求得：式中：—起重机稳定的力矩;—臂架的重量，—重心距离回转中心的距离，r=1.5m—这显示了车的重量和重心的其余部分从中心摆动远，—表示起重机底盘不能回转部分的重量，—表示配重及重心距回转中心距离，—起重机支腿横向距离，表2-3液压箱形伸缩臂起重机重量分配百分比表部件名称类型大型中型小型小型，有附加车架者上车30～34%32%35%21%起升、回转变幅机构占30%30%30%40%回转平台占15%17%20%20%配重占35%30%25%15%其他占20%23%25%25%吊臂（包括伸缩机构）25%15～20%13%15%下车45～41%53～48%52%64%车架占30%25%25%原底盘占65%发动机占5%7%10%支腿占20%18%15%车架和支腿占22%桥、轮占30%30%30%回转支承占4%其他占15%20%20%其他占9%备注二台发动机者取后者起重量较大者取后值根据表2-3则吊臂自重：配重：=吊臂重心到回转中心的距离为1.5m上车除了吊臂和配重块以外所有重量的重心距离回转中心为=0.8m上车除了吊臂和