【《8吨汽车起重机吊臂结构设计》11000字（论文）】

PAGE68吨汽车起重机吊臂结构设计摘要随着科技的发展，社会的不断进步，机械制造业不断扩大，起重机可搬运种类繁多的各种物品，因此，起重机械属于高能量集聚的，高危险设备，是国家文明特种设备之一。其中，典型设备如汽车起重机，汽车起重机最重要的工作部件是吊臂，设计吊臂结构的好坏直接影响着起重机的起重性能。吊臂结构质量一般占整个汽车起重机质量的13%-15%,而且随着大吨位汽车起重机的开发，占比重也会越来越高。如何在不影响起重机性能的情况下减轻吊臂质量，改善整体性能是设计吊臂机构的关键问题。目前，行业内所采用的方法有两种，（1）应用高强度材料；（2）改进吊臂结构，采用多边形大圆弧·椭圆形吊臂代替四边形吊臂。随着大吨位起重机越来越多，高强度材料得到大量运用，吊臂强度也逐渐提升。关键词：起重机；吊臂结构；起升机构第1章绪论起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。它可以完成人无法完成的物料运输作业，减轻体力劳动，提高工作效率。在矿山、工厂、交通、水电站、仓库等各个领域中得到广泛运用，随着社会生产规模不断壮大，特别是现在专业化生产模式，已经形成流水作业生产中不可缺少机械设备对国民经济建设起到积极促进作用。1.1起重机的简介起重机是以重复、间歇的工作形式，通过起重吊钩进行垂直或水平运动，从而使重物在空间里移动，完成重点的运输和装卸作业的机械设备。起重机械能运送各种各样的物品，即可以是常见的固体物料，也可以是不规则物料如沙子、水泥等。1.11起重机的起升机构汽车起重机机构的组成包括传动装置、驱动装置、制动器、取物装置和其他安全装置。（1）传动装置：包括联轴器、传动轴和减速器。（2）驱动装置：使用电动机驱动，安装、布置和检修方便，动力源为内燃机，操作和传动系统比较复杂。（3）取物装置：吊钩（4）制动器和安全装置：制动器即是起重机机构的控制装置，又称为安全装置。起升机构的制动器必须是封闭式的，采用起重机装配一个带式制动器。1.12起升机构的工作原理电动机通过传动轴和联轴器与减速器的高速轴相链接，减速器的低速轴链接卷筒，吊钩和取物装置与卷绕上的钢丝绳滑轮组合在一起。当电动机正反两个方向运动传递给卷筒，并通过卷筒的不同旋转方向将钢丝绳收缩，使吊钩与物料联系在一起从而实现升降功能，因此，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的上下垂直运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转;在失电情况下制动，使吊钩和物料停止升降，并在指定位置上保持静止。当滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予提示，而且发出警示信号，如果超过额定值要及时切断电源，让起升机构停止运动，以保证安全。1.21汽车起重机的发展过程上世纪70年代在中国第一次出现汽车起重机，但是发展过程并不顺利，我们一直也是摸索中发展，最初是我国的技术并不先进，而是借用苏联的技术。结果证明这不是一条可走的发展道路者，接着我们开发新的技术同时引进日本的起重机械技术。随着社会经济不断发展，我们国家对技术要求也不断提高，为了得到更好的产品，我们再次引进德国的技术，这也是汽车起重机的三次重要技术变革。当然我们引进技术也是结合我们的实际生产水平进行改进而不是照搬，所以我国的起重机械一直都是自主创新，我国拥有独特技术。目前，虽然我国和外国的技术还存在差距，随着科技进步我国的汽车起重机技术也突飞猛进。在这一方面不得不提我们国家小吨位汽车起重机的发展历程，它不仅具有起重机的优点，和大吨位起重机相比，它的性能也非常完整，而且市场需求颇大。1.22汽车起重机汽车起重机是装在普通汽车底盘或特制汽车底盘上的一种起重机，其行驶、驾驶室与起重操纵室是分开设置的。这种起重机的优点是机动性好，转移迅速。缺点是工作时须支腿，不能负荷行驶，也不适合在比较松软或泥泞的场地上作业。汽车起重机的底盘性能等同于同样整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，因而可在各类公路.上通行无阻。此种起重机一般备有上、下车两个操纵室，作业时必需伸出支腿保持稳定。起重量的范围很大，可从8吨~1600吨，底盘的车轴数，可从2~10根。是产量最大，使用最广泛的起重机类型。1.23轮胎起重机轮胎起重机是利用轮胎式底盘行走的动臂旋转起重机。它是把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上的一种全回转式起重机，其中上部构造与履带式起重机基本相同，为了保证安装作业时机身的稳定性，起重机自身设有四个可伸缩的支腿。它由上车和下车两部分组成。上车为起重作业部分，设有动臂、起升机构、变幅机构、平衡重和转台等;下车为支承和行走部分。上、下车之间用回转支承连接。吊重物时一般需放下支腿，增大支承面，并将机身调平，以保证起重机的稳定性和安全性。1.24塔式起重机塔式起重机简称塔机，动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。由金属结构、工作机构和电气系统三部分组成。金属结构包括塔身、动臂和底座等。工作机构有起升、变幅、回转和行走四部分。电气系统包括电动机、控制器、配电柜、连接线路、信号及照明装置等。使用塔式起重机的一些条件，操作员工作前一定要和技术员提前沟通，以保证工作的顺利进行，同时也是对工人负责，避免事故发生。第2章汽车起重机总体设计2.1汽车起重机的基本参数设计2.1.1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°范围内。幅度R随着起重机的起重量增加而减小。当幅度R小于支腿跨距一半（a)时，起重机将不在工作，从而限制起重机标准[A]的幅度。且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）2.83.03.23.53.753.753.753.854.0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2.1.2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。2.1.3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：2.1.4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%2.1.5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=9.3572.363.132.2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。2.3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。2.3.1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。2.3.2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。2.4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）1.82-21.82-2.22-32-2.52.6-2.82-2.5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）2.3-2.52.4-2.52.5-2.62.6-32.7-3.12.6-3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2.3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2.4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2.5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。2.6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2.5（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2.6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（2.10）：（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。2.6.1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（2.17）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上车除了吊臂和配重以外所有重量：=配重块重心到回转中心距离为2.1m所以该起重机的起重稳定。令K=1，这时起重量做为临界起重量（2-18）由因为公式不考虑引起行驶时的起重机，外部环境和倾斜的影响的惯性力，使得其在静止状态得到更稳定的系数被称为静态稳定的因素。当当起重机动态稳定系数来计算时间来考虑起重机的倾向，提升惯性，离心力和旋转风，此时的动态稳定系数（图2-5）：图2-5动态起重式中—分别表示自重的重心高度；—代表起重机起重的倾斜角度，在用支腿控制时肉眼找平，一般控制在，不用支腿时角度为；H+b）—表示吊臂头部距地面的高度，；—重物离地面高度；和—重物起升速度和吊臂起动时间；—重物的加速度；和—分别作用在起重机和重物的风力合力；—回转速度；—风力作用点距地面的高度。在实际计算中，我们中型汽车式起重机可以只考虑静稳定系数，所以对于本次设计，不计算动稳定系数。在考虑到非工作时外部环境（风力作用）和物体倾斜的影响，机器的稳定系数可以通过下式求得：（2-19）式中，—自重合力G到回转中心距离，=1.5m；—合力G的重心距地面高度，h=1.2m；—作用在机身的风力以（九级风计算）；—倾斜的角度（取）；—2米的风力作用点的高度；；—风载体型系数，据表3-2为1.2；—标准风压值，据表3-1为10；—风载体型系数，表3-2为1.2；—吊重物体有效迎风面积，查[1]为9；—起重机的有效迎风面积，A=；—起重机自身金属构件的充满系数，即结构轮廓面积和结构的净面积之比：=1.0；将各数据代入所以机器本身非常稳定，在符合要求。第3章汽车起重机箱体吊臂部分的计算3.1吊臂根部绞点的位置确定则箱形吊臂根部绞点与吊臂长度、起升高度和幅度有关。b--吊钩滑轮组最短距离，约为1.5-2米左右；、为根部绞点和头部滑轮轴心离吊臂基本截面中心线的距离，并带有负号在中心线以下为正，反之为负。以代入=（0.7～0.8）取H=7米，b=1.5米，h=2.5米=60°基本臂的工作长度=(7+1.5-2.5)/°则=6928mm吊臂根部绞点离回转中心距离ee=cos-Rmin（3-1)则e=6.928*0.5-3=0.464m3.2吊臂各节尺寸确定主吊臂的最大长度是基本结构长度和伸缩臂伸长长度组成(3-2)式中，为伸缩臂伸长长度，为二、三节臂缩回后外漏部分长度一般取同一数值。基本臂的工作长度：=所以全伸臂长度+(K-1)=16300mm第i节臂长度--第i-1节臂与第i节臂搭接长度搭接长度一般为伸缩外伸长度的（吊臂较长者取后值，较短者取前值，同步伸缩者取后值）即：各节臂插入前一节臂内都留一段距离c，这个距离内可以设置伸缩油缸的支部以及它所需要的部件，视其具体情况常在0.25～0.4范围内因此+c-a(3-3)从公式知+可得得=5016mm所以=0.2；；所以各节臂长度=6300mm=6150mmmm=1153mm=6000mmmm=1003mm3.3起重臂的设计起重臂是起重机的主要部分，其重量一般占整机重量的13%～20%，是起升重物的直接参与者。在起升臂设计时，减轻吊臂重量，增大吊臂刚度是改善起重性能的重要途径，也是设计的目标及所要解决的问题。3.3.1载荷的确定作用在吊臂上的外载荷有自重、吊重惯性力以及风力等。我们所处的地理位置不同风力等一些载荷可以忽略，在计算中往往假定每节臂是等截面的，考虑了其搭接部分，则第i节臂自载荷可为：(3-4)式中，、-第i节臂（或i+1节臂）和在其臂内那部分伸缩结构总重量；-各节臂的外伸长度；-搭接长度。由此可得各节臂自重载荷：=85kg/m=67kg/m=41kg/m在计算箱形吊臂时，不考虑自重的动力影响（即冲击系数取1），因为在工作时，吊臂在滚动轴承式支撑装置上的运动速度不大，而又较平稳之故。吊重载荷是一铅重的集中载荷，作用在吊臂端部在强度计算中要考虑其动力影响，当起重量为Q，吊钩自重为q时，其值为。动力系数与吊重物升降速度，起制动时间及吊臂刚度等有关，动载荷系数的一般表达式为：(3-5)式中，v-重物升降速度（m/min）；a,b-与吊臂刚度，起制动时间有关。但在实际测量中得到的更符合结果。欧洲搬运工程协会以为对于臂式起重机：a=1,b=0.005.但又规定值不超过1.3，又不得低于1.15，数值上的不同主要是与吊臂刚度有关，我们根据实际情况取:在设计时除了已经给定起重量最大全额起重量外，还需要进一步确定各节臂伸出后在各节臂长时控制起重量，因为最大额定起重量只能确定基本臂的截面，根据要求可选取不同臂长时起重量：在工作臂长7米时，工作幅度3米最大起重量为8000千克在工作臂长12.1米时，工作幅度3.5米最大起重量为4500千克在工作臂长17.2米时，工作幅度4米最大起重量为2700千克在吊臂控制起重量的选取，三节臂的外伸时起重量由二节臂截面强度确定，这样可以满足工作需要，一方面又改善了大幅度时起重性能，从而提高了整机工作性能和经济性。当回转运动起动或制动时，吊臂自重引起的切向惯性力计算过程：设第i节臂上一微段在回转时产生的惯性力为(3-6)则第i节臂的惯性力为如图3-1,图3-1吊臂受力图所以吊臂的全部惯性合力（公斤）为：(3-7)式中：-第i节臂的单位长度上的重量（kg/m）；n-回转速度n=3转/分；t-起制动时间t=4秒；g-重力加速度g=9.8；-吊臂仰角；-第i节臂的外伸长度（m）；e-回转中心离根部距离e=0.464m；-吊臂总长（m）=16300mm；-吊臂总重；k-吊臂节数k=3。若近似假定，即吊臂自重为均布载荷可简写为：=0.0033.1941530=33.975此惯性力合力离吊臂端部处，此时在吊臂根部引起相同弯矩转化到吊臂端部的等效水平惯性力约为2/3p作用在吊重物上的水平惯性力，离心力和风力，将引起吊重的偏摆。偏摆角的大小反应了作用在吊重上水平力的大小。在计算吊臂时，常用一水平载荷系数来反应，按照现行标准，我们使用=0.08由于吊臂可以伸缩，只按照工作状态下的最大载荷作强度计算。所以吊臂载荷为：==11707.22kg现将吊臂在变幅平面内和回转切向平面内的载荷分别分析如下：在吊臂变幅平面内（Z+Y）面内，考虑了动力系数的吊重物，起升绳拉力，分布的吊臂自重载荷现把这些力一律转化到吊臂端部，他们是：（1）在吊臂回转切向平面内吊臂端部作用由于各种原因引起的吊重物偏摆的水平载荷等，载荷化简后为：（2）图3-3（吊臂扭矩图）另外在吊臂截面平面内即于X-Y平面内（如图3-3），还作用他扭矩=+(3-8)式中，i-吊钩滑轮组倍率i=6；-滑轮组效率=0.93；-均布载荷转化系数，用、式代入；用0.002R代入。3.4吊臂强度计算伸缩式箱形吊臂计算强度采用近似假定（一）在变幅平面内（Z-Y平面）吊臂的受力和变形性，在回转切向平面（Z-X平面）内各自考虑，互不影响。也就是，忽略双向弯曲现象，对箱体截面影响较小。（二）变形时吊臂横截面仍按平面假定处理（三）吊臂变形量很小，挠度曲线是连续光滑的曲线，既满足几何边界条件的余弦函数，也用抛物线函数来描绘。3.4.1截面上轴向压力一般情况下，伸缩式吊臂的轴向压力由伸缩油缸直接承受。但由于各节吊臂搭接处滑块的摩擦阻力，吊臂本身也承受一定轴向压力，如实测此时按公式计算，其中用=代入2700+90)+==4269.874所以==1423.2911.截面上弯矩和分别是从式中可知要求和，必须知道吊臂的挠度。为i简化计算令=挠度的增大系数（3-9）式中，-吊臂作为受压构件时的许用欧拉临界载荷。（3-10）式中，-吊臂基本臂平均惯性矩；r-支承情况系数；n-许用应力的安全系数；E-材料弹性模量，钢材取2.1。则修正系数已知=，并且令N=(实际)则=令可求得

又设若n=1.33，可近似地求出系数值则实际上可以消除，故可取1.0所以=0.08=232.974从，可得其中=1.0，查表近似为2.4n=1.33所以=1.101所以=3.4.2截面上剪力和当截面在吊臂各节的中部时，剪力T即为端部横向力H。即=H=若截面位于吊臂各节搭接处。则剪力当截面Z-Z位于第i节吊臂根部的搭接部分，则截面的剪力为（3-11）3.4.3截面上扭矩若误差不大，可写成3.4.4用二阶应力理论的强度校验公式设吊臂第三节臂搭接处作用有和,扭矩，轴向压力和横向剪力和。因为第三节臂根据分析为整个吊臂中最危险部分。最大压力和最大拉应力分别为截面上的剪应力：式中===1.801mm轴向压力=+=1423.291=18.215=1.935=1398.23=5841.545+=0.08kg.mm=-11.964==0.244==0.775又验算公式最大拉应力：最大压应力：而吊臂选用16Mn钢，其最大许用拉应力。许用压应力=350