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1、本科学生毕业论文 HGC5080随车起重运输车的改装设计 系部名称: 汽车与交通工程学院 专业班级: 车辆工程08-2班 学生姓名: 刘秋影 指导教师: 苏清源 职 称: 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院二一二年六月The Graduation Design for Bachelors Degree Design of Dongfeng Little Overlord Accessory Lifting Truck Candidate:Liu QiuyingSpecialty:Vehicle EngineeringClass:08-2Supervisor:Lecturer Su Qingyu

2、an Heilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin摘 要 随车起重运输车是指装备有起重设备或可升降的作业台(斗)的专用汽车,能实现货物自行装卸和运输的专用汽车。因而它既有普通载货汽车的性能,又具有起重机的功能;除能完成本车厢的货物的装卸之外,还能完成车厢与车厢之间的货物装卸,以及完成其他装卸工作。因此,随车起重运输车大大提高运输效率,降低运输成本,减轻疲劳强度,保障作业安全,故近年来得到较大发展。随着随车起重运输车的不断发展,人们对随车起重运输车的需求也不断增加,因而能改装出性能优质的随车起重运输车是非常重要的。本次设计是在完成选择出二类底

3、盘的基础上,在其总质量、装载质量、起吊质量给定的前提下进行随车起重运输车的改装设计。主要是对起重装置、液压系统、回转机构、车架的设计、计算、选型和校核及改装后整车的性能计算。本次设计选取的二类底盘是一汽CA1083P9K2LE,它具有易改装成随车起重运输车等特点,同时也完成了对一些附件设计、计算、选型,取力器、液压泵等。最后根据二类底盘原车规定的技术参数对其进行部分改装,改装后对整个底盘和起重臂进行了校核。关键词:二类底盘;起重装置;液压系统;液压泵;取力器 ABSTRACTThe accessory lifting transporter means can realize with the

4、 accessory crane to handling and transportation of goods specialized automobile. It has both ordinary bills, and transportation function of car with a crane hookon loading and unloading function; Besides can finish this vehicle goods of loading and unloading besides, still can finish between the car

5、 and car cargo handling. Therefore, using the accessory lifting transporters, can greatly improve transport efficiency, reduce the transportation cost, reduce fatigue strength, security work safety, so in recent years to get bigger development. The accessory lifting transporters have good hoisting c

6、apacity and transportation capabilities, a lightweight, rapid, economic and other advantages, so for the accessory van modified is very important and useful. In this design is mainly to the lifting device design, calculation, selection and checking and calculating the performance of modified vehicle

7、. Lifting device is hubei chengli automobile Co., LTD. Is the production of finished products through calculation and completion of the crane selection and adapted to the vehicle performance after the analysis and checking. Also completed the design of hydraulic device, calculation, selection, the c

8、hoice and other category chassis design calculation of some accessories. By dongfeng little overlord category chassis EQ1032T51DJ3 type chassis, according to the provisions of dongfeng little overlord of car on the part of technical parameters of modifications. For the whole chassis modified the sec

9、urity check. Key words: Type Chassis;Lifting Device;Hydraulic Equipment;hydraulic device;Power Takeoff 目 录 摘要 .Abstract.第1章 绪论.11.1选题的目的和意义 .11.2课题研究现状及发展趋势 .11.2.1国外研究现状.11.2.2国内研究现状.2 1.2.3发展趋势.31.3基本内容、拟解决的主要问题.31.3.1主要内容.31.3.2拟解决的主要问题.3第2章 总体布置及方案分析.42.1总体布置原则.42.2整车基本参数的选择.4 2.2.1整车尺寸参数.4 2.2.

10、2整车质量参数.52.3二类底盘的选型与分析.6 2.3.1总成选型满足的要求.6 2.3.2二类底盘的参数.62.4起重装置的选择与计算.7 2.4.1参数的选择.7 2.4.2取力器的布置.8 2.4.3轴荷分配.9 2.4.4起吊支腿的设计计算.11 2.4.5支撑液压缸的计算 .132.5随车起重运输车的结构.13 2.5.1随车起重运输车的结构形式.13 2.5.2变幅机构的设计.15 2.5.3回转机构的说明.18 2.5.4液压传动系统的说明与分析.19 2.6本章小结.20第3章 液压装置的参数选择与计算.21 3.1 液压传动系统的概述.21 3.2液压传动系统的设计.21

11、3.2.1液压缸的选型计算.21 3.2.2液压泵的选型计算.24 3.3本章小结.26第4章 随车起重运输车主要性能参数计算.27 4.1动力性计算.27 4.1.1发动机外特性.27 4.1.2汽车的行驶方程式.29 4.1.3动力性评价指标的计算.32 4.1.4整车动力性计算.34 4.2燃油经济性计算.36 4.3稳定性性计算.37 4.3.1整车稳定性计算.37 4.3.2稳定性计算.38 4.4本章小结.40结论.41参考文献.42致谢.43第1章 绪 论1.1 选题的目的和意义随车起重运输车是指装有随车起重机,能实现货物自行装卸和运输的专用汽车。它既有普通载货汽车的运输功能,又

12、具有起重机的起吊装卸功能;除能完成本车货物的装卸之外,还能完成车与车之间的货物装卸。因此,使用随车起重运输车,可以大大提高运输效率,降低搬运成本,减轻劳动强度,保障作业安全,随车起重运输车在交通运输中发挥了非常重要和不可替代的作用。随车起重匀速车通常由定型载货汽车或定型底盘家装起重机改装而成,主要由起重装置、回转机构、液压支腿等组成。随车起重运输车的应用非常广泛,因其种种的优点,深受人们的喜爱,故近年来得到较大的发展。1.2 课题研究现状分析及发展趋势1.2.1 国外研究现状 目前国际上有瑞典、意大利、奥地利、德国、美国、日本、加拿大等国家的十几家公司生产的几十种规模型号的随车吊,主要以欧洲为

13、主。欧洲从20世纪4050年代开始生产随车起重运输车,主要厂商有HIAB(瑞典)、FASSI(意大利)、FERRARI(意大利)、PALFINGER(帕尔菲格,奥地利)、TIRRE(德国)、HEILA(意大利)等;亚洲生产随车起重运输车厂商主要有加藤(日本)、多田野(日本)、古河UNIC(日本);美洲生产随车起重运输车厂商主要有GROVE等。这些都是世界知名的生产随车起重运输车的公司,各公司都形成了功能多元化、品种系列化、机电液控制一体化的产品体系,最大起重量已超过60t,吊臂长度已超过30m,最大起重力矩已超过1000kN。 世界上较早产生随车起重机的国家,在1947年就生产了第一台起重机。

14、其生产的一般用途折臂式随车起重运输机,设计十分紧凑,形式状态的外形尺寸小。除生产一般用途的随车起重机外,还生产伐木随车起重机、船用起重机、铁路轨道车随车起重机。意大利是世界上随车起重机生产厂家最多的国家,而且一半供出口,且各厂均有自己较完善的系列产品。GROVE是美国最大的轮式起重机制造商,该公司生产的直臂式随车起重机设计风格独特,采用了全液压高支点弧线摆出式斜身支腿,支腿的支撑点很高,摆出后成A字行,这种支腿有较大的跨距,并能在不平的道路上有效的调平。吊臂断面为矩形,采用高强度钢制造,副臂在主臂侧面折叠存放。吊臂为全动力伸缩,回转结构有齿轮齿条式和回转支撑小齿轮式两种,后一种是由一个抗剪切滚

15、珠轴承和低速大扭矩马达带动的小齿轮组成。该公司还注意发展了铰接的折叠臂式随车起重机,其生产的随车起重机均可配备一人用吊篮、两人用吊篮、集装箱抓具、螺旋钻、远控等装置,用以进一步扩大其使用范围。1.2.2 国内研究现状我国随车起重运输车的生产起步较晚,到70年代末,全国生产的随车起重运输车产品品种还很单一,生产规模很小,只有石煤机、山西长治等几个厂家引进吸收了国外的少数产品,其起重质量也在3t左右,使用范围较小,如林业和煤矿等系统,到80年代,随车起重运输车产品的品种及产量均呈增长趋势,又相继出现了乌江、牡丹江专汽等几家生产企业,使用范围扩大到电讯、港口码头、基本建设及文通运输等行业,其中起重质

16、量也从3t扩展到4t、5t、6.3t系列,近几年来,随车起重运输车在国内市场的产销总量增长势头更猛,从行业统计结果可以看出,1999年市场总量为1000台左右,2000年市场总量约为1300台,2001年市场总量约为1700台,目前的市场总量约为2000台。全国生产随车起重运输车的厂家约有10多家,主要企业有徐州随车起重运输车公司、石家庄煤矿机械厂、山西长治清华机械厂、武汉汽车起重机厂、湖南专用汽车制造厂等。另外,近年泰安东岳重工机械有限公司(原泰安起重机厂)与日本古河UNIC机械金属株式会社合资成立了泰安古河机械有限公司;常林股份有限公司与奥地利的PALFINGER公司也将开始合作生产随车起

17、重运输车。徐州随车起重运输车公司组建于2001年9月,在消化吸收国外先进技术的基础上生产SQ系列伸缩臂式、折叠臂式随车起重运输车,并由航天部定点生产国防工程专用随车起重运输装填车、雷达车等产品,其产品曾批量出口伊拉克等国家。近两年来,依靠技术创新,取得了较快发展,2002年开发了近20个新产品,在国内处于领先地位,成为我国随车起重运输车行业的后起之秀。 纵观2006年随车起重机市场,特别是前两个季度的销量同比增长75%,是我国历年来从未有过的高峰。从产品销售结构上看也出现令人惊喜的现象,各种随车起重机库存全部销售一空。首先,近几年用户越来越认识到随车起重运输车的优势,其用途更加广泛,市场不断扩

18、大。进入2000年后,特别是2002年,徐随、中联重科、广林特装等十几家新兴企业砰然崛起,这也说明了这个行业的迅猛发展。 石家庄煤矿机械厂是我国较早生产直臂卷扬随车起重运输车的工厂。山西长治清华机械厂是航空航天部直属企业,早期生产直臂式随车起重运输车。该厂引进瑞典希亚伯(HIAB)公司生产技术后,生产折臂式产品,无起升机构,采用变幅方式进行重物升降,具有欧洲产品的风格。武汉汽车起重机厂是较早生产随车起重运输车的厂家,其产品为直臂式卷扬起重机,与东风、解放及黄河汽车配套,可在汽车底盘的尾部又加装了10t液压绞盘,特别适合于电业部门抢险与施工需要。湖南专用汽车制造厂始建于1950年,系湖南省机械行

19、业重点企业,是国家计委、国家经贸委和机械工业部在全国唯一定点的随车起重运输车生产基地。主要产品有随车起重运输车、自卸车、厢式车、运输加油车、后装压缩式垃圾车等。 随着中国经济的发展,需求的不断提升,中国随车起重运输车市场从无到有,从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级,逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的消费市场。随车起重运输车市场发展令世人瞩目。1.2.3 发展趋势 (1)通过目前的市场调查情况看,随车起重机运输车的销售形势在沿海城市和地区正逐步好转,特别是大吨位随车起重机,正受到沿海城市用户的青睐,并有向内地推进的趋势。 (2)其次从产品的技术特点来分析,随车起重运输车的发展方向不断在向

20、智能化方向发展。随车起重运输车坚持向多功能化和智能化的方向发展,对于安全控制以及操作方便舒适要求越来越高。 (3)国外专用汽车企业为寻求新的经济增长点,将会积极开拓海外市场,在高端产品方面占据绝对优势,通过合资合作,将会对促进我国高附加值产品的开发起到一定的积极作用。1.3基本内容、拟解决的主要问题 1.3.1 主要内容 (1)起重机的选型 (2)液压系统的选择和设计 (3)回转机构的选择和设计 (4)根据该车起吊的运输要求,对轴荷进行合理的分配 (5)整车的性能分析计算 (6)绘折叠臂式随车起重运输车的整体图及主要部件的零件图1.3.2 拟解决的主要问题 (1)对起重机的设计,计算 (2)对

21、液压系统的改装设计 (3)对回转机构的改装设计 (4)对装载质量和起重质量的要求第2章 总体布置及方案分析2.1 总体布置的原则随车起重运输车总体布置的任务是正确选定整车参数,合理布置工作装置及附件,是各个附件与选定的汽车底盘构成相互协调与匹配的的整体,达到设计说明书所提出的整车基本性能与专用性能的要求,这就形成了其自身特点和特殊要求,在进行总体设计时应遵循以下原则。 1、尽量避免对汽车底盘总成位置的变动。因为一些总成位置的变动,不仅仅增大工作量和增加工作成本,而且也可能影响到整车的性能。但有时为了满足工作装置的性能要求,也需要做一些改动,但调整的原则是不影响整车的性能。这样在改装车的设计中既

22、缩短了生产周期,又提高了产品的可靠性。 2、尽量满足专用工作装置性能的要求,充分发挥专用功能。所以在进行总布置时要从多方面综合考虑。 3、必须对装载质量、轴载分配等参数进行估算和校核。为满足汽车底盘或总成件的承载能力和整车性能的要求,在总布置初步完成后应对某些参数进行必要的估算和校核,其中最主要涉及的是装载质量的确定和轴荷分配。因为这些参数对整车性能有很大影响,如果不满足要求,就应修改总体布置方案。 4、应避免工作装置的布置对车架造成集中载荷。如采用具有足够刚性的副车架,可将这种集中载荷转化成均布载荷,从而增大可承受的最大载荷,有利于改善主车架纵梁的强度和寿命。 5、应尽量减少专用汽车的整车整

23、备质量。由于专用汽车增加了工作装置,使得其整备质量比同类底盘普通货车要增加,影响装载质量。因此减少整备质量,增大质量利用系数,这是专用汽车改装设计过程中要追求的主要指标之一。 6、应符合有关法规的要求。应对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中有明确的规定,一定不能超出标准的要求。2.2 整车基本参数的选择2.2.1 整车尺寸参数 图2.1为本次设计HGC5080随车起重运输车的外形图,整车的相关尺寸参数也如图所示: 图2.1 HGC5080随车起重运输车外形图2.2.2 整车质量参数 (1)厂定最大总质量ma由于随车起重运输车是载货汽车二类底盘上改装而成,因而其最大总质量ma应和载货汽车的

24、厂定最大总质量相同 ma =8020kg (2)装载质量me随车起重运输车的装载质量me可由下式计算:me = ma - md- mx-mk式中 md二类底盘质量(kg) mx车厢质量(kg) mk起重装置质量(kg) 本设计装载质量me = 4000kg (3)质量利用系数因随车起重运输车属运输型专用车,故应考虑改装后的质量利用系数。显然,在质量利用系数较低的货车上改装随车起重运输车是不经济的。据有关统计,随车起重运输车的质量利用系数一般为0.730.84。2.3 二类底盘的选型与分析2.3.1 底盘选型满足的要求 在专用汽车底盘或总成选型方面,一般应满足以下要求:1、适用性 对货运车用的总

25、成应适应货运要求,保证货运安全无损;对乘用车用的总成应适用于乘客的要求,达到乘座安全舒适;对各种专用车的总成应适用于专用汽车特殊功能的要求,并以此为主要目标进行改装选型设计,例如各种取力器的输出接口等。2、可靠性 所选用的各总成工作应可靠,出现故障的概率小,零部件要有足够的强度和寿命,同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3、先进性 所选用的底盘或总成,应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵平顺性以及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平,而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。4、方便性 所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理之间矛盾。

26、在选用专用汽车底盘时,除上述因素外,还有以下两个很重要的方面:一是汽车底盘价格,它是专用汽车购置成本中占很大的部分,一定要考虑到用户可以接受,这也涉及到专用汽车产品能否很快的占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货要有可靠来源,要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同,无论汽车底盘滞销或紧俏,一定要按时供货。2.3.2 二类底盘的参数 1、概述本次设计底盘选用CA1083P9K2LE。CA1083P9K2LE为一汽生产的四缸基本型底盘。该底盘装备BF4M2012-13E3型柴油发动机,直列四缸,四冲程,水冷,增压中冷,电控单体泵直接喷射,电控EGR,装有三元催化器,环保型柴油机。采

27、用干式推式膜片弹簧离合器,摩擦直径350,液压气助力式。一汽解放CA6T123,机械式六档变速器。驱动方式42。一汽解放5.5吨级单机减速器,焊接桥壳,全浮式半轴,直齿锥齿轮式差速器,主减速比为4.875。循环球整体式动力转向器,传动比17.9。 2、底盘参数底盘在整个改装过程中是最重要的部件,选择的起重装置、液压装置都需要满足底盘的承受能力以及一些技术参数,底盘决定整个改装车的性能。 表2.1 EQ1032T51DJ3底盘的参数 底盘型号单位代号EQ1032T51DJ3空载整备质量kg3974前轴空载质量kg2316后轴空载质量kg1658额定轴载质量允许最大总质量kg8020允许前轴最大轴

28、载质量kg2950允许后轴最大轴载质量kg5070最高车速Km/h99外形尺寸尺寸参数(mm)总长OL6632总宽OW2476高OH2670车厢尺寸长OL4200宽OW2300高OH600轴距WB3750前悬FOH1330后悬ROH1552轮距前轮N11810后轮N21740车架外宽N3750车架可用长度M04700前轮中心到车架上平面距离K1370后轮中心到车架上平面距离K2380轮胎静力半径RC400接近角(度)18离去角(度)162.4 起重装置的选择与计算2.4.1参数选择起重装置的参数,决定了起重举升汽车的工作特性,其选择应根据使用要求和实际生产条件确定。并须考虑相关的标准和规定。起

29、重装置的主要参数有:1、起重量起重量是指起重臂在一定长度和幅度下,保证随车起重运输车的起重稳定性的最大起升质量。在起重臂短和幅度最小时,其最大起重量称为标定起重量。本次设计起重量为1500 kg。2、起升高度 起升高度是指从地面到吊钩钩环中心极限位置的距离。起升高度也随臂长和幅度而变化,通常以最大起升高度表示。本次设计的随车起重车的起升高度为5200mm。 3、幅度幅度是指起重臂前端吊钩钩环中心到立柱转台回转中心线间的距离。随车起重运输车不移动时的工作范围,由最大幅度和最小幅度决定。本次设计的幅度为3400mm。4、工作速度起重装置的工作速度,应根据工作要求确定。起重工作速度包含以下主要内容。

30、 (1)起升速度 货物起升速度与起重量和起升高度有关。对起吊小吨位货物时,可采用较高的起升速度。但要考虑起升高度不大时,起动和制动过程所占的比例相对较大,过分的提高起升速度将增大动载荷,反而达不到提高工作效率的目的。一般设计采用的起升速度是0.3m/s (2)回转速度 立柱的回转速度受旋转起动或制动时切向惯性力的限制,在10米左右的幅度内,回转速度不应超过3r/min。回转速度过高,货物在切线方向的摆动大,对作业效率反而产生不利影响。一般设计采用的回转速度为2.5r/min。 (3)变幅速度 对于折叠臂式随车起重运输汽车,起重臂变幅速度是指起重臂在变幅液压缸作用下,其角度的改变速度,一般小于1

31、2/s。对于伸缩臂式,起重臂变幅速度是指起重臂在水平方向的直线运动速度本次设计采用的变幅速度为9/s。 (4)支腿伸缩速度 支腿的伸缩速度均用时间来表示,伸腿时间一般为1520s,缩腿时间为伸腿时间的1/2。本次设计采用的伸腿时间为18s,缩腿时间为9s。2.4.2取力器的布置绝大多数专用汽车上的工作装置都是以汽车底盘自身的发动机为动力源,发动机输出动力经过取力器,来驱动齿轮液压泵、真空泵、柱塞泵、轻质油液压泵、自吸液压泵、水泵、空气压缩机等,从而为专用车的工作装置提供动力。因此,取力器的设计和布置在专用车的设计和制造方面十分重要。根据取力器相对于汽车底盘变速器的位置不同,取力器的取力方式可分

32、为前置式、中置式和后置式三种基本形式,每一种基本形式又包括不同的具体结构类型。变速器侧盖取力,由于在变速器设计时已考虑了动力输出,因而一般在变速器的左侧或右侧都留有标准的取力接口,也有专门生产与之配套的取力器厂家,因此变速器侧盖取力的方式比较常用。此次设计的随车起重运输车的结构形式是中置的,综合都方面考虑,本次设计的取力方式选择中置式变速器侧盖取力。参考有关资料,与一汽解放CA6T123匹配的取力器型号为SQQ12/72。2.4.3轴荷分配汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载状态下,各车轴对制成平面的垂直载荷,可以用载荷的绝对值表示,也可以用占空载或满载质量的占空比表示。随车起重运输车的轴载质量

33、分配,是总体布置时需特别注意的方面。要求改装后的轴载质量与原货车基本相同,前置式随车起重运输车为了将起重装置安放在驾驶室与车厢之间,需把原货车的车厢前部截短400500mm。由于车厢的缩短和起重装置的布置,整车轴载质量发生了变化,另外,当起重臂工作在不同位置时,其轴载质量也会有所不同。因此,轴载质量的分配需根据车辆行驶状态下起重臂所处的位置来计算。前置式起重运输车,由于起重装置在专用车行驶状态所处的位置不同,轴载大小也不同,因此在布置时特别要注意防止前轴轴载质量超载。 图2.2 轴载质量分配图1、车辆行驶时,起重臂处于驾驶室上方(1)前轴轴载质量空载时,前轴轴载质量为m01: (2.1) =1

34、589kg 满载时,前轴轴载质量为m1: (2.2) =3127kg 式中 md汽车二类底盘质量,md =2800kg 起重臂质量,=160kg mk2起重装置立柱等部件的质量,mk2=350kg mx车厢质量,mx=650kg me 装载货物的质量,me =4000kg 汽车二类底盘质心至后轴的距离,=2m Lk1起重臂质心至立柱质心的距离, Lk1=1.5m Lk2立柱质心至后轴的距离,Lk2=2.5m Lx车厢质心至后轴的距离,Lx=0.6m 轴距,=3.75m (2)后轴轴载质量 空载时后轴轴载质量m02:m02= m0 - m01=3974-1589=2385kg 式中 m0汽车整备

35、质量。 满载时后轴轴载质量m2: m2= ma - m1=8020-3127=4893kg ma汽车最大总质量,kg 图2.3 轴载质量分配图 2、车辆行驶时,起重臂处于驾驶室后围与车厢之间 (1)前轴轴载质量 空载时,前轴轴载质量为m01: (2.3) 满载时,前轴轴载质量为m1: (2.4) (2)后轴轴载质量空载时后轴轴载质量m02:m02= m0 - m01=3974-1443=2531kg 式中: m0整备质量。满载时后轴轴载质量m2: m2= ma - m1=8020-3212=4788kg ma汽车最大总质量,kg2.4.4 起吊支腿的设计计算随车起重运输车起吊作业时,主车架将受

36、到较大的附加集中载荷,为了保证车架的强度和提高整车的起重能力,必须设置支腿。此外,支腿还对起吊作业是整车的工作稳定性有很大的影响。 1、支腿形式的选取通常采用H形支腿,即左右各一个支撑。每个支腿各有一个水平液压缸,一个垂直支撑液压缸。起吊作业时支腿外伸呈H形,行驶时收回,如图2.4a所示。为保证支腿收回时不超出车辆行驶时的宽度标准,外伸时又有足够的支撑距离,可将左右支腿的水平液压缸过开放,如图2.4b所示。 1垂直支撑液压缸 2水平伸缩液压缸 图2.4 H型支腿2、支腿跨距的确定起重装置在臂架强度允许的起重量范围内工作时,要保证整车的稳定,即整车的侧向稳定性,也就是要求最大起重量和其他各重力对

37、该侧支腿支撑中心线作用的倾覆力矩小于整车的稳定力矩,如图2.5。 图2.5 支腿跨距的确定 由于力矩平衡方程式可以得到支腿横向外伸跨距的最小值a为: (2.5) =1650mm 式中 a支腿支撑中心与立柱中心的距离(m); Lk1起重臂质心至立柱中心的距离(m); R起重臂的工作幅度(m); mk1起重臂质量 (kg); Q起吊质量 (kg); m0不包括起重臂质量的整车整备质量 (kg); K动载系数,可取K=1.2。2.4.5 支承液压缸的计算应该按最危险的工况考虑,即随车运输车的大部分车轮被支承液压缸顶起,整车为三点支承状态。设载荷平均分配在三个支承点上,则每个支腿上所受到的支承载荷有

38、=G/3 (2.6) 式中 G整车满载时的重力(N)。根据和液压系统工作压力P(可按中、高压系统选p=816Mpa),即可确定支承液压缸的缸径。本次设计液压系统的工作压力取12Mpa。 (2.7) 式中:每个支腿承受的载荷(N); P液压系统工作压力(Pa); D支承液压缸刚径(mm)。由上公式,得液压缸缸径为 (2.8)2.5 随车起重运输车的结构2.5.1 随车起重运输车的结构形式 根据起重机的安装位置不同,随车起重运输车可分为前置、中置、和后置三种结构形式。如图2.6所示。(1)前置式前置式的起重机安装在汽车驾驶室和车厢之间,如图2.6(a)所示。多为起重能力13t的中、小型随车起重运输

39、车所采用,适用于装卸包装成件的货物和集装箱等。这种布置形式可充分利用货厢面积,并保证起重臂在允许的伸出长度内和相应的运动条件下,能达到车厢的所有位置。此外,因液压泵安装在汽车前部的发动机处,到起重机液压缸的管道较短,功率损失小,液压传动效率比其他布置型式高。所以,这种结构形式得到广泛采用。在进行这种车型的整车布置时,要注意防止前轴超载。(2)中置式中置式的起重机安装在汽车车厢中间,如图2.6(b)所示。起重能力在310t范围内,且采用加长的大、中型货车底盘,这种布置型式的特点是起重臂短,轴荷分配易于满足要求,基本可保持原车的质心位置,适于装卸和运输长度整齐的管材、建筑材料、条状物件及木材等,货

40、物沿车厢纵向安放。但由于起重机布置在车厢中部,使车厢面积的利用率降低。(3)后置式后置式的起重机安装在汽车车厢后部,如图2.6(c)所示,这种布置适用于带有挂车的随车起重运输车,其优点是车厢面积利用率高,起重臂能完成汽车和挂车之间的装卸作业。但由于这种布置是起重机安放在车辆的尾部,会改变了原车的轴荷分配,使操纵性变差。因前置式随车起重运输车的很多优点及本次设计的起重量考虑,本次设计的车为前置式随车起重运输车。 (a)前置式(b)中置式(c)后置式 图2.6 随车起重运输车的整车结构型式 2.5.2 变幅机构的设计 1、起重臂基本参数与选用 起重臂是起重机构的重要组成部分。本设计的起吊量较小,仅

41、为1.5吨,且底盘的尺寸选择也较小,所以采用两节臂式。两节臂式随车起重运输车的起重臂由上节臂和下节臂组成。 (1)初步估算起重臂的基本尺寸 下节臂的长度为L1 =1890mm,上节臂的长度L2 =1760mm。 (2)各段支臂结构长度确定 如图所示,各段支臂的长度为: 图2.7 随车起重运输车的整车结构型式 (3)支臂液压缸长度计算 完全收回:La1=1370mm 完全伸出:La2=mm 完全收回:Lb1=1345mm 完全伸出:Lb2=mm (4)支臂截面取值 图2.8 下节臂截面尺寸、上节臂截面尺寸 (5)各工作件质量的确定 下节臂:=1.8948.131=90.97kg 取=91kg 上

42、节臂:=1.7635.260=62.06kg 取=62kg (6)起重臂的校核及受力分析 上节臂: 受力如图所示: 图2.9 随车起重运输车的整车结构型式 得 =25848.3Nm 经查B/T707-1988知:295 =570Mpa 所以,合格。 下节臂: 受力如图所示: 图2.10 随车起重运输车的整车结构型式 得 如图可知: =23255Nm 经查B/T707-1988知:543 =570Mpa 所以,合格。2.5.3 回转机构的说明 随车起重运输车在作业时要将货物送到一定范围内的任意一空间位置,故回转运动是必不可少的,因此,起重机的起重臂必须具有回转功能。在回转机构中,主臂的下端加工成

43、齿轮,与回转机构的齿条啮合,齿条由液压缸中的活塞驱动。当左液压缸进油,右液压缸排油时,就推动齿条向右移动,从而带动主臂逆时针回转;反之,当右液压缸进油,左液压缸排油时,则推动齿条向左移动,并带动主臂顺时针回转。如图2.11所示: 1齿条;2活塞;3液压缸 图2.11 折叠式起重臂的回转机构 也可采用液压马达驱动,通过蜗轮蜗杆传动或行星齿轮传动的减速回转机构,最后驱动转盘的内齿圈实现回转。本次设计选择的是液压马达驱动式回转机构。2.5.4 液压传动系统的说明与分析 1、液压传动系统的说明液压传动系统的作用是将由取力器取出的发动机动力,通过液压泵转换成液压能,然后经液压系统的各种装置,如液压缸、液

44、压马达等,将液压能转换成机械能,使随车起重运输车的工作装置作业,如液压支腿的伸缩,起重臂的仰俯、伸缩、回转和折叠等。该车的液压传动系统回路如图2.12所示。工作液压油从液压泵13进入由溢流阀16和安全阀15串联起来的控制回路中的三位四通分配阀14和5中。滑阀在中立位置时,工作液压油打开溢流阀16,经漏斗式滤清器10流回液压油箱11。操作分配阀14的滑阀和,工作液压油进入液压缸1和2相应的腔内,控制伸出的支腿升起或落下。当随车起重运输车进行起吊作业时,伸出的支腿必须停止在原来支承的位置上。为了工作可靠,在伸出的支腿液压缸1、2顶部装有液压锁3,用来关闭高压腔中工作液压油的出口。操作分配阀5的滑阀

45、,工作液压油进入回转机构7的液压缸相应腔内,驱动起重运输车的起重臂回转。操纵分配阀,通过液压缸8可使起重臂举起或靠货物重力和活塞杆的自身质量落下,或保持一定的举升高度。操纵分配阀,通过液压缸4可使上节起重臂折叠。为预防液压系统过载,将安全阀15调到预定的压力。安全阀为随车起重运输车起吊质量限制器。 图2.12 随车起重运输车液压传动系统1、2、4、8液压缸;3液压锁;5、14分配阀;6、9流量控制阀7回转机构;10、12滤清器;11油箱;13液压泵;15安全阀;16溢流阀、方向控制阀(滑阀) 2、液压传动系统的工作原理液压传动是利用密闭系统中的受压液体来传递运动核动力的一种方式。分析液压千斤顶的工作过程,可知液压传动是以液体作为工作介质来传动的;它依靠密闭容积的变化传递运动,依靠液体内部压力(有外界负载所引起)传递动力。液压传动装置本质上是一种能量转换装置,它先将机械能转换为便于输送的液压能,随后又将液压能转换为机械能而做功。 3、液压传动系统的特点液压传动与其他传动形式相比较,有以下特点:(1)功率密度(即单位体积所具有的功率)大,结构紧凑,重量轻。(2)传动平稳,能实现无极调速,且调速范围大。(3)液压元件质量轻,惯性矩小,变速性能好。可实现高频率的换向,因而在汽车

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