QY-16噸輪式起重機的機構(gòu)設(shè)計計算過程案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u23428QY-16噸輪式起重機的機構(gòu)設(shè)計計算過程案例分析 1155171.1吊臂設(shè)計 1284221.1.1吊臂幾何尺寸設(shè)計 1132191.1.2基本臂設(shè)計計算 4316021.2起升機構(gòu)計算： 12101141.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)計算： 1329551.4變幅機構(gòu)計算 1537631.5支腿收放機構(gòu)計算 17326711.6小結(jié) 201.1吊臂設(shè)計1.1.1吊臂幾何尺寸設(shè)計在圖中已知兩個參數(shù)其中Rmin=1.0m時每當(dāng)動臂的上下起升高度分別為9.0m(全臂半縮臂)和參數(shù)Rmin=5.0m動臂的抬起的上升高度分別為22.0m(全臂半縮臂)的這種情況下,通過一個點的幾何圖形可以作畫的點可以直接確定三四個鉸鏈節(jié)點的鉸鏈大小和具體位置,通過這個點的幾何圖形作畫可以直接得出三四個鉸鏈節(jié)點的具體位置相關(guān)值其大小和位置尺寸值的表示及其方式描述如下：1）當(dāng)基本臂在工作時根據(jù)圖3-1可以通過計算方法得出:l===9120毫米u1=tg-1(H1+b-h)/(e+Rmin)=tg-1(900+1500-2235)/(3000+854)所以得：u1=650圖3-1基本臂工作示意圖2）半伸臂工作時：l===15542mmu=tg-1(H+b-h)/（e+Rmin）=tg-1(15500+1500-2235)/(854+4000)所以得：u=71.803）全伸臂工作時：l===22056mmu3=tg-1(H+b-h)/(e+Rmin)=tg-1(22000+1500-2235)/(854+5000)所以得：u=74.6上圖中各尺寸如下：e1=390mm.e2=240mme3=420mme0=390mme=854mm.b=1500mmH1=9000mm.h=2235mmh-h0=1470mmR=3000mm(全縮臂)4000mm(半伸臂)5000mm（全伸臂）。l=1575mml”=2120mml1=9120mmu1=65l2=15542mmu2=71.80l3=22056mmu3=74.64）起重臂機構(gòu)尺寸的確定：見圖3-2。圖3-2起重臂機構(gòu)尺寸基本臂工作長度l基本臂結(jié)構(gòu)長度在圖3-3中：伸縮臂的伸縮長度為=(=(22056-8520-600)/2=6468mm第二節(jié)臂外伸長度為=+=6468+200=6668mm第三節(jié)臂外伸長度為=+=6468+400=6868mm第二節(jié)臂搭接長度為=1558mm第三節(jié)臂搭接長度為=1358mm第二節(jié)臂結(jié)構(gòu)長度=1558+6668=8226mm第三節(jié)臂結(jié)構(gòu)長度=1358+6868=8226mm一二節(jié)臂間的結(jié)構(gòu)空距=9120-8226-400=494mm二三節(jié)臂間的結(jié)構(gòu)空距=8226+400+8226=400mm圖3-3起重臂機構(gòu)尺寸1.1.2基本臂設(shè)計計算箱型伸縮式吊臂在設(shè)計時均應(yīng)以最小幅度吊裝起重時最大支撐力為基礎(chǔ)的實際情況來計算。而最高幅度的吊裝和最小的起重力則是由于整機的穩(wěn)定性所決定。1）計算參數(shù)：由圖3-4，基本參數(shù)有：ee。吊具重1.89KN，吊臂重32.9KN，起升滑輪組的倍率為6，起升滑輪組功率為0.951。吊臂材料取40Mn，該材料的屈服應(yīng)力強度的模量極限，彈性模量E=，吊臂傾角u=。圖3-4基本參數(shù)取截面特性：A=2(360*5+540*5)=9000=1.449*10圖3-5（基本臂）圖3-6（二節(jié)臂）二節(jié)臂見圖3-6=1.176*10三節(jié)臂見圖3-7=0.93*10圖3-7（三節(jié)臂）基本臂工況一：額定的最大起動機重力和最大工作風(fēng)壓幅值是因為基本臂在正常高度工作時,臂架必須采用高度傾角式風(fēng)向制動,工作時的最大工作風(fēng)壓,,風(fēng)向角度應(yīng)完全垂直于臂架可以自由改變的高度極限工作平面。額定起重量工作幅度為基本臂工作時，臂架傾角制動，工作最大風(fēng)壓，，風(fēng)向垂直于變幅平面。（1）計算簡圖見圖3-8圖3-8受力分析（2）吊臂在變幅平面承受的載荷1）垂直載荷Q取Q=1.2(156.8+1.92)+1/3*1*31.81=204.134KN2）起升繩拉力S=1.2(156.8+1.92)/6*0.952=31.76KN3）軸向力P=31.76*1+204.134*=218.768KN4）橫向力=204.134*cos650=86.271KN5）在垂直向的拉力Q和在起降繩上的橫向拉力S對于起降吊臂的橫向軸線偏心所作用產(chǎn)生的力矩=1.2(156.8+1.92)*390sin65-31.76*240*cos0=60.067KN*m（3）吊臂在旋轉(zhuǎn)平面承受的載荷：1）根據(jù)受力分析，作用于吊臂的側(cè)向力=,但此時影響很小，可以忽略不計。因此：2）臂端力矩3）載荷Q在吊臂方向分力RR=Qsinu=204.134sin65=185.008KN4）變方向軸向力==31.76KN（4）臨界力計算；1）變幅平面因為：=4350/9120=0.477可得==5.23*==1.04872）旋轉(zhuǎn)平面根據(jù)前文設(shè)計計算式中通過下圖3-9計算：圖3-9AD==π2Kz（5）強度校核1）應(yīng)力計算：圖3-10變幅平面內(nèi)力圖由圖3-10進行應(yīng)力計算：圖3-11旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)力圖由圖3-11：正應(yīng)力計算及校核：A1-A1A2-A2My50.952*10471.57967*10Wy1.449*101.449*10Mz72.85895*1040.17771*10Wz1.16*101.16*10Ky1.04871.0487Kz1.19971.1997A90009000-24.1-24.1±36.9±341.3+75.35-75.35+75.35-75.35+41.55-41.35+41.35-41.35+88.15-62.55+14.35-136.35+358.75+275.65-321.85-406.95強度合格。（6）剛度校核：1）計算載荷：=(156.8+1.92)+1/3*31.81=171.99KN變幅平面水平力T=Qcosu=171.99*cos65=72.686KN旋轉(zhuǎn)平面水平力T=8.423KN2）剛度校核：a.變幅平面：,其中所以[f]=L’/50=6945/50=138.9mm>b.旋轉(zhuǎn)平面：fz所以在兩個方向的剛度均滿足要求。

1.2起升機構(gòu)計算：起升機構(gòu)是輪式起重機的關(guān)鍵機構(gòu)，用于完成起吊物體的起重作業(yè)。升降機構(gòu)具有三種驅(qū)動方式：燃氣輪機驅(qū)動器，電動機驅(qū)動器和液壓機驅(qū)動器。本設(shè)計方案采用液壓傳動系統(tǒng)的升降機構(gòu)。液壓驅(qū)動的優(yōu)點是減速比大，可以完成大范圍的無級變速。本減速機設(shè)計方案由快速油馬達驅(qū)動系統(tǒng)、根據(jù)減速機驅(qū)動起升鋼絲繩卷筒減速機的標(biāo)準(zhǔn)減速機和帶二級斜圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)減速機三部分組成,減速比i=40。1）鋼絲繩直徑的確定：選取一個單聯(lián)卷筒的滑輪成型機組的倍率m=3~6,取m=6,x=1(多層卷繞)，，。由已知條件得：而(拉力)查閱手冊可得鋼絲繩的直徑計算：。由前文設(shè)計該輪式起重機的工作級別為Ms，選取c=0.100()。所以計算得d=16.95mm，查閱手冊后取d=17.5mm即選擇鋼絲繩規(guī)格為6*37股。2）根據(jù)前文計算起重量PQ=16tf，選擇起重量大小為16tf的單鉤，查閱手冊可得，吊鉤主要尺寸為：D=150mm,S=120mm,3）確定卷筒尺寸：卷筒長度,多層卷繞取n=4,所以L=1.1*6*22000*17.5/[1.14*4*(300+4*17.5)]=546.8mm.,取L=550mm.卷筒壁厚：δ=0.02D+(6~10)=0.02?300+(6~10)=12~16mm,.取δ=16mm抗壓性和強度極限校正：對于HT300的各種鑄造件和鋼筋材料,其抗壓強度極限其抗拉強度極限.。因為卷筒采用了多層卷筒纏繞,鋼絲繩的卷筒纏繞力和箍緊對于整個卷筒所使用產(chǎn)生的滾動壓力和應(yīng)力,強度等都要求相當(dāng)。所以正常工況下由鋼絲繩卷繞壓緊而對卷筒產(chǎn)生的壓應(yīng)力由此強度校驗合格。鋼絲繩卷繞產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力，其中M=1/4*SL=1/4*28740*550=3951750所以，合成應(yīng)力：所以：σ=4.11+由此強度校驗合格。4）各層卷繞直徑的確定：第一層第二層第三層第四層1.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)計算：本設(shè)計的16t全液壓輪式起重機所需要采用的主要是一種以低速大功率扭矩馬達代替高速扭矩馬達時并搭載自動減速器的傳動控制機構(gòu)。盡管低速大型的扭矩馬達自己的重量與尺寸均較大,卻可以省略了多級減速器。低速大扭矩馬達直接通過傳遞動力到軸承驅(qū)動小齒輪運動。從而可以利用旋轉(zhuǎn)式支撐軸承驅(qū)動裝置系統(tǒng)，來自動實現(xiàn)對齒輪旋轉(zhuǎn)支承機構(gòu)的四周高速旋轉(zhuǎn)或定向運動。采用低速大扭矩馬達會可以使其整體結(jié)構(gòu)更加簡單顯得緊湊,工作平穩(wěn),并且甚至可以同時驅(qū)動進行多周的高速旋轉(zhuǎn),但是低速大和小扭矩馬達的設(shè)計制造過程成本高?；剞D(zhuǎn)支承傳動設(shè)備是它是一種采用交叉滾筒式內(nèi)部傳動嚙合式的回轉(zhuǎn)傳動支承。這種支撐軸承起重設(shè)備的橫向回轉(zhuǎn)摩擦阻力和偏差相比較小，可以有效減輕起重整車的運動重心,從而大大提高了輪式起重機正常運行時的運動穩(wěn)定性。布置的結(jié)構(gòu)形式主要目的是將驅(qū)動機構(gòu)直接安裝在用于起重機的回轉(zhuǎn)運動部分上,大齒輪被直接固定在一個用于起重機的非軸向旋轉(zhuǎn)運動部分上,不進行旋轉(zhuǎn)運動,與其相互轉(zhuǎn)動嚙合的小齒輪既可以自轉(zhuǎn)同時也圍繞著一個大齒輪進行公轉(zhuǎn)。它的設(shè)計目的就是為了能夠使得在輪式起重機行進時，回轉(zhuǎn)平臺能夠保持穩(wěn)定而不會左右擺動，從而大大保證了整車的行駛速度和穩(wěn)定性。1）旋轉(zhuǎn)支承裝置的選擇：交叉滾柱式選擇的支承設(shè)備：.2）作用在支承裝置上的等效彎矩為：其中：G=31.81KN,C=600mm,G=53%*23*9.8=119.462KN.M=(157.1+1.93)*3000+31.81*(4350*cos65°)-119.42*600=443736KN*mmV=因為所以其中，(摩擦阻力矩)R=3000mm,L=4560mm;所以傾斜阻力矩其中所以：3）液壓馬達的計算：a.油馬達需要輸出的最大力矩：M馬=（b.油馬達的工作壓力：Pc.油馬達的轉(zhuǎn)速：n選取IJMD-125型徑向柱塞馬達，q馬=6140ml/r,n馬=10r/min,P馬=16Mpa。1.4變幅機構(gòu)計算本設(shè)計中技術(shù)要求：動臂的擺動夾角為0°-74.6°。通過整車和工廠對制造工藝要求和變幅式油缸在各個方向上的工作壓力來確定三鉸點的最佳位置,如下圖3-12所示:圖3-12三鉸點最佳位置a3=ctg-1h0/l’=ctg-1765/1575=64.09a2=tg-1(e3-e0)/lo=tg-1(420-390)/4350=0.395a1=90-a2-a3=90變幅油缸的長度l5=其中a==由圖3-12知：d===4350.10mm所以：l==2870.76mm.取整得l=2880mm。由l5值重新確定角度a1.a=cos-1(a=cos-1(1750.957=25.477油缸全伸時的長度l5’為l5’==4975.35mm取整后得l=4980mm重新確定吊臂工作時的最大仰角：u=74.777吊臂擺角u=0變幅式液壓油缸的行程L=l=4980-2880=2100mm變幅式油缸的伸縮比c=l=4980/2880=1.729油缸類型的選?。浩鸬跏芰Ψ治鼋Y(jié)果得知：當(dāng)起吊基礎(chǔ)臂大于起吊最高額定的起重量時,變幅式液壓油缸在起吊工作穩(wěn)定位置下的承載壓力最高。此時，Q吊具自重為G。起重臂自重為G=31.81KN。變幅油缸的工作壓力為：T=(R=(3000+854)[1.2(156.8+1.92)+1/3*31.81]/2120=371.1KN應(yīng)該從其中選擇推力和缸徑分別為407.15KN、180mm的小型工程機械標(biāo)準(zhǔn)液壓缸作為本設(shè)計的變幅式液壓油缸。1.5支腿收放機構(gòu)計算 根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，支腿可分為：1）蛙型橋：結(jié)構(gòu)簡單，油壓汽缸數(shù)量小。（一座橋，一個油壓汽缸）重量很輕。因為抬起腿的手臂的尺寸有限，所以橋的距離不大。青蛙式橋用于小型起重機。2）H型橋：這座橋向外延伸的距離很大。橋上有兩個油壓汽缸。可以完成水平伸縮和垂直支撐兩種動作，腳是H型，為了確保足夠的距離，左腳相互張開。影響工作空間開放的電路是指所有油回到油箱后，油壓泵在油箱中吸收油。3）X型橋：X式橋的垂直支撐液壓汽缸由于是活動橋的中間作用，橋外側(cè)延伸的一端直接支撐地面，更加穩(wěn)定，但是X式橋與地面之間的距離很小，橋下沉的話端部就會變平。4）輻射型橋：一般在起重質(zhì)量較大的起重機上運用。大型吊車的橋架反力大，考慮到車身承載力的大小和車身形變的大小，使橋呈放射式，直接使用旋轉(zhuǎn)支撐裝置承擔(dān)的所有力量和網(wǎng)站。直接作用于腳的構(gòu)造。這種設(shè)計方式，將使得整體相關(guān)于其他形式更輕量化。為了大幅度地提高設(shè)計起重機的運動穩(wěn)定性,同時又減少起重輪胎的運動負荷,總體設(shè)計方案選擇了H型起重支腿。該類型的支腿不僅對地面有良好的適應(yīng)性,易于手動調(diào)整和能極大限度保持平衡且同時具備非常高的機動運轉(zhuǎn)性和穩(wěn)定性，能夠廣泛應(yīng)用于各種大中型起重機。H型支腿能自動控制水平運動氣缸與垂直運動氣缸的運動。該支腿系統(tǒng)采用了自動高度調(diào)平保護裝置,保證了整臺起重機設(shè)備能夠在特殊工作場地上進行正常工作,始終保持在一定的高度水平運行位置。從而改善了整臺起重機正常運轉(zhuǎn)的運動穩(wěn)定性，這對于有效提高整機起重量和同時擴大起重吊臂的固定長度等都是非常有利的。此外,當(dāng)一臺底架接地時,本機的裝置也隨時可將接地指示顯現(xiàn)出來,所以相較于其他調(diào)平技術(shù),大幅改善了使用安全性。支腿承載力的計算：輪式起重機的支腿承載力一般按照起重機滿負荷時的工況來計算。反作用力可以通過橋的反動力設(shè)計機床和橋的結(jié)構(gòu)。在計算橋的壓力之前，首先設(shè)計車床-橋-支撐面系統(tǒng)。分析框架的變形狀況，框架的雙腳系統(tǒng)的強度大，變形少，支撐面硬，相對下沉小。起重機進入工作時，總是根據(jù)負荷來合力。如果不離開橋外，四條腿就不能從地上掉下來?？蚣艿闹雍苘浀脑?，就可以形成橋和柱子的系統(tǒng)。即使起重機正常起重，四座橋也不會離開地面。此時，橋接壓力輪式起重機的支腿壓力是最大的反作用力，橋的反作用力可以設(shè)計出吊架和橋的構(gòu)造。框架-橋-支撐面系統(tǒng)若有其他種情況，框架的強度比較大的情況下，因為彈性的存在，或正常工作時，四條腿離開地面，有三個支撐座。起重機的四個支撐或三個支撐取決于負載，負載的合力脫離整體形心和指向。起重機臂的位置也取決于起重機的位置。因為提高高度是常有的事，由彈性支撐理論經(jīng)驗我們不難知道，所以進行此處計算時，考慮按照最壞的情況計算。起重機的最大額定重量是將各種工作動作復(fù)合疊加，形成一個復(fù)合動作此時從而得到考慮相應(yīng)的額定牽起質(zhì)量。由上述原理，我們可以求出最大對地反力，裝置實際作業(yè)情況如下圖3-16，A點離