8吨轮胎起重机起升机构部分设计

本次设计是起重量为8t的轮胎式起重机,主要用于野外抢险、仓库、车站等狭窄エ作场合。本课题对轮胎式起重机总体参数的选型,各种主要的参数做了简要的介绍。轮胎式起重机的起升机构主要有马达,卷筒,行星齿轮减速器,钢丝绳,滑轮组等零部件组成。本课题对起升机构的设计及计算做了详细的说明,包括在减速器部分选择行星齿轮减速器而不是二级齿轮减速器,卷筒选择了多层缠绕而不是单层缠绕的方法。对涉及到的马达,齿轮,轴等零部件做了强度校核以满足该起重机所需要的要求。通过本次设计，我对轮胎式起重机的整个设计有了一个大体上的认识，特别是对起升机构设计及计算部分有一个更为深刻的理解。关键词:轮胎式起重机,起升机构设计,减速器。AbstractThisdesignisfromtheweightof8ttirecranes,mainlyforoutdoorrescue,warehouses,railwaystationsandothernarrowworkplace.Theselectionoftopicsfortirecranepopulationparameters,allmajorparametersabriefintroduction.Tirecranehoistingmechanismaremainlymotor,rolls,planetarygearreducer,rope,pulleyandothercomponentparts.Thetopicforthedesignandcalculationofthehoistingmechanismtodoadetaileddescription,includingthereducersection,selectinsteadoftwoplanetarygearreducergearreducer,multi-layerwindingreelchosenmethodinsteadofasingle-layerwinding.Torelatetothemotors,gears,shaftsandothercomponentsmadestrengthchecktosatisfytherequirementsofthecraneneeded.Throughthisdesign,Ihavethewholedesignofthetirecraneshaveageneralunderstanding,particularlyinthedesignandcalculationparthasamoreprofoundunderstandingoftheliftingmechanism.Keywords:tirecrane,Hoistingmechanismdesign,reducer目录TOC\o"1-5"\h\z摘要 IAbstract II\o"CurrentDocument"第1章绪论 1\o"CurrentDocument"轮胎式起重机 11.I汽车起重机 2L2轮胎起重机 2\o"CurrentDocument"履带式起重机 2\o"CurrentDocument"塔式起重机 3\o"CurrentDocument"工程起重机的发展趋势 3\o"CurrentDocument"第2章轮胎式起重机的总体选形 51.1汽车起重机 51.3履带式起重机 5.\o"CurrentDocument"轮胎式起重机底盘的选型 6\o"CurrentDocument"起重机驱动装置的选择 8\o"CurrentDocument"轮胎式起重机动カ装置的选择 9\o"CurrentDocument"第3章轮胎式起重机的主要参数 11\o"CurrentDocument"1起重机的组成 11\o"CurrentDocument"2起重机的主要参数 11\o"CurrentDocument"轮胎式起重机的稳定性计算 13\o"CurrentDocument"轮胎式起重机 15\o"CurrentDocument"第4章吊钩 19\o"CurrentDocument"1吊钩组 19\o"CurrentDocument"2吊钩的设计计算 192.1强度验算 212.2吊钩横梁与滑轮轴验算 23\o"CurrentDocument"第5章钢丝绳及滑轮的设计 24\o"CurrentDocument"1起重钢丝绳的最大拉カ 24\o"CurrentDocument"5.2每根钢丝绳分支的拉カ和钢丝绳的僵性阻カ 255.2.1分支上的最大拉カ 255.2.2钢丝绳的僵性阻カ 255.3滑轮的设计 26\o"CurrentDocument"第6章卷筒的设计 27\o"CurrentDocument"1概述 27.1按钢丝绳在卷筒上的卷绕层数可分为单层卷筒和多层卷筒 27.2卷筒按制作方式可分为铸造的和焊接的 27\o"CurrentDocument"卷筒直径 28\o"CurrentDocument"卷筒的长度 28\o"CurrentDocument"卷筒壁厚（铸铁卷筒） 28第7章制动器 30\o"CurrentDocument"1制动器的分类 30\o"CurrentDocument"2盘式制动器设计计算 30\o"CurrentDocument"第8章起升机构功率的计算及马达的选择 32\o"CurrentDocument"1起升功率 32\o"CurrentDocument"8.2起升马达 32\o"CurrentDocument"8.3卷筒的转速和总传动比 33\o"CurrentDocument"第9章行星齿轮减速器的设计 34\o"CurrentDocument"1高速级行星轮系的设计 341.1配齿 341.2条件验算 341.3轮系的设计 35\o"CurrentDocument"2低速级行星轮的设计 411酉己齿 41条件验算 41轮系的设计 42\o"CurrentDocument"第10章行星齿轮轴的设计及轴承的选择 50\o"CurrentDocument"10.1轴的设计及校核 5010.1.1初步确定轴的最小直径 501.2轴的结构设计 501.3验算轴承的寿命 51\o"CurrentDocument"10.3轴承的选择及校核 54\o"CurrentDocument"第11章结论 56\o"CurrentDocument"参考文献 57致谢 58第1章绪论在现代化工业生产过程中,生产强度高,生产节奏快,生产况危险是其中一个重要特点。在生产中所需的原料,成品及半成品的运输量,传送时间及安全诸方面的要求，已非人カ所能及。在此前提下,人们对旧式人工机械的不断改进,特别是进入电器时代以后,随着电马达的发明,更进ー步地使起重机有了质的变化。人力被更为先进,有效的机械カ代替,生产率大幅度提高。在现代化工矿企业中,起重机已经成了人们进行物质运输的重要工具,是实现现代化生产的基础。在新厂房的设计中起重机也是ー个必不可少的设计项目,起重机还不只用于エ业生产,在现代化建设及人们日常生活领域也有广泛的应用。在古代已经有起升和移动重量较大的物品的需要,因此就采用起重装置来进行这个エ作。在公元前五千年到四千年的新石器时代的末期,我国古代劳动人民已经能开凿和搬运巨石到远处,砌成石棺石台等来埋葬和纪念死者。在商朝(公元前!765到1760年之间),我国人民就用了汲水的桔椽,这是ー种用杠杆,对重和取物装置组成的起重装置。以后到公元前1115年至1079年之间,又有了辘物的发明。在古代埃及建造金字塔时,广泛采用滚子。斜面和杠杆来起升大石块。石碑和雕像，这些物品的重量有的甚至达到1000吨。那时候起重机械都是人カ驱动的。公元前120年,在盖隆的著作中描述了幅度不变的起重机和幅度可变的起重机。这些书籍中记录了下列零部件的采用,例如在阿格里高拉(1490-1550)的著作中,曾经描述了旋转起重机。工业中蒸汽机的出现大大地推动了起重机械的发展和改善。1827年,出现了第一台用蒸汽机驱动的固定式旋转起重机。接着制成电カ驱动的桥式起重机和门座起重机。随着冶金工业、煤炭、和采矿エ业、机器制造业、海港和那河码头的装置和建筑工程等的发展，起重机械的品种和参数都大大的扩大。起重机械制造已经成为ー门独立的机械制造部门。第二次世界大战之后的几十年,起重机械获得极其迅速的发展。由于机械制造技术的提高,起重机的质量、产量和品种得到大大的发展,箱行结构的桥式起重机得到了广泛的应用;由于金属材料的改善和加工技术的改进,起重机零部件的寿命也提高;由于电机和控制技术的发展,大大提高了起重机电カ驱动的品质和自动化水平。我国的起重机械制造业由于长期受到封建主义、帝国主义和官僚资本主义的深重压迫,没有自己的机器制造业，没有起重机械制造业。中华人民共和国成立以来，在中国共产党的领导下,我国已经建立能独立制造各种起重机的工业体系,对桥式起重机轮胎式起重机、门座起重机和塔式起重机等已具有一定的批量生产能力。但是,即使已经取得了很大的成绩,在以后相当长的时间里,要抓好起重机的质量和产量,要抓好各个环节,如原材料、基本零部件以及生产管理等环节,使我国起重机质量和产量达到国际先进水平。轮胎式起重机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成为汽车起重机。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,行驶速度高,可快速转移，转移到作业场地后能迅速投入工作，因此特别适用于流动性大,不固定的作业场所。由于汽车底盘通常是由专业厂生产的,因而在现成的汽车底盘上改装成起重机比较容易和经济。汽车起重机由于具有上叙这些特点,因而随着汽车エ业的迅速发展，今年来各国汽车起重机的品牌和产量都有很大发展。但汽车起重机也有其弱点,主要是起重机总体布置受汽车底盘的限制,一般车身都较长,转弯半径大,并且只能在起重机左右两侧和后方作业。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组成的起重机称为轮胎式起重机。轮胎式起重机因为它的底盘不是汽车底盘，因此设计起重机时不受汽车底盘的限制轴距、轮距可根据起重机的总体设计的要求而合理布置。轮胎式起重机一般轮距较宽，稳定性好;轴距小，车身短，故转弯半径小，适用于狭小的作业场所。轮胎式起重机可前后左右四面作业,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比汽车起重机慢,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明显提高,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（40公里/小时以±）,越野性能好，并且可全轮转向,机动灵活,特别适用于狭窄场地上作业,七十年代以来国外很重视这ー类型产品的发展。履带式起重机把起重作业部分装设在履带底盘上,行走依靠履带式的起重机称为履带式起重机。履带式起重机在很长一段时期内是作为单斗挖掘机的一种变型机械，只是在近期オ作为独立机种来生产。履带式与轮胎式相比,因履带与地面接触面积大，故对地面的平均比压小,约为0.5〜2.5公斤/厘米2,可在松软、泥泞地面上作业。它牵引系数高,约为轮胎式的1.5倍,爬坡度大,可在崎岖不平的场地上行驶。由于履带式起重机支承面宽大,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,履带装制设计成横向伸展,以扩大支承宽度。但履带式起重机行驶速度慢（1〜5公里/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,又因履带底盘笨重,用钢量大（一台同功率的履带式起重机比轮胎式重50%-100%）,制造成本高。因此,随着现代化建筑体系装配程度不断提高，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有其独特的用途。塔式起重机塔式起重机的结构特点是有一直立的塔身，起重臂结构在垂直塔身的上部，故塔式起重机起升高度和工作幅度都很大。塔式起重机在房屋建筑,电站建设以及料厂、混凝土预制构件厂等场所得到广泛的应用。塔式起重机由于塔身是直立的,起重臂与塔身组成“？”型,其有用幅度比轮胎式或履带式起重机大得多,故可使起重机靠近所施工的建筑物。塔式起重机的动カ装置是用外接电源的电动机,而一般施工现场都有动カ电源,很方便的接通电源,不需要造价昂贵的内燃机动カ装置。但是塔式起重机普遍是在专用的宽轨道上行走的,故需专门平整场地,铺设轨道,增加铺轨费用。工程起重机的发展趋势近年来随着建设工程规模不断扩大,起重安装工程量越来越大,尤其是现代化大型石油、化工、冶炼、电站以及高层建筑的安装作业逐年增多。因此,对工程起重机,特别是大功率的工程起重机的需要量日益增加。随着现代科学技术的发展，各种这些因素都有カ地促进了工程起重机的发展。由于液压传动具有体积小、重量轻、结构紧凑、能无级调速、操纵简便、轻巧、运转平稳和工作安全可靠等优点,因此,近年来国内外各种类型的工程起重机广泛采用液压传动。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）。ー些国家对自行式起重机制定了国家标准,规定了起重量系列。有些国家对起重量虽然没有统ー的规定,但个制造厂自成系列,注意采用通用另部件,为生产和使用提供有利的条件。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,还设计起重机是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。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、新エ艺。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。由于液カ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;并还采用动カ换挡变速箱，液压转向装置以减轻司机的操作强度。轮胎式起重吊车的特点及适用范围:一般使用支腿吊重，在平坦地面可不用支腿，可四面作业,还可吊重慢速行走;行驶速度低于汽车式,高于履带式,转弯半径小,越野性能好,上坡能力达17%〜20%；适用于比较固定的建筑工地,特别适用于狭窄的施工场所。本着机动灵活、操作方便、实用可靠的原则，以提高工作效率,适应野外、抢险、仓库、车站、码头等地狭窄工作场合,本文选择小型汽车起重机作为设计对象第2章轮胎式起重机的总体选形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。汽车起重机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,因而随着汽车エ业的迅速发展,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,一般车身都比较长,转弯半径大,并且只能在起重机左右两侧和后方作业。轮胎式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。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ー种变型机械,只有在近期内オ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,可在松软、泥泞地面上作业。它牵引系数高,约为轮胎式1.5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（1〜5公里每小时）,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。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:.采用EQ-1092F通用底盘，具有马カ大,动カ性好，速度高，牵引力大,爬坡度大的特点。.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。.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。.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。.采用动カ装置,将汽车发动机的动カ传于动カ油泵,提高了汽车动カ的利用率,同时也不必再为起重机另配动カ原件。.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。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地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エ艺比较简单,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，轴距较大,车架刚性好。专用汽车底盘的驾驶室布置有三种,ー是与通用汽车ー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,故起重机重心低,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カ变距器和动カ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的总成。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LZ的控制,在汽车起重机中吊臂探出车头LF一般都在两米左右,在轮胎式起重机中还要大些,为3-4米左右,回转平台尾部一般也略伸出车架外面LT,故一般起重机底盘长度LC限在7-9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。也可用第一轴距L;第二轴距L”等于轮胎直径再加上一定间距。底盘长度的轴距的关系为Lc<LE-LF-L(2.1)前悬的悬臂ル取决于发动机位置、驾驶室形式及所需的轴荷分布,后悬臂ム•主要取决于后支腿离上车回转中心你距离，一般为30-40%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:(2.2)1ax式中一外前轮的最大转角;C一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。汽车起重机的中心高度在1.2米左右，轮胎式起重机的常在1.5米左右。一般中小型汽车起重机和后桥往往是复轴式的多桥，则前桥和后桥之间的轴距就比较大,常在5米以下。轮胎起重机轴距一般在3-3.6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:4X2最大车速:驱动形式:4X2最大车速:75公里/小时爬坡度:不小于28%缸径冲程:100X115mm最小转弯半径：不大于8米发动机：6135Q型最大功率:135马カ/3000转/分最大扭矩:36公斤•米/1200-1400转/分底盘重量：3375公斤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（动カ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。（一）、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,仅仅依靠动カ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。（二）、内燃机ーー液压驱动在现代工程起重机中内燃机ーー液压驱动得到越来越广泛的应用,其主要原因,ー是由于机械能转化为液压能后,实现液压传动有许多优越性；ニ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ーー机械驱动形式。由于履带式起重机的动カ装置装设在上车回转平台上,因此在以往的内燃机ーー机械驱动系统中，履带行走机构所需的动カ,需要从上车通过逆转机构等复杂的动カ传送机构传到下车。而应用液压传动，只要通过高压油管和中心回转接头,就可把上车的动カ容易而又方便地传到下车。内燃机ーー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:(6)传动效率低,因为能量经过了两次转移；(7)液压元件加工精度要求高,因而加工成本大；(8)对密封要求也高,如果制造安装エ艺不完善,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。2.4轮胎式起重机动カ装置的选择轮胎式起重机动カ装置的布置有以下几种方案:.一台电机布置在下车;.一台发电机布置在上车;.两台发电机上、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,动カ传递比较方便,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カ机械传动,下车行走机构采用一般通用汽车的机械传动或液カ机械传动，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カ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。下车行走机构的动カ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。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,轮胎式起重机的动カ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カ，即可以节省一台发动机,又减轻重量。第3章轮胎式起重机的主要参数1起重机的组成轮胎式起重机由以下几部分组成:（-）取物装置轮胎式起重机取物装置主要是吊钩。（二）吊臂用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构。（三）上车回转部分它是在起重作业时,可以回转的部分,它包括装在回转平上除了吊臂、配重、吊钩等外的全部机构和装置。（四）下车行走部分它是起重机的底盘,是上车回转部分的基础。（五）回转支承部分它是安装在下车底盘上用来支承上车回转部分的。（六）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。（七）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。2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ー些数据,也是提供设计计算和选择使用起重机械的主要依据。.起重量Q轮胎式起重机起重量一般不包括吊钩的重量qo可以把包括吊钩重量在内的起重量成为总起重量（Q+q）。轮胎式起重机起重量是随吊臂伸缩、俯仰而变化，因此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。2,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0有关,〇可以从0°〜80°,工作角度在20°〜75°之间。当轮胎起重机的幅度变小时。起重机可以增大,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A=&in-«キム查表リ1-5 A=1.45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。这样ー来吊臂自重就要增大,使大幅度时的起重量急工作幅度R=LCOS6-e 査表叫1-5R=3.2米.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:Q=8吨R=3米 则m=8x3=24（吨米）.起升高度H升高度H与吊臂长度L和仰角0有关:（H=#—（R+e）2+h-b=（sin0+h-b））它在装卸工作中并不重要，但在建筑安装工程上则是ー重要参数。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H=13.6m.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。在后设计各部分重量时,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9.55吨,根据［1］表11-8查得8吨轮胎式起重机自重15吨，所以合适。.工作速度!）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8-20m/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5〜8m/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的比是滑轮组的倍率。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30-60秒左右。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）18.5s液压支腿收放速度一般用时间来表示,一般在10-50S之间,本机速度为:水平支腿伸出时间!3.7s；水平支腿缩回时间11.8s；垂直支腿放下时间22s；垂直支腿收起时间21.5s；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?5公里/小时。.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12°〜18°左右。轮胎式起重机转弯半径在7~12米左右。.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2.6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。3.3轮胎式起重机的稳定性计算㈠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）对地面的法向作用カ为零时,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3-1为起重机上坡行驶图。此时，可能失稳。地面的反作用カZ|=G尸〇,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。其作用カ在以后轮与地面接触点〇2为中心的カ矩平衡式表达如下：

Z(+GhgSina-Gl2cosa=0式中G 机械总重量;L2 重心离后轴距离当Z1=0,则GhgSina-Gl2Cosa=0因此可能失去操纵稳定的根据坡度为: «〇=tg~'hg另外,当车辆下滑カ接近于驱动轮上的附着力时,车辆就不能上坡,驱动轮开始打滑。即GSina=Z2（全轮驱动时）从图3-1上得Z2=GL2cosa+GhgSina,则后轮为驱动轮时的打滑极限坡度角为:L%,=%,=tgLゆ

L-hg</>当全轮驱动时:ap=tg'（/）式中。为附着系数，可用0.7~0.8代入。为了行驶安全起见,设计车辆时将使%>4,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驱动车辆行驶的稳定条件:hg本机为荔=1.33,所以纵向行驶稳定（hg一般在L2米左右这里取L2米。（-）横向行驶稳定性起重机在弯道上或直边上行驶时受侧向カ,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。在车辆重心下作用有二カ,起重机重力G和离心力”.=9匕,若Zr=0,则车向左倾gR翻的极限条件为:就是说横向坡度角不得小于与。再分析车辆引起侧移的情况,此时侧向カ大于或等于横向附着力,即Pj、CosB-GsinB>YL+Yr=(ZL+Zr)¢=(GCosj3+P,、Sin附则其极限条件为:V2,哂=メ算 则もa=>/gm1+—

gR为行驶安全起见,应使侧滑发生在翻转前,故应使ル,皿4V8nm既キ〉。Zhg即 =0.83>° 所以横向行驶稳定。2x1.2(汽车起重机轮距在2米左右,取2米)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0.7〜0.8。ー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hg=1.2米。4轮胎式起重机(-)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面失去稳定。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3-1

最危险的倾翻线是在该エ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,最危险的失稳エ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,在这个エ况下起重机必须保证最低的稳定性。 图3-1起重机上坡行驶图（-）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，即在倾翻线内、外侧的静カ矩互相平衡,即Ms=Mア。而表示起重机稳定性的稳定安全系数是位在倾翻线内侧的稳定力矩Ms和为在外侧的稳定力矩Mア之比:K=也当K=1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:M、=G（厶+a）+G］（ん+a）—Gb（r—a）而倾翻力矩仅是起重物和吊具所引起的,即:%=（Q+り）（R-a）则稳定系数K可由下式求得K_〇/.+a））+G2aGb（ra）_M律-Gb（r-a）（Q+4）（R—a） （Q+4）（R—a）式中:乂迷——起重机的稳定力矩;Gb——吊臂自重,Gfc=1530KgG——起重机的重心距回转中心的距离,r=1.5米;G4——为上车其它部分重量和其重心到回转中心距离，取G|=3544kg,h=0.8m；G2——起重机底盘不回转部分重量,G2=338OOkg；GJ3——配重及其垂心到回转中心距离,G3=4500kg,ム=2i米2a——支腿横向距离,2a=4.1米

则11570x(2.lx2.05)+34730x(0.8x2.05)+68110x2.05-17395x(1.5-2.05)_(8000+160)x9.8x(3.2-2.05) " '所以起重机稳定令K=l,令K=l,则此时起重量为临界起重量。"=由于上公式中没有考虑到起重机在运动时引起的惯性カ以及风カ和倾斜的影响,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、起升惯性力和风カ考虑进去动态起重机稳定系数为:K=(Q+矶(…;+(”+バ时"也(f)-(G為+G用+/+....+&4)N〃〃一(爲?；?(“十のー^^ドーのー叱んー吗("+""1$式中ス,らム.ルー自重GG，G3，G8的重心高度;a一起重机的倾斜角度,在用支腿时肉眼找平,一般控制在1°1。30，左右,不用支腿时为3°；(H+b)——吊臂头部离地高度;ム=(”+。-/z)；h——重物离地高度；V和，——重物吊升速度和起动时间；g——重物加速度；%和卬2——作用在起重机上和重物上的风カ合力;——风カ叱作用点的高度；N——回转速度。计算起重机稳定系数时的图为3-2

图3-2起重机横坡行驶图在实际计算中,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カ作用，自身的稳定系数也可以由下式求得:G\\a-l)-hSina~\福瓦G\\a-l)-hSina~\福瓦>1.15式中L——自重合力G回转中心距离,L=1.5m；h——合力G的重心高度，h=1.2m：a——倾斜角度（取3°）； hw——风カ作用点高度2米;——作用在机本身上的风カ（以九级风计算）； w;=&E（（c卅ホトgf——标准风压值，查表内3-1为10； C——风载体型系数,查表内3-2为1.2；ム——吊重有效迎风面积,查表内3-3为6m2；A——起重机各部分有效迎风面积。将各数代入K，=2.98>1.15所以起重机自身稳定第4章吊钩1吊钩组吊钩本身是ー个机械零部件,通常都与动滑轮组合成吊钩组进行工作。吊钩组有两种型式:一种是长吊钩组,ー种是短吊钩组。长型吊钩组的滑轮轴和吊钩横梁是分开的两个零件,平行的安装在拉板上,滑轮的数目可分为奇数和偶数,可以选用短颈的吊钩。这种型式整体高度较大,应用时将占去ー些有效起升高度。而短型吊钩组的滑轮组的滑轮轴和吊钩横梁是同一个零件,省掉了拉板，但是滑轮必须安装在吊钩的两边,滑轮数目应是偶数，オ可使两边对称，使两边滑轮绳索受カ相等。为使吊钩转动不致碰到两边滑轮，须选用吊颈较长的吊钩，但总的高度仍较长型的吊钩组为短,故称它为短吊钩组。这种吊钩组当滑轮数目较多时,将使滑轮轴跨距较大,受力情况不佳。因此,应根据滑轮组绳索分支数的多少,并考虑吊钩组结构的特点,合理地选用吊钩组。为了挂钩方便,要求吊钩能绕垂直轴线灵活的转动,因而在吊钩组端头的螺母与横梁之间都装有推力滚动轴承。吊钩自重较大时，建议采用向心推力球面轴承。这样不仅使吊钩转动轻便，而且也使轴承受力均匀。为了提高生产效率,实现安全生产自动化,尽量减少装卸物品过程中挂钩和卸重的辅助人力操作劳动,有的起重机已采用旋转吊钩组。如（图4—1）所示,电动机1通过行星减速器2传动ー对开式齿轮3,吊钩颈穿过开式大齿轮中心,并与大齿轮固接在ー起转动。电磁推杆4端装有横杆,横杆拨动插销5落下或抬起。当吊钩进行工作时,电动机通电,电磁推杆抬起插销，让吊钩任意旋转,锁住大齿轮和吊钩。这些动作都由司机操纵，不要人在吊钩旁作辅助劳动。吊钩组所有零件均按静强度进行计算。其计算载荷0=屮Q,（q>ー动カ系数,。,ー额定动载荷）。对于通用桥式起重机,<p=1+1.3cv（c=0.5,vー额定起升速度%由）。各种零件的许用应カ［ひドシ（q一零件材料的屈服极限,nー选用的安全系数。）4.2吊钩的设计计算吊钩是起重机的取物装置之一,吊钩钩身的截面形状有圆形、方形、梯形或T字形。从受力情况分析,以T字形截面最为合理。通常钓钩以知标准化,设计时可按额定起重

量从手册中选取。对于轮船或起重机,希望钓钩重量尽可能小一些。所以选取截面形状为T字形的钓钩。图4—2吊钩吊钩参数表钩孔直径D：D*(3〇〜50)5y額=30而=84.8mm=85mmli«(2-2.5)h；l«0.5h；s»0.75D;比值h/d=1.0-1.2；

起重量DSL1z,ムdd\d（）8（吨）8570485150310856055M55efgmnRRRRRA187650401191251484012100%%力bi/A：%九%力.重量（公斤）100/8870/603036/3173/57.310/10.3279162.1强度验算水平截面A-A内侧最大拉应カび=び=やエ％拉FaKaD~1.3F2=^^h22宜取,D（4.1）整个截面积 （4.2）椭圆部分面积 （4.3）梯形部分面积 （4.4）h2=h—hy=70ムエ0.3/z=30b、»0.7/z=70b2»0.53&,女0.37〃=37b3a0为»0.14/7=14ん=0.11〜0.12取A:=0.1233-14x70x30=1648.5437+14—~—x70=17852Fa=16485+1785=34335D+2%I厶2(ら+ム)2 3&+め]_34335]_3433516485fザい」85+2x3070(37+14)+]フ〇ー H ； 2 3(37+14)_=77.43G=乂——=77.43——=34.931 °2 22x8000x34,933433.5x0.12x85=15.958り2/nvn.10・拉]=垂直截面B-BB-B截面的最大拉应カ约为A-A截面的一半0・拉15.958=0・拉15.958=7.979考虑到钩ロ磨损ドb=(0.7〜0.8)入也可取为相同现取Fb=67Fa=0.7x34335=240345一80004一公ッ22x2403.45 /m优(4.5)or.=忌i+3ブ=47.979-+3X1.664ゝ8484416.9(4.5)钩尾螺纹的强度验算Q4x8000二つム0ピ1“0・粒=*7= 7=3.769<16.9・欣:3.14x522~7~(4.6)强度合格4.2.2吊钩横梁与滑轮轴验算最大弯曲应カ1.50-0.5d)q_20%=ア0Lオに=&3(4.7)(2=8000=250d=60=180A=100_1.5x(250-0.5x60)び拉 (18O-6O)xlOO2轴孔4的平均挤压应カび挤/