【文章內容簡介】 實際的使用情況，可根據(jù)表33 選擇=，即有時起升額定載荷，一般起升中等載荷。表33 起重機的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)說明—輕很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷—中有時起升額定載荷，一般起升中等載荷—重經(jīng)常起升額定載荷，一般起升重載荷—特重頻繁的起升額定載荷（3）起重機工作級別的確定劃分起重機的工作級別，是為了對起重機金屬結構和機構設計提供了合理的基礎，它能使起重機勝任它需要完成的工作任務，起重機的工作級別是根據(jù)起重機的利用等級和起重機的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)《起重機設計手冊》中，起重機工作級別的劃分，如表34 所示，可以確定，此設計的起重機的工作級別為。表34 起重機工作級別的劃分載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)利用等級—輕—中—重—特重 汽車起重機主臂尺寸的確定經(jīng)調研，得知起重機吊臂的材料大部分采用高強度合金鋼，主要為16Mn。16Mn又稱Q345，密度為，彈性模量，泊松比。綜合力學性能良好，抗拉強度，屈服強度，低溫性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低壓容器、油罐、車輛、起重機、礦山機械、電站、橋梁等承受動荷的結構、機械零件、建筑結構、一般金屬結構件，熱軋或正火狀態(tài)使用，可用于40℃以下寒冷地區(qū)的各種結構。本項目也將吊臂材料確定為16Mn。主臂尺寸的的確定包含以下的的內容：；；。由于此次設計的8噸汽車式起重機要求為：。參見表35 ，選擇吊臂的節(jié)數(shù)為3。表35 起重機吊臂節(jié)數(shù)最大起升高度H(m)1015161920293040吊臂節(jié)數(shù)K3233445（1）吊臂各節(jié)尺寸的確定經(jīng)查閱資料，得知吊臂最短工作長度為==7500mm。主吊臂的最長長度是由基本臂結構長度和外伸長度所組成。即 （31）式中﹑為各節(jié)伸縮臂的外漏長度，、為各節(jié)伸縮臂的伸出長度，在設計當中，伸出長度往往取同一數(shù)值，即。﹑為二、三節(jié)臂縮回后外漏部分的長度，在計算時取==200mm，==400mm。帶入31式可得=++500=18300，=5150mm、分別為各節(jié)吊臂的結構長度，若假設為臂頭滑輪中心離基本臂端面的距離，則基本臂結構長度加上即為基本臂的工作長度，=+，而=+。得出=6900mm。各節(jié)吊臂伸出后，重疊部分稱作搭接長度，搭接長度應該短些，以減輕吊臂重量。但是，太短將搭接部分反力增大了，引起搭接部分吊臂的蓋板或側板局部失穩(wěn)，同時，也是吊臂的間隙變形增大。因此，搭接部分要根據(jù)實際經(jīng)驗和優(yōu)化設計而定，一般為伸縮臂外伸長度的1/5—1/6。在此，暫取搭接長度均為1000mm。各節(jié)伸縮臂完全縮入前一節(jié)都留有一段距離c，這是結構上的需要，在此距離內要設置伸縮油缸的鉸支座和其它的結構構件，其大小視情況而定，在此次設計中選擇=400mm。由=6900mm，=400mm，==200mm，==400mm，得出：。最終確定各節(jié)吊臂的尺寸如下：=6900mm，=6700mm，=6700mm（2）變幅液壓缸鉸點的確定經(jīng)過調研，得知在設計中，大體是所設計的鉸點應位于基本臂工作長度的中點處，由利于起重機的受力分布，使支點能夠達到最大的作用效果，又結合調研資料確定出鉸點距離基本臂左端的距離為3200mm。（3）吊臂截面尺寸確定伸縮吊臂的截面形狀由很多種，主要包括：矩形、正梯形、倒梯形、六邊形、槽形、角鋼組合式等。其在總體設計中，～，側板一般選用薄鋼板，～10范圍內，側板薄一些對減輕吊臂重量極為有效，但必須考慮其局部失穩(wěn)的問題，有的在鋼板上格一段距離扎一條橫向筋，或者在側板受壓區(qū)設置縱向筋，以增加其抗屈曲能力。有的為了減輕重量也可在側板上開大孔，并卷邊加強。下地板一般做的比上底板后些，一方面可以使截面中性軸下移，從而減少下底板上的壓縮應力，一方面滿足下底板局部應力的需要，為了減輕自重，吊臂應盡量做成等強度式梁。整個箱形吊臂也可做成頭稍細，根稍粗的棱錐體狀，但大多采用貼加強板的方法來改變截面的面積特性，在局部高應力處采用局部加強板局部加強。由調研資料，本項目將吊臂設計為矩形截面，從第一節(jié)到第三節(jié)的鋼板厚度分別為8mm、12mm、16mm，其各節(jié)截面尺寸暫定如圖32所示：圖32 吊臂橫截面尺寸 主臂零部件的設計計算 主臂伸縮臂液壓缸的設計計算（1）液壓缸內徑的設計計算液壓缸承受最大壓力時，主臂仰角為，工作幅度為3m，主臂承受最大載荷為Q=8t，此時液壓缸承受最大壓力為 伸縮缸在工作時能夠達到的工作壓力按P=32MPa計算，根據(jù)如下公式：式中：D—液壓缸的內徑； F—最大載荷； P—工作壓力。參見表36，取D=63mm。表36 缸筒內徑（GB 2348—80）（mm）810121620253240506380100125160200250320400（2）活塞桿的設計計算活塞桿直徑d一般按液壓缸往復運動速度比計算，公式如下：式中：D—液壓缸直徑，往復運動速度比，參見表37，選擇=2?？傻贸觯篸=；參見表38，選擇d=45mm。表37 速度比選擇壓力MPa≤10～20≥20速度比2表38 活塞桿直徑尺寸系列（GB 2345—80）（mm）456810121416182022252832354045505663708090100110125140160180200220250280320360（3）液壓缸壁厚和外徑的確定（a）液壓缸壁厚的確定缸筒分為2種，當缸筒內徑D和壁厚的比值時，稱為薄壁缸筒，反之稱為厚壁缸筒。對薄壁缸筒： （32）式中：液壓缸的耐壓試驗壓力，當P＜16MPa時，=；當P＞16MPa時，=，P為液壓缸工作壓力為35MPa。缸筒材料的許用應力，,為材料的抗拉強度，材料為45號鋼取=600MPa，N為安全系數(shù)，一般取N=5。D—缸筒內徑D=63mm。將上述數(shù)值代入式（32）可得，=。此時，不滿足式，所以所求液壓缸不是薄壁缸筒，為厚壁缸筒。對厚壁缸筒：= mm通過上式求得，取整為=17mm。即所得缸筒壁厚為17mm。（b）缸筒外徑的確定缸筒外徑為： 鋼絲繩的計算和選擇（1）鋼絲繩結構形式的選用繞經(jīng)滑輪和卷筒的工作機構鋼絲繩應選用線接觸鋼絲繩；在腐蝕環(huán)境中采用鍍鋅鋼絲繩。本機構所需鋼絲繩為繞經(jīng)滑輪和卷筒，故選擇線接觸鋼絲繩。（2）起升用鋼絲繩直徑的設計計算鋼絲繩的直徑d可通過下式計算即 (33)式中：C—選擇系數(shù)； S—鋼絲繩最大工作靜拉力。選擇系數(shù)C的確定與機構的工作級別由關，可通過下式確定。 （34）式中：n—安全系數(shù)，本項目取n=5 k—鋼絲繩捻制拆減系數(shù)，一般選取k=.鋼絲繩充滿系數(shù)，由下式確定，通常選取為=。鋼絲繩的公稱抗拉強度，經(jīng)查閱資料可知，=1850N/。將上述值帶入式（34）可得C=。本項目采用雙聯(lián)滑輪組，其最大工作靜拉力S為 （35）式中：即。m—滑輪組倍率，本項目取m=3?；喗M效率，有資料可知，=。將上述值代入式（35）可得S=。將式（34）和式（35）所得數(shù)值代入式（33）可得出鋼絲繩直徑d=，取整得d=16mm。由《起重機設計手冊》可知，可選用鋼絲繩型號為6T(25)—16—1850——光—右交GB1102—74。（3）伸縮用鋼絲繩的設計計算當滿載時，176。，作用在缸的軸向力為：=,由4根鋼絲繩來承擔，每根鋼絲繩繩承受的拉力為。選擇鋼絲繩公稱抗拉強度為1850N/，經(jīng)計算，取整得即型號為：6T（25）141850I光右交GB110274。滑輪用以支撐鋼絲繩，并能改變鋼絲繩的走向，平衡鋼絲繩分支的拉力，組成滑輪組達到省力或增速的目的。（1）構造和材料的選用承受負載不大的滑輪，結構尺寸較小（直徑D350mm），通常做成實體結構，用強度不低于鑄鐵HT200的材料制造。承受大載荷的滑輪，為了減輕重量，多做成筋板帶孔的結構，用強度不低于鑄鐵HT200、球鐵QT4017和鑄鋼ZG230450等材料制造。大型滑輪（直徑D800mm）由輪緣及帶筋板的輪輻和輪轂焊接而成，單件生產時也易選擇焊接滑輪。鑄鐵滑輪適用于工作級別M4以下的機構，鋼制滑輪用于工作級別M4以上的機構?；喆蠖嘌b在滾動軸承上，用尼龍和其它材料做成的滑動軸承，也開始在起重機的滑輪上使用。 鋼絲繩出入鋼絲繩繩槽的偏角過大時（5176。），繩槽側壁將受到很大橫向力的作用，容易使槽口損壞，使鋼絲繩脫槽，為了減小鋼絲繩的磨損，在滑輪繩槽中可用鋁或聚酰胺作為墊襯材料，這使滑輪構造復雜，只有當鋼絲繩很長，在技術和經(jīng)濟上要求較高時，才推薦使用。根據(jù)上述描述，選擇滑輪的材料為鑄鐵HT200，滑輪的構造為實體結構。（2）滑輪尺寸的確定及選用滑輪的主要尺寸是滑輪直徑D，輪轂寬度B和繩槽尺寸，滑輪結構尺寸可按鋼絲繩直徑進行選定。（a）工作滑輪直徑 （36）式中：按鋼絲繩中心計算的滑輪直徑（mm）。 d—鋼絲繩直徑。輪繩直徑比系數(shù)，與機構工作級別，鋼絲繩結構有關。參見下表39，由于機構工作級別為M4，于是選得輪繩直徑比系數(shù)為18。將數(shù)值帶入式（36）得出起升用滑輪288mm。（b）輪轂寬度B一般情況下，B=（～） （37）式中：—滑輪軸徑，此處設計為30mm。參照上式取得B=45mm。表39 輪繩直徑比系數(shù) 機構工作級別e～1618202528注：①采用不旋轉鋼絲繩時，e值應該比機構工作級別高一級的值選取。 ②對于流動式起重機，建議取e=18，與工作級別無關。（3）滑輪繩槽尺寸由于選用滑輪為鑄造滑輪，參考《起重機設計手冊》可選用，表面粗糙度為2級的繩槽斷面。由此確定起升用滑輪規(guī)格為：=288mm，B=45mm。主臂伸縮用滑輪的設計與起升用滑輪一致，故按式（36）及式（37）確定，滑輪由于受空間的制約在此選擇e=12，滑輪軸