【文章內(nèi)容簡介】 限制。輪距的尺寸，是指同一橋上左、右兩輪中心的距離。在雙胎時(shí)，指雙胎中心之間的距離，故同樣條件下雙胎時(shí)的輪距比單胎的反而小。圖25 輪距圖根據(jù)工廠的制造條件和我國路況的限制，結(jié)合作業(yè)實(shí)際情況的需要。輪距取2340mm，單胎形式。即b=2340mm，全機(jī)總寬B=2750mm 。如圖25所示。 QAY50發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 QAY50全地面起重機(jī)的主要參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率及額定轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足工程機(jī)械作業(yè)工況和行駛工況的動(dòng)力要求，發(fā)動(dòng)機(jī)功率越大則工程機(jī)械的動(dòng)力性能越好，但功率過大會使發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用率降低，燃料經(jīng)濟(jì)性能下降，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量也要加大。因此，應(yīng)合理地選擇發(fā)動(dòng)機(jī)功率。工程機(jī)械作業(yè)過程中，工作阻力變化范圍大，載荷波動(dòng)頻率大，經(jīng)常選用發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)的標(biāo)定功率作為工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率，及其額定轉(zhuǎn)速。在初選發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，應(yīng)參照國內(nèi)外同類起重機(jī)，同級別且動(dòng)力性能相近的工程機(jī)械，初步確定發(fā)動(dòng)機(jī)功率。按工程機(jī)械最大車速計(jì)算：若已知給定了工程機(jī)械最大車速，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)大于等于，但不小于 最高車速行駛時(shí)的行駛阻力速率之和，即式中：發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率，KW傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，視工程機(jī)械的傳動(dòng)類型，傳動(dòng)系的組成而定G工程機(jī)械重量,Nf滾動(dòng)阻力系數(shù),輪式工程機(jī)械一般取f=工程機(jī)械最高行使速度 km/h空氣阻力系數(shù),工程機(jī)械一般取 =A工程機(jī)械在前進(jìn)方向上的投影面積所以=205 KW，選取D6114ZLQ1B發(fā)動(dòng)機(jī)。行駛用的下車發(fā)動(dòng)機(jī)功率很大,發(fā)動(dòng)機(jī)很昂貴,起重機(jī)上車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為下車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率的1/3。 QAY50全地面起重機(jī)吊臂尺寸的確定根據(jù)實(shí)際工況的需要，基本臂（第1節(jié)臂）；所以設(shè)計(jì)手冊和工廠的實(shí)際制造經(jīng)驗(yàn)將舉升臂的總長設(shè)計(jì)為38m。由本設(shè)計(jì)說明書可知，第三章計(jì)算出舉升臂為4節(jié)，采用U型截面。圖26 臂架結(jié)構(gòu)圖27 臂架截面根據(jù)公式 = + ，四節(jié)的尺寸依次為：455660、420600、3855350480 （mm）第2章 QAY50起重機(jī)吊臂設(shè)計(jì)與計(jì)算 圖31 臂架QAY50起重機(jī)吊臂設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容,，最直接的辦法就是減輕起重吊臂的質(zhì)量。根據(jù)查閱國內(nèi)外資料,決定采用U形臂,U型吊臂是液壓伸縮式的，變幅是用剛性的變幅油缸來實(shí)現(xiàn)，故吊臂是個(gè)懸臂梁受彎構(gòu)件。吊臂自重和吊臂重心直接影響其中性能，不同的伸縮方式使吊臂自重和重心位置在吊臂伸縮過程中起著程度不同的作用。在起重特性相同時(shí)，順序伸縮機(jī)構(gòu)的吊臂可以比同步伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的輕一些，這是因?yàn)楹笳呱炜s的危險(xiǎn)截面、位置變化較多，不易做成變截面結(jié)構(gòu)。吊臂全伸和全縮時(shí)，重心位置一定，與伸縮方式無關(guān)。但是在相同的中間臂長作業(yè)時(shí)，同步伸縮的吊臂重心距回轉(zhuǎn)中心較近，起重性能可以提高。收縮式吊臂有多節(jié)，節(jié)數(shù)視起升高度而定。伸縮式U型吊臂的基本臂可做成直臂形，也可以做成折疊臂。吊臂由兩節(jié)箱形斷面的臂組成，其最下一節(jié)為基本節(jié)，基本節(jié)下端鉸裝在轉(zhuǎn)臺上，由變幅液壓缸改變其傾角。吊臂為兩節(jié)伸縮式，在基本節(jié)內(nèi)疊套有頂臂，利用裝在臂內(nèi)的伸縮液壓缸使吊臂伸長，從而使起升高度或工作幅度發(fā)生變化（一些中噸位汽車起重機(jī)吊臂由三節(jié)或四節(jié)組成，大噸位汽車起重機(jī)可多至10多節(jié)）。吊臂的伸縮由伸縮液壓缸和順序閥來控制。吊臂內(nèi)裝有伸縮液壓缸和順序閥，伸縮時(shí)，壓力油經(jīng)過順序閥進(jìn)入順序閥使兩節(jié)伸縮臂一起伸出，伸到最長位置以后，順序閥接通伸縮液壓缸油路，使伸縮液壓缸推動(dòng)一節(jié)臂（頂臂）繼續(xù)伸出，吊臂縮回時(shí)順序相反，這種機(jī)構(gòu)又能使各節(jié)臂順序伸縮，其操作簡便，動(dòng)作可靠。起升系統(tǒng)由低速大扭矩軸向柱塞馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通過雙速型直圓柱齒輪減速器、平行槽式卷筒帶動(dòng)鋼絲繩及吊鉤。 QAY50全地面起重機(jī)吊臂各節(jié)尺寸的確定QAY50全地面起重機(jī)主吊臂的最大長度x是由基本臂機(jī)構(gòu)長度l10和伸縮臂外伸長度組成：式中、 為伸縮臂的伸縮長度,而伸縮長度往往取決于同一長度, 則外伸長度 = = ?！瓰榈诙?、三節(jié)臂縮回后外露部分的長度，一般也取同一數(shù)值a≈。若為臂頭滑輪中心離基本臂端面的距離，則基本臂結(jié)構(gòu)長度（）加上a0即為基本臂的工作長度：= + = 。而帶入公式，則得：式中k為吊臂的節(jié)數(shù)，取決于吊臂的最大長度和基本臂長度?；颈酃ぷ鏖L度可以取得比公式大一些，但受到整車極限長度的限制。而主吊臂最大長度取決于最大起升高度。如表31。表31起重機(jī)吊臂節(jié)數(shù)最大起升高度（m）1015151920293040吊臂節(jié)數(shù)(K)2233445搭接長度力求短些，以減輕吊臂重量。但是太短了，將使搭接部分反力增大，引起搭接部分吊臂的蓋板或側(cè)板局部失穩(wěn)，同時(shí)也使吊臂的間隙變形增大。因此，搭接長度要選的適當(dāng)，一般為伸縮臂外伸長度（吊臂較長者取后者，較短者取前者，同步伸縮者可取后者）。由設(shè)計(jì)參數(shù)表可得，則查出k=4 。此時(shí)可計(jì)算得： = 、 = 、=（） 所以，=+3 、 =、 搭接長度了 = 、=又根據(jù)實(shí)際工廠的制造經(jīng)驗(yàn)，變幅油缸和吊臂鉸接點(diǎn)的位置確定如下：。由上述結(jié)論可得=4700mm。 QAY50起重機(jī)吊臂截面的確定對吊臂截面的設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，因此參閱了國內(nèi)外大量的資料，伸縮吊臂是輪式起重機(jī)中至關(guān)重要的部件，其重量一般占整機(jī)的13%~20%，而大型起重機(jī)這個(gè)比例則更大，這就導(dǎo)致起重機(jī)在大幅度下的起重量和大起重量下的起升高度急劇降低。因此，在滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡可能降低吊臂自重，尤其對大噸位起重機(jī)具有十分重要的意義。減輕吊臂重量，增大吊臂剛度是改善起重性能的重要途徑。因此我從這個(gè)角度來確定吊臂截面，下面是我確定截面為U型截面的過程。首先是選擇吊臂的材料，是最直接的減輕吊臂重量的途徑，全地面起重機(jī)伸縮臂的材料一般是16Mn，最好采用高強(qiáng)度的低合金鋼。但在材料確定的條件下，只能改進(jìn)吊臂的形狀，也就是吊臂截面的形狀，來改進(jìn)吊臂的性能。吊臂的截面形狀是決定吊臂重量的主要因素，近幾年來，隨著吊臂材料強(qiáng)度級別的提高，如何充分利用材料的性能，結(jié)構(gòu)專家提出了如何解決強(qiáng)度安全儲備與薄板局部失穩(wěn)安全儲備均衡的問題，從而推動(dòng)吊臂截面從四邊形向六邊形、多邊形、橢圓形、U形發(fā)展。根據(jù)吊臂材料的發(fā)展趨勢，在最近幾年內(nèi)，材料強(qiáng)度級別的提高將受到限制，更高強(qiáng)度級別的材料將很難面世，U形吊臂技術(shù)將是最近幾年內(nèi)的最高水平。然而，吊臂是一個(gè)可以伸縮的階梯梁，目前，除基本臂可以加強(qiáng)外，許多生產(chǎn)廠家將伸縮臂設(shè)計(jì)成等截面梁，根據(jù)吊臂的受力特點(diǎn)，變截面伸縮臂將使吊臂更輕，性能更強(qiáng)。為了提高起重作業(yè)性能，減輕自重，起重臂截面形狀采用“U”形截面。該種截面是經(jīng)過優(yōu)化計(jì)算得出的最優(yōu)的截面形式，從而能最大限度地發(fā)揮材料的力學(xué)性能。作為吊臂來說，總希望在不發(fā)生局部失穩(wěn)的前提下，壁厚設(shè)計(jì)得薄一點(diǎn)，截面設(shè)計(jì)大一些。但由于受整機(jī)尺寸的限制，吊臂外形尺寸不能增大，因而只能在截面總高和總寬保持不變的條件下進(jìn)行截面的優(yōu)化，伸縮臂的箱形截面采用U型。~。側(cè)板一般選用薄鋼板，~8mm范圍內(nèi)，側(cè)板薄一些對于減輕吊臂重量極為有效，但必須認(rèn)真考慮其局部失穩(wěn)的問題，有的在鋼板上隔一定距離軋一條橫向筋，以增加其強(qiáng)度。有的為了減輕重量也可在側(cè)板上開大孔，并卷邊加強(qiáng)。下底板一般做得比上蓋板厚些，一方面滿足下底板局部穩(wěn)定性的需要，為了減輕自重，吊臂應(yīng)盡量做成等強(qiáng)度梁。具體到每節(jié)臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，我們考慮兩個(gè)非常重要的工況:基本臂工況和全伸臂工況。由基本臂工況通過優(yōu)化設(shè)計(jì)確定基本臂截面尺寸和壁厚，并由各節(jié)臂之間的間隙確定其余各節(jié)臂的截面尺寸，然后再由全伸臂工況確定其它節(jié)臂的壁厚。U型的截面最危險(xiǎn)處為四角焊縫處，該處應(yīng)力最大，也是最易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方。U型截面有大的抗彎模量和較高的抵抗局部失穩(wěn)的能力。確定U型為較合理的形狀。U型截面的橫向抗彎剛度和抗扭剛度比其他形式好。U型側(cè)板的上半部拉應(yīng)力較大，提高了側(cè)板的穩(wěn)定系數(shù)。下底板做成圓形，是為了提高下底板的抗局部失穩(wěn)的能力，和減少側(cè)板的計(jì)算寬度。這樣以來可以采用更薄鋼板，而充分利用鋼板的厚度，特別在采用高強(qiáng)度鋼材時(shí)。因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼材的抗局部失穩(wěn)的能力并不比普通鋼板高。吊臂不同部位可以采用不同強(qiáng)度的鋼材，以充分發(fā)揮鋼材作用，如上蓋板才高強(qiáng)度，下蓋板采用普通鋼。 根據(jù)以上闡述的理論，在以下的設(shè)計(jì)中，將采用焊接方式為主（各種焊接方式應(yīng)用到合適的位置），螺紋連接以及鉸接為輔方式進(jìn)行臂架的連接。QAY50全地面起重機(jī)的舉升臂主體材料為合金結(jié)構(gòu)鋼適當(dāng)?shù)倪x取16Mn進(jìn)行加固。上下底板和腹板承受不同的載荷有的彎矩大，有的正應(yīng)力大，故采用不同的材料。在選取材料時(shí)應(yīng)遵循性價(jià)比最高選擇，以優(yōu)化減輕臂架重量為最終目的。以達(dá)到對臂架乃至起重機(jī)性能的優(yōu)化的目的。 QAY50起重機(jī)吊臂受力分析 QAY50起重機(jī)吊臂受力規(guī)律QAY50全地面起重機(jī)的截面形式已經(jīng)確定，根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊可知：不同的起升高度和起升幅度決定了起重機(jī)的起重量。下面3個(gè)圖就是在起升不同高度不同幅度時(shí)臂架受力圖。通過圖片可以更直觀的看出起升高度和起升幅度對起重量的決定作用。臂架帶載伸縮時(shí)的主要載荷有：；；。通常在臂架最大仰角狀態(tài)時(shí)計(jì)算伸縮阻力。圖32起升角度30度圖33起升角40度圖34 起升角60度通過觀察圖片總結(jié)規(guī)律：可以得出起重機(jī)受力分析在QAY50全地面起重機(jī)4節(jié)臂全部伸出，舉升到最高處（舉升角為80176。），并工作負(fù)載為額定最大起重量（10t）。此時(shí)，QAY50起重機(jī)舉臂最容易折斷，這種情況下進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。如果此時(shí)滿足強(qiáng)度和剛度，則其他情況下必然符合要求。在對QAY50起重機(jī)舉臂進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核的時(shí)候，把舉臂抽象為理想化的模型。對外界環(huán)境也模擬為理想化環(huán)境，對于當(dāng)?shù)仫L(fēng)載荷，以及外界各種影響均忽略，在此環(huán)境下計(jì)算。 QAY50起重機(jī)吊臂受力計(jì)算吊臂在變幅平面承受的載荷起升繩拉力T： 式中： 額定起重質(zhì)量 吊鉤質(zhì)量 吊臂動(dòng)力系數(shù) m吊鉤滑輪組的倍率 滑輪組效率 由設(shè)計(jì)手冊中查得， =10t、 =1050kg、 =、m= =計(jì)算得到：T=138370N計(jì)算時(shí)將起升繩拉力T分解為平行吊臂軸線方向的分力和垂直吊臂軸線方向的分力 ；將垂直載荷Q分解為垂直吊臂軸線方向的分力β和平行吊臂軸線方向的分力 。伸縮臂在變幅平面受力情況如下 Q=（10000+1050）= 伸縮臂有兩個(gè)支點(diǎn)，一是臂根與車架的鉸接點(diǎn)，另一個(gè)是吊臂與變幅油缸的鉸接點(diǎn)，因此在