【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(guó)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(guò)大會(huì)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(guò)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(guó)內(nèi)外同類起重機(jī)，同級(jí)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(chē)速計(jì)算：若已知給定了工程機(jī)械最大車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為下車(chē)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(cè)和工廠的實(shí)際制造經(jīng)驗(yàn)將舉升臂的總長(zhǎng)設(shè)計(jì)為38m。由本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(guó)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(lái)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(guò)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(wú)關(guān)。但是在相同的中間臂長(zhǎng)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(tái)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(zhǎng)，從而使起升高度或工作幅度發(fā)生變化（一些中噸位汽車(chē)起重機(jī)吊臂由三節(jié)或四節(jié)組成，大噸位汽車(chē)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(lái)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(guò)順序閥進(jìn)入順序閥使兩節(jié)伸縮臂一起伸出，伸到最長(zhǎng)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(jiǎn)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(guò)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(zhǎng)度x是由基本臂機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度l10和伸縮臂外伸長(zhǎng)度組成：式中、 為伸縮臂的伸縮長(zhǎng)度,而伸縮長(zhǎng)度往往取決于同一長(zhǎng)度, 則外伸長(zhǎng)度 = = ?！瓰榈诙?、三節(jié)臂縮回后外露部分的長(zhǎng)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(zhǎng)度（）加上a0即為基本臂的工作長(zhǎng)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(zhǎng)度和基本臂長(zhǎng)度?；颈酃ぷ鏖L(zhǎng)度可以取得比公式大一些，但受到整車(chē)極限長(zhǎng)度的限制。而主吊臂最大長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度要選的適當(dāng)，一般為伸縮臂外伸長(zhǎng)度（吊臂較長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(guó)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(duì)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(lái)確定吊臂截面，下面是我確定截面為U型截面的過(guò)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(lái)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(lái)，隨著吊臂材料強(qiáng)度級(jí)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(chǔ)備與薄板局部失穩(wěn)安全儲(chǔ)備均衡的問(wèn)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(shì)，在最近幾年內(nèi)，材料強(qiáng)度級(jí)別的提高將受到限制，更高強(qiáng)度級(jí)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(duì)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(wèn)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(kāi)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(wèn)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(guò)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(lái)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(duì)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(cè)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(guò)圖片可以更直觀的看出起升高度和起升幅度對(duì)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(guò)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(duì)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(duì)外界環(huán)境也模擬為理想化環(huán)境，對(duì)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(cè)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(chē)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