【文章內(nèi)容簡介】 置的確定，二、吊臂各節(jié)尺寸的確定，三、變幅液壓缸鉸點(diǎn)的確定，四、臂架的受力計(jì)算和分析，五、伸縮臂結(jié)構(gòu)的校核。表41起重機(jī)吊臂節(jié)數(shù)最大起升高度H(m)10～1516～1920～2930～40吊臂節(jié)數(shù)K32～33～44～5 吊臂跟部鉸點(diǎn)位置的確定設(shè)e為吊臂根部鉸點(diǎn)O至回轉(zhuǎn)中心線的水平距離，h為鉸點(diǎn)O到回轉(zhuǎn)支承裝置上表面的垂直距離，則鉸點(diǎn)O的坐標(biāo)為（e，h）。設(shè)是鉸點(diǎn)O至基本臂截面中心線距離，設(shè)下標(biāo)i表示不同位置的值的序號（i=1，2，…，n）當(dāng)?shù)趇個(gè)值為時(shí)，鉸點(diǎn)O的位置為。帶有符號，在吊臂中心線以下為負(fù)，反之為正。則： 三鉸點(diǎn)有關(guān)尺寸圖吊臂根部鉸點(diǎn)的位置與吊臂長度，起升高度和幅度有關(guān)。設(shè)吊臂的工作長度為lw。即： （）從而得出=。式中：H—基本臂的起升高度，H=。b—吊頭距滑輪組的最短距離，b=。、—根部鉸點(diǎn)和頭部滑輪軸心離吊臂基本截面軸心的距離，并帶有正負(fù)號，在中心線以下者為正，以上為負(fù)。由于此項(xiàng)數(shù)值較小，所以在計(jì)算時(shí)可以不計(jì)。h—根部鉸點(diǎn)離地距離，參見QAY50的h值，取h=?！醣垩鼋牵渲敌∮谧畲笱鼋?80176。即=。即=56176。吊臂根部離鉸點(diǎn)的距離e （）得出吊臂根部離鉸點(diǎn)的距離e=。所以取距離e=。吊臂根部鉸點(diǎn)離回轉(zhuǎn)平面的高度為==式中：——為回轉(zhuǎn)支承裝置的高度，= 。 ——為起重機(jī)汽車底盤的高度，=。將最大起升高度H1帶入公式得出主吊臂最大長度。 （）式中：—最長主臂作業(yè)長度，=38m。a，r，b，h同上。 吊臂各節(jié)尺寸的確定 主吊臂的最長長度是由基本臂結(jié)構(gòu)長度和外伸長度所組成。即 （） 式中﹑﹑為各節(jié)伸縮臂的伸縮長度，在設(shè)計(jì)當(dāng)中，伸縮長度往往取同一數(shù)值，即。則外伸長度，﹑﹑為二，三，四節(jié)臂縮回后外漏部分的長度，在計(jì)算時(shí)取同一數(shù)值（a=）。若假設(shè)為臂頭滑輪中心離基本臂端面的距離，則基本臂結(jié)構(gòu)長度加上即為基本臂的工作長度:而將上式帶入式（）可得 （）即 從中可以得出（m）。式中：K為吊臂的節(jié)數(shù)。通常搭接長度應(yīng)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(cè)板局部失穩(wěn)，同時(shí)，也是吊臂的間隙變形增大。因此，搭接部分要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)而定，一般為伸縮臂外伸長度的1/4—1/5（吊臂較長者取后者，較短者取前者，同步伸縮者可取后者）。從而得出外伸長度為=（）（m）。 在第i節(jié)臂退回后，除外露部分長度a外，在前節(jié)（i1）節(jié)臂中的長度加上伸出后仍在前節(jié)臂中的那部分搭接長度，第i節(jié)臂插在前節(jié)臂內(nèi)的長度為，假設(shè)第i節(jié)臂的結(jié)構(gòu)長度為，則 （） 各節(jié)伸縮臂插入前一節(jié)都留有一段距離c，這是結(jié)構(gòu)上的需要，在此距離內(nèi)要設(shè)置伸縮油缸的鉸支座和其它的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其大小視情況而定，在此次設(shè)計(jì)中選擇c=。因此前后兩節(jié)臂由這樣的關(guān)系， （）， 將上述兩式代入式（），可得。已知，，從上式可知，后一節(jié)的搭接長度，臂前一節(jié)的搭接長度小一些，因?yàn)橐话闱闆r下結(jié)構(gòu)空間c臂外露空間a大一些，得出 （） 此次設(shè)計(jì)共有4節(jié)臂，其最后一節(jié)的搭接長度為使其等于1/5的外伸長度，現(xiàn)在和已經(jīng)得出，則根據(jù)式（），吊臂的各節(jié)搭接長度和結(jié)構(gòu)長度分別為， 各節(jié)臂長度尺寸的驗(yàn)算 計(jì)算的基本臂工作長度必須滿足下面的式子，所計(jì)算的各節(jié)臂的長度值才能滿足需要， =+（K1）≥+（K1）c=（+）+（K1）c （）式中： =+（41）=（m） （+）+（K1）c=（+）+（41）=（m） 即式（）成立，所計(jì)算各節(jié)臂的長度滿足要求。上述為所計(jì)算出的各節(jié)臂的長度尺寸，參考QAY50噸汽車起重機(jī)設(shè)計(jì)各節(jié)臂尺寸的確定，最終確定長度為: =（m）、=（m）、=（m）、=（m） 變幅液壓缸鉸點(diǎn)的確定，變幅液壓缸根部鉸點(diǎn)（）的位置，一般使其落在回轉(zhuǎn)支撐裝置的滾道上，從而改變了平臺的受力情況。采用雙作用液壓缸，其鉸點(diǎn)離回轉(zhuǎn)中心的距離f取決于雙缸間的距離B,可通過下式算得： （）由于回轉(zhuǎn)支撐裝置D和吊臂寬度B都與起重能力有關(guān)，一般取D=(～)B。， m式中：D起重機(jī)底盤直徑，D=2m。從而可以得出鉸點(diǎn)已經(jīng)確定。 三鉸點(diǎn)相互位置圖鉸點(diǎn)在求得和已經(jīng)確定即=，e=，所以認(rèn)定鉸點(diǎn)已經(jīng)確定。因?yàn)殂q點(diǎn)離滾道面的距離式構(gòu)造所定，一般取=。，只有在基本臂上固定的鉸點(diǎn)尚未確定。鉸點(diǎn)的取得要滿足下述條件，在變幅缸縮回時(shí)， 吊臂位在行駛狀態(tài)，變幅液壓缸長度為最短長度；而當(dāng)全伸時(shí)吊臂位在最大仰角狀態(tài)，液壓缸長度達(dá)到最大長度。連接吊臂鉸點(diǎn)（），變幅缸鉸點(diǎn)（）和（），形成或。在中，在中，.面角是與水平線的夾角，它可由下式求得： （）式中：=，=，=，=。從而可以得出：=176。在和確定后，用三角公式求得的位置，在中，其邊角關(guān)系為：在中，已知，=（～），并帶入上述2式并消去、可得的二次方程式： （）式中：=，=80176。，=176。 的值是根據(jù)實(shí)際的情況而定，在設(shè)計(jì)中，大體是所設(shè)計(jì)的鉸點(diǎn)應(yīng)位于基本臂工作長度的中點(diǎn)處，由利于起重機(jī)的受力分布，使支點(diǎn)能夠達(dá)到最大的作用效果。將上述值帶入式()得出：=0時(shí)，=， =50時(shí)，=， =40時(shí)，=， 在=40時(shí)，比較接近中點(diǎn)值，所以鉸點(diǎn)位置確定為：=40時(shí)，=，在=，根部鉸點(diǎn)的位置落在前方軌道上，=，根部鉸點(diǎn)落在后方軌道上。根據(jù)上述計(jì)算，汽車起重機(jī)鉸點(diǎn)的位置已經(jīng)確定。 臂架伸縮液壓缸的計(jì)算及選擇 缸筒內(nèi)徑計(jì)算主臂液壓缸定為1節(jié)，尺寸形狀可按如下進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，當(dāng)主臂仰角為56時(shí)，工作幅度為3米時(shí)，主臂吊最大載荷Q=50T,此時(shí)伸縮缸承受最大壓力T （） 伸縮缸在工作時(shí)能夠達(dá)到的工作壓力按30MPa計(jì)算，根據(jù)公式如下 mm ()式中:D—液壓缸的內(nèi)徑 F—最大載荷 P—工作壓力可得出，D=159mm,，取D=160mm。810121620253240506380100125160200250320400 活塞桿直徑（1）計(jì)算活塞桿直徑d一般按液壓缸往復(fù)運(yùn)動速度比計(jì)算，公式如下： mm （） 式中：D—液壓缸直徑 往復(fù)運(yùn)動速度比，參見表43，選擇=2。 可得出：d=113mm；參見表44，選擇d=125mm。表43速度比選擇壓力MPa≤10～20≥20速度比2表44活塞桿直徑尺寸系列456810121416182022252832354045505663708090100110125140160180200220250280320360（2）強(qiáng)度驗(yàn)算 活塞桿工作時(shí)，一般主要受軸向主要拉壓作用力，因此活塞桿的強(qiáng)度驗(yàn)算，可按直桿拉壓強(qiáng)度驗(yàn)算，可按直桿拉壓公式計(jì)算， 即 （）式中：活塞桿內(nèi)應(yīng)力。 F—液壓缸負(fù)載力。 活塞桿材料許用應(yīng)力 ，為材料的抗拉強(qiáng)度，材料為45號鋼，故為600MPa，n為安全系數(shù)，一般取n≥3～5，n取5。將上述值代入， 式（）成立，所以強(qiáng)度滿足要求。（3）穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)活塞桿直徑與液壓缸安裝長度之比為1：10以上時(shí)，活塞桿容易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，產(chǎn)生縱向彎曲破壞，這時(shí)需要進(jìn)行受壓穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算時(shí)把液壓缸整體看成一個(gè)和活塞桿截面相等的桿件，采用歐拉公式計(jì)算出臨界壓縮載荷，再帶入壓桿穩(wěn)定公式進(jìn)行計(jì)算。歐拉公式： ()式中：E—材料的彈性模數(shù)，對鋼而言，E=MPa。 J—活塞桿截面慣性矩，=。 L—液壓缸安裝長度，此處選擇為L== 。 長度折算系數(shù)，=1。計(jì)算可得=N。 壓桿穩(wěn)定公式為： （）式中：安全系數(shù)，一般取=。將帶入上式，所得結(jié)果與式（）不符合。參見表45，重新選擇活塞桿直徑d=140mm。將上述值代入式（）進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，式（）成立，即滿足強(qiáng)度要求。所得=。將上述數(shù)值再次代入式（），進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，計(jì)算可知，所得結(jié)果與式（）相符合，可以確定尺寸為d=140mm 缸筒壁厚及外徑計(jì)算液壓缸壁厚和外徑由強(qiáng)度條件確定（1）缸筒壁厚的確定 缸筒分為2種，當(dāng)缸筒內(nèi)徑D和壁厚的比值時(shí)，稱為薄壁缸筒，反之稱為厚壁缸筒。 對薄壁缸筒 ()式中：液壓缸的耐壓試驗(yàn)壓力，當(dāng)P＜16MPa時(shí)，=。當(dāng)P＞16MPa時(shí)，=，P為液壓缸工作壓力為30MPa。 缸筒材料的許用應(yīng)力，,為材料的抗拉強(qiáng)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(nèi)徑D=160mm。將上述數(shù)值代入式（）可得，=25mm。此時(shí)，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 （）通過上式求得=，取整為=10mm。即所得缸筒壁厚為10mm。（2）缸筒外徑計(jì)算缸筒外徑為 （）所得結(jié)果為=180mm。通過計(jì)算得出液壓缸的基本參數(shù)為：缸筒內(nèi)徑：160mm 活塞桿直徑：140mm 缸筒外徑：180mm 根據(jù)上述數(shù)值，參見徐工液壓件廠的伸縮缸技術(shù)參數(shù)選擇液壓缸的參數(shù)如下： 缸徑：160，桿徑：140，工作壓力：20Mpa，實(shí)驗(yàn)壓力：25Mpa，行程：7500。 伸縮臂受力計(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)，因此在變幅平面內(nèi)可把吊臂視為簡支外伸梁。由垂直力Q 和起升繩拉力T 對吊臂軸線偏心引起的力矩為：式中：臂端定滑輪與吊臂軸線的偏心距 臂端導(dǎo)向滑輪與吊臂軸線的偏心距伸縮臂在變幅平面傾角==?M由起升載荷以及吊臂重量引起的垂直載荷Q為： 吊臂在旋轉(zhuǎn)平面承受的載荷伸縮臂在旋轉(zhuǎn)平面視為根部固定、端部自由的懸臂梁。它承受的軸向力與在變幅平面受力情況一樣，即，軸向力F 可以分解為當(dāng)?shù)醣叟詮潟r(shí)不變方向的軸向力R 和變方向軸向力伸縮臂在旋轉(zhuǎn)平面的側(cè)向載荷包括貨物的偏擺載荷 類型擺角 輕型中型重型特重3176。 4176。5176。6176。α=4176。,則 不裝副臂，力矩，側(cè)向力中的貨物偏擺載荷S貨原來作用于臂端定滑輪的軸心處，因此吊臂還受有扭矩可知 伸縮臂的剛度校核箱型伸縮式吊臂的校核應(yīng)按最小幅度吊最大起重量的工況進(jìn)行計(jì)算。最大幅度時(shí)起吊的最小起重量是由整機(jī)穩(wěn)定性決定的，吊臂的承載能力有富余，不必驗(yàn)算。吊臂在壓彎的受力情況下，采用簡化法計(jì)算臂端撓度并作伸縮臂的剛度校核：變幅平面考慮起吊額定載荷，并處于相應(yīng)工作幅度時(shí)，臂端在平面內(nèi)的靜位移。旋轉(zhuǎn)平面除考慮軸向壓力影響，還需考慮在上述載荷和端部附加額定起升載荷5％的側(cè)向載荷同時(shí)作用下的臂端側(cè)向靜位移 。（1）變幅平面 （）F吊臂承受的軸向力吊臂在變幅平面的臨界力吊臂在軸向壓力F=0 的情況下，僅由變幅平面橫向載荷引起的臂端