【文章內(nèi)容簡介】 燃 —— 機械驅(qū)動有以下優(yōu)點： ① 電動機能承受短時間的較大過載，而且可以帶載隨時驅(qū)動； ② 電動機容易逆轉(zhuǎn)，而且可在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速； ③ 各機構(gòu)可由獨立的電動機分別驅(qū)動，使機械傳動裝置和操縱機構(gòu)大為簡化； ④ 操縱方便靈活，維修 也比較方便； ⑤ 外接電源的驅(qū)動，沒有內(nèi)燃機那樣廢氣污染而且噪聲低。 但這種驅(qū)動方式必須依靠外接電源，而且對電動機特性提出了特殊要求，一般最好選擇過載能力強，調(diào)速范圍大的直流電動機。但因往往缺乏直流外接電源，并且直流電動機價格昂貴，所以不便采用普遍采用。只有在內(nèi)燃機 —— 發(fā)電機 —— 電動機這種內(nèi)燃機 ——電力驅(qū)動系統(tǒng)中直流電動機才獲得采用。 ⑵ 電力 —— 機械驅(qū)動容量的確定 正確選用電動機的容量是很重要的。如果電動機容量不足，會使電動機過熱，以致很快損壞，同時也會影響起重機的生產(chǎn)率。因為這時起動力矩不足，起動過緩， 不能達到所需要的速度。如果電動機容量過大，不僅僅是浪費，而且使機構(gòu)龐大，自重增加，起動過猛，傳動機構(gòu)載荷增大。因此，確定電動機容量的原則是： ① 在規(guī)定的工作條件下，電動機的溫升不超過容許值，即不過熱。 ② 保證所需要的起動能力。 復(fù)合驅(qū)動 工程起重機通常采用的復(fù)合驅(qū)動主要有：內(nèi)燃機 —— 電力驅(qū)動；內(nèi)燃機 —— 液壓驅(qū)動。 ⑴ 內(nèi)燃機 —— 電力驅(qū)動 內(nèi)燃機 —— 電力驅(qū)動與外接電源的電力驅(qū)動的主要區(qū)別是動力源不同。前者是獨立的動力源 —— 內(nèi)燃機；后者是外接電網(wǎng)電源。內(nèi)燃機 —— 電力驅(qū)動通常是由柴油機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電 ，把內(nèi)燃機的機械能轉(zhuǎn)化為電能傳送到工作機構(gòu)的電動機上，在變?yōu)闄C械能帶動工作機構(gòu)轉(zhuǎn)動。直流電和交流電都有采用。但更多的是采用直流發(fā)電機和直流電動機。因此，直流電動機可以在較大范圍內(nèi)無級調(diào)速，過載能力強。 這種驅(qū)動形式是以直流電動機的良好工作特點克服內(nèi)燃機工作缺點，是一種十分適合工程特點的驅(qū)動形式。但這種驅(qū)動形式電器設(shè)備多，它與外接電源的電力驅(qū)動比較，由于多了一臺內(nèi)燃機和一臺發(fā)電機，因而重量大，價格昂貴，使起重機造價顯著增大。 ⑵ 內(nèi)燃機 —— 液壓驅(qū)動 在現(xiàn)代工程起重機中內(nèi)燃機 —— 液壓驅(qū)動得到越來越廣泛的應(yīng)用，其 主要原因，一是由于機械能轉(zhuǎn)化為液壓能后，實現(xiàn)液壓傳動與許多優(yōu)越性；二是由于液壓技術(shù)本身發(fā)展很快，使起重機液壓傳動技術(shù)日趨完善。 這種驅(qū)動形式不僅廣泛應(yīng)用于汽車起重機和輪胎起重機，近年來也應(yīng)用于履帶起重機代替以往的內(nèi)燃機 —— 機械驅(qū)動形式。由于履帶式起重機的動力裝置裝設(shè)在上車回轉(zhuǎn)平臺上，因此在以往的內(nèi)燃機 —— 機械驅(qū)動系統(tǒng)中，履帶行走機構(gòu)所需的動力，需要從上車通過逆轉(zhuǎn)機構(gòu)等復(fù)雜的動力傳送機構(gòu)傳到下車。而應(yīng)用液壓傳動，只要通過高壓油管和中心蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 8 回轉(zhuǎn)接頭，就可把上車的動力容易而又方便地傳到下車。 內(nèi)燃機 —— 液壓驅(qū)動的主要 特點是： ① 減少了齒輪、軸等機械傳動件，而代之以重量輕、體積小的液壓元件和油管，使起重機的重量大為減輕，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸??； ② 可以在很大范圍實現(xiàn)無級調(diào)速，而且容易變換運動方向； ③ 傳動平穩(wěn)，因為作為傳動介質(zhì)的液壓油具有彈性，通過液壓閥平穩(wěn)而漸進地操作可獲得平穩(wěn)的柔和的工作特性； ④ 易于防止過載； ⑤ 操作簡單、省力； 這種驅(qū)動形式的主要缺點是： ① 傳動效率低，因為能量經(jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移； ② 液壓元件加工精度要求高，因而加工成本大； ③ 對密封要求也高，如果制造安裝工藝不完善，常有運轉(zhuǎn)失靈及漏油現(xiàn) 象產(chǎn)生。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，這些缺點已逐步得到解決。 ④ 液壓系統(tǒng)沉重。 綜上所述，結(jié)合小型起重機的特點，這次設(shè)計選用內(nèi)燃機 —— 液壓驅(qū)動。 輪胎式起重機底盤的選型 輪胎式起重機底盤的類型很多，可按不同角度來進行分類。從總的性能上看，可分為：通用汽車底盤、專用汽車底盤和專用的輪胎底盤三種見表 22。 所謂通用的汽車底盤，是指除車架更換外（若有必要時），余皆采用原汽車底盤。小型的起重機可在原汽車地盤上附加副車架以支撐上車結(jié)構(gòu)，因為原汽車車架的強度和剛度都滿足不了 起重機在起重時的要求。雖然采用附加副車架的工藝比較簡單，但整個起重機的重心較高，重量較大。 專用的汽車底盤是按起重機的要求設(shè)計的，軸距較大，車架剛性好。專用汽車底盤的駕駛室布置有三種，一是與通用汽車一樣的正置平頭式駕駛室，二是測量的偏頭式駕駛室，三是前懸下沉式駕駛室。側(cè)置偏頭式駕駛室底盤的汽車起重機可使起重吊臂在行駛狀態(tài)時放在駕駛室旁側(cè)，使整車重心大大下降，但駕駛室視野不良，坐人不多。前懸下沉式駕駛室視野良好，吊臂位置也不高，故起重機重心低，因此在大型起重機中常采用前懸下沉式的駕駛室。 專用輪胎底盤是專門為 輪胎起重機設(shè)計的，為提高輪胎起重機的機動性，將底盤設(shè)計成短軸距，全輪驅(qū)動，甚至全輪轉(zhuǎn)向的越野型輪胎底盤。由于輪胎起重機只有一個駕駛室，并且往往設(shè)在上車，所以下車底盤行走機構(gòu)的操作通常求助于液壓傳動，輪胎起重機需吊重行駛，要求起動平穩(wěn)，調(diào)速自如。因此，越野型輪胎底盤常采用液力變距器和動力換擋變速箱等轉(zhuǎn)動裝置，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置。 在選用汽車底盤時，考慮到輪胎式起重機始終滿載行駛，要比汽車載荷條件惡劣，但起重機的行駛里程比汽車的要少一半左右，故完全可以選用同等級的汽車底盤的總成。 表 22 起重機性能 項目 汽車 起重機其重量（噸） 輪胎起重機 515 1640 4164 65100 101160 840 軸荷不大于（噸 8 10 12 12 12 1217 爬坡能力（度） 25 20 20 15 15 15 最小離地間隙（米） 0． 30 0． 30 0． 30 最小轉(zhuǎn)彎半徑（米） 7 810 1011 21 12 9 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 9 發(fā)動機功率（千瓦） 75130 120220 160260 220280 300350 120180 最高行駛速度（公里／小時 70 60 60 50 50 30 接近角荷離去角 28 28 25 22 22 18 縱向通過半徑（米） 4 基本軸數(shù) 2 34 45 56 68 23 最大輪距（米） 23 驅(qū)動形式 4*2 6*4 8*4 10*6 12*6 4*4 輪胎尺寸 1220 1220 1224 1224 1424 1424 底盤寬度（米） 起重機的軸距 L 的大小直接影響到起重機的行駛性能、重量和總體布置。他受到總長度 LZ 的控制，在汽車起重機中吊臂探出車頭 LF 一般都在兩米左右，在輪胎式起重機中還要大些，為 3～ 4 米左右，回轉(zhuǎn)平臺尾部一般也略伸出車架外面 LT，故一般起重機底盤長度 LC 限在 7～ 9 米以下。底盤長度 LC 是有前懸長度、后懸長度和軸距形成。在復(fù)軸式的雙前后橋底盤中，軸距 L 是指復(fù)軸式前橋和后橋中心之間的距離。也可用第一軸距 L’ ,第二軸距 L”等于輪胎直徑再加上一定間距。底盤長度的軸距的關(guān) 系為 C E F RL L L L? ? ? （ ） 前懸的懸臂 FL 取決于發(fā)動機位置、駕駛室形式及所需的軸荷分布，后懸臂 TL 主要取決于后支腿離上車回轉(zhuǎn)中心你距離，一般為 3040%軸距左右。 輪胎式起重機的軸距直接影響起重機轉(zhuǎn)彎半徑。最小轉(zhuǎn)彎半徑與軸距的關(guān)系如下： m in m axsin LRC??? （ ） 式中 max? ? 外前輪的最大轉(zhuǎn)角； C— 主銷中心至外前輪中心的距離。為使轉(zhuǎn)彎半徑小，從機動性出發(fā)，軸距要取得小些為好。 汽車起重機的中心高度在 米左右，輪胎式起重機的常在 米左右。一般中小型汽車起重機和后橋往往是復(fù)軸式的多橋，則前橋和后橋之間的軸距就比較大，常在 5 米以下。輪胎起重機軸距一般在 米左右。 本次設(shè)計的輪 胎式起重機的底盤是 EQ1092F 型底盤，主要性能參數(shù)： 驅(qū)動形式： 4 2 軸距： 最大車速： 70公里／小時 最小轉(zhuǎn)彎半徑：不大于 8米 爬坡度：不小于 28% 發(fā)動機： 6135Q 型 缸徑?jīng)_程： 100 115mm 最大功率： 120 馬力／ 1800 轉(zhuǎn)／分 最大扭矩： 70公斤米／ 12001400 轉(zhuǎn)／分 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 10 底盤重量： 7020 公斤 輪胎式起重機動力裝置的選擇 輪胎式起重機動力裝置的布置有以下幾種方案： 一．一臺電機 布置在下車； 二．一臺發(fā)電機布置在上車； 三．兩臺發(fā)電機上、下車各布置一臺。 第一種方案，目前采用得比較廣泛，這是因為： ⑴ 上車起重機構(gòu)采用液壓傳動，動力傳遞比較方便，液壓泵設(shè)在下車，高壓油經(jīng)回轉(zhuǎn)街頭送到上車驅(qū)動各個液壓馬達或液壓缸。 ⑵ 下車行走機構(gòu)采用一般通用汽車的機械傳動或液力機械傳動，下車行走機構(gòu)采用一般通用汽車的機械傳動或液力機械傳動，故發(fā)動機設(shè)在下車較方便，因此傳動系易布置，操作易實現(xiàn)。 ⑶ 目前，輪胎式起重機的行駛速度高，專用底盤的行走機構(gòu)的傳動裝置也必須設(shè)計得與汽車傳動系同樣復(fù)雜，故發(fā)動機 設(shè)在下車也是必須的。 在設(shè)計汽車起重機時，有時往往不是選擇發(fā)動機，而是選擇整個通用的汽車底盤，要根據(jù)起重機最大額定起重機重量去選擇相應(yīng)載重量的汽車底盤。 第二種方案在機械傳動和電力傳動的慢速行駛的輪胎起重機中普遍采用的。這種方案，發(fā)動機主要是上車起重機構(gòu)。下車行走機構(gòu)的動力由上車經(jīng)回轉(zhuǎn)中心下傳而來，由于行走速度低于 20KM/H，故對傳動系統(tǒng)的要求比較簡單。 第三種方案在大型的汽車起重機中采用得比較廣泛。因為此時行走用的下車發(fā)動機功率很大，發(fā)動機也較昂貴，起重用的功率為其 1/3 以下，故起重時使用行駛發(fā)動機在功 率利用上很不合理。 分析以上三種方案，結(jié)合本次設(shè)計，輪胎式起重機的動力裝置選用汽車通用底盤。上車其中和下車行走機構(gòu)共用汽車發(fā)動機，上車起重機構(gòu)在汽車傳動箱中得到動力，即可以節(jié)省一臺發(fā)動機，又減輕重量。 輪胎式起重機的總體選形 起重機的整體造型主要是根據(jù)其用途和作業(yè)場合。本次設(shè)計的起重機可用于野外起重、搶險、倉庫、車站、碼頭及狹窄工作場合作業(yè)，需要良好的機動性能，固有輪胎式和履帶式兩種設(shè)計方案可供選擇。 根據(jù)現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點，小組人員的研究分析，本著機動靈活、操作方便、實用可靠的原則，以提高工作作業(yè)效率 ，我們選用小型汽車起重機做為設(shè)計對象。 本方案有以下幾個特點： ⑴ 采用 EQ1092F 通用底盤，具有馬力大，動力性好，速度高，牽引力大，爬坡度大的特點。 ⑵ 起重機作業(yè)部分采用能夠液壓傳動，因此結(jié)構(gòu)緊湊，既提高了作業(yè)效率，又擴大了作業(yè)范圍。 ⑶ 采用三 級伸縮臂，可按需要在規(guī)定范圍內(nèi)任意伸縮，動作平穩(wěn)，微動性好，輕便靈活。 ⑷ 用前后 H型支腿，四個支腿可以分別調(diào)平，并在現(xiàn)有 12噸汽車起重機的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加大支腿的跨距，提高了整機穩(wěn)定性。 ⑸ 采用動力裝置，將汽車發(fā)動機的動力傳于動力油泵，提高了汽車動力的利 用率，同時也不再為起重機另配動力原件。 ⑹ 行星齒輪減速器直接裝在起升卷筒內(nèi)，從而獲得非常緊湊的結(jié)構(gòu)，使起升機構(gòu)能蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 11 直接布置吊臂尾部。 輪胎式起重機的穩(wěn)定性 輪胎式起重機有兩種穩(wěn)定性：一是轉(zhuǎn)移時的行駛穩(wěn)定性；二是工作狀態(tài)下的起重機穩(wěn)定性。 輪胎式起重機的行駛穩(wěn)定性 縱向行使穩(wěn)定性 起重機在行駛過程中，由于某種原因（如上坡）其前輪（轉(zhuǎn)向輪）對地面的發(fā)向作用力為零時，則起重機 前輪的偏轉(zhuǎn)，不能確定起重機的行駛方向。此時，可以認為車輛已失去穩(wěn)定，無法控制其行駛方向。當(dāng)后輪對地面的法向 作用力所引起的牽引力為零時，車輛失去行駛能力，也破壞了行駛穩(wěn)定性。 圖 21 為起重機上坡行駛圖。此時，可能失穩(wěn)。地面的反作用力 1Z =G=0，由于上坡，行駛速度低，不能加速運動，故可忽略一切慣性力和風(fēng)阻力。其作用力在以后輪與地面接觸點 O為中心的力矩平衡式表達如下： 圖 21 上坡行駛圖 12 0Z GhgSin Gl C os??? ? ? （ ） 式中 G— 機械總重 量； L2— 重心離后軸距離 當(dāng) Z1=0，則 2 0GhgS in Gl C os???? 因此可能失去操縱穩(wěn)定的根據(jù) 坡度為： 1 20 ltg hg? ?? （ ） 另外，當(dāng)車輛下滑力接近于驅(qū)動輪上的附著力時，車輛就不能上坡，驅(qū)動輪開始打滑。 即 2GSin Z??? 全輪驅(qū)動 時） 從圖 21上得 22 G L C os G hgSin aZ L? ??，則后輪為驅(qū)動輪時的打滑極限坡度角為： 1