【文章內(nèi)容簡介】 燃 —— 機(jī)械驅(qū)動有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 電動機(jī)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(jī)容易逆轉(zhuǎn)，而且可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速； ③ 各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電動機(jī)分別驅(qū)動，使機(jī)械傳動裝置和操縱機(jī)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(jī)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(jī)特性提出了特殊要求，一般最好選擇過載能力強(qiáng)，調(diào)速范圍大的直流電動機(jī)。但因往往缺乏直流外接電源，并且直流電動機(jī)價格昂貴，所以不便采用普遍采用。只有在內(nèi)燃機(jī) —— 發(fā)電機(jī) —— 電動機(jī)這種內(nèi)燃機(jī) ——電力驅(qū)動系統(tǒng)中直流電動機(jī)才獲得采用。 ⑵ 電力 —— 機(jī)械驅(qū)動容量的確定 正確選用電動機(jī)的容量是很重要的。如果電動機(jī)容量不足，會使電動機(jī)過熱，以致很快損壞，同時也會影響起重機(jī)的生產(chǎn)率。因?yàn)檫@時起動力矩不足，起動過緩， 不能達(dá)到所需要的速度。如果電動機(jī)容量過大，不僅僅是浪費(fèi)，而且使機(jī)構(gòu)龐大，自重增加，起動過猛，傳動機(jī)構(gòu)載荷增大。因此，確定電動機(jī)容量的原則是： ① 在規(guī)定的工作條件下，電動機(jī)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(jī)通常采用的復(fù)合驅(qū)動主要有：內(nèi)燃機(jī) —— 電力驅(qū)動；內(nèi)燃機(jī) —— 液壓驅(qū)動。 ⑴ 內(nèi)燃機(jī) —— 電力驅(qū)動 內(nèi)燃機(jī) —— 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(dú)立的動力源 —— 內(nèi)燃機(jī)；后者是外接電網(wǎng)電源。內(nèi)燃機(jī) —— 電力驅(qū)動通常是由柴油機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電 ，把內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能傳送到工作機(jī)構(gòu)的電動機(jī)上，在變?yōu)闄C(jī)械能帶動工作機(jī)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(jī)和直流電動機(jī)。因此，直流電動機(jī)可以在較大范圍內(nèi)無級調(diào)速，過載能力強(qiáng)。 這種驅(qū)動形式是以直流電動機(jī)的良好工作特點(diǎn)克服內(nèi)燃機(jī)工作缺點(diǎn)，是一種十分適合工程特點(diǎn)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(jī)和一臺發(fā)電機(jī)，因而重量大，價格昂貴，使起重機(jī)造價顯著增大。 ⑵ 內(nèi)燃機(jī) —— 液壓驅(qū)動 在現(xiàn)代工程起重機(jī)中內(nèi)燃機(jī) —— 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(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能后，實(shí)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(jī)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(jī)和輪胎起重機(jī)，近年來也應(yīng)用于履帶起重機(jī)代替以往的內(nèi)燃機(jī) —— 機(jī)械驅(qū)動形式。由于履帶式起重機(jī)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(jī) —— 機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)中，履帶行走機(jī)構(gòu)所需的動力，需要從上車通過逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的動力傳送機(jī)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(jì)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(jī) —— 液壓驅(qū)動的主要 特點(diǎn)是： ① 減少了齒輪、軸等機(jī)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(jī)的重量大為減輕，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小； ② 可以在很大范圍實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，而且容易變換運(yùn)動方向； ③ 傳動平穩(wěn)，因?yàn)樽鳛閭鲃咏橘|(zhì)的液壓油具有彈性，通過液壓閥平穩(wěn)而漸進(jìn)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(diǎn)是： ① 傳動效率低，因?yàn)槟芰拷?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(yùn)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(diǎn)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(jī)的特點(diǎn)，這次設(shè)計(jì)選用內(nèi)燃機(jī) —— 液壓驅(qū)動。 輪胎式起重機(jī)底盤的選型 輪胎式起重機(jī)底盤的類型很多，可按不同角度來進(jìn)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(jī)可在原汽車地盤上附加副車架以支撐上車結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵囓嚰艿膹?qiáng)度和剛度都滿足不了 起重機(jī)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(jī)的重心較高，重量較大。 專用的汽車底盤是按起重機(jī)的要求設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)重心低，因此在大型起重機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)的，為提高輪胎起重機(jī)的機(jī)動性，將底盤設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)構(gòu)的操作通常求助于液壓傳動，輪胎起重機(jī)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(jī)始終滿載行駛，要比汽車載荷條件惡劣，但起重機(jī)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(jī)性能 項(xiàng)目 汽車 起重機(jī)其重量（噸） 輪胎起重機(jī) 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(jì)說明書 (論文 ) 9 發(fā)動機(jī)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(jī)的軸距 L 的大小直接影響到起重機(jī)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(jī)中吊臂探出車頭 LF 一般都在兩米左右，在輪胎式起重機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的軸距直接影響起重機(jī)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(jī)動性出發(fā)，軸距要取得小些為好。 汽車起重機(jī)的中心高度在 米左右，輪胎式起重機(jī)的常在 米左右。一般中小型汽車起重機(jī)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(jī)軸距一般在 米左右。 本次設(shè)計(jì)的輪 胎式起重機(jī)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(jī)： 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(jì)說明書 (論文 ) 10 底盤重量： 7020 公斤 輪胎式起重機(jī)動力裝置的選擇 輪胎式起重機(jī)動力裝置的布置有以下幾種方案： 一．一臺電機(jī) 布置在下車； 二．一臺發(fā)電機(jī)布置在上車； 三．兩臺發(fā)電機(jī)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?yàn)椋? ⑴ 上車起重機(jī)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(dá)或液壓缸。 ⑵ 下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動或液力機(jī)械傳動，下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動或液力機(jī)械傳動，故發(fā)動機(jī)設(shè)在下車較方便，因此傳動系易布置，操作易實(shí)現(xiàn)。 ⑶ 目前，輪胎式起重機(jī)的行駛速度高，專用底盤的行走機(jī)構(gòu)的傳動裝置也必須設(shè)計(jì)得與汽車傳動系同樣復(fù)雜，故發(fā)動機(jī) 設(shè)在下車也是必須的。 在設(shè)計(jì)汽車起重機(jī)時，有時往往不是選擇發(fā)動機(jī)，而是選擇整個通用的汽車底盤，要根據(jù)起重機(jī)最大額定起重機(jī)重量去選擇相應(yīng)載重量的汽車底盤。 第二種方案在機(jī)械傳動和電力傳動的慢速行駛的輪胎起重機(jī)中普遍采用的。這種方案，發(fā)動機(jī)主要是上車起重機(jī)構(gòu)。下車行走機(jī)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(jī)中采用得比較廣泛。因?yàn)榇藭r行走用的下車發(fā)動機(jī)功率很大，發(fā)動機(jī)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(jī)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(jì)，輪胎式起重機(jī)的動力裝置選用汽車通用底盤。上車其中和下車行走機(jī)構(gòu)共用汽車發(fā)動機(jī)，上車起重機(jī)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(jī)，又減輕重量。 輪胎式起重機(jī)的總體選形 起重機(jī)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(jì)的起重機(jī)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(jī)動性能，固有輪胎式和履帶式兩種設(shè)計(jì)方案可供選擇。 根據(jù)現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點(diǎn)，小組人員的研究分析，本著機(jī)動靈活、操作方便、實(shí)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(jī)做為設(shè)計(jì)對象。 本方案有以下幾個特點(diǎn)： 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(diǎn)。 ⑵ 起重機(jī)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?jǐn)U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(jī)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加大支腿的跨距，提高了整機(jī)穩(wěn)定性。 ⑸ 采用動力裝置，將汽車發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)能蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 (論文 ) 11 直接布置吊臂尾部。 輪胎式起重機(jī)的穩(wěn)定性 輪胎式起重機(jī)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(jī)穩(wěn)定性。 輪胎式起重機(jī)的行駛穩(wěn)定性 縱向行使穩(wěn)定性 起重機(jī)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(jī) 前輪的偏轉(zhuǎn)，不能確定起重機(jī)的行駛方向。此時，可以認(rèn)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(jī)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(yùn)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(diǎn) O為中心的力矩平衡式表達(dá)如下： 圖 21 上坡行駛圖 12 0Z GhgSin Gl C os??? ? ? （ ） 式中 G— 機(jī)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