【正文】 的差異。此技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是臂長(zhǎng)變化容易、工作臂長(zhǎng)種類多、可以帶載伸縮、實(shí)用性很強(qiáng)，缺點(diǎn)是自重重、對(duì)整機(jī)穩(wěn)定性的影響較大。對(duì)于四節(jié)臂以上起重臂的伸縮機(jī)構(gòu)又分為以下兩種：多缸或多級(jí)缸加一級(jí)繩排、單缸或多缸加兩級(jí)繩排。因而最末伸縮臂的截面變化較大，其它臂節(jié)截面的變化較小。這種伸縮方式在國內(nèi)最先進(jìn)，但解決五節(jié)臂以上起重臂的伸縮難度很大?，F(xiàn)在，大多數(shù)5節(jié)臂的起重機(jī)使用的是雙缸雙繩排的技術(shù)，一般為第2節(jié)臂獨(dú)立伸縮，；。雖然有些日本企業(yè)有將繩排技術(shù)發(fā)展到6節(jié)甚至更多，但是對(duì)于中大噸位起重機(jī)，一般企業(yè)還是優(yōu)先考慮單缸插銷技術(shù)。該方式確保某一節(jié)伸縮臂和伸縮油缸互相鎖定后才能釋放該節(jié)臂和其它節(jié)臂的聯(lián)接。FAUN將拔銷裝置置于伸縮機(jī)構(gòu)兩側(cè)，結(jié)構(gòu)布置上比較困難，對(duì)加工、裝配精度要求高，插拔銷難度相對(duì)較大。單缸伸縮機(jī)構(gòu)要求動(dòng)作靈活、可靠性高、響應(yīng)速度快、互鎖性好，否則，很難實(shí)現(xiàn)吊臂的可靠伸縮。現(xiàn)在，徐重和浦沅等國內(nèi)企業(yè)也成功研制出了此項(xiàng)技術(shù)，采用的是和LIEBHERR相似的拔銷裝置置于伸縮機(jī)構(gòu)上方的形式。第2章 QAY50汽車起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)和工作級(jí)別 QAY50起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)起重機(jī)的技術(shù)參數(shù)表征起重機(jī)的作業(yè)能力，汽車式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)包括起重量、起升高度、幅度、起重力矩等。（1）起重量起重機(jī)起吊重物的質(zhì)量稱為起重量，通常以Q表示，單位為kg或t。所謂額定起重量是指起重機(jī)在各種工況下安全作業(yè)所容許的起吊重物的最大質(zhì)量的值，它是隨著幅度的加大而減小的。汽車式起重機(jī)的額定起重量隨著吊臂的方位（側(cè)方、后方、前方三個(gè)基本作業(yè)方位）不同而有所變化。起重機(jī)吊重行使時(shí)，起重臂必須前置。 如上所術(shù)，由于汽車式起重機(jī)的各種工況比較復(fù)雜，考慮的因素較多，額定起重量不只一個(gè)時(shí)，通常稱額定起重量為最大起重量。（2）起升高度起升高度是指從地面或軌道頂面至取物裝置最高起生位置的鉛垂距離（吊鉤取取鉤環(huán)中心），單位為米。此時(shí)總起升高度H為軌面以上的起升高度h2和 軌面以下的下放深度h3之和，H=h2+h3。汽車式起重機(jī)起升高度的選擇按作業(yè)要求而定。汽車式起重機(jī)的最大起升高度的確定是根據(jù)起重機(jī)作業(yè)要求和起重機(jī)總體設(shè)計(jì)的合理性綜合考慮。表21汽車式起重機(jī)技術(shù)參數(shù)表最大額定起重量Q（t）最小額定幅度R（m）起重力矩M（不小于）起重高度H（不小于）作業(yè)狀態(tài)整機(jī)質(zhì)量G(不大于)（t）比質(zhì)量指標(biāo)比質(zhì)量指標(biāo)基本臂最長(zhǎng)主臂基本臂最長(zhǎng)主臂（t 汽車起重機(jī)起升高度圖 （3）幅度旋轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)處于水平位置時(shí)，回轉(zhuǎn)中心線與取物裝置中心線垂直之間的水平距離稱為幅度（R）。在臂架變幅平面內(nèi)起重機(jī)機(jī)體的最外邊至取物中心鉛垂線之間的距離稱為有效幅度，有效幅度可為正值或副值。參見表21，此次汽車式起重機(jī)的幅度R=3m。m為單位。m。m，最長(zhǎng)主臂的起重力矩為85 t QAY50汽車起重機(jī)的工作級(jí)別（1） 起重機(jī)利用等級(jí) 起重機(jī)在有效工作期間有一定總工作循環(huán)數(shù)，起重機(jī)作業(yè)的工作循環(huán)是從準(zhǔn)備其吊物品開始到下一次其吊物品為止的過程。確定適當(dāng)?shù)氖褂脡勖鼤r(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)，技術(shù)和環(huán)境等因素，同時(shí)還要考慮設(shè)備老化的影響。 由于本設(shè)計(jì)為50噸，參見《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》不同類型起重機(jī)使用壽命表，如表23所示，可知Y=13年。 H—起重機(jī)每天工作小時(shí)數(shù)，取H=8小時(shí)。根據(jù)以上計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)， (次) 參見《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》起重機(jī)利用等級(jí)表，如表22所示，可以選擇起重機(jī)的利用等級(jí)為，起重機(jī)的 使用情況為 ，經(jīng)常中等的使用。載荷狀態(tài)與兩個(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是實(shí)際起升載荷，與額定起升載荷之比，令一個(gè)是實(shí)際起升載荷的作用次數(shù)N1，與工作循環(huán)次數(shù)N之比。表24起重機(jī)的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)說明—輕很少起升額定載荷，一般起升輕微載荷—中有時(shí)起升額定載荷，一般起升中等載荷—重經(jīng)常起升額定載荷，一般起升重載荷—特重頻繁的起升額定載荷(3) 起重機(jī)工作級(jí)別的確定劃分起重機(jī)的工作級(jí)別，是為了對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了合理的基礎(chǔ)，它能使起重機(jī)勝任它需要完成的工作任務(wù)，起重機(jī)的工作級(jí)別是根據(jù)起重機(jī)的利用等級(jí)和起重機(jī)的載荷狀態(tài)而確定，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，起重機(jī)工作級(jí)別的劃分，如表25所示，可以確定，此汽車式起重機(jī)的工作級(jí)別為A4。按驅(qū)動(dòng)形式的不同，可分為液壓、液壓—機(jī)械和人力三種。在某些情況下可以取消伸縮機(jī)構(gòu)，代之采用人力驅(qū)動(dòng)，或采用推桿和繩索的器件，而輔之以人工安裝插銷等方法伸縮吊臂，這就形成了人力驅(qū)動(dòng)。對(duì)于擁有三節(jié)或三節(jié)以上的吊臂來講，各節(jié)臂的伸縮方式可以由不同的選擇，但是，由前面提到的大致可以分為三類。（2）同步伸縮：指吊臂在伸縮過程中，各節(jié)伸縮臂同時(shí)以相同的形成比例進(jìn)行伸縮。顯然，獨(dú)立伸縮構(gòu)，同樣也可以完成順序伸縮或同步伸縮的動(dòng)作。在三節(jié)伸縮臂時(shí)，基本上采用一個(gè)液壓缸加一個(gè)滑輪組的同步伸縮機(jī)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的四節(jié)臂伸縮，采用后種方法過于落后，顧采用第一種方法。 伸縮臂傳動(dòng)方案圖傳動(dòng)過程：液壓缸2向外伸出帶動(dòng)第2節(jié)臂伸出，同時(shí)由于鋼絲繩的長(zhǎng)度是不變的，而液壓缸2向外伸出時(shí)鋼絲繩1變長(zhǎng)，從而鋼絲繩6變短，使得第三節(jié)臂通過固定在液壓缸2上的滑輪3向外伸出，當(dāng)?shù)谌?jié)臂向外伸出的時(shí)候由于鋼絲繩的長(zhǎng)度是不變的，鋼絲繩8變長(zhǎng)，從而鋼絲繩9變短，使得第四節(jié)臂通過固定在三節(jié)臂上的滑輪向外伸出，最終按順序的伸長(zhǎng)，反之縮回過程同理。因此采用何種截面形式使吊臂的自重較小、材料的利用充分，是伸縮式吊臂設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。其中，矩形截面是由翼緣板和腹板焊接而成的，它是目前輪式起重機(jī)伸縮臂中用得最多的截面形式。梯形截面的上翼緣板窄，下翼緣板寬，截面中性層靠下能發(fā)揮上翼緣板的機(jī)械性能，提高腹板的穩(wěn)定性，前部滑塊可接近腹板布置，后部滑塊傳遞給上翼緣板的集中力，因上翼緣板窄，產(chǎn)生的彎曲力矩減小。倒置梯形的下翼緣板窄，上翼緣板寬，對(duì)提高下翼緣板的局部穩(wěn)定性很有好處，材料能得到充分利用，且和梯形截面一樣，具有較大的橫向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，倒置梯形伸縮臂對(duì)安裝變幅油缸較為有利，但是這種截面對(duì)上翼緣板的局部彎曲和腹板的穩(wěn)定性不是很有利，亦需設(shè)側(cè)向支承。八邊形和大圓角矩形截面的下翼緣板和腹板的實(shí)際計(jì)算寬度較小，有利于提高抗失穩(wěn)的能力。對(duì)大噸位輪式起重機(jī)采用這種截面形式是合適的。LIEB班RR的LTM1300起重臂的截面采用了橢圓形截面，其截面上彎板為大圓弧槽形板，下彎板為橢圓形槽形板，且由下向上收縮，其重量?jī)?yōu)化，抗扭性能顯著，具有固有的獨(dú)特穩(wěn)定性和抗屈曲能力。GROVE和TADANO采用大圓弧六邊形截面，根據(jù)需要，腹板上設(shè)計(jì)橫向和縱向加筋，提高腹板的抗屈曲能力。大圓弧六邊形截面在國內(nèi)己廣泛使用，泰起在其新品QY50A上也首次使用，其它廠家目前還在使用四邊形截面。但是截面的成型難度大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。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。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。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。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。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。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。~。有的為了減輕重量也可在側(cè)板上開大孔，并卷邊加強(qiáng)。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。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。確定U型為較合理的形狀。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)。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)。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。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。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。 臂架截面尺寸圖根據(jù)公式 = + ，四節(jié)的尺寸依次為：455660、420600、3855350480 （mm）第4章 伸縮臂設(shè)計(jì)計(jì)算 起重機(jī)伸縮臂尺寸的確定此次設(shè)計(jì)的50噸汽車式起重機(jī)的起升高度為38米，臂架材料選用HG6O。主臂尺寸的的確定包含以下的的內(nèi)容：一、 吊臂根部鉸點(diǎn)位置的確定，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。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(hào)（i=1，2，…，n）當(dāng)?shù)趇個(gè)值為時(shí)，鉸點(diǎn)O的位置為。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(zhǎng)度，起升高度和幅度有關(guān)。即： （）從而得出=。b—吊頭距滑輪組的最短距離，b=。由于此項(xiàng)數(shù)值較小，所以在計(jì)算時(shí)可以不計(jì)。—吊臂仰角，其值小于最大仰角=80176。即=56176。所以取距離e=。 ——為起重機(jī)汽車底盤的高度，=。 （）式中：—最長(zhǎng)主臂作業(yè)長(zhǎng)度，=38m。 吊臂各節(jié)尺寸的確定 主吊臂的最長(zhǎng)長(zhǎng)度是由基本臂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度和外伸長(zhǎng)度所組成。則外伸長(zhǎng)度，﹑﹑為二，三，四節(jié)臂縮回后外漏部分的長(zhǎng)度，在計(jì)算時(shí)取同一數(shù)值（a=）。式中：K為吊臂的節(jié)數(shù)。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。從而得出外伸長(zhǎng)度為=（）（m）。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。上述為所計(jì)算出的各節(jié)臂的長(zhǎng)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(zhǎng)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(tái)的受力情況。 m式中：D起重機(jī)底盤直徑，D=2m。 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。，只有在基本臂上固定的鉸點(diǎn)尚未確定。連接吊臂鉸點(diǎn)（），變幅缸鉸點(diǎn)（）和（），形成或。從而可以得出：=176。=176。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。 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。 可得出：d=113mm；參見表44，選擇d=125mm。 F—液壓缸負(fù)載力。將上述值代入， 式（）成立，所以強(qiáng)度滿足要求。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。 J—活塞桿截面慣性矩，=。 長(zhǎng)度折算系數(shù)，=1。 壓桿穩(wěn)定公式為： （）式中：安全系數(shù)，一般取=。參見表45，重新選擇活塞桿直徑d=140mm。所得=。 對(duì)薄壁缸筒 ()式中：液壓缸的耐壓試驗(yàn)壓力，當(dāng)P＜16MPa時(shí)，=。 缸筒材料的許用應(yīng)力，,為材料的抗拉強(qiáng)度，材料為45號(hào)鋼取=600MPa，N為安全系數(shù)，一般取N=5。將上述數(shù)值代入式（）可得，=25mm。 對(duì)厚壁缸筒 （）通過上式求得=，取整為=10mm。（2）缸筒外徑計(jì)算缸筒外徑為 （）所得結(jié)果為=180mm。 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(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和平行吊臂軸線方向的分力 。由垂直力Q 和起升繩拉力T 對(duì)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