汽車起重機(jī)主臂的設(shè)計(jì)論文(doc 69頁).doc

沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘摘 要要 隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展 我國的基礎(chǔ)建設(shè)力度正逐漸加大 道路交通 機(jī)場(chǎng) 港口 水 利水電 市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)規(guī)模也越來越大 市場(chǎng)汽車起重機(jī)的需求也隨之增加 本 文通過對(duì)徐工 50 噸汽車起重機(jī)主臂進(jìn)行研究 進(jìn)一步進(jìn)行主臂設(shè)計(jì) 通過計(jì)算對(duì)主臂的三鉸點(diǎn) 主臂的長(zhǎng)度 及每節(jié)臂的長(zhǎng)度 液壓缸尺寸進(jìn)行確定 選擇零部件 確定主臂伸縮方式及主臂 內(nèi)鋼絲繩的纏繞方法 通過 SOLID WORKS 軟件對(duì)主臂進(jìn)行三維建模 關(guān)鍵詞 50 噸汽車起重機(jī) 主臂設(shè)計(jì) 三鉸點(diǎn) 伸縮方式 三維建模 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Abstract With the rapid development of economic construction China s infrastructure is gradually increase the intensity road traffic airports ports water conservancy and hydropower municipal construction of infrastructure such as the scale of construction is also growing crane truck crane market demand with the increase Based on the Xu Gong 50 tons of truck crane boom study further boom design by calculating the main arm of the three hinges the main arm length and the length of each arm hydraulic cylinder size identify select Parts and components identify the main telescopic arm and the boom in the way of winding rope method SOLID WORKS software on the main arm for three dimensional modeling Keywords 50 ton truck crane the boom design the three hinge points stretching three dimensional modeling 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 摘 要 I ABSTRATE II 1緒論 1 1 1起重機(jī)械的工作特點(diǎn)及其在國民經(jīng)濟(jì)中的作用 1 1 2國內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì) 2 1 2 1國內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展概況 2 1 2 2國內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 3 1 3國外汽車起重機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 4 1 3 1國外汽車起重機(jī)發(fā)展概況 4 1 3 2國外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 5 1 4SOLID WORKS軟件的介紹 6 1 5本課題內(nèi)容及重要意義 7 250 噸汽車式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和工作級(jí)別 8 2 150 噸汽車式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 8 2 250 噸汽車起重機(jī)的工作級(jí)別 10 350 噸汽車起重機(jī)主臂尺寸的確定 13 3 1吊臂跟部鉸點(diǎn)位置的確定 13 3 2吊臂各節(jié)尺寸的確定 14 3 3變幅液壓缸鉸點(diǎn)的確定 15 3 4吊臂截面的選擇及截面尺寸確定 17 4主臂伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 4 1臂架伸縮機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)形式 19 4 2臂架伸縮液壓缸的計(jì)算及選擇 20 4 2 1缸筒內(nèi)徑計(jì)算 20 4 2 2活塞桿直徑 21 4 2 3缸筒壁厚及外徑計(jì)算 23 5零部件的選擇 24 5 1鋼絲繩的計(jì)算和選擇 24 5 1 1鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選用 24 5 1 2起升用鋼絲繩直徑的計(jì)算 24 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 5 1 3主臂伸縮用鋼絲繩的計(jì)算選用 25 5 2滑輪及滑輪組的選擇 25 5 2 1構(gòu)造和材料的選用 25 5 2 2起升用滑輪尺寸的確定及選用 26 5 2 3滑輪組的選擇 27 6主臂的三維建模及裝配 28 6 1基本臂的建模 29 6 1 1基本臂臂箍的建模 29 6 1 2理繩器的建模 32 6 1 3變幅缸支撐座建模 33 6 1 4基本臂的總裝配 35 6 2主臂建?？傃b配 36 結(jié)論 41 致謝 42 參考文獻(xiàn) 43 附錄 A 44 附錄 B 56 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1緒論 1 1 起重機(jī)械的工作特點(diǎn)及其在國民經(jīng)濟(jì)中的作用 起重機(jī)械式用來對(duì)物料進(jìn)行起重 運(yùn)輸 裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械 它可以完成靠人力無法完 成的物料搬運(yùn)動(dòng)作 以減輕人們的體力勞動(dòng) 提高生產(chǎn)效率 在工廠 車站 礦山 港口 建 筑工地 倉庫 水電站等多個(gè)領(lǐng)域的部門中得到了廣泛的應(yīng)用 隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大 特別 式現(xiàn)代化 專業(yè)化的生產(chǎn)需求 各種專門用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生 在許多重要的部門中 不僅 式生產(chǎn)過程中的輔助機(jī)械 而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)生產(chǎn)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備它的發(fā) 展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用 起重機(jī)式一種循環(huán)的 間歇運(yùn)動(dòng)的 短程搬運(yùn)物料的機(jī)械 一個(gè)工作循環(huán) 一般包括上料 運(yùn)送 卸料及回到原位的過程 即取物裝置從取物地點(diǎn) 由起升機(jī)構(gòu)吧物料提起 由運(yùn)行回轉(zhuǎn) 或變幅機(jī)構(gòu)把物料移位 然后物料在指定的地點(diǎn)下放 接著進(jìn)行相反的動(dòng)作 使取物裝置回到 原位 以便進(jìn)行下一步的工作循環(huán) 在兩個(gè)工作循環(huán)之間一般由短暫的停歇 起重機(jī)工作時(shí) 各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于啟動(dòng) 制動(dòng) 正向 反向 等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中 在高層建筑 冶金 化工 電站等大型項(xiàng)目的建設(shè)中 需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日益增多 其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)到幾百噸 因此必須選用一些大型的起重機(jī)進(jìn)行諸如鍋爐 及廠房設(shè)備的吊裝工作 通常采用的大型起重機(jī)有龍門起重機(jī) 門座式起重機(jī) 塔式起重機(jī) 履帶起重機(jī) 輪式起重機(jī)以及廠房?jī)?nèi)裝置的橋式起重機(jī)等 在公路 橋梁 水利電力等建設(shè)施工中 起重機(jī)的使用范圍更式極為廣泛 無論式裝載設(shè)備 器材 吊裝廠房構(gòu)件 安裝電站設(shè)備 調(diào)運(yùn)澆筑混凝土 模板 開挖廢渣及其它建筑材料等均 需使用起重機(jī)械 尤其式水電工程施工 不但工程規(guī)模浩大 而且地理?xiàng)l件特殊 施工季節(jié)性 強(qiáng) 工程本身又很復(fù)雜 而且吊裝搬運(yùn)的設(shè)備 建筑材料量大品種多 除了上面介紹的起重機(jī) 外 在水電工程中還采用一些其它的大型設(shè)備 如纜索起重機(jī) 浮式起重機(jī)等 在電站廠房及 建筑物上安裝各種類型的起重機(jī) 供檢修機(jī)組 啟閉閘門 及起吊攔污欄之用 這些起重機(jī)由 大型龍門起重機(jī) 固定卷揚(yáng)起重機(jī)以及弧形閘門起重機(jī)等 這些專門用途的起重機(jī)一般噸位較 大 如用起吊閘門的龍門起重機(jī) 和固定卷揚(yáng)起重機(jī) 起到了工程起重機(jī)的作用 起重機(jī)在未 來的國家建設(shè)當(dāng)中 還將起到更大的作用 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 1 2 國內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì) 1 2 1 國內(nèi)汽車起重機(jī)的發(fā)展概況 中國的汽車式起重機(jī)誕生于上世紀(jì)的 10 年代 經(jīng)過了近 30 年的發(fā)展 期間有過 3 次主要 的技術(shù)改進(jìn) 分別為 70 年代引進(jìn)蘇聯(lián)的技術(shù) 80 年代引進(jìn)日本的技術(shù) 90 年代引進(jìn)德國的技 術(shù) 但是總體來說 中國的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)始終走著自主創(chuàng)新的道路 有著自己清晰的發(fā)展 脈絡(luò) 尤其是進(jìn)幾年 中國的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展 雖然與國外相比還有一定 的差距 但是這個(gè)差距正在逐漸的縮小 而且我國目前在中小噸位的汽車式起重機(jī)的性能已經(jīng) 完好 能夠滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的要求 在不久的將來 我國的汽車式起重機(jī)行業(yè)一定會(huì)發(fā)展成為一 個(gè)發(fā)展穩(wěn)定 市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè) 許多專家認(rèn)為 高速發(fā)展的市場(chǎng) 是中國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)各個(gè)廠商有利的技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ) 和環(huán)境 近幾年 中國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)除了一家較小的公司與日本起重機(jī)品牌廠家合資以外 其余廠家一直在追趕國外先進(jìn)水平的進(jìn)程中 一直堅(jiān)持自主的技術(shù)創(chuàng)新道路 基本上沒有整體 引進(jìn)國外技術(shù)的做法 也使的中國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)在達(dá)到和接近國際先進(jìn)水平的同時(shí) 在產(chǎn) 品技術(shù)上有明顯的中國特質(zhì) 中國汽車式起重機(jī)已經(jīng)大量使用 PLC 可編程集成控制技術(shù) 帶有總線接口的液壓閥塊 液 壓馬達(dá) 油泵等控制和執(zhí)行元件已較為成熟 液壓和電器已實(shí)現(xiàn)了緊密的結(jié)合 可通過軟件實(shí) 現(xiàn)控制性能的調(diào)整 大幅度簡(jiǎn)化控制系統(tǒng) 減少液壓元件 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性 具備了實(shí)現(xiàn)故 障自動(dòng)診斷 遠(yuǎn)程控制的能力 當(dāng)前我國新一代汽車起重機(jī)產(chǎn)品 起重作業(yè)的操作方式 大面積應(yīng)用先導(dǎo)比例控制 具有 良好的微調(diào)性能和精控性能 操作力小 不易疲勞 通過先導(dǎo)比例手柄實(shí)現(xiàn)比例輸送多種負(fù)荷 的無級(jí)調(diào)速 有效防止起重作業(yè)時(shí)的二次下滑現(xiàn)象 極大的提高了起重作業(yè)的安全性 可靠性 和作業(yè)效率 部分大型汽車式起重機(jī)還在伸縮臂上使用了單缸插銷的伸縮技術(shù) 通過液壓銷作用 以單個(gè) 液壓油缸可完成多節(jié)伸臂的運(yùn)動(dòng) 并達(dá)到各種工況的程度控制和自動(dòng)伸縮 改變了以往能不油 缸加內(nèi)部繩排的作業(yè)方式 使起重機(jī)相對(duì)更輕 拓展了起重機(jī)向更高工作高度發(fā)展的空間 在走向國際市場(chǎng)的過程中 我國汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)近幾年品質(zhì)水平的快速提高 也得到了國 際擁護(hù)的高度肯定 由于產(chǎn)品使用規(guī)范 用戶的專業(yè)素質(zhì)較高 出口產(chǎn)品的質(zhì)量反饋比在過內(nèi) 有了明顯的減少 產(chǎn)品反映較好 這都為中國汽車式起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 1 2 2 國內(nèi)汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 我國的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)要想在本領(lǐng)域生存與發(fā)展 需要做的事情還很多 由于市 場(chǎng)需求的增大 也要求生產(chǎn)企業(yè)不斷創(chuàng)新 在保證起重機(jī)性能的基礎(chǔ)上還要不斷開發(fā)出更大噸 位的新產(chǎn)品 滿足市場(chǎng)的需求 只有這樣才能從市場(chǎng)中獲得養(yǎng)分和活力使自己生存 在生存中 發(fā)展 在發(fā)展中壯大 主要的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該有以下幾點(diǎn) 1 擴(kuò)大產(chǎn)品的品種 在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)建立完善的產(chǎn)品研究和開發(fā)體系 使產(chǎn)品系列化 品種齊全 要形成大中小 完整系列 增多產(chǎn)品數(shù)量 使生產(chǎn)規(guī)模不斷的擴(kuò)展 2 增大起重力矩 目前我國生產(chǎn)的汽車式起重機(jī)大多是 50 噸以下的中小噸位的起重機(jī) 大噸位生產(chǎn)的很少 而 隨著社會(huì)的發(fā)展 對(duì)機(jī)動(dòng)靈活的大型起重機(jī)械的需求越來越大 這都是汽車式起重機(jī)發(fā)展的養(yǎng) 分 所以增大其中力矩迫在眉睫 3 增加起重機(jī)功能 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 用戶對(duì)汽車式起重機(jī)的使用上的要求越來越多 希望能夠一機(jī) 多用 已經(jīng)不僅僅是在搬運(yùn)重物時(shí)使用 而是滿足在不同環(huán)境和工種的使用 這些都為未來起 重機(jī)的發(fā)展找清了方向 4 全力打造自己的品牌 目前中國的汽車起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè) 缺少自己的專業(yè)研究人員和開發(fā)隊(duì)伍 而是去模仿別人 生 產(chǎn)的成品 沒有發(fā)展方向和競(jìng)爭(zhēng)力 未來經(jīng)濟(jì)的全球化以及由此引發(fā)的一系列問題 使得競(jìng)爭(zhēng) 手段從傳統(tǒng)的產(chǎn)品 價(jià)格等層次轉(zhuǎn)嫁到品牌的競(jìng)爭(zhēng)上來 所以各大汽車式生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該 努力打 造自己的品牌 從而使自己發(fā)展壯大 5 開創(chuàng)自我空間占領(lǐng)市場(chǎng) 我國的各大汽車式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新 大膽進(jìn)行運(yùn)行急智的改革 面向市場(chǎng) 結(jié) 構(gòu) 優(yōu)化 人員重組 引進(jìn)設(shè)備 進(jìn)行刻苦的技術(shù)研發(fā) 在不斷完善自我的前提下 占領(lǐng)市場(chǎng) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 1 3 國外汽車起重機(jī)發(fā)展概況及發(fā)展趨勢(shì) 1 3 1 國外汽車起重機(jī)發(fā)展概況 目前世界上約有百余家企業(yè)生產(chǎn)汽車起重機(jī) 但著名的也就右十余家 如美國的格魯夫 德國的利勃海爾 徳馬克 日本加藤 多田野等 生產(chǎn)的汽車起重機(jī)品種有數(shù)百種 90 年代以 來 生產(chǎn) 銷售各種噸位的起重機(jī)萬余臺(tái) 汽車起重機(jī)的市場(chǎng)主要集中在東亞 北美和歐洲 東亞約占銷售量的 40 北美和歐洲 各約占 20 國外汽車起重機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)可以歸納為 多品種生產(chǎn) 標(biāo)準(zhǔn)化程度高和一機(jī)多 用 就分布于三大市場(chǎng)的產(chǎn)品而言 以德國為主的歐洲市場(chǎng) 其產(chǎn)品主要特點(diǎn)為 1 全地面起重機(jī)占主導(dǎo)地位 約占市場(chǎng)份額的 80 2 大噸位產(chǎn)品為主 利勃海爾公司占銷售額的 70 80 式 100 噸以上的產(chǎn)品 3 技術(shù)先進(jìn) 及時(shí)采用世界最新的技術(shù)成果 4 專用配套件多 這以為歐洲發(fā)展汽車起重機(jī)的得天獨(dú)厚的條件 以日本為主的東亞市場(chǎng)和以美國為主的北美市場(chǎng) 其產(chǎn)品主要特點(diǎn)有 1 越野汽車起重機(jī)占主導(dǎo)地位 約占 70 80 其次為輪式起重機(jī) 全地面起重機(jī) 所占比例較小 2 多系列生產(chǎn) 中大噸位居多 3 注重適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性 在保證產(chǎn)品性能和功能的前提下 大量采用通用配套件 而不強(qiáng)調(diào)追趕新技術(shù) 故產(chǎn)品可靠性較好 目前 世界汽車起重機(jī)的生產(chǎn) 從技術(shù)上講 德國利勃海爾公司略占優(yōu)勢(shì) 但從企業(yè)規(guī)模 上講 美國格魯公司居世界首位 而生產(chǎn)量則是日本的多田野和藤加最多 市場(chǎng)總的趨勢(shì)式供 大于求 面對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng) 國外各大公司除了紛紛增加投資 擴(kuò)大生產(chǎn) 提高自身的競(jìng)爭(zhēng)能力外 還通過聯(lián)合或兼并來提高在國際市場(chǎng)的份額 如 1984 年 美國格魯夫公司收購了英國老牌企業(yè) 科爾斯公司 1987 年 德國克虜伯公司收購了格的瓦爾德公司 稱為當(dāng)時(shí)德國最大的起重機(jī)公 司 但該公司 1995 年又被美國格魯夫公司收購 1990 年 日本多田野兼并了德國法恩公司等 在起重機(jī)行業(yè)內(nèi) 國外的大型汽車起重機(jī)的發(fā)展比我國迅速 在技術(shù)和運(yùn)用上已相當(dāng)成熟 目前國際市場(chǎng)對(duì)汽車起重機(jī)的需求在不斷增加 從而使國外各大汽車式起重機(jī)制企業(yè)在生產(chǎn)中 更多的應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì) 機(jī)械自動(dòng)化和自動(dòng)化設(shè)備 這對(duì)起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展造成了很大的影響 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 目前國外的起重機(jī)企業(yè)主要是生產(chǎn)大噸位的起重機(jī) 而且有完善的設(shè)計(jì)體系 和一批先進(jìn)的研 發(fā)人員 不斷的進(jìn)行創(chuàng)新和完善 國外的制造企業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到規(guī)模化的生產(chǎn) 技術(shù)含量比較 高 而且液壓技術(shù)和電子技術(shù)在汽車起重機(jī)的設(shè)計(jì)中也已廣泛的應(yīng)用 很多企業(yè)的品牌在用戶 的心中已經(jīng)打上了堅(jiān)實(shí)的烙印 這也使的國外起重機(jī)的繼續(xù)發(fā)展占有了更大的優(yōu)勢(shì) 1 3 2 國外汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 1 設(shè)計(jì) 制造的計(jì)算機(jī)化 自動(dòng)化 近年來 隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用 許多國外起重機(jī)制造商從應(yīng)用起重機(jī)輔助設(shè)計(jì)系 統(tǒng) CAD 提高到應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行起重機(jī)的模塊設(shè)計(jì) 起重機(jī)采用模塊單元化設(shè)計(jì) 不僅是一種 設(shè)計(jì)方法的改革 而且將影響整個(gè)起重機(jī)行業(yè)的技術(shù) 生產(chǎn)和管理水平 老產(chǎn)品的更新?lián)Q代 新產(chǎn)品的研制速度都將大大加快 對(duì)起重機(jī)的改進(jìn) 只需更改幾個(gè)模塊 設(shè)計(jì)新的起重機(jī)只需 新的不同模塊進(jìn)行組合 提高了通用化程度 可使單件小批量的產(chǎn)品 改成相對(duì)批量的模塊生 產(chǎn) 能使較少的模塊形式 組合成不同規(guī)格的起重機(jī) 滿足市場(chǎng)的需求 增強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)力 2 起重機(jī)控制元件的革新與應(yīng)用 起重機(jī)的定位精度是對(duì)起重機(jī)的重要要求 多數(shù)采用轉(zhuǎn)角碼盤 齒輪鏈 激光頭與鋼板 孔帶來保證 定位精度通常為 3 高于 1mm 的精度需另加定位系統(tǒng) 在起重機(jī)起升速度和制 動(dòng)器方面的改進(jìn) 則使用低速運(yùn)行的起重機(jī)吊鉤精確定位 起重機(jī)的剎車系統(tǒng)也應(yīng)用微處理進(jìn) 行控制和監(jiān)視工作 遙控系統(tǒng)用于汽車式起重機(jī)及其他移動(dòng)式起重機(jī)械 這種系統(tǒng)包括在控制者身上的控制 器 和安裝在起重機(jī)上的接收器 控制器具有電磁輻射發(fā)生器 接收器與作用在起重機(jī)傳動(dòng)裝 置的操縱機(jī)械的轉(zhuǎn)換部分相連 遙控器的使用不僅節(jié)省人力 提高工作效率 而且使操作者的 工作條件有所改善 起重機(jī)的距離檢測(cè)防撞裝置 采用無線電信號(hào)型的防撞裝置 防撞系統(tǒng)由三相系統(tǒng)組成 用來監(jiān)控起重機(jī)前端行使距離 一般首先發(fā)出信號(hào)警示 接著將大車車速減小到 50 最后切斷 電機(jī)電源 將大車制動(dòng) 3 新材料 新工藝的應(yīng)用 由于鋼鐵工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用 剛才質(zhì)量得以提高 在設(shè)計(jì)起重機(jī)主梁強(qiáng)度時(shí) 可使用 較高的許用應(yīng)力 而不需要較高的安全系數(shù) 以便減少起重機(jī)材料用量 從而降低設(shè)備的重量 和價(jià)格 起重機(jī)配套的零部件的制造也得益于新材料的不斷產(chǎn)生 使得起重機(jī)向更輕 更好的 方向發(fā)展 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 在機(jī)加工方面 大量采用少切削的精密鑄件 尤其是鋁合金鑄件見多 加工設(shè)備大量采用高 精度 高效的加工中心 數(shù)控自動(dòng)機(jī)床等 及保證了質(zhì)量 又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低了成本 同時(shí)在機(jī)械線使用機(jī)械代替人工操作如焊接機(jī)械手和配用機(jī)械手等 國外起重機(jī)的未來發(fā)展之路是走向?qū)I(yè)化 標(biāo)準(zhǔn)化 和系列化 只有這樣才能最快的制造和 裝配出品種多樣化的產(chǎn)品 1 4 solid works 軟件的介紹 美國 Solid Works 公司是一家專門從事開發(fā)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的高科技公司 公司宗旨是 使每位設(shè)計(jì)工程師都能在自己的微機(jī)上使用功能強(qiáng)大的世界最新 CAD CAE CAM PDM 系統(tǒng) 公司 主導(dǎo)產(chǎn)品是世界領(lǐng)先水平的 Solid Works 軟件 90 年代初 國際微機(jī)市場(chǎng)發(fā)生了根本性的變化 微機(jī)性能大幅提高 而價(jià)格一路下滑 微 機(jī)卓越的性能足以運(yùn)行三維 CAD 軟件 為了開發(fā)世界空白的基于微機(jī)平臺(tái)的三維 CAD 系統(tǒng) 1993 年 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁成立 SolidWorks 公司 并于 1995 年成功推 出了 SolidWorks 軟件 引起世界相關(guān)領(lǐng)域的一片贊嘆 在 SolidWorks 軟件的促動(dòng)下 1998 年 開始 國內(nèi) 外也陸續(xù)推出了相關(guān)軟件 原來運(yùn)行在 UNIX 操作系統(tǒng)的工作站 CAD 軟件 也從 1999 年開始 將其程序移植到 Windows 操作系統(tǒng)中 由于 SolidWorks 出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn) 不僅成為 CAD 行業(yè)的一顆耀眼的明星 也成為華 爾街青睞的對(duì)象 終于在 1997 年由法國達(dá)索公司以三億一千萬的高額市值將 SolidWorks 全資 并購 公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東 以原來一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資 獲得了高額的回報(bào) 創(chuàng)造了 CAD 行業(yè)的世界紀(jì)錄 并購后的 SolidWorks 以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作 成為 CAD 行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司 功能描述 1 Top Down 自頂向下 的設(shè)計(jì) 2 Down Top 自下向上 的設(shè)計(jì) 3 配置管理 4 易用性及對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的支持 5 零部件鏡像 6 裝配特征 7 工程圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 8 eDrawing 9 鈑金設(shè)計(jì) 10 3D 草圖 11 曲面設(shè)計(jì) 12 基于 INTERNET 的協(xié)同工作 13 動(dòng)畫功能 Animator 1 5 本課題內(nèi)容及重要意義 課題內(nèi)容 學(xué)習(xí) solid works 軟件 能熟練應(yīng)用軟件進(jìn)行建模 并進(jìn)行裝配 通過計(jì)算確定基本參數(shù) 對(duì)各節(jié)臂的尺寸進(jìn)行確定 對(duì)臂的鉸點(diǎn)進(jìn)行確定 主臂運(yùn)動(dòng)方案的確定 大臂采用形式 伸縮方式以及鋼絲繩繞線方式等 在 solid works 環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 建立 50 噸汽車起重機(jī)的基本臂的三維模型 課題重要意義 近年來 隨著社會(huì)的發(fā)展 社會(huì)生活中對(duì)起重機(jī)的需求越來越大 所以起重機(jī)的 研發(fā)越來越緊迫 由于汽車式起重機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)靈活 從而方便快捷 所以進(jìn)幾年我國的汽 車式起重機(jī)發(fā)展很快 但是 與國外汽車式起重機(jī)相比 國外汽車式起重機(jī)技術(shù)得到 了飛速發(fā)展 為了降低整機(jī)成本 提高性能 整機(jī)質(zhì)量越來越小 在起重性能相同的 情況下 自重約比十年前降低了 左右 由于車輛自重的減小 使車輛采用盡可 能少的軸數(shù) 尤其是大噸位起重機(jī) 這樣 大大簡(jiǎn)化了車輛的結(jié)構(gòu) 成本降低 同時(shí) 提高了起重機(jī)的作業(yè)能力及使用經(jīng)濟(jì)性 所以 同等噸位的銷售價(jià)較前十年有大幅下 降 對(duì)中國國內(nèi)市場(chǎng)造成了很大沖擊 因此 對(duì)我國的汽車式起重機(jī)的生產(chǎn)者來說是 一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn) 基本臂是起重機(jī)的最主要的部件 它的優(yōu)劣直接關(guān)系到起重機(jī)的性 能 所以加大對(duì)汽車式起重機(jī)的基本臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究 努力創(chuàng)新和借鑒外國經(jīng)驗(yàn)是當(dāng) 務(wù)之急 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 250 噸汽車式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和工作級(jí)別 2 1 50 噸汽車式起重機(jī)的主要技術(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 這些參數(shù)表名起重機(jī)工作性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 它是設(shè)計(jì)起重機(jī) 的技術(shù)依據(jù) 也是生產(chǎn)使用中選擇起重機(jī)技術(shù)性能的依據(jù) 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 起重機(jī)的起重參數(shù) 通常是以額定起重量表示的 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 帶有吊鉤的起重機(jī)的額定起重量不包括 吊鉤和滑輪組的自重 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 汽車式起重機(jī)的額定起重量還分支腿全伸 不用支腿吊臂行駛 3 種情況 起重機(jī)吊 重行使時(shí) 起重臂必須前置 起重機(jī)不用支腿作業(yè)和吊重行使時(shí)的額定起重量決定于輪胎 車 橋 或輪對(duì)轉(zhuǎn)向架 的承載能力 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 此次設(shè)計(jì)的是 50 噸汽車式起重機(jī)的主臂 所以取起重 量為 Q 50t 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 如果取物裝置能下落到地面或軌面以下 從地面或軌面至取物裝置最低下放位 置間的鉛垂距離稱為下放深度 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 由于汽車式起重機(jī)的起升高度隨著臂架仰角和臂架長(zhǎng)度變化 在各種臂長(zhǎng)和不同臂架仰 角時(shí)可得相應(yīng)的起升高度曲線 汽車式起重機(jī)起升高度的選擇按作業(yè)要求而定 在確定起升高 度時(shí) 應(yīng)考慮配屬的吊具 路基和汽車高度保證起重機(jī)能將最大高度的物品裝入車內(nèi) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 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 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 綜合考慮 參見 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 汽車式起重機(jī)技術(shù)參數(shù)表 如表 2 1 所示 50 噸汽車式起 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 重機(jī)的基本臂的范圍為 11 0 9 0 米 最長(zhǎng)主臂范圍為 32 24 米 及徐工生產(chǎn)的 50 噸汽 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 車起重機(jī)的參考值 選擇起升高度為基本臂作業(yè) 9 854 米 最長(zhǎng)主臂作業(yè) 32 米 圖 2 1 所示為 汽車起重機(jī)起升高度圖 表 2 1 汽車式起重機(jī)和輪胎式起重機(jī)技術(shù)參數(shù) 圖 2 1 汽車起重機(jī)起升高度圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 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 幅度的最小值 Rmax 和最大值 Rmin 根據(jù)作業(yè)要求而定 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 汽車式起重機(jī)有效幅度通常是指使用支腿工作 臂架位于側(cè)向最小幅度時(shí) 取物裝置中心鉛 垂線至該側(cè)兩支腿中心連線的水平距離 它表示汽車式起重機(jī)在最小幅度時(shí)工作的可能性 汽 車式起重機(jī)的幅度 R 如圖 2 1 所示 參見表 2 1 此次汽車式起重機(jī)的幅度 R 3m 4 起重力矩 起重力矩是臂架類起重機(jī)主要技術(shù)數(shù)據(jù)之一 它等于額定起重量 Q 和其相對(duì)應(yīng)的工作幅度 R 的乘積 即 M Q R 起重力矩一般用 t m 為單位 參見表 1 Q 50t R 3m 此次設(shè)計(jì)的汽車 式起重機(jī)的起重力矩為 M Q R 50 3 150t m 同時(shí)參見表 1 可知 基本臂起重力矩為 150 t m 最長(zhǎng)主臂的起重力矩為 85 t m 2 2 50 噸汽車起重機(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 工作循環(huán)次數(shù)表征起重機(jī)的利用程度 是起重機(jī)分級(jí)的基本 參數(shù)之一 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 工作循環(huán)次數(shù)除了可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定 還可根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算 2 1 5 3600B3600 13 300 Q 3 74 10 300 YH T 年 天 8 小時(shí) 次 秒 式中 Y 起重機(jī)的使用壽命以年計(jì)算 與起重機(jī)的類型 用途 環(huán)境 技術(shù) 經(jīng)濟(jì)因素有關(guān) 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 2 3 所示 可知 Y 13 年 B 起重機(jī)一年中的工作天數(shù) 取 B 300 天 H 起重機(jī)每天工作小時(shí)數(shù) 取 H 8 小時(shí) T 起重機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間 設(shè)定為 T 300 秒 根據(jù)以上計(jì)算所得出的數(shù)據(jù) 次 5 Q 3 74 10 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 2 2 所示 可以選擇起重機(jī)的利用等級(jí) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 為 起重機(jī)的 使用情況為 經(jīng)常中等的使用 5 U 表 2 2 起重機(jī)利用等級(jí) 利用等級(jí)總的工作循環(huán)次 數(shù) N 起重機(jī)使用情況利用等級(jí)總的工作循環(huán)次 數(shù) N 起重機(jī)使用情況 0 U1 6 4 10 5 U5 5 10 經(jīng)常中等的使用 1 U3 2 4 10 6 U1 5 10 不經(jīng)常繁忙使用 2 U6 3 4 10 不經(jīng)常使用 7 U2 5 10 3 U1 25 5 10 8 U4 5 10 繁忙的使用 4 U2 5 5 10 經(jīng)常清閑的使用 9 U4 5 10 表 2 3 幾種不同類型的起重機(jī)的使用等級(jí) 起重機(jī)類型使用壽命 年 汽車起重機(jī) 通用汽車底盤 10 小于 16 11 16 40 12 40 100 13 輪胎起重機(jī)和汽車起重 機(jī) 專用底盤 大于 100 15 小于 10 10 塔式起重機(jī) 起 重 量 t 等于和大于 10 16 1 A 2 A 30 3 A 4 A 5 A 25 橋式和門式起重機(jī) 工作 級(jí)別 6 A 7 A 20 履帶起重機(jī) 10 門座和鐵路起重機(jī) 25 2 起重機(jī)的載荷狀態(tài) 載荷狀態(tài)是起重機(jī)分級(jí)的另一個(gè)基本參數(shù) 它表明起重機(jī)的主要機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)受載的 輕重程度 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 1 Q max Q 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 1 Q 此次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際情況及汽車式起重機(jī)實(shí)際的使用情況 可根據(jù)表 2 4 選擇 0 125 Q K 即很少吊起額定載荷 一般起吊輕載荷 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 表 2 4 起重機(jī)的載荷狀態(tài)及其名義載荷譜系數(shù) Q K 載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)說明 輕 1 Q0 125很少起升額定載荷 一般起升輕微載荷 中 2 Q0 25有時(shí)起升額定載荷 一般起升中等載荷 重 3 Q0 5經(jīng)常起升額定載荷 一般起升重載荷 特重 4 Q1 0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 示為了對(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)別使根據(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 2 5 所示 可以確定 此汽車式起重機(jī)的工作級(jí)別為 A4 表 2 5 起重機(jī)工作級(jí)別的劃分 利用等級(jí) 載荷狀態(tài) 名義載荷譜系數(shù) Q K 0 U 1 U 2 U 3 U 4 U 5 U 6 U 7 U 8 U 9 U 輕 1 Q 0 125 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 中 2 Q 0 25 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 重 3 Q 0 5 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 特重 4 Q 1 0 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 A 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 350 噸汽車起重機(jī)主臂尺寸的確定 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 截面的選擇及截面尺寸的確定 由于此次設(shè)計(jì)的 50 噸汽 車式起重機(jī)的起升高度為 32 米 參見表 3 1 選擇吊臂的節(jié)數(shù)為 5 表 3 1 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 3 1 吊臂跟部鉸點(diǎn)位置的確定 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) 設(shè)吊臂的工作長(zhǎng)度為 lw 即 3 1 01 sin 9 854 1 5 2 4 10 8 cossin56 w Hbh ee lm 從而得出 10 8m 0 l 式中 H 基本臂的起升高度 H 9 854m b 吊頭距滑輪組的最短距離 b 1 5m 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(hào) 在 0 e 1 e 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 01 cosee 時(shí)可以不計(jì) h 根部鉸點(diǎn)離地距離 參見徐州重型的 h 值 取 h 2 4m 吊臂仰角 其值小于最大仰角 80 即 0 7amax 即 56 max 吊臂根部離鉸點(diǎn)的距離 e 3 2 0min01 cos sin10 8 cos5631 73 elReem 得出吊臂根部離鉸點(diǎn)的距離 e 1 73m 所以取距離 e 1 73m 吊臂根部鉸點(diǎn)離回轉(zhuǎn)平面的高度為 0 h 2 4 0 16 1 4 0 84m 021 hhhh 式中 為回轉(zhuǎn)支承裝置的高度 0 16m 2 h 2 h 為起重機(jī)汽車底盤的高度 1 4m 1 h 1 h 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 將最大起升高度 H1 帶入公式得出主吊臂最大長(zhǎng)度 max l 3 3 01 max sin 32 1 5 2 4 37 5 cossin56 Hbh ee lm 式中 H1 最長(zhǎng)主臂作業(yè)長(zhǎng)度 H1 32m a 5 b h 同上 3 2 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 max l i l 即 3 4 00 max12345122334455 llllllllalalala 式中 為各節(jié)伸縮臂的伸縮長(zhǎng)度 在設(shè)計(jì)當(dāng)中 伸縮長(zhǎng)度往往取同一數(shù)值 2 l 3 l 4 l 5 l 即 則外伸長(zhǎng)度 為二 三 四 五節(jié)臂縮回后外漏部分 l 23 lllla 2 a 3 a 4 a 5 a 的長(zhǎng)度 在計(jì)算時(shí)取同一數(shù)值 a 0 20 米 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(zhǎng)度加上即為基本臂的工 0 a 0 a 作長(zhǎng)度 0 l 0 1 l 0 a 1 l 0 a 而 K 1 0 a 2 a 3 a 4 a 5 aa 將上式帶入式 3 4 可得 K 1 K 1 max l 0 lal K 1 K 1 K 1 3 5 0 1 l la 0 l l 即 37 5 10 8 5 1 l 從中可以得出 6 675 m l 式中 K 為吊臂的節(jié)數(shù) 從而得出外伸長(zhǎng)度為 6 855 m 23 lllla 在第 i 節(jié)臂退回后 除外露部分長(zhǎng)度 a 外 在前節(jié) i 1 節(jié)臂中的長(zhǎng)度 加上伸出后仍在 i l 前節(jié)臂中的那部分搭接長(zhǎng)度 第 i 節(jié)臂插在前節(jié)臂內(nèi)的長(zhǎng)度為 假設(shè)第 i 節(jié)臂的結(jié)構(gòu) i l i l i l 長(zhǎng)度為 則 0 i l a 3 6 0 i l i l i l i l i l 搭接長(zhǎng)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(zhǎng)度的 1 4 1 5 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 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 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 0 55m 因此前后兩節(jié)臂由這樣的關(guān)系 c a 3 7 0 i l 0 1i l 從式 3 6 可知 a 0 i l i l i l a 0 1i l 1i l 1i l 將上述兩式代入式 3 7 可得 a c i l i l 1i l 1i l 已知 從上式可知 后一節(jié)的搭接長(zhǎng)度 臂前一節(jié)的搭接長(zhǎng)度小一 i l 1i l l i l 1i l l 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 c a i l 1i l 3 8 此次設(shè)計(jì)共有 5 節(jié)臂 其最后一節(jié)的搭接長(zhǎng)度為使其等于 1 5 的外伸長(zhǎng)度 現(xiàn)在和 5 l max l 已經(jīng)得出 則根據(jù)式 3 7 吊臂的各節(jié)搭接長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度分別為 0 l 0 22 0 22 6 875 1 512 m 1 22 1 22 6 875 8 388 m 5 ll 0 5 l 0 22 c a 1 862 m 1 22 c a 8 738 m 4 ll 0 4 ll 0 22 2 c a 2 212 m 1 22 2 c a 9 088 m 3 ll 0 3 ll 0 22 3 c a 2 562 m 1 22 3 c a 9 438 m 2 ll 0 2 ll 0 22 4 c a 2 912 m 1 22 4 c a 9 798 m 1 ll 0 1 ll 各節(jié)臂長(zhǎng)度尺寸的驗(yàn)算 計(jì)算的基本臂工作長(zhǎng)度必須滿足下面的式子 所計(jì)算的各節(jié)臂的長(zhǎng)度值才能滿足需要 0 l K 1 1 2 K 1 c 1 2 K 1 c 3 9 0 l 0 1 lal la 式中 9 798 0 2 5 1 10 598 m 0 l 1 2 K 1 c 1 2 6 675 0 2 5 1 0 55 10 45 m la 即式 3 9 成立 所計(jì)算各節(jié)臂的長(zhǎng)度滿足要求 上述為所計(jì)算出的各節(jié)臂的長(zhǎng)度尺寸 參考徐州重型 50 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 9 875 m 9 455 m 9 055 m 8 780 m 0 1 l 0 2 l 0 3 l 0 4 l 8 360 m 0 5 l 3 3 變幅液壓缸鉸點(diǎn)的確定 變幅液壓缸的焦點(diǎn)如圖 3 1 所示 變幅液壓缸根部鉸點(diǎn) 的位置 一般使其落在回轉(zhuǎn)支 1 O 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 撐裝置的滾道上 從而改變了平臺(tái)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 3 10 22 22 DB f 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 2 1 2 4 B 則從式 3 10 得出 m 2 0 90 90 9 22 D f 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 1 O 鉸點(diǎn)在求得和 已經(jīng)確定即 0 84m e 1 73m 所以認(rèn)定鉸點(diǎn)已經(jīng)確定 因?yàn)殂qO 0 he 0 hO 點(diǎn)離滾道面的距離式構(gòu)造所定 一般取 0 18m h 在圖 3 1 中可以看出 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 2 O 2 O 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(zhǎng)度為最短長(zhǎng)度 而當(dāng)全伸時(shí)吊臂 位在最大仰角狀態(tài) 液壓缸長(zhǎng)度達(dá)到最大長(zhǎng)度 連接吊臂鉸點(diǎn) 變幅缸鉸點(diǎn) 和 O 1 O 形成或 在中 在中 2 O 12 OOO 12 OOO 12 OOO 21max O OO 12 OOO 面角是與水平線的夾角 它可由下式求得 12 OOO 1 OO 圖 3 1 主臂鉸點(diǎn)確定圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 3 11 1 0 hh tg ef 式中 0 84m 0 18m 1 73m 0 9m 0 hh ef 從而可以得出 14 087 在和確定后 用三角公式求得的位置 在中 其邊角關(guān)系為 O 1 O 2 O 12 OOO 222 12211221 2cosOOOOOOOO OOO OO 在中 12 OOO 22 2 12212121 2cosOOOOOOOO OOO OO 已知 1 6 1 7 并帶入上述 2 式并消去 22 OOOO 12 OO 12 OO 12 OO 12 OO 可得的二次方程式 2 OO 22 21max21 3 06cos 0 35cos 0OOOOOOOO 3 12 式中 2 71m 80 14 087 22 10 OOhhef max 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(zhǎng)度的 0 l 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 3 12 得出 0 時(shí) 7 23 或 1 01 2 OO 50 時(shí) 4 24 或 1 73 2 OO 40 時(shí) 5 59 或 1 32 2 OO 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) 5 59 或 1 32 在 2 OO 5 59 時(shí) 根部鉸點(diǎn)的位置落在前方軌道上 1 32 時(shí) 根部鉸點(diǎn)落在后方軌道上 2 OO 1 O 2 OO 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 3 4 吊臂截面的選擇及截面尺寸確定 伸縮吊臂的截面形狀由很多種 主要包括 矩形 正梯形 倒梯形 六邊形 槽形 角鋼組 合式等 其在總體設(shè)計(jì)中 高度比一般在 1 3 1 8 范圍內(nèi) 側(cè)板一般選用薄鋼板 厚度在 3 2 10 范圍內(nèi) 側(cè)板薄一些對(duì)減輕吊臂重量極為有效 但必須考慮其局部失穩(wěn)的問題 有的在 鋼板上格一段距離扎一條橫向筋 或者在側(cè)板受壓區(qū)設(shè)置縱向筋 以增加其抗屈曲能力 有的 為了減輕重量也可在側(cè)板上開大孔 并卷邊加強(qiáng) 下地板一般做的臂上底板后些 一方面可以 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 使截面中性軸下移 從而減少下底板上的壓縮應(yīng)力 一方面滿足下底板局部應(yīng)力的需要 為了 減輕自重 吊臂應(yīng)盡量做成等強(qiáng)度式梁 整個(gè)箱形吊臂也可做成頭稍細(xì) 根稍粗的棱錐體狀 但大多采用貼加強(qiáng)板的方法來改變截面的面積特性 在局部高應(yīng)力處采用局部加強(qiáng)板局部加強(qiáng) 矩形的箱形截面的最危險(xiǎn)處為四角焊縫處 該處應(yīng)力最大 也是最容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方 為了改善應(yīng)力狀況最號(hào)選用其它形式 梯形截面的橫向抗彎剛度和抗扭剛度比矩形好 正梯形 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) 倒梯形的下底板載 可以避免下地板的局 部失穩(wěn) 吊臂下截面做成圓形或其它折線狀 即槽形和六邊形 都是為了提高下底板的抗局部 失穩(wěn)的能力 和減小側(cè)板的計(jì)算寬度 這樣一來可以采用更薄的鋼板 而充分利用鋼板的強(qiáng)度 特別在采用高強(qiáng)度鋼材時(shí) 因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼板的抗局部失穩(wěn)的能力并不比普通鋼板的能力號(hào) 所 以 改變局部失穩(wěn)在此顯得更為重要 角鋼組合式截面正像桁架臂炫桿那樣 將材料集中在四 各受力最大的角上 同時(shí)將焊縫移至中部 大大改善了應(yīng)力集中現(xiàn)象 該截面工藝復(fù)雜 制造 成本高 在經(jīng)過研究計(jì)算結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)表明 吊臂截面上半部分采用矩形 下半部分采用外凸折板 形 即槽形 最好 以相同起重能力為條件 以矩形截面為比較標(biāo)準(zhǔn) 將其它截面的截面面積 的下降百分比數(shù) 即耗鋼量 列于表 3 6 中 表 3 6 各種截面形狀的比較表 正梯形倒梯形六邊形角鋼組合式槽形 20 5 25 24 35 通過上述所述 選擇所設(shè)計(jì)的截面形狀為槽形 槽形截面避免了滑塊支撐在蓋板上或側(cè)板正 下方時(shí) 將產(chǎn)生附加局部彎曲或局部壓縮 對(duì)板的穩(wěn)定不利 同時(shí)在槽形截面中 滑塊的布置 能使伸縮臂在滑塊上自動(dòng)對(duì)中 減少了回轉(zhuǎn)切向平面內(nèi)的側(cè)向間隙饒度 這可以大大改善吊臂 的受力情況 參見徐工 50 噸汽車起重機(jī)主臂設(shè)計(jì)尺寸 確定基本臂尺寸為 780 650 其余各節(jié) 圖 3 3 各節(jié)臂截面尺寸的確定 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 臂尺寸 如下圖所示 4主臂伸縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 臂架伸縮機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)形式 主臂的伸縮機(jī)構(gòu)很多 可以從兩種角度進(jìn)行分類 即按驅(qū)動(dòng)形式的不同 以及各節(jié)臂間的伸 縮次序關(guān)系不同進(jìn)行分類 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 采用液壓驅(qū)動(dòng)時(shí) 執(zhí)行元件選用 液壓油缸 利用缸體和活塞桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)推動(dòng) 推動(dòng)下節(jié)臂的伸縮 在設(shè)計(jì)三節(jié)臂伸縮機(jī)構(gòu)時(shí) 為了減輕重量 還可以利用吊臂之間的伸縮比例 采用鋼絲繩和滑輪組實(shí)現(xiàn)第三節(jié)臂的伸縮 以實(shí)現(xiàn)第三節(jié)臂的伸縮 這就形成了液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng) 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) 這幾種方法往往在小于等于三節(jié)臂的情況下使用 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 大致 可以分為三類 1 順序伸縮 指吊臂在伸縮過程中 各節(jié)伸縮臂必須按一定先后順序 完成伸縮動(dòng)作 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 3 獨(dú)立伸縮 指吊臂在伸縮過程中 各節(jié)臂均能獨(dú)立進(jìn)行伸縮 顯然 獨(dú)立伸縮機(jī)構(gòu) 同樣 也可以完成順序伸縮或同步伸縮的動(dòng)作 在現(xiàn)實(shí)中 三節(jié)伸縮臂或三節(jié)以上的伸縮機(jī)構(gòu) 往往式上述幾種伸縮機(jī)構(gòu)的中和 而很少單 獨(dú)采用某一種伸縮機(jī)構(gòu) 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) 超過三節(jié)臂時(shí) 常用兩個(gè)液壓缸加一個(gè)滑輪組的伸縮機(jī)構(gòu) 或采用三各液壓缸的伸縮機(jī)構(gòu) 五節(jié)臂時(shí)為兩個(gè)液壓缸加兩個(gè)滑輪組 或最后一節(jié)的伸縮可用手動(dòng)的或簡(jiǎn)單的插銷式伸縮機(jī)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的五節(jié)臂伸縮 采用后種方法過于落后 顧采用第一種方法 即 用兩個(gè)液壓缸加 兩個(gè)滑輪組的伸縮方式 圖 4 1 為 50 噸汽車起重機(jī)主臂設(shè)計(jì)的兩個(gè)液壓缸和兩套鋼絲繩系統(tǒng)組成的同步伸縮機(jī)構(gòu) 圖中液壓缸 3 的活塞桿與基本臂由銷軸 1 相接 液壓缸 3 的缸體與二節(jié)臂通過銷軸 2 相接 液 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 壓缸伸出時(shí) 直接帶動(dòng)二節(jié)臂及其余的臂同時(shí)伸出 這個(gè)時(shí)候完成第一次的伸出動(dòng)作 圖中液 壓缸 14 的活塞桿與二節(jié)臂由銷軸 11 相接 液壓缸 14 的缸體與三節(jié)臂由銷軸 13 相接 鋼絲繩 13 一端通過銷軸 11 與二節(jié)臂相接 繞過伸繩滑輪 17 另一端通過銷軸 16 與四節(jié)臂相接 鋼絲 繩 18 一端通過銷軸 14 與三節(jié)臂相接 繞過伸繩滑輪 20 另一端與五節(jié)臂相接 液壓缸 2 在伸 出的過程中 直接帶動(dòng)三節(jié)臂向前運(yùn)動(dòng) 這時(shí)由于鋼絲繩 13 的長(zhǎng)度是不變的 導(dǎo)致鋼絲繩 13 一端變長(zhǎng) 另一端也得隨之運(yùn)動(dòng) 顧通過滑輪 17 帶動(dòng)四節(jié)臂向前運(yùn)動(dòng) 四節(jié)臂在向前運(yùn)動(dòng)的時(shí) 候 由于鋼絲繩 18 的長(zhǎng)度是不變的 導(dǎo)致三節(jié)臂也五節(jié)臂之間的距離增大 顧通過伸繩滑輪 20 鋼絲繩帶動(dòng)五節(jié)臂向前運(yùn)動(dòng) 上述過程綜合在一起是一個(gè)聯(lián)動(dòng)的過程 彼此相連 同時(shí)運(yùn) 動(dòng) 從而達(dá)到了同步伸縮的目的 縮回的過程是通過 回繩滑輪 3 7 鋼絲繩 5 9 的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn) 的 其過程與吊臂伸繩的過程完全相同 4 2 臂架伸縮液壓缸的計(jì)算及選擇 4 2 1 缸筒內(nèi)徑計(jì)算 主臂液壓缸定為 2 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 圖 4 1 50 噸汽車起重機(jī)伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 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 4 1 max 1 3 sin5659 4FQ 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 4 2 4F D P 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 參見表 4 1 取 D 160mm 表 4 1 缸桶內(nèi)徑選擇表 81012162025324050 6380100125160200250320400 4 2 2 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(dòng)速度比計(jì)算 公式如下 4 3 1 dD 式中 D 液壓缸直徑 往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比 參見表 4 2 選擇 2 可得出 d 113mm 參見表 4 3 選擇 d 125mm 表 4 2 速度比選擇 壓力 MPa 1012 5 20 20 速度比 1 331 462 表 4 3 活塞桿直徑尺寸系列 4568