懸臂式液壓起重機變幅機構(gòu)三鉸點設(shè)計的分析

1、基于懸臂式液壓起重機變幅機構(gòu)三較點設(shè)計的分析摘要：本文從變幅機構(gòu)的受力進行分析，結(jié)合起重機的總體設(shè)計和起重機的實際運行狀態(tài)工作來優(yōu)化三校點的設(shè)計，對國內(nèi)外不同型號品牌的懸臂式液壓起重機的原理進行深度的解讀分析，從變幅機構(gòu)受力分析、變幅機構(gòu)三較點合理幾何形狀的確定、變幅機構(gòu)三較點布置方案等幾方面進行了討論，望與業(yè)內(nèi)人士溝通探討。關(guān)鍵詞：懸臂式；液壓起重機；變幅機構(gòu)三較點設(shè)計、，.刖百懸臂式液壓起重機的設(shè)計中，最主要的硬件結(jié)構(gòu)就是變幅油缸、吊臂和轉(zhuǎn)臺。這三部分共同組成了變幅機構(gòu)，三部分的結(jié)構(gòu)關(guān)系就是本文所說的三校點關(guān)系，三較點的設(shè)計決定整個起重機的質(zhì)量好壞，并直接決定了吊臂與轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)關(guān)系，并決定

2、了油缸參數(shù)。目前國內(nèi)外各型號的起重機的三校點布置詳情如表一所示。一、變幅機構(gòu)受力分析如圖(圖一)所示，變幅機構(gòu)的三較點關(guān)系可以簡化看成一個三角形關(guān)系，如圖AABCAB段是我們起重機的油缸，A點是油缸與轉(zhuǎn)臺之間的一個下錢點，B點是油缸與吊臂的上校點，C點為吊臂下錢點，OO線是我們起重機當中最核心的回轉(zhuǎn)中心線，在工作狀態(tài)下，起重機的吊臂幅度改變?yōu)镽,起重機的負載重量為Q,相對于吊臂的后較點C來說來看，：P?h=Q(R+a)+GB?cos%-S?e=Q?l?cos%+GB?舊?cos%-S?e式(1)這個方程當中，P為變幅油缸的推力值，h為油缸的推力作用在吊臂較點C上距離值，口是吊臂與地面的夾角角度

3、，l是吊臂的長度，GB是吊臂自身的重量，舊是吊臂的重心和較點C之間的距離，s是吊臂拉線的拉力值，e是隨著角度的變化S與較點C之間動態(tài)距離數(shù)值。因為S?eQ（R+a就（1）可簡化為：P?h=Q?l?cosa+GB?lB?cosa。式（2）式（2）表明,當起重機的額定載荷Q確定后，油缸推力P是仰角口和力臂h的函數(shù)。仰角0c和力臂h是由變幅機構(gòu)三較點的幾何形狀決定的，即ABC的形狀決定油缸推力P。（圖一）從上述方程與結(jié)構(gòu)圖（圖一）的關(guān)系可以看出，當?shù)醣燮鹬貦C達到最大功率時，其額定載荷就能確定，固定的荷載用Q來表示，油缸推力用P來表示，吊臂與地面的夾角口與吊臂高度H能用函數(shù)來解釋。夾角0t與力臂的關(guān)系

4、是由變幅機構(gòu)當中三校點關(guān)系呈現(xiàn)的幾何形狀來決定的，這就是說ABC的形狀能夠決定我們起重機的油缸推力P的力量大小較點三角形結(jié)構(gòu)圖生產(chǎn)國家與企業(yè)變幅油缸數(shù)型號最大起重量（單位：噸）較點A的位置前、后支式日本多田野1TL16016t低校點設(shè)置在回轉(zhuǎn)支撐的上部刖支式修法國品格萊1TLM25025t高校點設(shè)置在轉(zhuǎn)臺的腹部中國上海汽車起重機廠1QY4040t高校點設(shè)置在轉(zhuǎn)臺的腹部匚一H尹刖支式7二壬英國科爾斯21010/12t高校點設(shè)置在轉(zhuǎn)臺的腹部刖支式日本多田野2TL300A30t低校點設(shè)置在回轉(zhuǎn)后支式3/9支撐的上部金中國錦州重型機械廠2QY4040t低校點設(shè)置在回轉(zhuǎn)支撐的上部后支式英國科爾斯112/

5、15t12t低校點設(shè)置在回轉(zhuǎn)支撐的上部后支式二4,芬蘭羅克莫2A35124t低校點設(shè)置在轉(zhuǎn)臺的前部后支式表一國內(nèi)外的部分型號較點的三角形結(jié)構(gòu)實例表二、變幅機構(gòu)三較點合理幾何形狀的確定前支式變幅機構(gòu)的較點三角形中具體參數(shù)如圖二所示，假設(shè)校點C與A的距離為P,P為油缸與p的夾角，推力p與c點的力臂h的公式為h=p?sinp。油缸的最大縮短長度記作L0,而伸長的最大長度表示為L,這就能很明顯的看出L=aL0這個關(guān)系，當油缸達到完全縮短的程度，其吊臂與地面的角度為0度，當油缸完全伸長時，角度為A度，且當A=90度時，在4ABC中h=p。其函數(shù)圖曲線表示為圖三。（圖三）（圖五）三較點形狀%-p曲線a-h

6、曲線結(jié)論%*h與*起臂的使用臂力h油缸工作條A1B1C1M曲線變化方比較小，當臂部與件好,壓力參向T才由缸地面角度=58數(shù)變化小，油推力。一p變時，h=p,吊臂角度缸參數(shù)選擇6/9化小,曲線平越大，使用的臂力h易合理。緩。就越大。油缸發(fā)力p與變幅過程中力臂h油缸工作條AA2B2C2角度成正比。變化平緩，在仰角認件較好，結(jié)構(gòu)=38時，力臂h=p。緊湊。%-h與-m起臂的使用臂力h油缸工作條A3B3G的曲線變化正比較大，當臂部與件惡劣才由缸好相反，油缸地面角度=28參數(shù)選擇不發(fā)力p隨角度時，h=p,吊臂角度合理，結(jié)構(gòu)緊增大而增大。越大，使用的臂力h湊。就越小。表二三個變幅三角形曲線表由表2和圖三、

7、四、五函數(shù)曲線圖可以發(fā)現(xiàn)，如果油缸的A錢點是安置在軌跡A-A段上就會使得油缸的主推力P隨著吊臂與地面的夾角加大而大幅度增加，這種大幅度變化會使得油缸工作狀態(tài)壓力增大，會嚴重縮短油缸的使用壽命；而人，段上，會導(dǎo)致在起臂的時候力臂的角度會大幅度縮小，這會導(dǎo)致起臂的同時油壓的指數(shù)飆升，總體壓力偏高；而布置在A2A1段就比布置在A2A3段上更合適，而具有-P的曲線其平緩度，其較點合理布置讓結(jié)構(gòu)更加緊湊等優(yōu)點非常有競爭力，所以A點通過理論計算來看設(shè)置在A2A1段比較合理的。當起重機油缸伸縮長度是固定的時候，就已經(jīng)對其較點三角形進行合理的計算和固定，在設(shè)計變幅機構(gòu)的部件位置安置時，可以按照一定比例來改變模

8、型三角形角度與大小，當油缸的AB邊開始加長的時候（即油缸加長）,h的數(shù)值也會按照同等比例來增加，油缸的推力P這是就會隨之減小，反之，就會看到油缸開始縮短，而推力P卻在加大。并可以根據(jù)上述的口一P的曲線函數(shù)與油缸長度變化函數(shù)來確定油缸的各項參數(shù)包括壓力、內(nèi)徑等。三、變幅機構(gòu)三較點布置方案的討論（一）變幅機構(gòu)三較點的布置對起重機總體布置的影響，懸臂式液壓起重機在總體布置有如下要求：1、當選擇起重機的時，若發(fā)現(xiàn)其起重性能一樣，應(yīng)該選擇整機的自重比較低的機型。2、起重機進行作業(yè)的時候，起重部分的重心位置通過設(shè)計后應(yīng)該在靠后區(qū)域，這才能增加我們在起重作業(yè)時的整體力矩的穩(wěn)定性；3、轉(zhuǎn)臺、吊臂這些結(jié)構(gòu)部件的

9、剛度與強度必須首先得到保證，但是其結(jié)構(gòu)要力求簡單，降低機械制造的難度。（二）從表1可以很清晰的看出，日本生產(chǎn)的多田野1號起重機使用了最為普遍使用的前支式變幅形式結(jié)構(gòu)，這種布置結(jié)構(gòu)承力效果好，在回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)的上面設(shè)置A點，因此C點就成為了結(jié)構(gòu)中的低錢點。一般來說，日本生產(chǎn)的起重機大多是使用這個結(jié)構(gòu)，因此其基本臂會有較為復(fù)雜的尾部，其升降結(jié)構(gòu)一般都會相應(yīng)設(shè)置在轉(zhuǎn)臺的正上方，這需要保證鋼絲繩須能經(jīng)過導(dǎo)向滑輪穿到吊臂滑輪組上。法國生產(chǎn)的2號品格萊與日產(chǎn)的相比最明顯變化就是其布置方案的改變，起重機的變幅較點首先確定三角結(jié)構(gòu)，這種改變能讓作業(yè)部分的整體質(zhì)量增加，但相關(guān)的配重卻減小，那么就使得重心改變，向后移動。A點設(shè)置位置后移，C點就需要調(diào)成高校點，重心降低，這吊臂的位置也不斷調(diào)整降低，B點高度能夠確定。其他的型號起重機也大同小異。四、結(jié)語目前我國最常見的起重機中的變幅機構(gòu)中的單缸變幅大多采用了前支式，小型起重機到大型起重機都配置了雙缸裝置，使用雙缸布置能有效的提高起重機性能，具優(yōu)點很明顯，最重要的就是副臂能夠設(shè)置在我們的起重機主臂的下方，相應(yīng)副臂就能夠使用壓桿結(jié)構(gòu)，因此其重量就會比以往的一般起重機輕，副臂減重一直是影響起重機性能的核心問題，使用這種結(jié)構(gòu)還