电动轮胎起重机运行机构设计教程.doc

 PAGE 30/ NUMPAGES 30 电动轮胎起重机运行机构设计 电动轮胎起重机因其机动性好，操纵轻便，能很好地满足多用途装卸作业的需要，因而在港口，货场，车站得到了广泛地使用。而根据轮胎起重机的作业特点为其配备特制的专用底盘较一般装卸运输车辆底盘结构截然不同，其行驶工况和对其行驶机构的要求同其他轮式运行车辆亦有很大区别。本文根据作者从事轮胎起重机设计制造的经验，对轮胎起重机行驶机构的设计进行了总结和探讨。 一 行驶机构的典型构成、方案及选择 轮胎式起重机运行机构由传动系统，运行支承系统，转向系统和制动系统四部分组成。 1 传动系统 如图1-1为分别驱动方案，电机通过联轴节，减速器，链轮及链传动分别驱动左右驱动轮。该方案采用串激直流电机，利用电机转速可随外负载变化的特性实现起重机转向时左右轮的差速，同时在电气控制系统中通过电机的并联或串联运行以实现起重机高速、低速行驶或在坡度上爬坡行驶。该传动方案传动效率较低，存在开式传动环节，传动噪音大，传动元件磨损较快，机构布置所需空间较大，目前仅在小吨位轮胎起重机机上应用，在大吨位轮胎起重机中较少应用。 图 1-1 如图1-2为集中驱动方案，由电机通过联轴节、变速器、万向传动轴、驱动桥主减速器、差速器、车轮轮边减速器驱动车轮转动。在该方案中通过改变变速器的传动比可适应在不同工况路面上行驶。目前，变速器均采用专用设计，但通过合理匹配，也可选用其它工程机械已成系列并成熟的产品，如装载机变速器。集中驱动方案传动效率较高，机构布置紧凑，零部件通用化程度高，应于优先采用。 图 1-2 在目前电力传动轮胎起重机中，其驱动机大都采用直流串激电机，其特性曲线软，可带载起动及反转，能较好适应车辆工作需要，因而得到了广泛的应用。随着交流调速技术，电力拖动技术的发展和对环保，节能要求的不断提高，交流电机在电动轮胎起重机中也将会得到应用,通过变频调速、增加液力传动单元等措施，可较好的改善其牵引性能。 2 运行支承系统 轮胎起重机运行支承系统由车架、车桥、悬挂装置、车轮和轮胎组成。 2.1 车架 车架将起重机工作时作用于回转支承装置上的载荷传递给起重机支腿或轮胎再传递至地面。在起重机运行时，承受各构件的重力和行驶驱动、制动系统传递的各种力、力矩。车架必须具有足够的强度，适当的抗弯刚度、抗扭刚度。 图1-3及图1-4为两种常用结构型式。 图1-3为大箱形梁结构。此种结构其抗扭刚度大，在地面很平时可有效减小或消除支腿抬腿现象。但由于采用封闭箱形结构，在支腿受力不均或地面不平时，结构中存在着很大扭转剪应力，特别是在与回转支承部位连接处，由于约束刚性较大，约束剪应力往往极大，易于此部位出现焊缝、焊缝母材开裂。此种结构形式应用已趋于少见。 图 1-3 图1-4为双梁结构，该种结构形式其抗扭刚度虽较箱形梁小，但其可较好适应地面不平和各支腿受力不均情况，结构中约束扭转剪应力较 图 1-4 小，各部位、构件受力明确，结构能较好地与计算简化模型相符合，计算结果可很好的与实际测量值相吻合。现该结构已得到大量应用，新设计时应优先考虑。 2.2 车桥 一般采用双车桥，前桥为转向桥，后桥为驱动桥。对大吨位起重机为提高其通过性能通常采用多桥，前桥转向，中后桥驱动，其驱动桥为贯通式。对大吨位起重机，也有采用双前桥的，但为减小行驶转弯半径，一般采用多转向桥。 确定车桥数目受轮轴许用载核的限制，同时还应考虑作业场所道路和桥梁标准的许用承载能力，特别是需经常在公路上行驶转场作业的起重机，其轴荷应符合我国公路技术标准中关于车辆轴荷规定（单桥13吨，双桥2X12吨）。 过去，起重机车桥一般根据车架结构和传动系统的要求进行特殊设计，车桥结构笨重，生产成本高，制造周期长。随着工程机械技术的不断进步与发展，现已有成系列的工程机械驱动桥及转向桥可供选用。在新设计时应优先采用外购成品桥。对大吨位轮胎起重机，现已有大负荷承栽能力的车桥可供选用，如作业场所，道路条件允许，应优先采用双桥，以减小整机尺寸。 2.3 悬挂装置 由于轮胎起重机运行速度一般较低，作业时又有带载行驶作业要求，故一般均采用刚性悬挂。其悬挂主要连接形式有如下两种。一是采用三支点方式，后桥采用两个支点同车架刚性连接，前桥通过中央水平铰同车架铰接，前桥可绕水平铰中心线上下摆动，在前桥两端采用限位装置限制其上下摆动角度。二是采用四支点方式，前、（中）后桥均在车桥两边通过刚性支点与车架连接。 采用第一种连接方式，各车桥及车轮受力明确，能较好的适应不平道路，但车辆在侧坡上行驶时稳定性差，吊载行驶时需将前桥固定使其成为四点刚性支承。四支点连接方式，整机稳定性好，能较好地适应吊载行驶工况，然而在不平路面上行驶时各车桥及车轮受力不均，甚尔会出现一个或多个车轮腾空现象，但随着港口路面条件