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1.设计要求 2
2.方案设计 2
2.1 设计题目分析 2
2.2 起升机构功能模块划分 2
2.3 升降模块形式 2
2.4 驱动形式确定 3
2.5 制动模块确定 4
2.6 调速模块确定 4
2.7 联接模块分析 4
2.8 支承模块确定 5
2.9 轮胎式起重机起升机构方案 5
3. 关键选型件的确定 8
3.1钢丝绳 8
3.2液压马达 10
3.3减速器选择 12
3.4调心滚子轴承与联轴器 14
3.5非选型件设计 14
参考文献 19
1.设计要求
设计题目为“5t轮胎式起重机起升机构设计”,具体设计要求如表1所示
表1 技术要求
参数名称 参数代号 参数值 参数名称 参数代号 参数值 起重量(t) Q 5 臂架最大仰角 80° 起升速度(m/min) VQ 15 液压泵额定工作压力(MPa) pB 32 工作级别 Mj 4 超载系数 φ 1.2 基本起升高度(m) H 8 臂架全缩长度(m) LO 10 主臂起升高度(m) Hmax 25 滑轮组安全距离(m) b 1.5 基本倍率 a 6 常用倍率 an 4 2.方案设计
2.1 设计题目分析
起升机构必须满足如下功能:起升运动、下降运动和空中停留等基本功能及请在告诉的附加功能。由于液压汽车起重机要满足在公路和桥梁形式条件的限制,故起重机吊臂应采用伸缩式吊臂。为与整机行驶动力(液压汽车起重机的行走系统的动力采用柴油机驱动)的统一,起升机构采用“内燃机-液压驱动”形式。
2.2 起升机构功能模块划分
起升机构分为升降模块、驱动模块、制动模块、操作控制模块、支撑模块和联接模块等6个部分。本方案把动力和传动合并为驱动模块。
2.3 升降模块形式
在内燃机-液压驱动的条件下,实现重物升降运动的可用方法,见文献[1]。
当屏障高度相同时,摆臂升降的臂架长度约为卷绳升降的两倍,导致自重和形式状态臂架折叠高度的增大。当采用油缸升降时,油缸全伸长度约为臂架全伸长度的两倍,导致自重增加。为了满足行驶状态长度要求,油缸伸缩节的数目约为臂架伸缩节数目的两倍,导致油缸结构复杂。当采用螺杆或齿条升降时,螺杆或齿条的长度与臂架全伸长度相近,导致自重增加。行驶状态下,螺杆或齿条需要折叠收放,导致起重作业的准备时间延长。
综上所述,目标起升机构决定采用卷绳升降方法。如图1所示。
图1 升降模块
2.4 驱动形式确定
在内燃机-液压驱动的条件下,液压马达+标准减速器的驱动形式,如图2所示
图2 液压马达+标准减速器的驱动形式
2.5 制动模块确定
制动位置通常有高速轴制动和低速轴制动两种情况,高速轴制动力矩小,制动器的自重和尺寸也小,但是在制动轴与重物之间要比低速轴制动时多出减速器,联接和卷筒等三个环节,从而降低了制动的可靠性。为了提高制动的可靠性,目标起升机构决定采用低速轴制动方案,如图3所示。
根据起重机安全规程,为提高工作安全性能,目标起升机构采用盘式制动器和液压闭锁制动并联制动方案。
图3 制动模块
2.6 调速模块确定
在内燃机-液压驱动的条件下,有多种调速模块,为提高调速性能,目标起升机构采用内燃机油门调速、换向阀节流限速和变量液压马达调速串联的调速模式。
2.7 联接模块分析
联接模块如图4所示。联接1的形态为采用齿式联轴器;为减少重力、降低成本和是的结构紧凑,联接2采用附加轴联接方式,即采用减速器输出轴作为卷筒支承的联接形式。联接3的形态为采用卷筒侧板压绳的联接方式。联接4的形态为采用钢丝绳通过动滑轮与钓具项链的联接方式。联接5是指卷筒与制动器的联接,其联接形式只能是摩擦联接。
图4 联接模块
2.8 支承模块确定
支承模块如图5所示。支承1是指液压马达的支承,支承1采用焊接支架,与回转台螺栓联接。支承2是指减速器的支承,减速器与回转台用螺栓联接。支承3的形态确定为采用调心滚子轴承,轴承座与回转台为螺栓联接。支承4是指钢丝绳的支承,支承4采用滚动轴承式导向滑轮,装在臂架上。支承5是指制动器的支承,支承5采用焊接支架,与回转台螺栓联接。支承6的形态确定为采用单钩式吊钩。
图5 支承模块
2.9 轮胎式起重机起升机构方案
综合以上分析,得到起升机构原理框图(见图6)、工作原理图(见图7)和液压系统工作原理简图(见图8),关键零部件见表2。
图6 起升机构原理框图
图7 起升机构工作原理简图
图8 起升机构液压系统工作原理简图
表2 起升机构关键零部件
序号 名称 功能简述 结构形式 1 吊钩 承载重物 单钩式 2 滑轮组 承载吊钩;减少钢丝绳拉力 滑动轴承 3 导向滑轮 承载钢
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