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1、SQ6S伸縮臂式隨車起重機設計計算書 SQ6S伸縮臂式隨車起重機設計計算書 第一章 概述 SQ6S型隨車起重機是以解放CA1165P1K2L2載重汽車為底盤，起重機直接安裝在駕駛室和貨箱之間的車架上，車架部分改裝，動力以取力機構的形式從汽車發(fā)動機得到動力，各工作機構的動力皆來源于液壓泵，在設計過程中，強調整車的性價比。 第二章 整車穩(wěn)定性的計算 一、 裝后起重機作業(yè)的主要參數和起重性能表：表一 類別 項目 單位 數值 起 重 機 性 能 參 數 最大額定起重量 Kg 6000 最大最小工作幅度 m 9.24/2.25 吊臂長度 m 4.16~9

2、.46 最大起升高度 m 12 最大起升力矩 全縮 T.m 13.5 全伸 T.m 10.2 支腿 跨距 全縮 m 2.15 全伸 m 5 鋼絲繩 直徑 mm 11 長度 m 63 工作幅度(m) 額定起升重量(Kg) 臂長4.16 臂長6.81 臂長9.46 2.25 6000 3900 3500 3 4500 3700 3200 4 3300 2600 2500 5 2300 2000 6 1900 1700 6.6 1700 1500 8 1250 9.2

3、 1100 二、 底盤重心位置計算 1.根據底盤技術參數可知如下參數：表二 CA1165P1K2L2技術參數 類別 項目 單位 數值 橋 荷 分 配 空載 前橋 Kg 2870 中、后橋 Kg 4170 滿載 前橋 Kg 3730 中、后橋 Kg 12310 軸矩 前橋至中橋 mm 3865 中橋至后橋 mm 1270 2.底盤本身重心距前橋的距離計算R 根據表二可知空載時汽車的橋荷情況，如圖一可計算出R 根據力學公式可得：R=4170(3865+1270/2)/7040=2665mm 三、 吊機本身重心的計算

4、1． 吊機在全縮狀態(tài)時的重心計算 1．1 各部件距回轉中心的距離L(i)mm和各部件的重量G(i)Kg 1.1.1 吊勾總成 L(1)=3940 G(1)=54.1 1.1.2 伸縮臂總成 L(2)=1800 G(2)=723.4 1.1.3 起升機構 L(3)=-55 G(3)=95 1.1.4 轉臺與齒輪柱焊接 L(4)=-30 G(4)=207 1.1.5 油箱安裝總成 L(5)=-215

5、 G(5)=36 1.1.6 固定支腿與活動支腿裝配 L(6)=-270 G(6)=506.8 1.1.7 回轉基座裝配 L(7)=0 G(7)=120 1.1.8 基座與固定腿焊接 L(8)= 0 G(8)=165 1.1.9 操縱系統(tǒng) L(9)=250 G(9)=40 1.1.10 液壓系統(tǒng) L(10)=200 G(10)=200 1.1.11 變幅油缸 L(11)=280

6、 G(11)=120 1.1.12 其它 L(12)= 0 G(12)=70 1.2 吊機自重：G(S)=G(i)=2337 Kg 1.3 吊機重心距回轉中心距離： L1 = G(i)L(i)/ G(S)=620 mm 2. 吊機在全伸狀態(tài)時的重心計算 2.1 各部件距回轉中心的距離L2(i)mm 經分析可知：只有吊勾和伸縮臂總成的重心發(fā)生變化 2.1.1 吊勾總成 L2(1)=9240 2.1.2 伸縮臂總成

7、 L2(2)=4000 2.2 吊機重心距回轉中心距離： L1 = G(i)L(i)/ G(S)=1421 mm 3. 吊機在行駛狀態(tài)下的橋荷分布： 根據上述計算全縮時吊機重心距回轉中心距離為620mm。又根據設計圖紙可知：回轉中心距前橋的距離為1500mm。因此吊機重心距前橋距離為 620+1500=2120mm根據圖二受力分析可知前、后橋增加的重量分別為R1、R2 R1 X 4500 =2337 X (4500-2120) = 1236 Kg R2 = 2337-1236 = 1101 Kg 由此可知：行駛狀態(tài)

8、下前橋的橋荷為2870+1236=4106 Kg 4．整車在起吊最危險時穩(wěn)定性計算 如圖三所示可知： 傾翻力矩： MQ = 7012 X 1100 = 7713200 Kg.mm 穩(wěn)定力矩： MW = 2337 X (2228-1500)+7040 X 1672 = 13472216 Kg.mm 穩(wěn)定系數S： S= MW /MQ =1.75 第三章 吊機結構件設計計算 一、 各臂的強度校核 如圖四所示可知：各臂最危險截面分別在如圖四所示的剖面上。 1．基本臂的強度校核 1.1 基本臂的最小截面模量WA=414388mm3其結果是由計算軟件得出。其材

9、料為HQ60屈服極限為500Mpa,許用應力為[]=500/1.5=333.33 Mpa 1.2 基本臂的所受的最大彎矩MA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3 其中G ---- 最大幅度時所吊的重量為1100Kg 其中G1 ---- 基本臂本身的重量 238Kg 其中G2 ---- 一節(jié)伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 ---- 二節(jié)伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度時距截面的距離為8425mm 其中L1 ---- 基本臂重心到截面的距離為1050mm 其中L2 ---- 一節(jié)伸臂重心到截面

10、的距離為4166mm 其中L3 ---- 二節(jié)伸臂重心到截面的距離為7035mm MA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3=11024819Kg.mm = MA/WA=26.6 Kg/mm2<[] 2．一節(jié)伸縮臂的強度校核 2.1 一節(jié)伸縮臂的最小截面模量WA=288027mm3其結果是由計算軟件得出。其材料為HQ60屈服極限為500Mpa,許用應力為[]=500/1.5=333.33 Mpa 2.2 基本臂的所受的最大彎矩MA=G.L +G2.L2+G3.L3 其中G ---- 最大幅度時所吊的重量為1100Kg 其中G2 ---- 一

11、節(jié)伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 ---- 二節(jié)伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度時距截面的距離為5584mm 其中L2 ---- 一節(jié)伸臂重心到截面的距離為1330mm 其中L3 ---- 二節(jié)伸臂重心到截面的距離為4254mm MA=G.L+ +G2.L2+G3.L3=6882686Kg.mm = MA/WA=23.9 Kg/mm2<[] 3．二節(jié)伸縮臂的強度校核 3.1 一節(jié)伸縮臂的最小截面模量WA=228703mm3其結果是由計算軟件得出。其材料為HQ60屈服極限為500Mpa,許用應力為[]=500/1.5=

12、333.33 Mpa 3.2 基本臂的所受的最大彎矩MA=G.L +G3.L3 其中G ---- 最大幅度時所吊的重量為1100Kg 其中G3 ---- 二節(jié)伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度時距截面的距離為2779mm 其中L3 ---- 二節(jié)伸臂重心到截面的距離為1350mm MA=G.L+ +G2.L2+G3.L3=3231050Kg.mm = MA/WA=14.1 Kg/mm2<[] 二、伸縮臂總成的撓度校核 1.撓度的計算：由實際工況可知伸縮臂總成各臂都可認為懸臂梁結構。 因此也可簡化如圖四：其各個截面的

13、慣性矩分別為 IA —慣性矩 I1 = 79729603mm4 IB —慣性矩 I2 = 51070540mm4 IC—慣性矩 I2 = 36819657mm4 由設計圖樣可知各臂的重量和距各截面的距離。 G －吊重的總重 1100kg G1－基本臂的重量 238kg G2－一節(jié)伸縮臂的重量 144kg G3－二節(jié)伸縮臂的重量 129kg 2.1計算基本臂的撓度和轉角 f基 由基本臂的重量和其所產生的彎矩兩部分組成。 　2.1.1基本臂的所受的最大彎矩MA=G.L+G

14、1.L1+G2.L2+G3.L3 其中G ---- 最大幅度時所吊的重量為1100Kg 其中G1 ---- 基本臂本身的重量 238Kg 其中G2 ---- 一節(jié)伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 ---- 二節(jié)伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度時距截面的距離為8425mm 其中L1 ---- 基本臂重心到截面的距離為1050mm 其中L2 ---- 一節(jié)伸臂重心到截面的距離為4166mm 其中L3 ---- 二節(jié)伸臂重心到截面的距離為7035mm MA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.

15、L3=11024819Kg.mm f基 ==26.55 mm 26.552840=0.0093 r f基==9.03 mm 9.031240=0.0073 r －搭接長度所產生的角度。L=908 間隙2mm =2/908=-0.0022 r 2.2計算一節(jié)伸縮臂產生的撓度和轉角 f一 由一節(jié)伸縮臂的重量和其所產生的彎矩兩部分組成。 2.2.1 基本臂的所受的最大彎矩MA=G.L +G2.L2+G3.L3 其中G ---- 最大幅度時所吊的重量為1100Kg 其中G2 ---- 一節(jié)伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 --

16、-- 二節(jié)伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度時距截面的距離為5584mm 其中L2 ---- 一節(jié)伸臂重心到截面的距離為1330mm 其中L3 ---- 二節(jié)伸臂重心到截面的距離為4254mm MA=G.L+ +G2.L2+G3.L3=6882686Kg.mm f一 ==25.25 mm 25.252805=0.009 r f一==12.28 mm 12.281400=0.0088 r －搭接長度所產生的角度。L=912 間隙2mm =2/912=-0.0022 r 2.3 計算二節(jié)伸縮臂產生的撓度和轉角 f二 由二節(jié)

17、伸縮臂的重量組成。 f==14.94 mm 2.4 伸縮臂總成的總撓度 fz= f基 +基f基+ f+L伸 = 26.55+9.03+25.25+12.28+14.94 + (0.0088+0.009+0.0093+0.0073-0.0044)5584 =255.6 mm 三、齒輪柱校核計算 　　　因其最大起升力矩與SQ6Z的相同，因此在這不再重復計算。參見SQ6S即可。 四、 固定支腿與活動支腿強度校核 求支腿的支承反力 經分析得：吊臂與活動支腿在同一鉛垂面內支腿所承受的力最大 如圖五所示： 1． 求支腿支點A的反力F1 對O點取矩可得：F1＝1

18、100X9240/2500=4065kgf 2． 校核固定支腿和活動支腿的強度 如圖五所示可知： A－A和B－B截面分別是固定支腿和活動支腿最危險的兩個截面。 2.1固定支腿的強度校核： 2.1.1固定支腿的截面模量WA=366235mm3其結果是由計算軟件得出。其材料為HQ60屈服極限為500Mpa,許用應力為[]=500/1.5=333.33 Mpa 2.1.2固定支腿的所受的最大彎矩 MA=4065X(2500-1150+420)=7195050Kg.mm = MA/WA=19.6 Kg/mm2<[] 2.2活動支腿的強度校核： 2.2.1固定支腿的截面模量WA=336

19、318mm3其結果是由計算軟件得出。其材料為HQ60屈服極限為500Mpa,許用應力為[]=500/1.5=333.33 Mpa 2.2.2固定支腿的所受的最大彎矩 MA=4065X(2500-1150)=5487750Kg.mm = MA/WA=16.3 Kg/mm2<[] 五、軸類的剪切計算 　　因為SQ6S的軸與SQ6Z所用的軸的直徑是一樣的，以因為SQ6S的軸的受力要比SQ6Z的軸的受力小。因此在這不再重復計算，參見SQ6Z即可。 第四章 液壓系統(tǒng)的設計計算 一、 液壓系統(tǒng)壓力計算 已知條件：最大起升重量Q＝6000Kg　（工作幅度在2.25m） 　　　　　滑輪組倍率

20、　K1＝4　　　　　 滑輪組效率率　1＝0.9 　　　　　超載1.25倍吊重Q’＝7500Kg 　　　　　卷筒直徑　D＝0.15m 　　　　　鋼絲繩直徑　d＝0.15m 起升馬達排量　Qm=40ml/r 變幅缸缸徑：0.16m 卷揚減速比：i =28.478 減速機效率：2＝0.95 　　　　　起升馬達容積效率：3＝0.92 　　　　　卷筒繞繩層數：　K3＝5 1. 系統(tǒng)壓力按超載1.25倍計算 　　　　　單繩拉力：P＝Q’/ K1. 1=1706.3Kgf 卷筒扭矩：

21、M＝（D/2+ K3.d）p=221.8 Kgf.m 馬達扭矩：M’= M / I2=8.2 Kgf.m 馬達工作壓力：P1＝628 M’/2 Q m=140 Kgf/cm2 油缸推力：油缸受力如圖六 求推力F：F＝7500X2.47/.5=37050Kg 變幅缸所需壓力：P＝F/S=37050/(16X16X.785)=18.4Kg/mm2 考慮到管路損失可確定溢流閥調定壓力為P1＝20Mpa，即系統(tǒng)壓力為20Mpa。 二、起升速度的計算 1．計算泵的流量Qb　 Q b＝=40X10000.92X103＝36.8L/min

22、 其中為泵的排量單位：40mL/r， 為泵的容積效率： 0.92 為取力器輸出轉速：1000　r/min 2． 馬達的轉速 ＝＝36.8X0.92X1000/40=846.4 r/min 3．　起升速度的計算 V=.. 式中――卷筒轉速 　　　――鋼絲繩不同繞層對卷筒的直徑 3.1 　卷筒轉速 　　?。? i =846.4/28.48=29.7 r/min 3.2 鋼絲繩單繩速度V=.. 　　　第一層時：＝0.161m 第二層時：＝0.183m 第三層時：＝0.205m 　　所以：V1蠅＝29.7..0.161=15m/min V2蠅＝29

23、.7..0.183=17.1m/min V3蠅＝29.7..0.205=19.1m/min 3.3 起升速度 V1 ＝15/4=3.75 m/min V2 ＝17.1/4=4.275 m/min V3 ＝19.1/4=4.775 m/min 起升速度的提高與降低也可由發(fā)動機的轉速決定。 第五章　液壓油缸的計算 一、 第一變幅油缸的計算： 根據設計圖紙可知：缸徑：160mm 桿徑：110mm　額定壓力為20Mpa 由系統(tǒng)壓力可得輸出力為40217Kgf，對照系統(tǒng)壓力計算求得結果可知：第一變幅油缸符合工況要求。 a) 伸縮油缸的計算 由其工況可知：只要伸縮油缸的拉力

24、滿足提升重物所需的力，那么它的推力就可以不再計算。 3.1 第一伸縮缸：根據設計圖紙可知：缸徑：80mm 桿徑：63mm額定壓力為20Mpa 因此可得出第一伸縮缸的最大推力為10048Kgf 3.2 第二伸縮缸：根據設計圖紙可知：缸徑：70mm 桿徑：50mm額定壓力為20Mpa 因此可得出第二伸縮缸的最大推力為7693Kgf 根據起重性能吊機最大承載能力為7500 Kgf，因此可以滿足起重要求。 b) 齒條油缸的推力計算 根據國外進口同等噸位的隨車起重機的類比，估算該起重機的回轉阻力矩為：1T.M 回轉齒輪柱的節(jié)圓半徑為：120mm，由此可以推算出齒條油缸的輸出推力應

25、該為：1/0.12＝8.3噸力 齒條油缸的直徑為：100mm，額定壓力為12Mpa 其輸出的額定推力為：100X100X.785X12/10000=9.42噸力 因此齒條油缸可以滿足要求。 第七章　機構運動時間計算 液壓系統(tǒng)額定流量為40L/Min 下表為各液壓油缸的技術參數及其運動時間計算結果 名稱 缸徑 桿徑 行程 伸出時間s 回縮時間s 推薦流量L/min 第一變幅 160 110 674 20 11 40 第一伸縮 80 63 2650 20 8 40 第二伸縮 70 50 2650 16 9 40 回轉油缸 100 776 15 15 25 支腿油缸 90 63 500 16 6 25 水平油缸 50 28 1430 14 10 25 說明：該計算結果為理論計算結果，沒有考慮閥、鎖的控制導致的速度減小，實際各機構地工作速度待高調試時予以調整和控制。各推薦流量的實現可以從多路閥各閥芯的開口量大小來調整。 - 16 -