畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)院（直屬系） 機(jī)械工程學(xué)院 教研室 機(jī)械工程學(xué)院教研室指導(dǎo)老師 檢查人 學(xué)生姓名（班級(jí)）（學(xué)號(hào)）工作進(jìn)度情況（對(duì)照學(xué)生的計(jì)劃進(jìn)程表和任務(wù)書）：已運(yùn)用工程機(jī)械和有關(guān)選修課程的理論，結(jié)合畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)分析解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，基本掌握了吊管機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法和過程，設(shè)計(jì)方案確定。合理選擇機(jī)構(gòu)型式，分析計(jì)算比較正確，同時(shí)畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告也已完成且開始繪圖，各項(xiàng)工作進(jìn)行得有條不紊。工作態(tài)度情況（學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文的認(rèn)真程度、紀(jì)律及出勤情況；指導(dǎo)教師具體指導(dǎo)情況）：1、學(xué)習(xí)工作：學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，能較好完成設(shè)計(jì)任務(wù)。2、紀(jì)律出勤：良好。3、指導(dǎo)教師：要志斌質(zhì)量評(píng)價(jià)（學(xué)生前期已完成工作的質(zhì)量情況）：1、資料收集：4 本相關(guān)書籍，3 篇相關(guān)期刊，5 篇相關(guān)文獻(xiàn)。2、方案確定：完成各機(jī)構(gòu)布置方案。3、設(shè)計(jì)計(jì)算情況：完成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成配重箱與吊臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，開始進(jìn)行整體布局的計(jì)算。4、制圖情況：完成機(jī)構(gòu)布置草圖設(shè)計(jì)，正準(zhǔn)備進(jìn)行整機(jī)裝配圖的繪制。5、翻譯情況：已找到外文資料，正進(jìn)行翻譯工作。存在的問題與建議：1、資料：圖書館資料（如手冊(cè)）太少，不夠使用。2、計(jì)算：考慮問題不夠仔細(xì)全面。3、進(jìn)度：要合理。填表時(shí)間：2015 年 5 月 15 日說明：1、此表由學(xué)院（直屬系）教學(xué)院長(zhǎng)（主任）組織相關(guān)檢查人員填寫；2、此表一式兩份，一份附入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)審記錄答辯委員會(huì)成員及答辯成績(jī)表學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)人（學(xué)號(hào)）設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間2016 年 3 月 6 日——2016 年 6 月 22 日答辯時(shí)間 2016 年 6 月 20 日 答 辯 地 點(diǎn)設(shè)計(jì)（論文）題目 SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)課題來源 A.科研 B.生產(chǎn) C.理論 D.其它（預(yù)研）指 導(dǎo) 教師 姓 名要志斌 指導(dǎo)教師職稱指導(dǎo)教師評(píng)分（滿分 30 分）指導(dǎo)教師評(píng)語：簽名： 2016 年 6 月 23 日評(píng) 閱 教師 姓 名智晉寧 評(píng)閱教師職稱評(píng)閱教師評(píng)分（滿分 20 分）評(píng)閱教師評(píng)語：簽名： 2016 年 6 月 23 日姓 名 職 稱 簽 名 姓 名 職 稱 簽 名史青錄董洪全王愛紅連晉毅答辯委員會(huì)評(píng)分（滿分 50 分）答辯中提出的主要問題及回答的簡(jiǎn)要情況1.平衡配重系統(tǒng)完全展開工作時(shí)，配重箱與履帶式車輛底座中心的水平距離？答：配重箱處于原始非工作狀態(tài)時(shí)，液壓缸與豎直平面夾角為 11 度，可計(jì)算當(dāng)出配重箱完全展開時(shí)，可算出配重箱到其底部鉸接點(diǎn)的水平距離為，再加上履帶式車輛底座的寬度，可以算出水平距離總263msco'LS???長(zhǎng)為 。482.設(shè)計(jì)中電動(dòng)絞車內(nèi)部的卷筒受彎矩還是扭矩？卷筒軸受彎矩還是扭矩？答：根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，卷筒選用的內(nèi)齒嚙合式，通過齒輪連接盤來帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以卷筒本身不光受到彎矩，也受到了扭矩。但是設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的卷筒軸，是一種可以轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸，其并不受到任何徑向的載荷，只是轉(zhuǎn)動(dòng)，所以卷筒軸只收到彎矩，不受扭矩。3.在設(shè)計(jì)電動(dòng)絞車時(shí)，選用電動(dòng)機(jī)根據(jù)的是什么原理？電動(dòng)起重最大載荷時(shí)，吊臂是處于展開狀態(tài)比較好還是處于收縮狀態(tài)好？答：根據(jù)所選擇的電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率必須大于起升載荷所需要的最大功率，算出所需最大功率，然后從電動(dòng)機(jī)型號(hào)表中根據(jù)合適的參數(shù)來選擇電動(dòng)機(jī)。在起升最大載荷時(shí)，為了能夠安全工作防止傾覆的發(fā)生，應(yīng)該使吊臂盡可能的處于收縮狀態(tài)，較小力臂，從而減小力矩，減輕產(chǎn)生傾覆的可能。答辯委員會(huì)決議（包括評(píng)語及成績(jī)）主任委員簽名： 2016 年 6 月 23 日說明：本評(píng)審記錄一式兩份，一份附入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書的資料袋內(nèi)，一份留教研室（或院系）保存。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）計(jì)劃進(jìn)程表系：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（工機(jī)）年級(jí): 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師論 文 題 目 SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)時(shí) 間（階段安排） 第 1 周—第 3 周第 4 周—第 8 周第 9 周—第 14 周第 15 周第 16 周查閱相關(guān)資料，獲得本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的信息和資料。進(jìn)行履帶式吊管機(jī)總體設(shè)計(jì)，計(jì)算并確定鉸接點(diǎn)的位置，分析各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇材料并進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后確定各構(gòu)件的尺寸。采用 CAD 等軟件進(jìn)行繪圖，繪制工作裝置的總裝配圖，配重箱、吊臂的零件圖及各工況位置狀態(tài)圖。書寫論文，對(duì)說明書計(jì)算過程進(jìn)行詳盡修改與確定。檢查論文和圖，修改論文和圖上的細(xì)節(jié)，準(zhǔn)備答辯。說明：此表一式兩份，學(xué)生填寫，學(xué)生一份，學(xué)院（直屬系）一份。SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)Design of working device of SP15Y crawler pipe crane學(xué) 院（系）：專 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：指 導(dǎo) 教 師：評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期：SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，便于管道傳輸?shù)氖褂媚茉丛絹碓绞艿疥P(guān)注，例如：石油和天然氣，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)中都占據(jù)了較高的比重。而在能源運(yùn)輸管道的安裝過程中，需要用到吊管機(jī)來進(jìn)行安裝和拆卸，吊管機(jī)的研發(fā)工作越來越受到重視。使用液壓系統(tǒng)匹配履帶式吊管機(jī)，通過驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)達(dá)到升起管道的目的，可以在很大程度上改善機(jī)械的工作性能。使機(jī)械整體在工作時(shí)不僅會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，而且油體泄露的問題也會(huì)進(jìn)一步的降低機(jī)械的工作效率，液壓系統(tǒng)工件的制作精度和制作成本高，機(jī)械的維修、更換和使用都會(huì)面臨較大的困難。履帶式吊管機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性會(huì)直接決定機(jī)械的整體工作質(zhì)量，其中液壓平衡機(jī)構(gòu)分部與機(jī)械的能源損耗、生產(chǎn)成本和性能質(zhì)量三者之間具有很密切的聯(lián)系。我們需要改變開發(fā)者的研究點(diǎn)，將研究觀點(diǎn)從完善液壓驅(qū)動(dòng)的履帶式吊管機(jī)轉(zhuǎn)移到采用更為節(jié)省石油能源，降低環(huán)境污染和降低生產(chǎn)成本的驅(qū)動(dòng)方式上。并且實(shí)現(xiàn)高效工作、減少環(huán)境污染和節(jié)約資源的目的，并且吊管機(jī)實(shí)現(xiàn)高效工作。本設(shè)計(jì)以“電動(dòng)起吊履帶式吊管機(jī)”為主體，對(duì)這個(gè)研究性觀點(diǎn)進(jìn)行了深刻的研究。關(guān)鍵詞：吊管機(jī)；管道；卷揚(yáng)機(jī)；電動(dòng)SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)AbstractWith the rapid development of social economy, more and more attention has been paid to the use of energy sources, such as oil and natural gas, which has a high proportion in the national economy. In the installation process of energy transport pipeline, the need to use the pipe lifting machine for installation and dis-assembly, the research and development of the pipe crane is more and more attention. Using hydraulic system matching crawler pipe crane, driven by hydraulic motor driving the winch to rising pipe, mechanical performance can be improved in a great extent. The overall mechanical at work will not only produce a certain pollution to the environment, and oil leakage problems will also further reduce the work efficiency of the machine, hydraulic system of the work-piece manufacturing accuracy and high production costs, mechanical maintenance, replacement and use will face greater difficulties. Crawler crane machine anti overturning stability directly determines the overall quality of machinery, the hydraulic balance mechanism of division and the mechanical energy consumption, production cost and quality performance between the three has a very close contact. We Need to change the developer's point of view, the research point of view from the improvement of hydraulic driven crawler crane transfer to the use of more energy saving, reduce environmental pollution and reduce production costs in the drive way. And in order to achieve efficient work, reduce environmental pollution and resource conservation purposes, and the pipe crane can achieve efficient work. “The electric crawler pipe crane “as the main body,for the research ideas of the profound research. Keywords: pipe crane; pipeline;hoist; electricSP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)目錄摘 要 .ⅠABSTRACTⅡ第一章:文獻(xiàn)綜述 .11.1 搭建管道的裝備在現(xiàn)在中國(guó)大環(huán)境下的作用和重要性 11.2 世界上吊管機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 21.3 目前國(guó)內(nèi)的吊管機(jī)發(fā)展 21.4 吊管機(jī)使用注意事項(xiàng) 31.5 吊管機(jī)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新 3第二章:吊管機(jī)的結(jié)構(gòu)與零件 .42.1 卷揚(yáng)機(jī) 52.2 滑輪 52.3 吊臂 52.4 吊鉤 62.5 平衡配重 6第三章: 吊管機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇 .73.1 卷揚(yáng)式起升機(jī)構(gòu)的組成與設(shè)計(jì)計(jì)算 73.1.1 鋼絲繩 73.2 滑輪組的設(shè)計(jì) 93.2.1 卷筒的設(shè)計(jì) 11第四章: 吊管機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的組成部分和工作原理 .14第五章: 配重系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .155.1 配重系統(tǒng)安裝方式 155.2 液壓缸的計(jì)算與選定 195.3 配重質(zhì)量的精確計(jì)算 20第六章：電動(dòng)式履帶式吊管機(jī) .23第七章：卷揚(yáng)機(jī)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .247.1 卷揚(yáng)系統(tǒng) 247.2 電動(dòng)機(jī)選擇 377.3 減速器的設(shè)計(jì)與選擇 377.4 制動(dòng)器與聯(lián)軸器的選擇 44第八章：總結(jié) .47參考文獻(xiàn) .48致謝 .50SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)0第一章:文獻(xiàn)綜述1.1 搭建管道的裝備在現(xiàn)在中國(guó)大環(huán)境下的作用和重要性據(jù)我們所知，各種各樣的能源在現(xiàn)在的社會(huì)中有著越來越重要的地位，它是工業(yè)的源泉，也是百姓生活層次的基礎(chǔ)，更是當(dāng)今社會(huì)積極向上的無盡潛力。尤其對(duì)于我國(guó)現(xiàn)在的基本國(guó)情，工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，百姓生活層次迅猛提升，所以對(duì)于能源的要求量呈現(xiàn)快速增加的趨勢(shì)。自從改革開放之后，中國(guó)的新能源業(yè)發(fā)展異常迅猛，但是其對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不是非常合理，煤炭的利用率在能源的產(chǎn)出和使用中的均達(dá)到了 70%。大量的煤炭燃燒使得空氣質(zhì)量不斷變差，例如南京市每年的酸雨降生率達(dá)到 12%，浙江的蘇州等主要地區(qū)甚至高達(dá) 55%。在我國(guó)東部有些生態(tài)環(huán)境已不能忍受煤炭燃燒后高排放的污染變得越來越差，發(fā)展清新新型能源、整理能源構(gòu)型已經(jīng)勢(shì)在必行。當(dāng)我們吸取地球上其余國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)來幫助自己，必須明白天然氣、石油是所有能源中較為清潔的倆種。最近幾年中國(guó)的原油使用量按照平均每年差不多百分之五的速度在遞增，其中在八十年代后期中國(guó)仍是除了 OPEC 石油輸出組織成員國(guó)之外最大的原有出口國(guó)家。但是僅過了十年，我國(guó)已然表露出成為全世界最重要的石油進(jìn)口國(guó)家的勢(shì)頭?，F(xiàn)在中國(guó)有一半的石油只能靠進(jìn)口來獲得，去年我國(guó)進(jìn)口的石油量已經(jīng)達(dá)到高峰，而且國(guó)內(nèi)自己生產(chǎn)的石油越來越無法滿足我們的使用，所以這個(gè)被叫做天然氣的新型燃料慢慢被我們所認(rèn)識(shí)。當(dāng)前在我國(guó)國(guó)內(nèi)檢測(cè)出蘊(yùn)含的天然氣已經(jīng)達(dá)到了可以大規(guī)模發(fā)掘的含量和水平，做到“以氣補(bǔ)油”。目前在我們國(guó)內(nèi)的能源比例當(dāng)中天然氣所占微乎其微，但是天然氣在世界上其他國(guó)家的能源比例中占的比重卻很大，大約有一半以上的天然氣能源隱藏在我國(guó)的西部區(qū)域。但是與西部相比，我國(guó)東部大部分區(qū)域能源非常緊張，例如在上海、江蘇等地區(qū)有 84%左右的能源要從其他地方送過來。最近幾年中我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于四大盆地的勘探獲得了重要的突破，但是這些地區(qū)天然氣開發(fā)的問題仍然有待去解決。對(duì)于國(guó)內(nèi)的天然氣行業(yè)，我認(rèn)為應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待，好好發(fā)展，關(guān)于天然氣的管道搭建工作串聯(lián)了這個(gè)行業(yè)，所以非常重要。為了快速發(fā)展天然氣工業(yè)，國(guó)內(nèi)“西氣東輸”項(xiàng)目的開展和實(shí)施，對(duì)管道搭建的速度和搭建管道的質(zhì)量要求都提出了很高的需求。這個(gè)項(xiàng)目的SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)1施工場(chǎng)所大多處于環(huán)境異常艱難的地方，對(duì)其施工中的機(jī)械車輛有著超高的指定需求，平常在普通場(chǎng)所使用的鋪管道設(shè)備肯定已經(jīng)無法勝任這項(xiàng)工作。為了管道搭建設(shè)計(jì)生產(chǎn)的施工車輛，例如吊管機(jī)，因?yàn)樗梢栽诜浅毫拥沫h(huán)境中勝任鋪設(shè)工作，而且在各種各樣的專業(yè)管道搭建工作中，其與其它機(jī)械相比能夠發(fā)揮出較高的水平，如今已經(jīng)慢慢成為了管道搭建工作的首要工程機(jī)械，在以后的搭建工作中勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生越來越強(qiáng)大的影響。1.2 世界上吊管機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)外能夠生產(chǎn)吊管機(jī)的廠家有很多，其中主要以美國(guó)的卡特彼勒公司和日本的小松公司為首，而在國(guó)內(nèi)諸多機(jī)械廠中，目前生產(chǎn)吊管機(jī)的廠家主要是山推工程機(jī)械公司和長(zhǎng)春工程機(jī)械廠。日本的小松集團(tuán)生產(chǎn)的吊管機(jī)中的卷揚(yáng)系統(tǒng)大多為機(jī)械式傳動(dòng)，其通過液控制，使得這個(gè)機(jī)械能夠在使用過程中有著安全、簡(jiǎn)便的特色，而且其適應(yīng)力好，在很多國(guó)家的天然氣輸送工程當(dāng)中獲得過很大程度上的運(yùn)用。在國(guó)內(nèi)的機(jī)械廠中，對(duì)于吊管機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用發(fā)展的很慢，20 世紀(jì)末期才由長(zhǎng)春的廠子開發(fā)出一臺(tái)吊管機(jī)，而且型號(hào)偏小，慢慢的又出現(xiàn)了由拖拉機(jī)底座轉(zhuǎn)變的履帶式吊管機(jī)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，山推機(jī)械廠在近幾年的科技研發(fā)當(dāng)中將電力液力集中匯于一體，使得這種雙動(dòng)力控制的 DG25 型新型吊管機(jī)研發(fā)成功，并投入了生產(chǎn)，其內(nèi)部特性和功能與國(guó)外的吊管機(jī)相比絲毫不落下風(fēng)。具有液壓系統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)是按照本機(jī)的性能特點(diǎn)來選擇合適的零件組成的，其所占空間不大，方便安放在機(jī)身側(cè)面之上，而且便于生產(chǎn)；但是液壓零件的使用時(shí)間不長(zhǎng)，其安全性較低。很多廠家在設(shè)計(jì)選擇液壓系統(tǒng)時(shí)是大不一樣的，所以運(yùn)用液壓系統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)其特點(diǎn)也有多不同。我國(guó)在很早以前進(jìn)口的吊管機(jī)很多都是美國(guó)的卡特彼勒公司生產(chǎn)制造的，其性能較好，在國(guó)內(nèi)的使用度也很廣泛，但是隨著國(guó)內(nèi)機(jī)械廠對(duì)于吊管機(jī)的科研和生產(chǎn)，我們自己生產(chǎn)的吊管機(jī)慢慢的也成為了國(guó)內(nèi)許多管道搭建工程的選擇之一，不會(huì)一味的依賴國(guó)外進(jìn)口機(jī)械了。1.3 目前國(guó)內(nèi)的吊管機(jī)發(fā)展目前國(guó)內(nèi)的履帶式吊管機(jī)在功能上大體可以完成管道的安裝和卸載，SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)2但是其中很多的零件卻很難與國(guó)外相比，各種性能和強(qiáng)度都相差很遠(yuǎn)。國(guó)外的很多機(jī)械公司近年來都產(chǎn)出了大量的吊管機(jī)系列產(chǎn)品，與之相比，我國(guó)國(guó)內(nèi)近期也開始著手生產(chǎn)吊管機(jī)這一系列機(jī)械，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)由于管道搭建工程日益趨多，所以對(duì)于吊管機(jī)這一機(jī)械投入了很多的時(shí)間和金錢去進(jìn)行研討發(fā)展，開始了國(guó)內(nèi)吊管機(jī)產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上的發(fā)展。但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)器質(zhì)量和性能特點(diǎn)相比于國(guó)外的機(jī)械還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的，無法勝任國(guó)內(nèi)很多條件復(fù)雜地區(qū)的管道鋪設(shè)工作，所以對(duì)于我國(guó)來說，吊管機(jī)的開發(fā)發(fā)展仍是目前最大的難題之一。1.4 吊管機(jī)使用注意事項(xiàng)履帶式吊管機(jī)的安全操作規(guī)程：1、懸臂起重機(jī)的操作者在使用之前應(yīng)對(duì)開關(guān)電鈕及鋼絲繩限位等檢查有無故障，如有問題，要及時(shí)修復(fù)后方可使用，用畢必須將電源開關(guān)等全部關(guān)閉，方可離開。2、在吊運(yùn)工件時(shí)要精力集中，雙手放在操作開關(guān)上，以便隨時(shí)剎車，不準(zhǔn)邊吊運(yùn)邊閑談、吃東西等，以免發(fā)生危險(xiǎn)。3、在吊運(yùn)任何工件時(shí)，一定要試吊一下，吊鉤要垂直，發(fā)現(xiàn)不平衡及時(shí)調(diào)整吊鉤，不準(zhǔn)斜吊，重新試吊保持工件平穩(wěn)后再起吊。4、不準(zhǔn)超負(fù)荷起重，吊運(yùn)任何工件不準(zhǔn)超過 500kg ，否則將按違反操作規(guī)程從重處罰。5、吊運(yùn)工件時(shí)不準(zhǔn)離地面過高，應(yīng)在半人高左右，若有越過物體應(yīng)注意不要碰撞，禁止跨過機(jī)床吊運(yùn)。6、在吊運(yùn)任何工件時(shí)，應(yīng)隨時(shí)注意運(yùn)行狀況，發(fā)生異響及不正?，F(xiàn)象立即停吊，及時(shí)報(bào)告進(jìn)行處理，如帶病作業(yè)，將按違反操作規(guī)程從重處罰。7、懸臂吊在使用時(shí)嚴(yán)禁一切突擊修理。8、不使用時(shí)，懸臂吊應(yīng)放置在安全之處，不準(zhǔn)阻礙其他吊運(yùn)設(shè)備運(yùn)行路線，更不準(zhǔn)隨意停放，否則將按違反操作規(guī)程處罰1.5 吊管機(jī)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新本履帶式課題將提出設(shè)計(jì)創(chuàng)新，做出除液壓起吊之外的電動(dòng)起吊履帶式吊管機(jī)，其參數(shù)性能將以 SP15Y 型履帶式吊管機(jī)為基礎(chǔ)，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的計(jì)算和探討。SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)3第二章:吊管機(jī)的結(jié)構(gòu)與零件吊管機(jī)就是將履帶式基座為底座，裝有簡(jiǎn)單起重機(jī)構(gòu)的起重機(jī)械。其由履帶式底座、吊臂、液壓絞車、平衡液壓缸、平衡支架、平衡配重和滑輪組等機(jī)械零件組成，如圖（2-1）：SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)4圖 2-1 SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)52.1 卷揚(yáng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)所獲得的動(dòng)力由履帶式底座中的發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸，經(jīng)由履帶式底座中變速箱輸出動(dòng)力達(dá)到卷揚(yáng)機(jī)的減速器，待輸出軸與卷揚(yáng)系統(tǒng)結(jié)合在一起，使得離合器結(jié)合或者分開可以將卷揚(yáng)機(jī)開始或者暫停，并且將整個(gè)鉤子卷揚(yáng)機(jī)布置在底座的右邊。卷揚(yáng)系統(tǒng)上有兩個(gè)卷筒，起重系統(tǒng)中吊臂所使用的卷筒，還有用來吊起負(fù)載所使用的卷筒。2.2 滑輪滑輪通常是與鋼絲繩一同出現(xiàn)在起重機(jī)中，其功能主要是可以改善鋼絲繩的方位趨勢(shì)?；喎謩e安放在吊臂上方和與吊鉤連接的地方，與吊臂連接的滑輪組采用固定連接，鋼絲繩通過滑輪組拉動(dòng)吊臂來進(jìn)行變幅；與吊鉤相連的滑輪組其上方固定連接在吊臂最高點(diǎn)的下方，另一部分滑輪采用動(dòng)滑輪的連接方式連接于吊鉤橫梁，進(jìn)而帶動(dòng)吊鉤來拉升重物載荷。由可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)有溝槽的圓盤和跨過圓盤的繩索所組成的可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)械?；喪歉軛U的變形，屬于杠桿類簡(jiǎn)單機(jī)械。在我國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的著作《墨經(jīng)》中就有關(guān)于滑輪的記載。中心軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪，是變形的等臂杠桿，不省力但可以改變力的方向。中心軸跟重物一起移動(dòng)的滑輪叫動(dòng)滑輪，是變形的不等臂杠桿，能省一半力，但不改變力的方向。實(shí)際中常把一定數(shù)量的動(dòng)滑輪和定滑輪組合成各種形式的滑輪組，滑輪組既省力又能改變力的方向。2.3 吊臂吊臂結(jié)構(gòu)如同大寫“A”字形狀，用鑄鋼焊接而成。底部連接采用銷軸鉸接在底座左邊的耳座上，這種連接方式可以使得此吊臂能夠達(dá)到變幅的效果，其中變幅效果只能使得吊臂運(yùn)動(dòng)，其左右方向的運(yùn)動(dòng)只能依靠底座的變化來實(shí)現(xiàn)。起重機(jī)吊臂是臂架式起重機(jī)的重要受力構(gòu)件，也稱起重臂，其種類很多。比如：塔吊吊臂、汽車式起重機(jī)吊臂、懸臂起重機(jī)臂、門座式起重機(jī)起重臂等。按結(jié)構(gòu)形式分，又可分為桁架臂和箱型臂或固定臂和伸縮臂等，按型材、管材，或吊臂的各種斷面又要分出很多種類。起重臂的制造其工藝復(fù)雜而且各自不同，但一個(gè)共性就是金屬結(jié)構(gòu)焊接成型。SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)62.4 吊鉤吊鉤是起重機(jī)中應(yīng)用最廣泛的裝置，它能夠與滑輪組結(jié)合形成可移動(dòng)的吊鉤組。吊鉤的鋼絲繩其中一個(gè)端點(diǎn)纏繞在卷筒上方，除此之外的繩結(jié)通過纏繞吊臂上的滑輪組然后連接在用來掛住吊鉤的吊鉤橫梁，通過卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)使得鋼絲繩伸縮帶動(dòng)重物上下運(yùn)動(dòng)。吊鉤、吊環(huán)表面應(yīng)該光滑，在使用 1~3 年后，要進(jìn)行一次檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)吊鉤危險(xiǎn)斷面上，其磨損程度超過 10%時(shí)，應(yīng)降低載荷使用。吊鉤的負(fù)荷試驗(yàn)：將為額定其重量 125%的重物，懸掛 10 分鐘，在卸載后，測(cè)量鉤口，如果有永久變形和裂紋，則應(yīng)更新或降低負(fù)載使用。吊鉤發(fā)生下列情況之一時(shí)需要更新：用 20 倍放大鏡觀察表面，有裂紋或破口現(xiàn)象；負(fù)荷試驗(yàn)產(chǎn)生永久變形；鉤尾和螺紋部分有變形及裂紋；鉤尾有螺紋部分和無螺紋部分過渡圓角處疲勞裂紋。2.5 平衡配重平衡配重由鑄鐵構(gòu)成，其安裝于底座右方的 L 型鋼梁的配重箱內(nèi)，平衡配重通過液壓缸的伸縮來達(dá)到調(diào)節(jié)整機(jī)穩(wěn)定的作用，從而在機(jī)械吊起重物時(shí)通過平衡配重的調(diào)整，使得吊管機(jī)不會(huì)出現(xiàn)傾覆等情況的發(fā)生，取得安全這個(gè)重要的指標(biāo)。所以平衡配重是這個(gè)吊管機(jī)能否正常安全工作的重要組成部分，其配重質(zhì)量的大小是整機(jī)參數(shù)中最為重要的一項(xiàng)參數(shù)。SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)7第三章: 吊管機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇3.1 卷揚(yáng)式起升機(jī)構(gòu)的組成與設(shè)計(jì)計(jì)算起升機(jī)構(gòu)主要包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、制動(dòng)系統(tǒng)等，當(dāng)中零部件目前都可以選用通用化的標(biāo)準(zhǔn)零部件來實(shí)現(xiàn)規(guī)范統(tǒng)一。驅(qū)動(dòng)裝置有電動(dòng)機(jī)和液壓馬達(dá)，卷繞系統(tǒng)中具有鋼絲繩、卷筒組和滑輪組等零部件，取物裝置包括吊鉤、吸盤和集裝箱吊具等形式。起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)輸出軸經(jīng)由聯(lián)軸器之后，將減速器帶動(dòng)之后，經(jīng)過減速使得卷筒開始卷繞，將繞在卷筒槽上方的鋼絲繩卷繞起來，再經(jīng)過滑輪組的定向帶動(dòng)，使得帶動(dòng)吊鉤進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)重物載荷起升、降落。3.1.1 鋼絲繩鋼絲繩簡(jiǎn)稱鋼繩，其內(nèi)部構(gòu)造主要是由許多鋼絲有規(guī)則的圍繞成一股，再將每股鋼絲以繩芯和繩用油脂為中心，捻繞成一個(gè)整股鋼絲繩。因?yàn)殇摻z繩的特點(diǎn)有不易碎斷、較輕、硬度不高、速度無限制和安全性能高，所以就成為了很多行業(yè)中需要用到繩索的機(jī)械的首選繩類。而且它作為起重機(jī)械當(dāng)中一個(gè)很重要的構(gòu)件，為了應(yīng)對(duì)當(dāng)今社會(huì)種類繁多的機(jī)械產(chǎn)品，鋼絲繩的種類數(shù)目也是層出不窮，它在不同的機(jī)械當(dāng)中功能不同，受力不同，甚至在一個(gè)機(jī)械的不同部位所產(chǎn)生的功效也不同，其叫法也不同，被分為牽引繩、承載繩、支承繩和張緊繩等等。在起重機(jī)中鋼絲繩主要是配合著卷揚(yáng)系統(tǒng)一起使用，在其工作的時(shí)候和卷揚(yáng)系統(tǒng)中滑輪和卷筒纏繞卷動(dòng)，在鋼絲繩卷繞在槽內(nèi)部的時(shí)候受到很多不同的力，其中有拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力等等。鋼絲繩的特性包括捻距、捻角、填充系數(shù)、支承表面和彎曲剛度，這些特性也是鋼絲繩可以作為在這么高強(qiáng)度的機(jī)械運(yùn)作中的主要原因。根據(jù)平時(shí)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，鋼絲繩之所以會(huì)在使用長(zhǎng)時(shí)間以后遭到損壞，是因?yàn)殇摻z繩在與卷筒進(jìn)行多次卷繞運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，其三番五次的繞進(jìn)、繞出槽內(nèi)，讓其內(nèi)部受到很大的強(qiáng)度載荷，當(dāng)這種次數(shù)達(dá)到某一指標(biāo)時(shí)，鋼絲就會(huì)慢慢的出現(xiàn)斷裂情況，然后在接下來不斷的卷繞運(yùn)動(dòng)中，情況越來越差，斷裂的鋼絲越來越多，整股鋼絲繩就會(huì)出現(xiàn)突然全部斷裂的情況，對(duì)于起重機(jī)在起重大質(zhì)量載荷時(shí)非常危險(xiǎn)。SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)8鋼絲繩的壽命主要由疲勞、腐蝕和磨損等條件決定，對(duì)于目前鋼絲繩的情況，我們需要盡量減少其所受的拉伸載荷和其參與的卷繞運(yùn)動(dòng)次數(shù)。而且在卷繞系統(tǒng)中卷筒的直徑與鋼絲繩直徑相比，其比值也將對(duì)繩子的使用時(shí)間產(chǎn)生很大的影響。（1）：滑輪組的效率計(jì)算在本次設(shè)計(jì)中，采用單聯(lián)滑輪組來串聯(lián)卷揚(yáng)機(jī)和吊鉤的運(yùn)動(dòng)，取用滑輪組倍率 ,在鋼絲繩進(jìn)行卷繞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，途經(jīng)兩個(gè)滑輪，按照所選3?m倍率和滾動(dòng)軸承，算出滑輪組效率 ，導(dǎo)向滑輪效率98.01??。所以算出所選滑輪組的總效率 。96.08.2?? 95.06.8??z?（2）：鋼絲繩的最大靜拉力計(jì)算以及選型鋼絲繩的最大靜拉力：（3.1）KNxmPSdzQGL84.26195.032a ????KNPQHMFANPL 96.1520.???（3.2）——總起升載荷；QGL——繞在卷筒上的鋼絲繩分支數(shù)，雙聯(lián)卷筒取 2；x——滑輪組倍率；m——滑輪組效率；z?——與其個(gè)數(shù)有關(guān)；d——滿載時(shí)的有效載荷；QPL——可分吊具的自重，取 ;NA 0?QNAPSP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)9——固定吊具的自重，查表得 ；QFAPNPQFA2960?——起升高度 ，通常忽略不計(jì)HMm50?鋼絲繩的最小破斷拉力：（3.3）KnSF78.12.4826maxin ????——鋼絲繩最大工作靜拉力；——安全系數(shù)根據(jù)所選機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M5，抗拉強(qiáng)度 1770 ，所選鋼芯鋼)/(2mN絲繩為用作承載繩的運(yùn)動(dòng)繩，所以 。5.4?n在算出最大工作靜拉力 之后，運(yùn)用 C 系數(shù)法來得到鋼絲繩的直徑maxS。鋼絲繩的最小直徑 通過安全系數(shù)的公式：dind（3.4）maxinSC?——鋼絲繩的選擇系數(shù)，按照工作級(jí)別 M5 的參數(shù)，查表得10.?計(jì)算得 ，根據(jù)鋼絲繩的所有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能，最后確d84.3min?定選擇所用鋼絲繩的直徑 。md1?查起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得，選取起升機(jī)構(gòu)所用鋼絲繩為14 1770 B IWRCS??196zSG206891?3.2 滑輪組的設(shè)計(jì)滑輪是一個(gè)周邊有槽，能夠繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的小輪。由可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索（鋼絲繩、膠帶、鋼索、鏈條等）所組成的可以繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單機(jī)械叫做滑輪。材質(zhì)中有木滑輪、鋼滑輪和工程塑料滑輪；按照使用方法可分為定滑輪、動(dòng)滑輪以及動(dòng)、定滑輪組成的滑輪組；按數(shù)目分類單滑輪、雙滑輪、三滑輪、四滑輪以至多輪等多種；根SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)10據(jù)作用分為導(dǎo)向滑輪、平衡滑輪；連接方式有吊鉤式、鏈環(huán)式、輪材式、吊環(huán)式和吊鏈?zhǔn)交喗M。按照其結(jié)構(gòu)的分布和安裝方式，把滑輪組分為單聯(lián)和雙聯(lián)。動(dòng)臂式起重機(jī)大多采用單聯(lián)滑輪組，在我們計(jì)算起重機(jī)時(shí)，合適地運(yùn)用滑輪組倍率，為了使起升機(jī)構(gòu)所用的鋼絲繩所承受的拉應(yīng)力盡可能的不大，從而采用盡可能大的滑輪組倍率，以達(dá)到設(shè)計(jì)中所選用的零件直徑偏小的目的，輸出軸的所受扭矩可以變小，在現(xiàn)有的減速裝置中選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)偏小的減速器，使得整機(jī)在裝配的時(shí)候能夠盡可能的省下空間，減小整機(jī)質(zhì)量，使得整個(gè)起升裝置變得不再笨拙，盡可能的達(dá)到靈活、簡(jiǎn)便。圖 3-1 省力與增速滑輪組滑輪組的倍率也叫作減速的倍數(shù)，其值等于繩索速度與重物上升速度的比值，它對(duì)于起升裝置的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要?；喗M的倍率也不應(yīng)過大，過大的話只會(huì)使設(shè)計(jì)出的零件各種尺寸和結(jié)構(gòu)都不合適，增加不要的經(jīng)濟(jì)上的損失。本次設(shè)計(jì)吊管機(jī)參數(shù)的最大起升載荷為 15KN,其值不大于250KN，取滑輪組倍率的值為 。3?m為了使鋼絲繩能夠在起升機(jī)構(gòu)中使用時(shí)間能夠足夠長(zhǎng)，選用的滑輪直徑與鋼絲繩直徑應(yīng)達(dá)到公式要求：工作滑輪直徑（3.5）deD??0SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)11——按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪直徑；0D——鋼絲繩直徑；d——輪繩直徑比系數(shù)，按工作級(jí)別 M5 計(jì)算，e 18?emD251840??查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，鋼絲繩直徑 ，其對(duì)應(yīng)的滑輪繩槽尺寸d，繩槽斷面的表面精度為 2 級(jí)。mR5.7?滑輪形式分為很多種，例如鑄造滑輪、焊接滑輪和尼龍滑輪等。其中大部分起升機(jī)構(gòu)都選用鑄造滑輪中的 C 型、D 型和 E 型。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中直徑 ，所以選用鑄造滑輪中的 E 型滑輪，材料采用鑄鐵D30?HT200，制成實(shí)體結(jié)構(gòu)。故采用 3 倍率單聯(lián)省力滑輪組。3.2.1 卷筒的設(shè)計(jì)（1）：卷筒的類型卷筒是起重機(jī)械的主要組成部分，它依靠自己的運(yùn)動(dòng)來卷繞鋼絲繩，通過傳達(dá)扭矩來帶動(dòng)鋼絲繩的伸縮，從而使這個(gè)動(dòng)力裝置提供的動(dòng)力帶動(dòng)重物起升或者下降。卷筒的卷繞層數(shù)不同，其對(duì)應(yīng)的功能也不同，分為單層卷繞、雙層卷繞和多層卷繞。大部分的起重機(jī)多選用鑄造卷筒，一般采用不小于 HT200 的灰鑄鐵制成。（2）：卷筒的尺寸參數(shù)現(xiàn)采用單層卷繞卷筒，其主要的尺寸參數(shù)有直徑 D、長(zhǎng)度 L 和筒壁厚度 δ。1）卷筒直徑卷筒直徑的大小不可單方面看待，卷筒直徑過大，對(duì)于卷繞鋼絲繩的時(shí)候產(chǎn)生的扭矩也過大，使得鋼絲繩的安全使用時(shí)間大大降低；但是卷筒直徑過小，其對(duì)于的卷筒的長(zhǎng)度也在增加，雖然使用的卷筒直徑偏小最好，但是并不是越小越好，因?yàn)楸仨氃谑褂眠^程中保證各部分零件都能達(dá)到最好的效果和作用，所以應(yīng)該選用適中偏大的卷筒直徑。對(duì)于剛剛考慮的方式，我們所選中的卷筒直徑 D 必須滿足下式,其名義直徑 D:SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)12（3.6）deD)1(??——筒繩直徑比，取 ；e6——鋼絲繩直徑d計(jì)算得 mD2104)16(???由繩中心到卷筒軸的距離稱為計(jì)算直徑：（3.7）d240?2）卷筒長(zhǎng)度卷筒上有螺旋槽部分的長(zhǎng)度：（3.8）mpZDmHL3517)2430()(10ax0 ??????????——繩槽節(jié)距， ；p——最大起升高度；max——固定鋼絲繩的安全圈數(shù)，取1z 21?z3）卷筒壁厚在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，選用的卷筒材質(zhì)為鑄鐵卷筒，其壁厚 按照其計(jì)算方?法得：（3.9）mD0.1420.12.0??????3.2.2 吊鉤組的計(jì)算與選擇在起重機(jī)起升重物時(shí)，因?yàn)檩d荷非常大，所以對(duì)于鉤起重物的裝置要求非常之高，強(qiáng)度和提升高度都需要達(dá)到機(jī)械工作時(shí)的要求。所以起重機(jī)械的取物裝置種類繁多，且每個(gè)品種的形狀、大小，甚至其起升重物的工作原理都大不一樣，在本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)中，我選取了吊鉤作業(yè)重物起升的裝置。（1）吊鉤的分類吊鉤是起重機(jī)械必備的部件之一。依據(jù)形狀，吊鉤可分為單鉤和雙鉤；SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)13通過制造方法又可分為鍛造鉤和片狀鉤。 單鉤制造和使用方便，常用于起吊輕物；雙鉤用于起吊重量較大的物件。一般鍛造單鉤主要用于起吊 30噸以下的起重機(jī)，雙鉤用于起吊載荷在 50 噸---100 噸之間的起重機(jī)；片狀單鉤用于起吊 75 噸--350 噸，雙鉤用于起吊載荷在 100 噸以上的起重機(jī)。 （2）吊鉤的計(jì)算由于起重重量并不大，最大起重載荷為 15 噸，所以選取單鉤，其鉤孔直徑 D：（3.10)mQ12532???式中 ——額定起重量Q根據(jù)起重量和起升機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別，選取了 LMD 型吊鉤，鉤號(hào)為 12號(hào)，工作級(jí)別 M5，其自重為 24kg。（3）軸承的選擇計(jì)算所選滑輪的軸端直徑為 =35mm0d但是對(duì)于滑輪來說，它只受徑向力，所以根據(jù)軸端直徑來得到所需要的軸承，選擇調(diào)心滾子軸承型號(hào)為 22207C。滾動(dòng)軸承使用時(shí)間的長(zhǎng)度計(jì)算:（3.11）吊鉤的上方軸孔直徑 d=80mm，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式和其他條件，確定圓錐滾子軸承最佳，型號(hào)為 30316。（4）吊鉤橫梁的計(jì)算吊鉤不能單獨(dú)直接懸掛在滑輪組上方，根據(jù)載荷的需求，所選吊鉤的橫梁材料為 40Cr，其必須依靠吊鉤橫梁來固定。吊鉤橫梁所受應(yīng)力有很多，其中鋼絲繩對(duì)橫梁的彎曲應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果如下: 5.2)(4.231)(5. swMpahdBQlWM??????（3.12）所以選此橫梁的材料強(qiáng)度滿足需求。)(9174601hpcnLh?????????SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)14（5）滑輪軸計(jì)算在起重機(jī)中的吊鉤組，大多數(shù)選擇滾動(dòng)軸承安裝在軸上，而軸的倆端又分別連接在拉板的里面，所以在滑輪軸收到彎矩的時(shí)候，軸的危險(xiǎn)截面的受到的最大應(yīng)力按照強(qiáng)度校核的方式來計(jì)算：（ 3.13）所選材料為 40Cr， ，所以達(dá)到目標(biāo)強(qiáng)度要求。??Mpab314??第四章: 吊管機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的組成部分和工作原理吊管機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)是由吊臂、滑輪、鋼絲繩、卷筒、液壓馬達(dá)和液壓泵組成。其中吊臂呈 A 字型，其材料為鋼架結(jié)構(gòu)，底下倆個(gè)腿部與機(jī)械的底座表現(xiàn)出絞性連接，其上部固定安裝有滑輪，在液壓馬達(dá)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)給出的動(dòng)力以后，通過輸出軸輸出扭矩，帶動(dòng)其對(duì)應(yīng)的卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過卷筒槽卷繞鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，從而使鋼絲繩通過滑輪組的連接，經(jīng)由繩索的收縮，從而達(dá)到帶動(dòng)吊臂變幅的效果，使吊臂繞著下部鉸接處轉(zhuǎn)動(dòng)。)(23dWQ??SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)15圖 4-1 吊臂結(jié)構(gòu)圖如上圖所示，吊臂正面顯示長(zhǎng)度為 5.5m，其吊臂厚度為 200mm，截面寬度為 160mm。材質(zhì)選用 45 鋼，硬度強(qiáng)度滿足需求。第五章: 配重系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 配重系統(tǒng)安裝方式吊管機(jī)的配重系統(tǒng)起著非常重要的作用，其中有裝重物塊的箱體，箱體焊接在兩根鋼梁的上端，兩根鋼梁分別與倆跟短梁鉸接，可以使箱體在鋼梁圍繞與短梁的鉸接點(diǎn)時(shí)帶動(dòng)配重箱體運(yùn)動(dòng)。配重箱體中空間用來放置重物塊，一個(gè)配重箱體內(nèi)部可以放置一塊甚至多塊物塊，用來調(diào)節(jié)配重箱SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)16體的整體重量和重心。為了使配重箱體能夠發(fā)揮更大的作用，能夠使整機(jī)力矩可以更好的調(diào)節(jié)以達(dá)到起吊重物更大的情形，安裝液壓缸來控制配重箱的收起和下放，所安裝的兩個(gè)液壓缸分別與兩根鋼梁處于同一豎直平面內(nèi)，液壓缸一端鉸接在配重箱的鋼梁上，另一端鉸接在吊管機(jī)底座的右側(cè)部分，整個(gè)配重系統(tǒng)使用的是四連桿機(jī)構(gòu)。整個(gè)配重系統(tǒng)的動(dòng)力來源就是由液壓缸提供，而液壓缸又是由液壓泵帶動(dòng)液壓油體來驅(qū)動(dòng)的，通過使其液壓油的流動(dòng)，帶動(dòng)液壓缸獲得拉伸和回收的動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)作，使得配重箱在液壓缸的推力之下，讓倆個(gè)鋼梁繞著鉸接點(diǎn)處開始實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)箱體以及箱體內(nèi)部的配重物塊一起收放，合理的將整體機(jī)械的重心配置得當(dāng)，讓吊管機(jī)在起升重物時(shí)不會(huì)發(fā)生拉升端的吊臂和重物產(chǎn)生的力矩過大，從而產(chǎn)生傾覆的情況，能夠很好使吊管機(jī)完成穩(wěn)定而又安全的工作運(yùn)動(dòng)。對(duì)于吊管機(jī)來說，它是由底座為履帶式拖拉機(jī)帶動(dòng)的流動(dòng)式起重機(jī)，其在完成起吊工作時(shí)，起升機(jī)構(gòu)和吊臂安裝在車輛底座的左邊，而配重系統(tǒng)則安裝在車輛底座的右邊，一左一右的安裝方式使得其各自對(duì)車輛底座產(chǎn)生的力矩可以準(zhǔn)確的相互抵消，達(dá)到整機(jī)所受力矩平衡，從而消除工作時(shí)的傾覆安全問題，使得吊管機(jī)的安全問題得到更好的解決和改善，所以配重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是吊管機(jī)設(shè)計(jì)的重要部分之一。配重系統(tǒng)整個(gè)裝置的分布情況如圖（5-1）SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)17圖 5-1 吊管機(jī)配重系統(tǒng)的布置圖配重機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)多使用連桿機(jī)構(gòu)，其中提供動(dòng)力的桿件稱為主動(dòng)件，所有桿件之間的連接有的采用固定連接，有的采用鉸接的方式，支撐配重箱體的兩個(gè)液壓缸通過提供動(dòng)力，使得配重箱可以收起和放下，其中主要的連桿部分有鋼梁（即圖中所示的 L 梁）、液壓缸和連接鋼梁與車輛底座的短型梁。履帶式起重機(jī)的吊臂的另一側(cè)安裝的配重箱，在沒有工作的時(shí)候，也就是沒有吊起載荷的時(shí)候，必須保證吊臂無論在收起還是放開的時(shí)候，配重系統(tǒng)對(duì)整機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩不會(huì)大于僅僅由吊臂產(chǎn)生的力矩，這樣就不會(huì)造成在空載時(shí)，僅由配重系統(tǒng)就使得吊管機(jī)整機(jī)發(fā)生向配重箱一側(cè)的傾覆情況，所以配重箱體里的配重塊的重量并不是越重越好，應(yīng)當(dāng)在精準(zhǔn)的計(jì)算之下獲得一個(gè)合適的配重質(zhì)量。履帶式吊管機(jī)在沒有工作或者處于行駛情況中，液壓缸中的液壓桿收起，配重箱體沒有打開，且吊臂處于回收狀態(tài)。如圖（5-2 ）所示：圖 5-2 吊管機(jī)行車圖當(dāng)履帶式吊管機(jī)開始工作，其起升機(jī)構(gòu)開始起升載荷，吊臂開始變幅，可能處于變幅范圍內(nèi)的最高或者最低點(diǎn)，此時(shí)由于起重裝置這邊產(chǎn)生的力矩可能會(huì)導(dǎo)致整機(jī)機(jī)械發(fā)生傾覆的現(xiàn)象，所以這時(shí)的液壓缸在油液的作用下，推動(dòng)液壓桿推出，使其將配重系統(tǒng)打開，從而達(dá)到將整機(jī)的重心偏移至有配重系統(tǒng)的一側(cè)，減少傾覆發(fā)生的概率。當(dāng)液壓缸處于全部拉伸開的狀態(tài)時(shí)，整個(gè)液壓缸和液壓桿通過其繞著鉸接點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)之后，達(dá)到兩個(gè)缸體處于水平位置的情形。SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)18在配重系統(tǒng)展開的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其起升機(jī)構(gòu)鉤起的載荷來控制液壓桿的伸出長(zhǎng)度，不必在每次起升載荷的時(shí)候，都將配重箱完全放開，可以通過調(diào)整液壓缸的伸出距離來達(dá)到整機(jī)重心調(diào)整的目的，也使整機(jī)兩邊產(chǎn)生的力矩盡可能的相同。其所述內(nèi)容如圖（5-3）所示：圖 5-3 吊管機(jī)工作狀態(tài)圖當(dāng)履帶式吊管機(jī)運(yùn)行結(jié)束后，通過液壓油的流動(dòng)，帶動(dòng)液壓桿往回運(yùn)動(dòng)，在液壓缸中的液壓桿的拉力作用下，使得配重箱可以恢復(fù)到初始的形式，液壓缸也變成初始長(zhǎng)度。在履帶式吊管機(jī)起吊過程中，如果起升重量不大，車體平衡很容易保持的情況下，配重系統(tǒng)沒有展開的必要時(shí)，就不要使得液壓泵帶動(dòng)液壓油，從而將配重箱處在原始形態(tài)。配重系統(tǒng)的設(shè)計(jì):按照現(xiàn)有參數(shù)的數(shù)據(jù)，得到的數(shù)據(jù)是：履帶中心距：1880mm履帶板寬：560mm最大起吊量：15000kg；車輛底座尺寸： ；)(346295038m?吊臂長(zhǎng)度：5.5m；整機(jī)使用質(zhì)量：17500kg。配重系統(tǒng)中的配重箱由一個(gè)箱式空體，倆塊配重物塊整合而成，其外部結(jié)構(gòu)如下圖（5-4）所示：SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)19圖 5-4 配重箱體結(jié)構(gòu)圖配重箱體的外部結(jié)構(gòu)如圖（5-5）所示，其選擇的材料為 45 鋼，結(jié)構(gòu)焊接而成，選用材料強(qiáng)度足夠。圖 5-5 配重箱的外部結(jié)構(gòu)配重箱體內(nèi)部安裝有倆塊配重塊，根據(jù)其在箱體內(nèi)的位置不同，可以把物塊定成側(cè)面配重物塊和中部配重物塊，其內(nèi)部配重塊的尺寸可設(shè)計(jì)為中部：650mm×200mm×200mm，側(cè)面尺寸：880mm×300mm×190mm，而且在所設(shè)計(jì)的配重箱體內(nèi)部應(yīng)該設(shè)置有用來固定配重物塊的物品，對(duì)于不同外置的配重塊，采用不同種固定方式，可以將物塊固定在內(nèi)部所設(shè)置的桿件下方，利用桿件來固定住其中的配重塊。而且這種設(shè)置方式，還可以在履帶式起重機(jī)非工作狀態(tài)時(shí)將配重物塊取出來，方便車輛行走，而且還可以在必要的時(shí)候手工調(diào)節(jié)配重箱內(nèi)部的重量。5.2 液壓缸的計(jì)算與選定SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)20當(dāng)配重系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，假設(shè)此時(shí)吊臂處于變幅范圍內(nèi)距離車輛底座最大距離時(shí)，初步設(shè)定起吊重量約 5500kg，此時(shí)整機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)形式如下圖（5-6 ）所示：圖 5-6 配重箱收起時(shí)工作狀態(tài)配重系統(tǒng)的重量計(jì)算，對(duì)上述圖中的狀態(tài)進(jìn)行分析，此時(shí)吊臂放下，配重箱收起，車輛底座的重心選為右側(cè)履帶的中點(diǎn)，然后運(yùn)用公式將兩邊產(chǎn)生的力矩列成一個(gè)等式，如下：L 吊臂 G 吊臂 十 L 負(fù)載 G 負(fù)載 =L 車體 G 車體 十 L 配重 G 配重 （5.1）將整機(jī)參數(shù)代入式（5-1）得： m??????? 1036.217594.0546.20168.初步算得配重系統(tǒng)總質(zhì)量 （噸）m所以在初步得到配重質(zhì)量的估計(jì)值后，想使得配重箱的液壓缸能夠運(yùn)動(dòng)，展開配重箱時(shí)，所需要液壓缸提供的力大約為 30450N，但是本次設(shè)計(jì)中液壓缸的數(shù)量為兩個(gè)，所以求得單個(gè)缸的所受反力大約為 15225N，根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的液壓缸產(chǎn)品型號(hào)中先定為 HSG 50/28 型液壓缸。在配重箱處于原始狀態(tài)時(shí)，液壓缸給出的力是推力，用來推動(dòng)配重箱運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)液壓缸完全伸展開了以后，液壓缸給的力變成了拉力，求得液壓缸所受力約為 91350N，所以單個(gè)缸提供拉力為 45675N，按照液壓缸所承受的工作壓力，選擇型號(hào)為 HSG 80/45 型的液壓缸，其最大承受工作壓力為 54980N，所以選用液壓缸符合條件。5.3 配重質(zhì)量的精確計(jì)算SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)21（l）確定液壓缸的安裝位置選擇活塞桿端為內(nèi)螺紋形式，液壓缸的可伸縮距離定為 1115mm—1915mm，采用缸頭耳環(huán)帶襯套連接方式。當(dāng)配重箱處于初始狀態(tài)時(shí)，按照車輛底座的尺寸和 L 梁的尺寸，可以在配重箱收起時(shí)，得到液壓缸與 L 梁的連接點(diǎn)到配重箱的鉸接點(diǎn)直接的豎直長(zhǎng)度為 780mm。當(dāng)配重系統(tǒng)開始工作，液壓缸開始慢慢伸出，待配重箱處于完全打開的情況下，所述液壓缸的軸線與水平線重合，此時(shí)配重系統(tǒng)達(dá)到其展開極限。其中配重箱下部的長(zhǎng)度不變，液壓缸與配重箱的鉸接點(diǎn)以及液壓缸與 L 梁的鉸接點(diǎn)都處于一個(gè)固定位置，其長(zhǎng)度可以根據(jù)液壓缸的伸縮長(zhǎng)度范圍以及液壓缸與配重箱體之間的角度來確定。所以可以根據(jù)配重箱體的長(zhǎng)度不變的原理驚喜計(jì)算。假設(shè)當(dāng)配重箱體完全處于收縮狀態(tài)時(shí)，液壓缸沒有運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液壓缸軸線與豎直方向形成的夾角為 ，可以得到一個(gè)等式：o1式02.1)78cos5(780)sin159( 2 ????????o（5.2） 根據(jù)長(zhǎng)度不變的原理，當(dāng)配重箱處于原始狀態(tài)沒有展開時(shí)，剛剛假設(shè)形成的夾角成立，即 。o1??根據(jù)尺寸關(guān)系可得液壓缸與 L 梁的鉸接點(diǎn)到配重箱的鉸接點(diǎn)直接的水平方向上的長(zhǎng)度為：（5.3）mo21sin15?液壓缸的另一端到配重箱的的鉸接點(diǎn)之間的長(zhǎng)度為：o8750cs??（2）配重質(zhì)量的精確計(jì)算當(dāng)履帶式吊管機(jī)開始工作，起吊最大起升載荷時(shí)，配重箱已經(jīng)全部打開，此時(shí)吊臂處于變幅狀態(tài)的最遠(yuǎn)端，吊臂最高點(diǎn)距離地面 1.2m，最大起重量 15t。此時(shí)根據(jù)整機(jī)力矩平衡可得：L 吊臂 G 吊臂 十 L 負(fù)載 G 負(fù)載 =L 車體 G 車體 十 L 配重 G 配重 （5.4） 最代入數(shù)據(jù)可得：SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)22m???????? 10)895.24.081(7594.015)28.046(2)8.016(最后求得配重總質(zhì)量 ：m=7400kg=7.4t在配重系統(tǒng)的配重質(zhì)量對(duì)配重箱進(jìn)行強(qiáng)度校核，選取其危險(xiǎn)狀況下，進(jìn)行分析計(jì)算：當(dāng)配重系統(tǒng)開始工作，液壓缸開始運(yùn)動(dòng)，配重箱完全打開，此時(shí)所受的剪應(yīng)力應(yīng)該是最大的，如下圖所示（5-7）：圖 5-7 配重箱展開時(shí)的受力分析對(duì)上圖分析，此時(shí)配重箱體上所收到的最大剪應(yīng)力是：（5.5）07.623max??bhQ?由于選擇的材料是 45 鋼，其抗剪的能力為：??Mpb計(jì)算出的配重箱支臂所承受的剪應(yīng)力 ，所以其滿足強(qiáng)度的要??b??max求，不會(huì)出現(xiàn)損壞。第六章： 電動(dòng)式履帶式吊管機(jī)目前國(guó)內(nèi)市面上流通的履帶式吊管機(jī)大多數(shù)是通過液壓絞車來帶動(dòng)，通過發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸動(dòng)力，來帶動(dòng)液壓馬達(dá)，從而通過液壓馬達(dá)輸出軸輸出扭矩，來帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過卷筒來卷繞鋼絲繩，達(dá)到起吊的工作效用?，F(xiàn)在為了合理利用所現(xiàn)有的機(jī)械車輛，將履帶式推土機(jī)作為車輛底座，在車輛底座的一側(cè)布置有吊臂，以及吊臂上面安置的滑輪組，而在另一側(cè)布置有配重系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)以及一個(gè)由液壓馬達(dá)帶動(dòng)的液壓絞車，SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)23其中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的卷揚(yáng)機(jī)是為了控制鋼絲繩來起升載荷，液壓馬達(dá)帶動(dòng)的液壓絞車是為了控制鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)來達(dá)到吊臂的變幅效果。電動(dòng)式履帶式吊管機(jī)的整機(jī)裝置分布圖如圖（6-1）所示：圖 6-1 通過目前國(guó)內(nèi)的履帶式吊管機(jī)，本設(shè)計(jì)將電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器等零件以同一軸的連接方式組成電動(dòng)絞車，以此來代替原有的液壓起吊式的履帶式吊管機(jī)，另外可以在機(jī)械車輛底座上安裝有大功率的儲(chǔ)能電池，用來給電動(dòng)機(jī)提供能量，從而形成能夠電動(dòng)起吊重物載荷的履帶式吊管機(jī)。第七章：卷揚(yáng)機(jī)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算起重機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)系統(tǒng)中的動(dòng)力來源分為電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力和液壓馬達(dá)提供動(dòng)力倆種，兩種驅(qū)動(dòng)方式對(duì)于起重機(jī)構(gòu)的卷揚(yáng)機(jī)來說，利弊都很明顯，本次設(shè)計(jì)中，以電動(dòng)式卷揚(yáng)機(jī)為設(shè)計(jì)主要目標(biāo)。卷揚(yáng)機(jī)是起吊裝置中密不可分的一個(gè)重要部分，其通過帶動(dòng)鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)，來起吊重物載荷。它由動(dòng)力裝置電動(dòng)機(jī)、卷繞裝置卷筒、連接電動(dòng)機(jī)與減速裝置直接的聯(lián)軸器、和調(diào)整速度的減速器以及制動(dòng)裝置組成，其SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)24電動(dòng)式卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖（7-1）所示：圖 7-1 卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖7.1 卷揚(yáng)系統(tǒng)卷揚(yáng)系統(tǒng)由卷揚(yáng)機(jī)和起升機(jī)構(gòu)中的吊鉤和滑輪組等部分組成，卷揚(yáng)機(jī)部分是由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒構(gòu)成，其工作狀態(tài)由電動(dòng)機(jī)來控制，下面介紹其工作方式和內(nèi)容：當(dāng)電動(dòng)機(jī)開始工作，使制動(dòng)器打開，電動(dòng)機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器的鏈接，使得減速器的高速軸也跟著電動(dòng)機(jī)輸出軸開始轉(zhuǎn)動(dòng)，最后通過減速器的傳輸，在減速器輸出軸上連接的卷筒隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，然后將纏繞在卷筒槽內(nèi)的鋼絲繩卷入或者繞出，再通過部分滑輪組的導(dǎo)向和連接，將連接在鋼絲繩上的吊鉤提升或者下落，從而達(dá)到提升重物載荷的工作效果。最后當(dāng)?shù)豕軝C(jī)停止起吊工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，利用制動(dòng)器的制動(dòng)效果將與電動(dòng)機(jī)輸出軸相連的減速器輸入軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使得起吊機(jī)構(gòu)提升的重物載荷能夠靜止在當(dāng)前起吊高度下，而且制動(dòng)器的制動(dòng)效果，也能防止重物因本身自重而自然下落，減輕危險(xiǎn)發(fā)生的可能性。而且對(duì)于其起重裝置來說，對(duì)于其能夠起重的最大質(zhì)量范圍，以及其能夠達(dá)到的起升高度的最SP15Y 履帶式吊管機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)25大范圍，需要安裝一定的裝置來達(dá)到限制其能夠安全的完成其所需要的工作內(nèi)容。對(duì)于卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)的連接傳動(dòng)方式，有很多種，其中典型的傳動(dòng)方式是：減速裝置有很多種形式，例如圓柱型齒輪減速器、蝸輪蝸桿減速器，其中大部分專為起重機(jī)械所用的兩級(jí)齒輪減速器是在起重機(jī)械卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)中最為常用的，且減速效果明顯。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的安裝方式，為了使其安裝過程中能夠使用同軸安裝的形式，其電動(dòng)機(jī)輸出軸端一般要安裝一個(gè)可以完全補(bǔ)償性能的聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的類別也分為好幾種，在起重機(jī)械中使用次數(shù)最多的就是彈性柱銷聯(lián)軸器和齒輪聯(lián)軸器，對(duì)于彈性柱銷聯(lián)軸器而言，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，能達(dá)到的減輕沖擊的效果很明顯，但是其內(nèi)部所用的橡膠圈由于大量的沖擊作用，它的工作時(shí)間將會(huì)大大減小，為了保證工作的安全性能，就必須經(jīng)常更換橡膠圈；但是對(duì)于齒輪式聯(lián)軸器來說，其結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是其構(gòu)成材料將會(huì)使聯(lián)軸器本身強(qiáng)度很高，非常耐用，所以在大多數(shù)強(qiáng)度載荷要求很高的起重機(jī)械中大多選用這種齒輪聯(lián)軸器。制動(dòng)器與聯(lián)軸器一樣，都是起重機(jī)械中必不可少的一個(gè)重要組成部件，對(duì)于具有起吊能力的工程機(jī)械，制動(dòng)器的作用就是可以將被吊鉤吊起的重物載荷固定在吊起的高度下，不會(huì)發(fā)生因?yàn)橹匚镙d荷的自重而發(fā)生自由下落的情況。制動(dòng)器的安裝位置大多都是與電動(dòng)機(jī)上聯(lián)軸器相連接的減速器高速軸上，因?yàn)楫?dāng)制動(dòng)器安裝在減速器的高速軸上時(shí)，其制動(dòng)時(shí)所需要的力矩就相比安裝在低速軸時(shí)小很多，這樣情況下我們安裝的制動(dòng)器的尺寸較小，本身質(zhì)量也小。制動(dòng)器中的帶制動(dòng)輪的一邊要安置在減速器的高速軸上面，因?yàn)橹挥羞@樣的安裝方式，當(dāng)聯(lián)軸器因?yàn)楣ぷ鬟^度遭到損壞的時(shí)候，制動(dòng)器還是可以完成制動(dòng)，讓卷筒不再繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，立刻完成制動(dòng)，保證起升機(jī)構(gòu)的安全工作。大多數(shù)的制動(dòng)器的形式采用的必須是常閉式，對(duì)于其發(fā)揮制動(dòng)效果的時(shí)候有著很重要的意義。7.1.1 卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定卷筒、動(dòng)力傳輸裝置、卷筒軸、卷筒端部軸承支承等零部件組成了卷筒組。其中連接的形式有很多種，而且每種連接方式都有利有弊，其中大多時(shí)候起重機(jī)構(gòu)中選擇卷筒與減速器的連接方式有齒輪連接盤式、周邊大