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1、SQ6S伸缩臂式随车起重机设计计算书SQ6S伸缩臂式随车起重机设计计算书第一章 概述SQ6S型随车起重机是以解放CA1165P1K2L2载重汽车为底盘，起重机直接安装在驾驶室和货箱之间的车架上，车架部分改装，动力以取力机构的形式从汽车发动机得到动力，各工作机构的动力皆来源于液压泵，在设计过程中，强调整车的性价比。第二章 整车稳定性的计算一、 装后起重机作业的主要参数和起重性能表：表一类别项目单位数值起重机性能参数最大额定起重量Kg6000最大最小工作幅度m9.24/2.25吊臂长度m4.169.46最大起升高度m12最大起升力矩全缩T.m13.5全伸T.m10.2支腿跨距全缩m2.15全伸m5
2、钢丝绳直径mm11长度m63工作幅度(m)额定起升重量(Kg)臂长4.16臂长6.81臂长9.462.25600039003500345003700320043300260025005230020006190017006.617001500812509.21100二、 底盘重心位置计算1.根据底盘技术参数可知如下参数：表二CA1165P1K2L2技术参数类别项目单位数值桥荷分配空载前桥Kg2870中、后桥Kg4170满载前桥Kg3730中、后桥Kg12310轴矩前桥至中桥mm3865中桥至后桥mm12702.底盘本身重心距前桥的距离计算R根据表二可知空载时汽车的桥荷情况，如图一可计算出R根据力
3、学公式可得：R=4170(3865+1270/2)/7040=2665mm三、 吊机本身重心的计算1 吊机在全缩状态时的重心计算11 各部件距回转中心的距离L(i)mm和各部件的重量G(i)Kg1.1.1 吊勾总成 L(1)=3940 G(1)=54.11.1.2 伸缩臂总成 L(2)=1800 G(2)=723.41.1.3 起升机构 L(3)=-55 G(3)=951.1.4 转台与齿轮柱焊接 L(4)=-30 G(4)=2071.1.5 油箱安装总成 L(5)=-215 G(5)=361.1.6 固定支腿与活动支腿装配 L(6)=-270 G(6)=506.81.1.7 回转基座装配 L
4、(7)=0 G(7)=1201.1.8 基座与固定腿焊接 L(8)= 0 G(8)=1651.1.9 操纵系统 L(9)=250 G(9)=401.1.10 液压系统 L(10)=200 G(10)=2001.1.11 变幅油缸 L(11)=280 G(11)=1201.1.12 其它 L(12)= 0 G(12)=701.2 吊机自重：G(S)=G(i)=2337 Kg1.3 吊机重心距回转中心距离： L1 = G(i)L(i)/ G(S)=620 mm2. 吊机在全伸状态时的重心计算2.1 各部件距回转中心的距离L2(i)mm 经分析可知：只有吊勾和伸缩臂总成的重心发生变化2.1.1 吊勾
5、总成 L2(1)=9240 2.1.2 伸缩臂总成 L2(2)=4000 2.2 吊机重心距回转中心距离：L1 = G(i)L(i)/ G(S)=1421 mm3. 吊机在行驶状态下的桥荷分布： 根据上述计算全缩时吊机重心距回转中心距离为620mm。又根据设计图纸可知：回转中心距前桥的距离为1500mm。因此吊机重心距前桥距离为620+1500=2120mm根据图二受力分析可知前、后桥增加的重量分别为R1、R2 R1 X 4500 =2337 X (4500-2120) = 1236 KgR2 = 2337-1236 = 1101 Kg由此可知：行驶状态下前桥的桥荷为2870+1236=410
6、6 Kg4整车在起吊最危险时稳定性计算 如图三所示可知：倾翻力矩： MQ = 7012 X 1100 = 7713200 Kg.mm稳定力矩： MW = 2337 X (2228-1500)+7040 X 1672 = 13472216 Kg.mm 稳定系数S： S= MW /MQ =1.75第三章 吊机结构件设计计算一、 各臂的强度校核如图四所示可知：各臂最危险截面分别在如图四所示的剖面上。1基本臂的强度校核1.1 基本臂的最小截面模量WA=414388mm3其结果是由计算软件得出。其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为=500/1.5=333.33 Mpa1.2 基本臂的所受的
7、最大弯矩MA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3 其中G - 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G1 - 基本臂本身的重量 238Kg 其中G2 - 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 - 二节伸臂本身的重量 129Kg其中L - 最大幅度时距截面的距离为8425mm 其中L1 - 基本臂重心到截面的距离为1050mm 其中L2 - 一节伸臂重心到截面的距离为4166mm 其中L3 - 二节伸臂重心到截面的距离为7035mmMA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3=11024819Kg.mm = MA/WA=26.6 Kg/mm22一节伸缩臂的强度校核2.1 一节伸
8、缩臂的最小截面模量WA=288027mm3其结果是由计算软件得出。其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为=500/1.5=333.33 Mpa2.2 基本臂的所受的最大弯矩MA=G.L +G2.L2+G3.L3 其中G - 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G2 - 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 - 二节伸臂本身的重量 129Kg其中L - 最大幅度时距截面的距离为5584mm 其中L2 - 一节伸臂重心到截面的距离为1330mm 其中L3 - 二节伸臂重心到截面的距离为4254mmMA=G.L+ +G2.L2+G3.L3=6882686Kg.mm = MA/WA
9、=23.9 Kg/mm23二节伸缩臂的强度校核3.1 一节伸缩臂的最小截面模量WA=228703mm3其结果是由计算软件得出。其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为=500/1.5=333.33 Mpa3.2 基本臂的所受的最大弯矩MA=G.L +G3.L3 其中G - 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G3 - 二节伸臂本身的重量 129Kg其中L - 最大幅度时距截面的距离为2779mm 其中L3 - 二节伸臂重心到截面的距离为1350mmMA=G.L+ +G2.L2+G3.L3=3231050Kg.mm = MA/WA=14.1 Kg/mm2二、伸缩臂总成的挠度校核 1
10、.挠度的计算：由实际工况可知伸缩臂总成各臂都可认为悬臂梁结构。因此也可简化如图四：其各个截面的惯性矩分别为IA 惯性矩 I1 = 79729603mm4 IB 惯性矩 I2 = 51070540mm4 IC惯性矩 I2 = 36819657mm4 由设计图样可知各臂的重量和距各截面的距离。G 吊重的总重 1100kg G1基本臂的重量 238kg G2一节伸缩臂的重量 144kg G3二节伸缩臂的重量 129kg2.1计算基本臂的挠度和转角 f基 由基本臂的重量和其所产生的弯矩两部分组成。 2.1.1基本臂的所受的最大弯矩MA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3 其中G - 最大幅度时
11、所吊的重量为1100Kg 其中G1 - 基本臂本身的重量 238Kg 其中G2 - 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 - 二节伸臂本身的重量 129Kg其中L - 最大幅度时距截面的距离为8425mm 其中L1 - 基本臂重心到截面的距离为1050mm 其中L2 - 一节伸臂重心到截面的距离为4166mm 其中L3 - 二节伸臂重心到截面的距离为7035mmMA=G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3=11024819Kg.mmf基 =26.55 mm26.552840=0.0093 rf基=9.03 mm9.031240=0.0073 r 搭接长度所产生的角度。L=908 间隙2
12、mm =2/908=-0.0022 r2.2计算一节伸缩臂产生的挠度和转角f一 由一节伸缩臂的重量和其所产生的弯矩两部分组成。 2.2.1 基本臂的所受的最大弯矩MA=G.L +G2.L2+G3.L3 其中G - 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G2 - 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 - 二节伸臂本身的重量 129Kg其中L - 最大幅度时距截面的距离为5584mm 其中L2 - 一节伸臂重心到截面的距离为1330mm 其中L3 - 二节伸臂重心到截面的距离为4254mmMA=G.L+ +G2.L2+G3.L3=6882686Kg.mmf一 =25.25 mm25.2528
13、05=0.009 rf一=12.28 mm12.281400=0.0088 r 搭接长度所产生的角度。L=912 间隙2mm =2/912=-0.0022 r2.3 计算二节伸缩臂产生的挠度和转角f二 由二节伸缩臂的重量组成。f=14.94 mm2.4 伸缩臂总成的总挠度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、齿轮柱校核计算因其最大起升力矩与SQ6Z的相同，因此在这不再重复计算。参见SQ6S即可。四、 固定支腿与活动支腿强度校核求支
14、腿的支承反力经分析得：吊臂与活动支腿在同一铅垂面内支腿所承受的力最大如图五所示：1 求支腿支点A的反力F1 对O点取矩可得：F11100X9240/2500=4065kgf2 校核固定支腿和活动支腿的强度如图五所示可知： AA和BB截面分别是固定支腿和活动支腿最危险的两个截面。2.1固定支腿的强度校核：2.1.1固定支腿的截面模量WA=366235mm3其结果是由计算软件得出。其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为=500/1.5=333.33 Mpa2.1.2固定支腿的所受的最大弯矩MA=4065X(2500-1150+420)=7195050Kg.mm= MA/WA=19.6
15、Kg/mm22.2活动支腿的强度校核：2.2.1固定支腿的截面模量WA=336318mm3其结果是由计算软件得出。其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为=500/1.5=333.33 Mpa2.2.2固定支腿的所受的最大弯矩MA=4065X(2500-1150)=5487750Kg.mm= MA/WA=16.3 Kg/mm2五、轴类的剪切计算因为SQ6S的轴与SQ6Z所用的轴的直径是一样的，以因为SQ6S的轴的受力要比SQ6Z的轴的受力小。因此在这不再重复计算，参见SQ6Z即可。第四章 液压系统的设计计算一、 液压系统压力计算已知条件：最大起升重量Q6000Kg（工作幅度在2.25
16、m）滑轮组倍率K14滑轮组效率率10.9超载1.25倍吊重Q7500Kg卷筒直径D0.15m钢丝绳直径d0.15m 起升马达排量Qm=40ml/r 变幅缸缸径：0.16m 卷扬减速比：i =28.478 减速机效率：20.95起升马达容积效率：30.92卷筒绕绳层数：K351. 系统压力按超载1.25倍计算单绳拉力：PQ/ K1. 1=1706.3Kgf 卷筒扭矩：M（D/2+ K3.d）p=221.8 Kgf.m 马达扭矩：M= M / I2=8.2 Kgf.m 马达工作压力：P1628 M/2 Q m=140 Kgf/cm2 油缸推力：油缸受力如图六求推力F：F7500X2.47/.5=3
17、7050Kg变幅缸所需压力：PF/S=37050/(16X16X.785)=18.4Kg/mm2考虑到管路损失可确定溢流阀调定压力为P120Mpa，即系统压力为20Mpa。二、起升速度的计算1计算泵的流量QbQ b=40X10000.92X10336.8L/min其中为泵的排量单位：40mL/r，为泵的容积效率： 0.92为取力器输出转速：1000r/min2 马达的转速36.8X0.92X1000/40=846.4 r/min 3起升速度的计算V=. 式中卷筒转速钢丝绳不同绕层对卷筒的直径3.1 卷筒转速/ i =846.4/28.48=29.7 r/min3.2 钢丝绳单绳速度V=.第一层
18、时：0.161m第二层时：0.183m第三层时：0.205m所以：V1蝇29.7.0.161=15m/minV2蝇29.7.0.183=17.1m/minV3蝇29.7.0.205=19.1m/min3.3 起升速度V1 15/4=3.75 m/minV2 17.1/4=4.275 m/minV3 19.1/4=4.775 m/min起升速度的提高与降低也可由发动机的转速决定。第五章液压油缸的计算一、 第一变幅油缸的计算：根据设计图纸可知：缸径：160mm 杆径：110mm额定压力为20Mpa由系统压力可得输出力为40217Kgf，对照系统压力计算求得结果可知：第一变幅油缸符合工况要求。a)
19、伸缩油缸的计算由其工况可知：只要伸缩油缸的拉力满足提升重物所需的力，那么它的推力就可以不再计算。3.1 第一伸缩缸：根据设计图纸可知：缸径：80mm 杆径：63mm额定压力为20Mpa因此可得出第一伸缩缸的最大推力为10048Kgf3.2 第二伸缩缸：根据设计图纸可知：缸径：70mm 杆径：50mm额定压力为20Mpa因此可得出第二伸缩缸的最大推力为7693Kgf根据起重性能吊机最大承载能力为7500 Kgf，因此可以满足起重要求。b) 齿条油缸的推力计算根据国外进口同等吨位的随车起重机的类比，估算该起重机的回转阻力矩为：1T.M回转齿轮柱的节圆半径为：120mm，由此可以推算出齿条油缸的输出
20、推力应该为：1/0.128.3吨力齿条油缸的直径为：100mm，额定压力为12Mpa 其输出的额定推力为：100X100X.785X12/10000=9.42吨力因此齿条油缸可以满足要求。第七章机构运动时间计算液压系统额定流量为40L/Min下表为各液压油缸的技术参数及其运动时间计算结果名称缸径杆径行程伸出时间s回缩时间s推荐流量L/min第一变幅160110674201140第一伸缩8063265020840第二伸缩7050265016940回转油缸100776151525支腿油缸906350016625水平油缸50281430141025 说明：该计算结果为理论计算结果，没有考虑阀、锁的控制导致的速度减小，实际各机构地工作速度待高调试时予以调整和控制。各推荐流量的实现可以从多路阀各阀芯的开口量大小来调整。- 16 -