工程起重机第四篇.

工程机械设计工程起重机第四篇轮胎式起重机第11章轮胎式起重机分类及其参数的确定第12章轮胎式起重机底盘的选型第13章轮胎式起重机吊臂及其伸缩、折叠机构第14章轮胎式起重机支腿压力的计算第15章轮胎式起重机的稳定性第16章轮胎式起重机的金属结构工程机械学院工程起重机2第11章轮胎式起重机分类及其参数的确定第一节轮胎式起重机的分类工程起重机中的塔式起重机有其特殊用途，履带式起重机往往是履带挖掘机的一种改装型式，所以轮胎式起重机是工程起重机中最通用的一种，它机动性好，转移方便，用途广泛。轮胎式起重机(又简称轮式起重机)不同于其他起重机的特点是起重机装在轮胎式的底盘上，就其不同的结构型式可以按下列角度分类：(1)按底盘的特点进行分类(2)按起重量的大小进行分类(3)按起吊臂的形式进行分类(4)按传动装置的形式进行分类工程机械学院工程起重机3一，按盘的特点起重机可分为汽车起重机和轮胎起重机(见图1—1～6)。汽车起重机开始时只是随车装卸用，起重能力不大。轮胎起重机开始时只是把履带底盘改换成轮胎底盘，在港口，城市内作装卸和安装工作用。因此，很自然，汽车起重机的行驶速度与汽车相同，轮胎起重机的行驶速度与履带式起重机相近(10km/h)。随着建设的需要，汽车起重机越造越大，轮胎起重机行驶速度也越来越快，打破了传统的界限，出现了高速的越野型轮胎起重机，适用于狭窄工地上作安装工作。表11-1是区别这两种超重机的一般特征。传统的普通轮胎起重机(慢的行驶速度，简便的行走机构，人工接长的桁架吊臂)已逐步向先进的汽车起重机靠近，高速轮胎起重机行驶速度有达80km/h，汽车起重机也只有一个驾驶室的(装在底盘上)。总之，区别两者要从表11-1各项中作全面衡量。图11-1是汽车起重机和轮胎起重机的示意图。由于汽车超重机行驶速度高，转移灵活的优点很突出，加上汽车底盘的零部件以至整个底盘的供应都比较方便，在近年来，国内，外汽车起重机得到优先发展。轮胎起重机要进一步发展必需充分突出它的越野性和机动性，以及转弯半径小，全轮转向，吊重行驶等优点。二，按超重量大小，超重机可分为四种小型——起重量在12t和12t以下者，中型——起重量在16t到40t者，大型——超重量大于40t者，特大型——起重量在100t以上者(含100t)。目前大部分的轮胎起重机是中，大型的。个别的越野型轮胎起重机(箱形伸缩臂)起重量已达160t(联邦德国)。我国箱形伸缩臂式汽车起重机在近十年内(1977—1986)总产量约为2万3千多台，其中属于中，大型的约占11％以上。值得注意的是，长江起重机厂已研制成一台属于特大型的起重量为125吨级的箱形伸缩臂式的汽车起重机。三、按起重吊臂形式，起重视可分为桁架臂式和箱形臂式两种。桁架臂自重轻，可接长到数十公尺，所以桁架臂轮胎式起重机起重性能好。但吊臂需人工接长，甚为不便，其基本臂(起重机最短的工作吊臂)不宜长，以便于行驶转移。现有将桁架吊臂做成折叠式，在转移时折叠成短臂，便于行驶，到工地后迅速撑开，投入作业(见图11-2)。在伸缩式箱形吊臂上也常设有折叠式的副吊臂(见图11-3)。工程机械学院工程起重机6为适应快速转移，充分发挥轮胎式起重机的机动性，特别是由于液压伸缩机构的出现，伸缩式箱形吊臂得到了广泛应用。吊臂在行驶状态时缩在基本臂内，无妨于高速行驶(见图1-1)，工作时逐节外伸到所需长度(见图11-4)。所以伸缩臂起重机有转移快，准备时间短，利用率高，并能进入仓库，厂房，伸入窗口工作等优点。但吊臂自重较大，在大幅度时超重性能较差(表11-2)。目前，世界上起重量100t，以上的桁架式吊臂的轮胎式超重机已有50多种。最大超重量达1200t。吊臂长度在60到70m左右，最大者已达100m．超重量超过100t的箱形伸缩臂的轮胎式起重机为数已不少(最大为350t)，但发展历史不长。由于受到结构，材料，自重、行驶尺寸和臂端挠曲等限制，箱形吊臂不能太长，一般在50m以内，个别晕大者达70m左右．工程机械学院工程起重机7四，按传动装置的形式，起重机可分为机械传动式，电力一机械传动式和液压一机械传动式三种。机械传动式的传动装置工作可靠，传动效率高，但机构复杂，操纵费力，调速性差，现已逐步被其它传动型式所淘汰。电力一机械传动式(简称电力传动式)具有一系列优点，传动系统简单，布置方便，操纵轻巧，调速性好。同时电器元件易于三化。但现有电动机(能量二次转换装置)体重价贵，虽易于配套，但不易获得直线伸缩动作，故仅宜在大型的桁架臂轮胎式起重机中采用。图1-4所示的K100型汽车起重机(100t)的上车起重部分是电力传动的，而其底盘行走机构则是机械传动的。液压一机械传动式(简称液压传动式)具有下列优点，结构紧凑(传动比大)，传动平稳，操纵省力，元件尺寸小，重量轻，易于三化。液压传动能直接获得直线运动，这是其他传动所不及的。伸缩式箱形吊臂所以能实现，就因有了液压的伸缩机构。液压传动的轮胎式起重机是现代起重机的发展方向。但是，目前液压的行走机构较少。在轮胎起重机中，行走机构的操纵装置位在回转平台上，用机械操纵的方式是难于实现，故此时采用液压传动或液力传动是为必要。表11-3是三种传动型式的比较表，供参考用。工程机械学院工程起重机8工程机械学院工程起重机9第二节起重机的组成和名称根据前面的叙述，可归纳一下，轮胎式起重机由下列几部分组成(见图11-5)：(一)取物装置轮胎式起重机取物装置主要是吊钩(抓斗等作为附属装置)。(二)吊臂用来支承起升钢丝绳、滑轮组的钢结构，它可俯仰和伸缩以改变工作半径(幅度)，它直接装在上部回转平台上。吊臂可以在基本臂基础上接长或伸长．在必要时还可在主吊臂的顶端上，装一杆件以扩大作业范围，这种杆件称副吊臂。(三)上车回转部分它是在起重作业时，可以回转的部分，它包括装在回转平台上，除了吊臂，配重，吊钩等外的全部机构和装置。(四)下车行走部分它是超重机的底盘，是上车回转部分的基础。在它上面装有起重机的行走机构，它不包括装在车架上的支腿。(五)回转支承部分它是安装在下车底盘上是用来支承上车回转部分的．它包括回转支承装置的全部回转，滚动和不动的零件(回转小齿轮除外)和固定回转支承装置的副车架(假如有副车架的话)。所谓副车架，是在汽车车架上再装上一个加强的机架，它承受起重时的全部载荷。(六)支腿轮胎式起重机为了提高它的起重能力，在车架上装有支腿。在工作时，支腿外伸撑地，并能将整个起重机抬起寓地。(七)配重在起重机平台尾部常挂有一定重量的铁块(有的还可伸缩)，以保证起重机的稳定。大型起重机在行驶时，可将配重卸下，用另车搬运。中，小型起重机的配重包括在上车回转部分内，不另称呼。工程机械学院工程起重机10第二节起重机的组成和名称按一般习惯，把取物装置，吊臂，配重和上车回转部分统称为上车，余皆称为下车。图11-6为汽车起重机各部位置图。图11-7为轮胎式起重机的分类。工程机械学院工程起重机11工程机械学院工程起重机12第三节轮胎式起重机的主要参数一，起重量Q(ISO标准中以Cp表示)起重机的起重量一般不包括吊具的重量。包括吊钩吊具重量的起重量称为总起重量(其他型式的吊具不包括在内)。但在轮胎式起重机中，起重量往往包括吊钩(含动滑轮组)重量，也就是说，轮胎式起重机是以总起重量为其起重量的。轮胎式起重机起重量是随着吊臂的伸缩，俯仰而变化，因为起重量的大小是由吊臂结构的强度和起重机整机稳定性所决定。当起重机起升重物后处在倾翻和稳定的临界状态时，该起重量称为临界起重量。起重机的额定起重量总是比临界起重量小。作为轮胎式起重机铭牌参数的起重量是指该起重机最大的额定起重量，其他工况下的额定超重量常用起重量表(见表11-4)或起重量曲线表示。工程机械学院工程起重机13根据使用要求，同时又利于生产制造，国家有关部门制订了汽车起重机和轮胎起重机基本参数的系列标准(JB1375—83)，如表11-5所示，它规定了起重机的最大额定起重量的系列。汽车起重机的额定起重量还随着吊臂方位(有后方，侧方，前方三个作业方位)不同而异(见表11-4a)。轮胎起重机的额定起重量还分支腿全伸，不用支腿和吊重行驶三种支承状况(见表11-4b)。轮胎起重机在吊重行驶时，吊臂必须前置，道路平坦坚实，车速低稳(2-5km/h)。不用支腿和吊重行驶时的额定起重量都与轮胎的负荷能力和刚度有关。起重机起重量Q(Cp)的单位是质量单位，应取千克(kg)为基本单位，习用的起重量单位是吨(t)，在此可看作为非国际单位制的质量单位(1t=10kg)，当起重量作为载荷时，起升载荷的单位应转换为牛顿(N)或千牛顿(kN)，并以PQ表示。此时PQ=Q·g≈10Q(N)。工程机械学院工程起重机14二，幅度和工作幅度R幅度R是指起重机的回转中心垂线到起重吊钩中心垂线的水平距离，其与起重吊．臂长度l和吊臂仰角θ有关(图11-8)。吊臂仰角可以从00到800，为便于在吊臂端部进行操作，可使θ角成-30角。实际的工作角度一般在300～750范围内。由于起重时吊臂产生弯曲变形，幅度随起重量大小稍有变化。变形后的实际幅度称为工作幅度。在起重机额定起重量表上列出的幅度均为该额定起重量下的工作幅度(亦称额定幅度)。工程机械学院工程起重机15二，幅度和工作幅度R汽车起重机和轮胎起重机基本参数系列标准中规定了最小额定幅度。该幅度是起重机起升最大额定起重量时(也是用基本臂工作时)的最小工作幅度。规定了起重饥最大额定起重量Qmin。和最小工作幅度Rmin也就基本上确定了该起重机的起重能力。最小工作幅度规定得过大将使同一起重量等级的起重机具有较大的起重能力，但其吊臂的自重和造价将有所提高，吊臂重量的增大将恶化大幅度时的起重性能，而造价的提高将不利于市场竞争。根据国内、外使用情况和市场分析，最小工作幅度采用目前国外起重机的数值，3米幅度。大型超重机的最小工作幅度和最大额定起重量常是名义性的，无实用性。因为，该工况只能在试验场上实现。此时起重机的有效幅度A将是负值。设支腿跨度为2a，则A=R-a在中，大型起重机中，当R=Rmin时，有效幅度A往往是负值。在对有效幅度有特殊要求时；从上公式可以确定支腿跨度。工程机械学院工程起重机16三，起重力矩M作为轮胎式起重机基本参数的起重力矩是指最大额定起重量载荷和相应的工作幅度的乘积。起重机工作时，要求能起升一定重量的物品(起重量)，还要求有一定的工作幅度。只比较起重量，不比较其相应的幅度的大小是无法评定两台起重机起重能力的大小。显然起重力矩作为比较起重机起重能力的指标比起重量更为合适，更为确切。系列标准中规定了最小的额定起重力矩，即规定了最大额定起重量时的工作幅度(R=M／Q·g)。一台起重机在任意工况下的起重力矩(Mi=QigRi)是不等的，一般地说，大幅度时的起重力矩小，但是有时在中幅度时能有比额定起重力矩更大的起重力矩值。工程机械学院工程起重机17四，起升高度H起重机取物装置(常用的是吊钩)的最高和最低工作位置间的垂直距离称为起升范围。在支承地面以下的距离称下放深度，在支承地面以上的距离就是起升高度(单位为m)，见图11-8和11-9。起重高度H与吊臂长度和工作幅度有关。bhlHbheRlHsin)(22或者工程机械学院工程起重机18在同一吊臂长度下，起升高度与起重量成正比，与幅度成反比。起重机起升高度这一参数在装卸工作中并不显得重要，但在建筑安装工程上则是一个重要的参数。起重机在使用中不但要满足起重量的要求，还必须满足工作幅度和起升高度的要求。根据使用需要，考虑到起重机设计的合理性，系列标准中规定了各种起重机的最大起升高度。实际上也是规定了基本臂和接长后主臂的最短长度。吊臂的最大长度是受到吊臂自重的限制。接长成全伸后的吊臂要从水平(θ=00)竖起，起重机在此时仍要保持稳定。保持稳定的力矩为Msg(详见十五章)，吊臂单位长度的重量为gb，则：Msg≈gb·l2/2故吊臂的最大长度可近似地用下式限制：一般桁架吊臂的单位长度重量比箱形吊臂的轻一半左右，故桁架臂的长度可比箱形臂长1.4倍左右。为了增大起升高度