29计算

1+2起升机构的整体设计计算2.1整体设计计算QLY8轮胎起重机的主要技术性能参数最大气重量（打支腿）：8T最大起重量（不打支腿）：3T起升速度：10m/min回转速度：0~2m/min整机自重：12T2.2起升机构主要性能参数的确定：整机稳定性计算需要先确定各部件总成的布局，估算其重心的位置，待各部分零件设计完成后在进行精确验算。因为整机的设计采用模块化设计方法，本部分设计所需要的一些参数还无法得知，所以之能参考同类机型进行估算。2.2.1自重载荷G自重载荷指除起升载荷外起重机各部分的总质量，它包括结构、机构、电气设备以及附设在起重机上的其他重力。一般在起升质量突然离地起升或下降制动时，自重载荷将产生沿其加速度相反方向的冲击载荷作用，所以，在考虑这种工作情况的载荷组合时，应该将自重载荷乘以冲击系数&1,一般&1取0.9~1.1，这里取&1=1.0G=G0×φ1（2—1）式中：G——冲击载荷，（N）；G0——自重载荷，（N）;φ1——冲击系数。G=G0×φ=12000×1.0=12000N22.2.2起升载荷PQ（1）起升载荷系数φ2，物品突然离地起升或下降制动时，对承载机构和传动机构产生的附加动载荷作用。表3-3起升动载系数φ2起重机类别2的计算式适用的例子11+0.17υ作安装用，使用轻闲的臂架类起重机21+0.35υ作安装用的桥架类起重机，作一般装卸用的吊钩式臂架类起重机31+0.70υ在机加车间和仓库中用的吊钩桥式起重机，港口抓斗门座起重机41+1.00υ抓斗和电磁桥架类起重机注：υ为额定起升速度(m/s)因额定起升速度：v=10m/min所以起升动载系数058.1601035.0135.012(2—2)因此，起升载荷NQgPQ432104.8058.110108（2-3）（2）突然卸载冲击系数φ3起升重量部分或全部卸载时，将对结构产生动态减载作用。减小后的起升载荷等于载荷突然卸载的冲击系数&3与起升载荷的乘积。φ3=1-（2—4）式中：——起升重量重突然卸去的那部分质量（kg）m——起升质量（kg）取=0.53（3）运动冲击系数φ4，起重量运行时，由于路面凹凸不平会使运动的质量在垂直方向产生冲击作用。因此，应将自重载荷和起升载荷乘以大于1的运行冲击系数&4。φ4=1.1+0.058V（2—5）式中：V——运行速度。φ4=1.1+0.058×10=1.68即运行载荷为：P=PQ×φ4=8000×9.8×1.68=131712N2.3QLY8轮胎起重机工作级别的确定划分起重机的工作级别是为了对起重机金属结构设计提供一个合理的基础，也是为用户和制造厂家进行协商时提供一个参考范围，它能使起重机胜任它需要完成的工作任务。在确定起重机工作级别时，首先应考虑利用等级和载荷状况两个因素。起重机在有效工作期间有一定总工作循环数，起重机作业的工作循环是从准备其吊物品开始到下一次起吊物品为止的过程。工作循环次数表征起重机的利用程度，是起重机分级的基本参数之一。确定适当的使用寿命时要考虑经济，技术和环境等因素，同时还要考虑设备老化的影响。利用等级表明起重机的繁忙程度，按起重机在整个使用期内完成的总的工作循环数N划分，见下表：表2-1起重机的利用等级4起重机的工作循环数N可按下式计算：TYDHN3600式中：Y——起重机设计的使用年限，与起重机的类型、用途、环境、技术、经济因素有关。由于本设计为8吨，参见表2-2，可知Y=11年D——起重机一年工作天数，取D=300天；H——起重机每天工作小时数，取H=8小时；T——起重机一个工作循环时间（s），设定为T=300秒根据上式计算所得出的数据，N=3.17×105（次）由《起重机设计手册》，上表2-1起重机利用等级表可以知道其为U4使用状态为经常断续使用。表2-2几种不同类型的起重机的使用等级起重机类型使用寿命(年)汽车起重机(通用汽车底盘)10轮胎起重机和汽车起重机(专用底盘)起重量(t)小于161116～401240～10013大于10016表2-3起重机名义载荷谱系数KQ载荷状态名义载荷谱系数KQ说明Q1—轻0.125很少起吊额定载荷，一般起吊轻载荷Q2—中0.25有时起吊额定载荷，一般起吊中等载荷Q3—重0.5经常起吊额定载荷，一般起吊较重的载荷Q4—特重1.0频繁起吊额定载荷5表2-4起重机整机工作级别(ISO4301-1:1986)载荷状态名义载荷谱系数KQ利用等级U0U1U2U6U4U5U6U7U8U9Q1-轻0.125A1A2A3A4A5A6A7A8Q2-中1.25A1A2A3A4A5A6A7A8Q3-重0.5A1A2A3A4A5A6A7A8Q4-特重1.0A2A3A4A5A6A7A8表2-5机构构造工作级别表根据QLY8轮胎起重机的设计要求，由表2-3、表2-4、表2-5可知起重机的利用等级选U3,载荷状态为Q2,根据表2-4可确定起重机的整机工作级别为A4，其起升机构工作级别为M4。1.4本章小结本章根据任务书要求及起重机设计标准(GB3811-1983)，对课题的设计参数做了初步的选择确定，包括主要性能参数和工作级别。63钢丝绳设计选型3.1钢丝绳的概述钢丝绳是起重机上应用最广泛的挠性机构，起优点是：卷挠性好，承载能力大，对于冲击载荷的承受能力也很强，卷绕过程中平稳，即使在卷绕速度高的情况下也无噪音，由于钢丝绳断裂是逐渐发生的，一般不会突然发生整根钢丝绳断裂，故工作时比较可靠。因而，获得广泛的应用。钢丝绳由于具有以上优点，广泛用于起升机构,变幅机构,牵引机构中，有时也用于旋转机构。钢丝绳在各工业国家中都是标准产品，可按用途需要选择其直径、绳股数、每股钢丝数、抗拉强度和足够的安全系数，它的规格型号可在有关手册中查得。钢丝绳除外层钢丝的磨损外，主要因绕过滑轮和卷筒时反复弯曲引起金属疲劳而逐渐折断，因此滑轮或卷筒与钢丝绳直径的比值是决定钢丝绳寿命的重要因素。比值大，钢丝弯曲应力小，寿命长，但机构庞大。必须根据使用场合确定适宜的比值。钢丝绳表面层的磨损、腐蚀程度或每个拧距内断丝数超过规定值时应予报废。3.2钢丝绳的材料与制造钢丝绳是由许多直径为0.5~2mm的高强钢丝绕编而成。钢丝绳的材料通常采用优质碳素钢，其碳量约为0.5%~0.8%，含硫磷量大于0.03%，抗拉强度极限通常为1400~2000N/mm2，特殊情况下可达2400N/mm2。钢丝绳的品质根据内弯次数的多少分为特级、Ⅰ级和Ⅱ级。起重机采用Ⅰ级，特级用于载客电梯，Ⅱ级用于系物等次要用途。3.3钢丝绳的种类起重机用钢丝绳采用双捻多股圆钢丝绳。（1）按钢丝的接触状态分类，可分为点接触、线接触和面接触钢丝绳。①点接触钢丝绳（亦称普通型）是采用等直径钢丝捻制。由于各层钢丝的捻7距不等，各层钢丝与钢丝之间形成点接触。受载时钢丝的接触应力很高，容易磨损、折断，寿命较低，优点是制造工艺简单、价廉。点接触钢丝绳常作为起重作业的捆绑吊索，起重机的工作机构也有采用。②线接触钢丝绳是采用直径不等的钢丝捻制。将内外层钢丝适当配置，使不同层钢丝与钢丝之间形成线接触，使受载时钢丝的接触应力降低。线接触绳承载力高、挠性好、寿命较高。常用的线接触钢丝绳有西尔型（亦称外粗式）、瓦林吞型（亦称粗细型）、填充型（亦称密集式）等,《起重机设计规范》推荐，起重机的工作机构中优先采用线接触钢丝绳。③面接触钢丝绳（也称密封式）。通常以圆钢丝为股芯，最外一层或几层采用异形断面的钢丝，层与层之间是面接触,用挤压方法绕制而成。其特点是，表面光滑、挠性好、强度高。耐腐蚀，但制造工艺复杂，价格高，起重机上很少使用，常用作缆索起重机和架空索道的承载索。（2）按钢丝绳的捻向分类。根据钢丝绳由丝捻成股的方向与由股捻成绳的方向是否一致，可分为：①交互捻钢丝绳（也称交绕绳）。其丝捻成股与股捻成绳的方向相反。由于股与绳的抢向相反，便用中不易扭转和松散，在起重机上广泛使用。②同向捻钢丝绳（也称顺绕绳）。其丝捻成股与股捻成绳的方向相同，挠性和寿命都较交互捻绳要好，但因其易扭转、松散，一般只用来做牵引绳。③不扭转钢丝绳。这种钢丝绳在设计时，使股与绳的扭转力矩相等，方向相反，克服了在使用中的扭转现象，常在起升高度较大的起重机上使用，并越来越受到重视。（3）钢丝绳按拧绕的层次可分为单绕绳、双绕绳和三绕绳。①单绕绳：由若干细钢丝围绕一根金属芯拧制而成，挠性差，反复弯曲时易磨损折断，主要用作不运动的拉紧索。②双绕绳：由钢丝拧成股后再由股围绕绳芯拧成绳。常用的绳芯为麻芯，高温作业宜用石棉芯或软钢丝拧成的金属芯。制绳前绳芯浸涂润滑油，可减少钢丝间互相摩擦所引起的损伤。双绕绳挠性较好，制造简便，应用最广。③三绕绳：以双绕绳作股再围绕双绕绳芯拧成绳，挠性好；但制造较复杂，且钢丝太细，容易磨损，故很少应用。8（4）钢丝绳的绕制方向有顺绕和交绕两种。钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相同者称顺绕。顺绕钢丝绳的钢丝间接触较好，挠性也较好，使用寿命长，但有扭转松散的趋向，不宜用作自由端悬吊重物的提升绳，可作为有刚性导轨对重物导行时的提升绳或牵引绳。钢丝拧成股的绕向与股拧成绳的绕向相反者称交绕。交绕的钢丝绳不易扭转松散，在起重作业中广泛使用。钢丝绳的截面除了圆股外，还有三角股、椭圆股和扁股等异型股。与圆股的相比，它们有较高的强度，与卷筒或滑轮绳槽的接触性能好，使用寿命长，但制造较复杂。说明钢丝用优质碳钢制成，经多次冷拔和热处理后可达到很高的强度。潮湿或露天环境等工作场所可采用镀锌钢丝拧成的钢丝绳，以增强防锈性能。3.4钢丝绳的选用选用钢丝绳时，首先根据钢丝绳的使用场合（如：常温、高温、潮湿、多层卷绕……），确定钢丝绳的形式（一般优先选用线触钢丝绳，在腐蚀性较大的场合宜采用镀锌钢丝绳），然后在根据受力情况决定钢丝绳的直径。所选钢丝绳的破断拉力应满足下面条件：S绳≥n绳Smax（3-1）式中：S绳——钢丝绳破断拉力，N；Smax——钢丝绳工作是应受到的最大静拉力，N；n绳——根据机构重要性、工作类型及载荷情况而定的钢丝绳安全系数，对于轻级工作类型n=5.0，见表3-1；93.4.1钢丝绳所受最大的静拉力计算钢丝绳所受最大的静拉力：（3-2）式中：Smax——钢丝绳最大工作静拉力（N）；Q——额定起重量；m——滑轮组倍率，m=4；η——滑轮组效率，η——0.98；Smax=N1000098.0428.980003.4.2钢丝绳的选择根据S绳=α∑S丝式中：α为钢丝绳破断拉力换算系数，取α=0.85∑S丝——钢丝绳破断拉力总和。计算得：S绳≥n绳Smax=5×10000=50000N10即∑S丝≥N5882385.050000由于绕经滑轮和卷筒机构工作的钢丝绳应该优先选用线接触钢丝绳，由下表我们选择钢丝绳的型号为6w（19）型的纤维钢丝绳。这种钢丝绳股的外层由不同直径的钢丝组成，配置的细钢丝同时保持与三根相邻钢丝接触，其断面填充系数高，挠性好，承载能力大，是起重机常用的形式。对于轻级工作类型的轮式起重机，e一般取20，根据e值，ΣS丝值及钢丝绳的强度不宜过高，一般不超过1700N/mm2,那么取中间值1500N/mm2,查表可选择钢丝绳为6×19-11.0-155GB1102-1974ΣS丝=66000N比较：由于ΣS丝=66000N≥58823（原计算值），即所选钢丝绳满足工作要求。114吊钩组设计选型4.1取物装置概述起重机工作时，起升机构中连接被吊物品的部分称为取物装置。起重机上采用合适的取物装置，能提高劳动生产率，减轻人的劳动强度，改善劳动条件。取物装置的好坏，直接影响起重机作业性能的好坏。故取物装置应该满足以下几个基本要求：(1)构造简单、使用方便、安全可靠；(2)要有足够的强度和刚度，重量较轻；(3)生产率高，能迅速地悬挂或卸下物料；(4)对于专用的取物装置，用来吊运大批同类物料时，应尽可能自动化。4.2取物装置分类起重机装卸和搬运的物料种类很多，因此起重机上配置的取物装置的形式也是多种多样的，按工作对象的不同取物装置大致可以分为以下四大类：（1）吊装成