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長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘要
汽車起重機(jī)是在汽車或者汽車專用底盤上裝置起重設(shè)備，完成裝卸貨物和建筑構(gòu)件裝吊任務(wù)的汽車。它是一種行走式起重機(jī)械，所以也稱為汽車吊車。起重汽車廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸，建筑工程，油田,礦山，碼頭和國(guó)防部門，特別適用于貨物分散，場(chǎng)地狹窄，貨物起落高度大的施工現(xiàn)場(chǎng)。
汽車起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工效率，保證工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用
汽車起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工效率，保證工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。
關(guān)鍵字：汽車起重機(jī) 提升機(jī)構(gòu) 起重臂
第II頁(yè)
Abstract
Automobile crane is in a car or automobile chassis device of lifting equipment, to finish loading and unloading goods and building components for lifting motor task. It is a walking type crane, also known as auto crane. Lifting motor is widely used in transportation, construction, oil fields, mines, docks and the Department of defense, is particularly applicable to the goods scattered, narrow space, cargo lifting height in construction site.
Automobile crane is a variety of construction important device that is widely used, which reduces the labor intensity, save manpower, reduce construction cost, improve the efficiency of construction, ensure project quality, achieve construction mechanization plays a very important role
Automobile crane is a variety of construction important device that is widely used, which reduces the labor intensity, save manpower, reduce construction cost, improve the efficiency of construction, ensure project quality, achieve construction mechanization plays a very important role.
Key words: truck crane；hoist boom；hoisting mechanism
第一章 緒 論 .1
1.1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)。………………………………………….…1
1.2.產(chǎn)品概述…………………………………………………………….…1
1.3.總體結(jié)構(gòu)……………………………………………………………….1
1.4.我國(guó)汽車起重機(jī)發(fā)展面臨的問(wèn)題…………………………………….1
1.5縱觀世界汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)……………………………………….2
1.5.1總體發(fā)展趨勢(shì) 2
1.5.2發(fā)展超大型起重機(jī) 3
1.5.3“迷你”起重機(jī)大量涌現(xiàn) 3
1.5.4伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn) 4
1.5.5數(shù)據(jù)總線技術(shù)得到應(yīng)用 4
1.5.6靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)進(jìn)入市場(chǎng) 4
1.5.7混合型起重機(jī)得到發(fā)展 5
1.5.8汽車起重機(jī)也在不斷發(fā)展 5
第二章 總體設(shè)計(jì) ..6
2.1 概述：…………………………………………………………………6
2.1.1起重臂： 6
2.1.2變幅機(jī)構(gòu)： 6
2.1.3提升機(jī)構(gòu)： 6
2.1.4回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)： 7
2.2 設(shè)計(jì)要求………………………………………………………………7
2.3 起重機(jī)的主要性能參數(shù)………………………………………………7
2.4 總體設(shè)計(jì)、計(jì)算……………………………………………………….7
2.4.1吊臂幾何尺寸的確定。 7
2.4.2：變幅油缸的長(zhǎng)度。 11
2.4.3．起升機(jī)構(gòu)計(jì)算： 13
2.4.4旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算： 15
2.4.5滑輪計(jì)算： 17
2.4.6支腿裝置 17
第三章 基本臂設(shè)計(jì)計(jì)算 18
3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………..18
3.1.1計(jì)算參數(shù)： 18
3.1.2.設(shè)計(jì)計(jì)算 20
第四章 整體穩(wěn)定性計(jì)算 26
4.1前言：…………………………………………………………………26
4.2穩(wěn)定性計(jì)算：（基本臂）……………………………………………..26
4.2.1．計(jì)算工況： 26
4.2.2側(cè)方穩(wěn)定： 26
4.2.3．后方穩(wěn)定性： 28
4.3 全伸臂時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算：……………………………………………..29
4.3.1計(jì)算工況： 29
4.3.2側(cè)方穩(wěn)定性： 29
4.3.3后方穩(wěn)定性： 30
第五章 起重特性曲線 32
5.1概述……………………………………………………………………32
5.2 吊臂強(qiáng)度起重特性曲線……………………………………………..32
5.2.1全縮臂工作時(shí)： 32
5.2.2半伸臂工作時(shí): 32
5.2.3全伸臂工作時(shí)： 33
5.3抗傾覆穩(wěn)定性曲線：………………………………………………...33
5.4起重特性曲線的繪制:………………………………………………..34
第六章 起重機(jī)的PLC設(shè)計(jì) 35
6.1分析運(yùn)行過(guò)程………………………………………………………...35
6. 2 I/O端口接線………………………………………………………35
6.3 起重機(jī)PLC自動(dòng)控制梯形圖……………………………………...35
6.4 指令表：……………………………………………………………..41
6.5 主電路：……………………………………………………………..47
第七章 起升機(jī)構(gòu)裝配工藝 48
設(shè)計(jì)總結(jié) 49
致 謝 51
第一章 緒 論
1.1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)和技能，提高分析和解決問(wèn)題能力的一個(gè)主要環(huán)節(jié),是學(xué)生走向工作崗位之前的工程基本訓(xùn)練，是完成培養(yǎng)合格高級(jí)人才基本訓(xùn)練的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其主要目的在于：
1．培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，并結(jié)合設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和研究的課題進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)理論知識(shí)。
2．培養(yǎng)搜集、閱讀和分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍，編寫技術(shù)文件的能力，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究、電算和數(shù)據(jù)處理的能力；培養(yǎng)翻譯外文資料的能力；進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算及制圖等基本能力。
3．掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，理論研究和試驗(yàn)的一般程序和方法。
4．樹立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。
5. 樹立集體合作設(shè)計(jì)的協(xié)作精神。
1.2.產(chǎn)品概述
汽車起重機(jī)是在汽車或者汽車專用底盤上裝置起重設(shè)備，完成裝卸貨物和建筑構(gòu)件裝吊任務(wù)的汽車。它是一種行走式起重機(jī)械，所以也稱為汽車吊車。起重汽車廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸，建筑工程，油田,礦山，碼頭和國(guó)防部門，特別適用于貨物分散，場(chǎng)地狹窄，貨物起落高度大的施工現(xiàn)場(chǎng)。
汽車起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工效率，保證工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。
1.3.總體結(jié)構(gòu)
汽車起重機(jī)的總體機(jī)構(gòu)由上車部分（吊鉤，起重臂，提升機(jī)構(gòu)，變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）。下車部分（行走部分.液壓泵及支腿）等構(gòu)成。汽車起重機(jī)使用汽車底盤，具有行駛速度高.轉(zhuǎn)移方便的特點(diǎn)。操縱部分采用兩個(gè)司機(jī)室，結(jié)構(gòu)分布合理，操作環(huán)境舒適，適用于在較長(zhǎng)距離的工作場(chǎng)地之間移動(dòng)和作業(yè)。
1.4.我國(guó)汽車起重機(jī)發(fā)展面臨的問(wèn)題
縱觀汽車起重機(jī)與國(guó)外的差距，最主要原因是國(guó)內(nèi)配套零部件落后、材質(zhì)差而造成的。例如，起重能力差、品種單一的最主要原因是受國(guó)產(chǎn)材料的限制。中國(guó)的汽車式起重機(jī)誕生于上世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)了30年代的發(fā)展期間有過(guò)了3次技術(shù)引進(jìn)。但是總體來(lái)說(shuō)，中國(guó)的汽車式起重機(jī)產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，雖然相比國(guó)外還有一定的差距，但這個(gè)差距正在縮小，而且我國(guó)目前在中小噸位的汽車式起重機(jī)的性能已經(jīng)完好，能夠滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的要求。在不久的將來(lái)，我國(guó)的汽車式起重機(jī)行業(yè)會(huì)發(fā)展成為一個(gè)穩(wěn)定市場(chǎng)化程度高的成熟產(chǎn)業(yè)。
中國(guó)的起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，2007年上半年中國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求旺盛和出口快速增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，保持高速發(fā)展，供不應(yīng)求。2008年盡管受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的沖擊，但在我國(guó)各項(xiàng)投資政策的刺激下，行業(yè)趨勢(shì)逐漸好轉(zhuǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)移動(dòng)式起重機(jī)產(chǎn)量已超過(guò)世界移動(dòng)式起重機(jī)市場(chǎng)的60%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)行業(yè)的發(fā)展仍具決定作用。
目前，國(guó)內(nèi)汽車起重機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)處于嚴(yán)重的供過(guò)于求的局面。經(jīng)過(guò)近幾年的激烈競(jìng)爭(zhēng)，已有多家企業(yè)逐漸退出這一領(lǐng)域，現(xiàn)存的六家企業(yè)占據(jù)了每年約4000臺(tái)左右市場(chǎng)份額的90%以上。國(guó)際上這個(gè)行業(yè)中具有競(jìng)爭(zhēng)力的著名廠家如美國(guó)的格魯夫、德國(guó)的利勃海爾、日本的多田野等為代表的十家企業(yè)，因起重機(jī)產(chǎn)品均以80t以上的大型裝備為主，且價(jià)格昂貴。幾年來(lái)，在進(jìn)口關(guān)稅并不高的情況下每年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的數(shù)量也只在50~100臺(tái)?？磥?lái)這些著名公司要依靠現(xiàn)有主導(dǎo)產(chǎn)品大舉進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)，還將有一個(gè)較長(zhǎng)的市場(chǎng)培育過(guò)程。所以，入世后的幾年內(nèi)，中國(guó)起重機(jī)市場(chǎng)并不會(huì)出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)裝備與進(jìn)口裝備激烈競(jìng)爭(zhēng)的局面。
然而，入世后即帶來(lái)了整個(gè)經(jīng)營(yíng)環(huán)境上深刻的、全方位的變化。首先，中國(guó)起重機(jī)企業(yè)已經(jīng)感受到大批進(jìn)口的小噸位汽車起重機(jī)替代品的威脅。以10t以上隨車起重機(jī)、大型叉車為代表的進(jìn)口產(chǎn)品，逼著國(guó)內(nèi)六家起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)下決心從16t以下產(chǎn)品市場(chǎng)逐步撤離，轉(zhuǎn)而將主要精力放在16~50t的產(chǎn)品上，并向更大噸級(jí)裝備投入研發(fā)資源。其次，國(guó)外起重機(jī)行業(yè)的著名企業(yè)雖不會(huì)以現(xiàn)有產(chǎn)品大舉進(jìn)軍中國(guó)市場(chǎng)，但可能以合資、控股或獨(dú)資直接建廠生產(chǎn)的方式進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，培育和等待市場(chǎng)成熟時(shí)再發(fā)揮他們的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。且有信息顯示，已有一兩家這樣的公司正在進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的操作。此舉增加了國(guó)內(nèi)起重機(jī)生產(chǎn)廠家的憂患意識(shí)。第三，國(guó)家對(duì)外開放二手工程機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)和工程機(jī)械產(chǎn)品租賃市場(chǎng)的政策，給國(guó)內(nèi)起重機(jī)生產(chǎn)廠家?guī)?lái)的壓力是巨大的，當(dāng)然也有少數(shù)企業(yè)。開始策劃在這新的領(lǐng)域里獲取一些額外的利益。
當(dāng)然，中國(guó)入世也為國(guó)內(nèi)起重機(jī)生產(chǎn)廠家實(shí)現(xiàn)國(guó)際化配套創(chuàng)造了條件，最終有希望實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)起重機(jī)在成本增加不多的情況下，產(chǎn)品整體水平的大幅提升。而在這個(gè)過(guò)程中，誰(shuí)能夠率先建立起一套適應(yīng)企業(yè)實(shí)際的新的全球化綜合配套體系，誰(shuí)就占據(jù)新市場(chǎng)形勢(shì)下的發(fā)展先機(jī)。
1.5縱觀世界汽車起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
1.5.1總體發(fā)展趨勢(shì)
流動(dòng)式起重機(jī)作為工業(yè)產(chǎn)品，其進(jìn)化狀態(tài)經(jīng)歷了跨世紀(jì)的變遷。我們不妨將其劃分為四代。現(xiàn)在我們使用的第一代指第三代，在地面上行走的車輛式起重機(jī)吊重采用的是繩索，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升的方式。而未來(lái)技術(shù)中，第四代飛行類流動(dòng)時(shí)起重機(jī)是以飛行器為本體，目前處于開發(fā)階段；此外，在宇宙火箭等失重狀態(tài)下的重物搬運(yùn)不受繩索的約束，使用機(jī)械手搬運(yùn)的方式即可完成起重。
1.5.2發(fā)展超大型起重機(jī)
由于各重點(diǎn)工程向大型化發(fā)展，所需構(gòu)件和配套設(shè)備重量不斷增加，對(duì)超大型起重設(shè)備的需求日趨增長(zhǎng)。1992年200t以上伸縮臂式起重機(jī)的世界銷量為90臺(tái)，到1997年增至130臺(tái)。德國(guó)廠商在起重機(jī)大型化發(fā)展進(jìn)程中處于領(lǐng)先地位。世界市場(chǎng)中150t以上的大噸位起重機(jī)多數(shù)是由利勃海爾和德馬泰克公司提供的。利渤海爾LTM1800型是目前世界最大的AT產(chǎn)品，起重量800t，安裝超起裝置后型號(hào)變更為L(zhǎng)TM11000D型，最大起重量增至1000t。該機(jī)售價(jià)550萬(wàn)美元。1998年推出的LTM1500型(起重量500t)售價(jià)為540萬(wàn)德國(guó)馬克。上述三種機(jī)型在行駛狀態(tài)需拆下吊臂等裝置分別進(jìn)行運(yùn)輸。
德馬泰克公司1997年推出的AC650型安裝超起裝置后，最大起重量可從650t增至800t。該機(jī)售價(jià)500萬(wàn)德國(guó)馬克。AC650是目前世界上起重噸位最大的整裝式伸縮臂起重機(jī)，行駛狀態(tài)不需拆下吊臂分別運(yùn)輸。
住友建機(jī)、多田野和加藤公司曾于1989年相繼推出360t汽車起重機(jī)。住友建機(jī)在90年代開發(fā)出80t～250t共4種AT產(chǎn)品。多田野也在90年代相繼推出100t～550t共6種特大型AT產(chǎn)品。加藤公司則研制成NK5000型500t汽車起重機(jī)。目前日本生產(chǎn)的特大型起重機(jī)僅在國(guó)內(nèi)銷售。
1.5.3“迷你”起重機(jī)大量涌現(xiàn)
起重機(jī)向微型化發(fā)展，是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)要求而出現(xiàn)的新趨勢(shì)。10年前開發(fā)的神鋼RK70(7t)是世界首臺(tái)裝有下俯式吊臂的“迷你”(Mini) RT產(chǎn)品。目前下俯式吊臂已成為“迷你”起重機(jī)的重要標(biāo)志。這種新概念設(shè)計(jì)已成功移植到德馬泰克AC25(25t)和加藤CR-250(25t)等較大噸位起重機(jī)上。
小松公司曾在90年代初、中期相繼推出了裝有下俯式吊臂的 LW80(8t)和LW100-1(10t)“迷你”RT產(chǎn)品。該公司還曾于1993年和1997年分別推出了另外兩種別具特色的LT300型(4.9t)和LT500型(12t)“迷你”RT。據(jù)資料介紹，LT300型與LT500型是世界首批裝有全自動(dòng)水平伸縮副臂的輪式起重機(jī)。它們將輪式起重機(jī)公路行駛能力與專用伸縮臂架技術(shù)融為一體，且具有塔機(jī)功能，可越過(guò)屋頂或其他障礙物靠近作業(yè)面，能替代小型自行架設(shè)塔機(jī)或大型折疊臂式隨車起重機(jī)。
1.5.4伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)
利渤海爾LTM1090/2(90t)和LTM1160/2型(160t)AT產(chǎn)品，采用了裝有“Telematik”單缸自動(dòng)伸縮系統(tǒng)的卵圓形截面主臂。這種卵圓形截面主臂在減輕結(jié)構(gòu)重量和提高起重性能方面具有良好效果。目前卵圓形吊臂已列入利勃海爾新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)部件，裝有世界最長(zhǎng)的7節(jié)84m卵圓形截面主臂的LTM1500型(500t)AT產(chǎn)品，也采用這種單缸伸縮系統(tǒng)。格魯夫開發(fā)的單缸伸縮系統(tǒng)要早于利勃海爾公司，但格魯夫早期采用的單缸伸縮系統(tǒng)伸縮速度較慢。此外，德馬泰克大噸位起重機(jī)主臂也采用卵圓形截面。
格魯夫GMK6250(250t)和GMK5180(180t)兩種AT產(chǎn)品，采用了裝有雙銷雙鎖自動(dòng)伸縮系統(tǒng)的U形截面主臂，伸臂速度較快(平均9m/s左右)。伸縮系統(tǒng)由電子式起重機(jī)操作裝置控制，可將主臂自動(dòng)伸至各種選定臂長(zhǎng)。據(jù)報(bào)道，美國(guó)謝迪．格魯夫工廠將采用德國(guó)工廠的主臂制造技術(shù)，原有梯形主臂將被淘汰，原因是焊接工藝復(fù)雜，制造成本高。
1.5.5數(shù)據(jù)總線技術(shù)得到應(yīng)用
利渤海爾LTM1030/2型(30t)是世界首臺(tái)裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術(shù)雙軸AT產(chǎn)品。該機(jī)采用CANBUS(控制域網(wǎng)總線)技術(shù)，完成發(fā)動(dòng)機(jī)－傳動(dòng)系統(tǒng)各功能塊之間的數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸和電子控制。CANBUS總線及電氣、液壓、繩長(zhǎng)和風(fēng)力等數(shù)據(jù)又被輸入到LSB控制裝置之中。LSB控制裝置是Liccon起重機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流及監(jiān)控特性進(jìn)行編程。采用數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)，可降低起重機(jī)油耗及排放值，簡(jiǎn)化布線，提高整機(jī)可靠性與維修方便性。目前已有多種新機(jī)型裝有LSB系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線(包括LTM1500)。格魯夫GMK6250和GMK5180也采用了數(shù)據(jù)總線技術(shù)。
1.5.6靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)
首臺(tái)靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)是原克虜伯公司1992年研制的雙軸KMK2035型(35t)AT產(chǎn)品。瑞士Compact Truck公司1993年推出的雙軸CT2(35t)AT產(chǎn)品是世界第一臺(tái)投放市場(chǎng)的靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)。意大利Rigo公司在1994年推出了RT200(20t)靜液壓傳動(dòng)RT起重機(jī)。隨后Compact Truck公司在1997年推出了兩種采用靜液壓傳動(dòng)的3軸CT3(70t/80t)全地面起重機(jī)。該機(jī)裝有8節(jié)7.1m～40.5m主臂，最大時(shí)速75km/h。 采用靜液壓傳動(dòng)，上車發(fā)動(dòng)機(jī)既可驅(qū)動(dòng)起重裝置，還可驅(qū)動(dòng)行走裝置。此外，可將發(fā)動(dòng)機(jī)橫向安裝在上車回轉(zhuǎn)式操縱室后部，起到整體式配重作用。據(jù)介紹，某些機(jī)型采用靜液壓傳動(dòng)后，可大約減重1/3。
1.5.7混合型起重機(jī)得到發(fā)展
過(guò)去10年中日本RT產(chǎn)品居世界領(lǐng)先地位，許多產(chǎn)品裝有傳統(tǒng)型號(hào)不具備的適于公路行駛的驅(qū)動(dòng)裝置，因而可在日本公路合法行駛。這樣就促使用戶對(duì)歐美制造廠商也提出了新要求。據(jù)報(bào)道，1997年世界RT產(chǎn)品總銷量達(dá)5000臺(tái)，其中日本生產(chǎn)了2800臺(tái)，美國(guó)為1250臺(tái)。
起重機(jī)工業(yè)中出現(xiàn)了許多新概念設(shè)計(jì)。Compact Truck公司雙軸CT2型（35t）、三軸CT3型(70/80t)和2000年將推出的4軸/6軸CT4型(110t/150t)AT產(chǎn)品，打破了傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式，采用靜液壓傳動(dòng)，裝有下俯式主臂，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。
德馬泰克雙軸AC250型(25t)、加藤雙軸CR－250型(25t)AT產(chǎn)品和格魯夫3軸 ATS40型(36.3t)全地面汽車起重機(jī)也屬于混合型起重機(jī)，前兩種機(jī)型又稱為城市型起重機(jī)。
1.5.8汽車起重機(jī)也在不斷發(fā)展
為與RT和AT產(chǎn)品抗衡，汽車起重機(jī)新技術(shù)、新產(chǎn)品也在不斷發(fā)展。近年來(lái)汽車起重機(jī)在英、美等國(guó)市場(chǎng)的復(fù)興，使人們對(duì)汽車起重機(jī)產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)。幾年前某些工業(yè)界人士曾預(yù)測(cè)，RT和AT產(chǎn)品的興起將導(dǎo)致汽車起重機(jī)的衰退。日本汽車起重機(jī)在世界各地日益流行，以及最近格魯夫、特雷克斯、林克．貝爾特、德馬泰克等公司汽車起重機(jī)的產(chǎn)品進(jìn)展，已向上述觀念提出挑戰(zhàn)。隨著工程起重機(jī)各機(jī)種間技術(shù)的相互滲透與競(jìng)爭(zhēng)，汽車起重機(jī)會(huì)在世界市場(chǎng)中繼續(xù)占有一席之地。
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1 概述：
本設(shè)計(jì)題目的 QY-16 噸汽車起重機(jī)是全液壓全回轉(zhuǎn)箱型伸縮臂式起重機(jī)，上車部分安裝在專用汽車底盤上，駕駛室為側(cè)置式窄型駕駛室，使起重臂在行駛狀態(tài)下能夠放在駕駛室的旁側(cè)，從而降低了整車的重心。該車具有良好的通過(guò)性能，機(jī)動(dòng)靈活，行駛速度高，可實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到作業(yè)場(chǎng)地后又能快速投入到工作中去。因此，特別適用于流動(dòng)性大，不固定的作業(yè)場(chǎng)所。
該車各工作機(jī)構(gòu)均采用液壓傳動(dòng)和操縱。具有結(jié)構(gòu)緊湊，操縱省力，元件尺寸小。在工作時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，工作平穩(wěn)，安全可靠，適用于各種安裝和裝卸作業(yè)。
下面是對(duì)各主要部分的綜述：
2.1.1起重臂：
該機(jī)起重臂才用箱型三節(jié)式，其中有兩節(jié)是套裝的伸縮臂，這兩節(jié)臂的伸縮均靠裝在一節(jié)臂中的一個(gè)單級(jí)伸縮油缸完成的，起重臂的伸縮是在作業(yè)前完成的，在工作過(guò)程中起重臂不能隨意伸縮。在行駛狀態(tài)時(shí)，起重臂縮回。這種伸縮形式可整體提高起重性能，且搭接處的支反力較小?？紤]受力因素以及重心對(duì)起重性能的影響易采用同步伸縮機(jī)構(gòu)，各節(jié)伸縮臂同時(shí)以相同的行程比率進(jìn)行伸縮。由于同步伸縮的摩擦力是愈來(lái)愈大的，在接近全伸時(shí)摩擦力明顯升高，所以有采用滾動(dòng)摩擦的要求。臂桿采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板焊接成箱型。
2.1.2變幅機(jī)構(gòu)：
變幅機(jī)構(gòu)采用液壓油缸變幅，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，自重小，工作平穩(wěn)。易于布置等優(yōu)點(diǎn)。前置式變幅油缸使得變幅推力小，可采用小直徑油缸。臂架懸臂部分短，對(duì)臂架受力有利，可明顯改善吊臂受力狀況，但臂架下方有效空間小，不易于小幅度吊起大體積重物等特點(diǎn)。
2.1.3提升機(jī)構(gòu)：
提升機(jī)構(gòu)采用高速液壓馬達(dá)（變量軸向柱塞馬達(dá)）通過(guò)減速器帶動(dòng)提升卷筒，具有重量輕，體積小，容積效率高，可與驅(qū)動(dòng)油泵互換以及可采用批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)減速器等特點(diǎn)。起升機(jī)構(gòu)采用的減速器為兩級(jí)圓柱齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，重量輕，功率范圍大等特點(diǎn)。起升卷筒與減速器的連接是將減速器輸出軸加長(zhǎng)，卷筒直接固定在軸上，其聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，扭矩通過(guò)卷筒軸傳至卷筒，對(duì)卷筒受力較為有利。提升機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)的單卷筒單軸式起升機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)緊湊，有利于整個(gè)機(jī)構(gòu)的布置，可提高生產(chǎn)率或進(jìn)行輔助工作，并且維修和調(diào)整均較方便。制動(dòng)器裝在低速軸上，制動(dòng)力矩大，但制動(dòng)平穩(wěn)。
2.1.4回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用低速大扭矩馬達(dá)，這樣就省去了減速裝置，使得結(jié)構(gòu)邊的緊湊?；剞D(zhuǎn)支承裝置采用交叉滾柱式內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)支承裝置。這種支承裝置的回轉(zhuǎn)摩擦阻力距小，承載能力大，高度低，可以降低整車重心，從而增大起重機(jī)的穩(wěn)定性能。
支腿機(jī)構(gòu)：
為了增加起重機(jī)穩(wěn)定性和減輕輪胎負(fù)荷，采用 "H" 型支腿，該支腿具有很高的穩(wěn)定性，用于大中型車輛。液壓油控制各支腿水平缸和垂直缸的動(dòng)作，并且采用自動(dòng)調(diào)平裝置，適合于不同路面作業(yè)。
上述各部分結(jié)構(gòu)似的該機(jī)具有了許多優(yōu)點(diǎn)。
2.2 設(shè)計(jì)要求
1.采用專用汽車底盤。
2.起重作業(yè)部分的傳動(dòng)形式為液壓驅(qū)動(dòng)。
3.吊臂截面為箱型結(jié)構(gòu)，且三節(jié)臂實(shí)現(xiàn)同步伸縮。
4.伸縮機(jī)構(gòu)采用一級(jí)油缸加滑輪組以減輕自重。
5.變幅機(jī)構(gòu)采用單缸前置式。
6.起升機(jī)構(gòu)采用高速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)行星齒輪減速器的傳動(dòng)形式。
7.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用低速大扭矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)小齒輪。
8. 底架采用 H 型液壓伸縮支腿。
2.3 起重機(jī)的主要性能參數(shù)
1. 最大起重量：額定起重量 16 t(r=3mm)
2. 最大起升高度：全伸臂 22 m. 半伸臂 15.5m. 全縮臂 9.0 m.
3. 支腿跨距： 4.8 m
4. 起重力矩：全伸臂 28 t*m. 全縮臂 48 t*m
5. 速度參數(shù)：吊鉤起升速度 12 m/min(m=6)
6.回轉(zhuǎn)速度： 0-2 r/min
2.4 總體設(shè)計(jì)、計(jì)算.
2.4.1吊臂幾何尺寸的確定。
在已知參數(shù) Rmin=3.0 m 時(shí)起升高度為 9.0 m （全縮臂）和 Rmin=5.0 m 起升高度為 22.0 m(全伸臂) 的條件下，通過(guò)幾何作圖確定三鉸點(diǎn)的位置，通過(guò)作圖得出動(dòng)臂的相關(guān)尺寸如下：
1. 基本臂工作時(shí)由圖2-1可計(jì)算得出基本臂長(zhǎng)：
l=
=
=9120 毫米
u1 =tg-1(H1+b-h)/(e+Rmin)
=tg-1(900+1500-2235)/(3000+854)
所以得： u1=650
圖 2-1基本臂工作示意圖
2.半伸臂工作時(shí)：
l=
=
=15542 mm
u=tg-1( H+b-h)/（e+Rmin）
=tg-1 (15500+1500-2235)/(854+4000)
所以得：u=71.80
3.全伸臂工作時(shí)：
l=
=
=22056 mm
u3=tg-1 (H+b-h)/(e+Rmin)
=tg-1 (22000+1500-2235)/(854+5000)
所以得： u=74.6
上圖中各尺寸如下：
e1=390mm. e2=240mm e3=420mm e0=390mm e=854mm.
b=1500mm H1=9000mm. h=2235mm h-h0=1470mm
R=3000mm(全縮臂) 4000(半伸臂) 5000（全伸臂）。
l=1575mm l”=2120mm
l1=9120mm u1=65 l2=15542mm u2=71.80 l3=22056mm u3=74.6
4. 起重臂機(jī)構(gòu)尺寸的確定：見圖2-2。
圖 2-2起重臂機(jī)構(gòu)尺寸
∵ 基本臂工作長(zhǎng)度l
∴基本臂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度
在圖2-3中：
∵
∴伸縮臂的伸縮長(zhǎng)度為
=(
=(22056-8520-600)/2
=6468mm
第二節(jié)臂外伸長(zhǎng)度為
=+=6468+200=6668mm
第三節(jié)臂外伸長(zhǎng)度為
=+=6468+400=6868mm
第二節(jié)臂搭接長(zhǎng)度為=1558mm
第三節(jié)臂搭接長(zhǎng)度為=1358mm
第二節(jié)臂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度
=1558+6668
=8226mm
第三節(jié)臂結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度
=1358+6868
=8226mm
一二節(jié)臂間的結(jié)構(gòu)空距
=9120-8226-400
=494mm
二三節(jié)臂間的結(jié)構(gòu)空距
=8226+400+8226
=400mm
圖 2-3起重臂機(jī)構(gòu)尺寸
2.4.2：變幅油缸的長(zhǎng)度。
要求；動(dòng)臂擺角 0—74.6。
由整機(jī)和工廠的工藝要求以及變幅油缸的工作壓力決定三鉸點(diǎn)最佳位置如下圖所示：
圖 2-4三鉸點(diǎn)最佳位置
a3=ctg-1 h0/l’ =ctg-1 765/1575 =64.09
a2=tg-1 (e3-e0)/lo =tg-1( 420-390)/4350 =0.395
a1=90-a2-a3 =90
變幅油缸的長(zhǎng)度l5=
其中 a==
由圖知：
d=
=
=4350.10 mm
所以：
l=
=2870.76 mm.
取整得 l=2870mm 即油缸縮回時(shí)長(zhǎng)度。
由l5值重新確定角度a1.
a=cos-1( a
=cos-1(1750.957
=25.477
油缸全伸時(shí)的長(zhǎng)度l5’為
l5’=
=4965.35 mm
取整后得l=4970 mm
重新確定吊臂工作時(shí)的最大仰角：
u
=74.777
吊臂擺角 u=0
變幅油缸行程 L=l=4970-2870=2100 mm
變幅油缸的伸縮比 c=l=4970/2870=1.732
油缸類型的選?。?
由受力分析可知，當(dāng)基本臂起吊最大額定起重量時(shí)，變幅油缸的工作壓力值最大。此時(shí)，Q吊具自重為G.起重臂自重為G=33.81KN。
變幅油缸的工作壓力為：
T=(R
=(3000+854)[1.2(156.8+3.92)+1/3 *33.81]/2120
=371.1 KN
查《機(jī)械手冊(cè)》，應(yīng)選取推力為407.15KN缸徑為180mm的標(biāo)準(zhǔn)工程液壓缸作為變幅油缸。
2.4.3．起升機(jī)構(gòu)計(jì)算：
起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)械的主要機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)重物的升降運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，由高速油馬達(dá)傳動(dòng)通過(guò)減速器帶動(dòng)起升卷筒減速器選用二級(jí)圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)減速器，起傳動(dòng)比i=40。
1.鋼絲繩直徑的確定：
選取單聯(lián)卷筒滑輪組倍率m=3~6,取m=6,x=1(多層卷繞)，，。
由已知條件得：
而(拉力)
鋼絲繩直徑,因工作級(jí)別為Ms，選取c=0.100()。所以d=16.95mm.，取d=17.5mm,(點(diǎn)接觸鋼絲繩6*37股)。
2. 根據(jù)起重量選取起重量為16tf的單鉤，其主要尺寸為：D=150mm,S=120mm,。（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）該吊鉤截面為梯形，材料為20鋼。
3.確定卷筒尺寸:
.
卷筒長(zhǎng)度,多層卷繞取n=4,
所以L=1.1*6*22000*17.5/[3.14*4*(300+4*17.5)]=546.8mm.,取L=550mm.卷筒壁厚：
強(qiáng)度校核:對(duì)于HT300的鑄鐵材料,抗壓強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度極限.
。
因是多層卷繞，鋼絲繩卷繞箍緊對(duì)卷筒產(chǎn)生的壓應(yīng)力，強(qiáng)度合格。
鋼絲繩卷繞產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力，其中
M=1/4*SL=1/4*28740*550=3951750
所以，
合成應(yīng)力：
所以：
4.各層卷繞直徑的確定：
第一層
第二層
第三層
第四層
5.起升油馬達(dá)的選擇：
選取二級(jí)臥式減速器傳動(dòng)比i=40,減速箱為ZQH型標(biāo)準(zhǔn)減速箱。
起升速度V=12m/min=0.2m/s 。
(1),滿載起升時(shí)需要油馬達(dá)輸出的力矩
=1.2（156.8+3.92）[300+（2*4-1）*17.5]/（2*6*40*0.9）
=188.6N*m
(2).油馬達(dá)工作壓力
選取MCY14-1B型油馬達(dá)，q馬=63ml/r
（3）.根據(jù)起升速度確定油馬達(dá)軸轉(zhuǎn)速
（4）.油馬達(dá)進(jìn)出口流量
(5).各卷繞層起升速度的確定：
第一層
同理，第二層 ，第三層 ，第四層 起升速度：
2.4.4旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算：
此次設(shè)計(jì)的16t全液壓起重機(jī)采用的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置為低速大扭矩馬達(dá)來(lái)代替高速馬達(dá)配減速裝置的機(jī)構(gòu)。雖然低速大扭矩馬達(dá)本身重量和尺寸都較大，但省去了多級(jí)的減速裝置。低速大扭矩馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，從而通過(guò)旋轉(zhuǎn)支承裝置實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，采用低速大扭矩馬達(dá)使得結(jié)構(gòu)顯得緊湊，工作平穩(wěn)，并可實(shí)現(xiàn)多周旋轉(zhuǎn)，但低速大扭矩馬達(dá)成本高。
回轉(zhuǎn)支承裝置采用交叉滾柱式內(nèi)嚙合回轉(zhuǎn)支承裝置。這種支承裝置的回轉(zhuǎn)摩擦阻力距小，承載能力大，高度低，可以降低整車重心，從而增大起重機(jī)的穩(wěn)定性能。交叉滾柱式旋轉(zhuǎn)支承裝置滾動(dòng)軸承的一列滾子中，軸線交叉布置，分別承受向上與向下的軸向力，故受力滾柱為總滾柱數(shù)的一半，但由于滾柱與滾道間的擠壓接觸面積大，故承載能力并不降低。
布置形式是將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)放在起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分上，大齒輪固定在起重機(jī)非旋轉(zhuǎn)部分上，不運(yùn)動(dòng)，與其嚙合的小齒輪既自轉(zhuǎn)也圍繞大齒輪公轉(zhuǎn)。其目的是讓在行駛過(guò)程中回轉(zhuǎn)平臺(tái)不會(huì)左右擺動(dòng)，從而增加整車的穩(wěn)定性。
1.旋轉(zhuǎn)支承裝置的選擇：
交叉滾柱式選擇支承裝置：.（查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)）。
2.作用在支承裝置上的等效彎矩為：
其中G=33.81KN,C=600mm,G=53%*23*9.8=119.462KN.
M=(156.8+3.92)*3000+33.81*(4350*cos65-854)-119.42*600=443765KN*mm
V=
因?yàn)?
所以
其中，
圖2-5受力分析
(摩擦阻力矩)
R=3000mm,L=4560mm;
所以
傾斜阻力矩
其中
所以：
3.液壓馬達(dá)的計(jì)算：
(1).油馬達(dá)需要輸出的最大力矩：
（2）.油馬達(dá)的工作壓力：
（3）.油馬達(dá)的轉(zhuǎn)速:
選取IJMD-125型徑向柱塞馬達(dá)，q馬=6140ml/r, n馬=10r/min,
P馬=16Mpa。
2.4.5滑輪計(jì)算：
2.4.6支腿裝置
為了增加起重機(jī)穩(wěn)定性和減輕輪胎負(fù)荷，采用“H”型支腿，該支腿具有對(duì)地面適應(yīng)行好，易于調(diào)平并有很高的穩(wěn)定性，用于大中型車輛。液壓油控制各支腿水平缸和垂直缸的動(dòng)作。該支腿采用自動(dòng)調(diào)平裝置，保證了起重機(jī)在不平場(chǎng)地工作時(shí)能夠自動(dòng)保持水平狀態(tài)，從而提高了起重機(jī)的穩(wěn)定性，這對(duì)提高起重量和增加吊臂長(zhǎng)度有利。該機(jī)構(gòu)是將支腿油缸接地和底架傾斜聯(lián)系起來(lái)而達(dá)到底架調(diào)平的，這不但防止了用三個(gè)支腿油缸來(lái)支承底架的危險(xiǎn)，而且能夠在支腿油缸伸出最小行程的情況下來(lái)使底架保持水平。此外，當(dāng)?shù)准芩浇拥貢r(shí)，本裝置亦可將其指示出來(lái)，所以比起其他調(diào)平方法極大的提高了安全性。
第三章 基本臂設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算
箱形伸縮式吊臂應(yīng)按最小幅度吊起最大起重量的工況進(jìn)行計(jì)算。而最大幅度吊起最小起重量是由整機(jī)穩(wěn)定性決定的。
3.1.1計(jì)算參數(shù)：
見圖3-1
基本參數(shù)有：e e
吊具重3.92KN. 吊臂重33.81KN. 起升滑輪組倍率6.
起升滑輪組效率0.952
吊臂材料取40Mn，其屈服極限, 彈性模量E= 吊臂傾角u=.
圖 3-1基本參數(shù)
取截面特性：
圖3-2（基本臂）
A=2(360*5+540*5)=9000
=1.449*10
二節(jié)臂
圖3-3（二節(jié)臂）
=1.176*10
三節(jié)臂
=0.93*10
圖3-4 （三節(jié)臂）
3.1.2.設(shè)計(jì)計(jì)算
1.基本臂工況一：額定起重量工作幅度為基本臂工作時(shí)，臂架傾角制動(dòng)，工作最大風(fēng)壓，，風(fēng)向垂直于變幅平面。
（1）.計(jì)算簡(jiǎn)圖及計(jì)算載荷
圖3-5受力分析
（2）.吊臂在變幅平面承受的載荷
1. 垂直載荷Q
取
Q =1.2(156.8+3.92)+1/3*1*33.81
=204.134KN
2.起升繩拉力S
=1.2(156.8+3.92)/6*0.952=33.76KN
3.軸向力P
=33.76*1+204.134*
=218.768KN
4.橫向力
=204.134*cos650
=86.271KN
5.由垂直力Q和起升繩拉力?S對(duì)吊臂軸線偏心引起的力矩
=1.2(156.8+3.92)*390sin65-33.76*240*cos0
=60.067KN*m
(3).吊臂在旋轉(zhuǎn)平面承受的載荷：
1．作用于臂端的側(cè)向力=,在此處影響很小，可以忽略不計(jì)，因此，
=
=（
=(156.8+3.92)tg3
=8.423KN
2.臂端力矩
=8.423*390
=3.28497KN*m
3.載荷Q在吊臂方向分力R
R=Qsinu
=204.134sin65
=185.008KN
4.變方向軸向力
=
=33.76KN
(4).臨界力計(jì)算；
1.變幅平面
因?yàn)椋?4350/9120 =0.477
可得
=
=5.23*
=
=1.0487
2.旋轉(zhuǎn)平面：
在式中通過(guò)下圖計(jì)算：
AD=
=
(5). 強(qiáng)度校核
1．應(yīng)力計(jì)算：
a.變幅平面內(nèi)力圖.
b.旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)力圖。
c.正應(yīng)力計(jì)算及校核.
A1-A1
A2-A2
My
50.952*10
471.57967*10
Wy
1.449*10
1.449*10
Mz
72.85895*10
40.17771*10
Wz
1.16*10
1.16*10
Ky
1.0487
1.0487
Kz
1.1997
1.1997
A
9000
9000
-24.1
-24.1
±36.9
±341.3
+75.35 -75.35
+75.35 -75.35
+41.55 -41.35
+41.35 -41.35
+88.15 -62.55
+14.35 -136.35
+358.75 +275.65
-323.85 -406.95
強(qiáng)度合格。
（6）.剛度校核：
1.計(jì)算載荷：
=(156.8+3.92)+1/3*33.81=171.99KN
變幅平面水平力T=Qcosu=171.99*cos65=72.686KN
旋轉(zhuǎn)平面水平力T=8.423KN
2.剛度校核:
a.變幅平面:
,其中
所以
[f]=L’/50=6945/50=138.9mm>
b.旋轉(zhuǎn)平面：
<[f]
所以在兩個(gè)方向的剛度均滿足要求。
第四章 整體穩(wěn)定性計(jì)算
4.1前言：
起重機(jī)的穩(wěn)定性表示起重機(jī)在各種情況下抵抗傾翻保持穩(wěn)定的能力。當(dāng)起重機(jī)承受的升力（包括自身的重力）對(duì)支承平面的傾覆軸線產(chǎn)生的傾覆力矩大雨穩(wěn)定力矩時(shí)，起重機(jī)就繞傾覆軸線傾翻。統(tǒng)計(jì)資料表明，在臂架式運(yùn)行起重機(jī)的重大事故中，喪失穩(wěn)定的傾翻事故約占60%。起重機(jī)傾翻必然導(dǎo)致機(jī)器和貨物破損，人身傷亡，后果極其嚴(yán)重。因此，在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)，必須保證起重機(jī)有足夠的抗傾覆穩(wěn)定性。
4.2穩(wěn)定性計(jì)算：（基本臂）
4.2.1．計(jì)算工況：
. 根據(jù)GB-3811-83規(guī)定，按起重機(jī)的特征分，汽車起重機(jī)屬動(dòng)性很大的起重機(jī)（工組）。驗(yàn)算工況是在最小幅度最大起重量，支腿全伸時(shí)的側(cè)方和后方穩(wěn)定性，根據(jù)
4.2.2側(cè)方穩(wěn)定：
圖4-1側(cè)方穩(wěn)定性分析
其中，a=4800mm,
b=854mm,c=600mm,G=33.81KN.
故
=702508.86KN*mm
1.無(wú)風(fēng)靜載工況：
所以穩(wěn)定性合格。
2.有風(fēng)動(dòng)載工況：
載荷系數(shù)
因吊重鋼絲繩相對(duì)于鉛垂線的偏擺角所引起的重物水平分力為：
起重臂水平慣性力為：
與傾覆同向的風(fēng)力為：
所以：
=1.15*156.8（3000-4800/2）+（8.423+0.291）*9000+4.275*（9000-9120*/2）
=207425.436KN*mm
因?yàn)椋?
所以穩(wěn)定性合格。
1.突然卸載或吊具脫落工況：
此時(shí)載荷系數(shù)為
傾覆力矩為：
=-18816KN*mm<0
所以穩(wěn)定性合格。
終上所述，均大于0，側(cè)方穩(wěn)定性合格。
4.2.3．后方穩(wěn)定性：
基本臂工作起吊最大額定起重量時(shí)，其受力簡(jiǎn)圖如下，
傾覆軸線為后支腿中心連線。
基本參數(shù)：b=854mm, c=600mm, d=1770mm, 。
圖4-2后方穩(wěn)定性分析
其中
G根=12.09KN
所以
=539206.56KN*mm
1.無(wú)風(fēng)傾載工況：
所以
故 穩(wěn)定性合格。
2.有風(fēng)動(dòng)載工況：
=321027.036KN*mm
故 穩(wěn)定性合格。
3.突然卸載或吊具脫落工況：
=-38572.8KN*mm<0
所以 穩(wěn)定性合格。
綜上所述：后方穩(wěn)定性驗(yàn)算合格。
4.3 全伸臂時(shí)穩(wěn)定性計(jì)算：
4.3.1計(jì)算工況：
根據(jù)GB3811-83規(guī)定，可知驗(yàn)算工況是指
最大起重量，支腿全伸時(shí)的側(cè)方和后方穩(wěn)定性。依據(jù)
，在此僅驗(yàn)算靜載無(wú)風(fēng)工況。
4.3.2側(cè)方穩(wěn)定性：
圖如下：
圖4-3側(cè)方穩(wěn)定性分析
其中
所以
=670367.08KN*mm
其中
所以
故 側(cè)方穩(wěn)定性驗(yàn)算通過(guò)。
4.3.3后方穩(wěn)定性：
見圖4-2
=225.4*（600+1770）+14.02*（854+1770）-19.79*（5000-1770）
=507064.78KN*mm
所以 后方穩(wěn)定性合格。
第五章 起重特性曲線
5.1概述
起重機(jī)的起重特性是由機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)和整體穩(wěn)定性三個(gè)因素綜合決定的。起重機(jī)的起重特性曲線是由吊臂強(qiáng)度起重特性曲線，抗傾覆穩(wěn)定起重特性曲線和設(shè)計(jì)時(shí)所給定的M值所決定的。根據(jù)計(jì)算公式可繪制出相應(yīng)的曲線，曲線與坐標(biāo)橫軸包圍的面積表示起重機(jī)安全工作的范圍。
5.2 吊臂強(qiáng)度起重特性曲線
5.2.1全縮臂工作時(shí)：
變幅油缸支承處吊臂的彎矩為：
當(dāng)R=3000mm,,，,時(shí)，可上式求出彎矩
從而可以得到幅度R與起重量Q的關(guān)系式
即：
起重量
5.2.2半伸臂工作時(shí):
變幅油缸支承處吊臂的彎矩為:
當(dāng)R=4000m，
時(shí),可按上式求出彎矩
從而可以得到幅度R與起重量:
即
起重量
5.2.3全伸臂工作時(shí)：
變幅油缸支承處吊臂的彎矩為:
當(dāng) R=5000mm,
時(shí),可按上式求出彎矩
從而可以得到幅度R與起重量:
即
起重量
5.3抗傾覆穩(wěn)定性曲線：
由式：
可推出
其中.
5.4起重特性曲線的繪制:
將已知數(shù)據(jù)帶入4.2和4.3中的與R的關(guān)系式中即可得到起重機(jī)穩(wěn)定性和吊臂強(qiáng)度決定的起重特性曲線和起重特性表.
輸出結(jié)果及其曲線繪制如下
曲線如下：
第六章 起重機(jī)的PLC設(shè)計(jì)
又由于使用現(xiàn)場(chǎng)的條件不同，要求控制設(shè)備有隨機(jī)手動(dòng)控制功能，以保證運(yùn)行是的安全。采用PLC控制作為起重機(jī)質(zhì)量檢測(cè)的控制設(shè)備，可以很好地解決實(shí)際的要求和問(wèn)題，我們采用西門子S7-200系列的PLC。
6.1分析運(yùn)行過(guò)程
為了保證程序運(yùn)行的可靠，程序中設(shè)置了前進(jìn)與后退、左行與右行、上升與下降的互鎖觸點(diǎn)。
進(jìn)退機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程，運(yùn)行時(shí)分手動(dòng)操作和自動(dòng)操作。
6. 2 I/O端口接線
I/O端口接線圖
6.3 起重機(jī)PLC自動(dòng)控制梯形圖
傳統(tǒng)的電器圖，一般包括電器原理圖、電器布置圖及電器安裝圖。在PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖可以統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電器圖的基礎(chǔ)上增加了PLC部分，因此在電器原理固中應(yīng)增加PLC的I/O連接圖。 在PLC控制系統(tǒng)的電器圖中包括程序圖(梯形圖)，可以稱它為"軟件圖"。向用戶提供“軟件圖”，可便于用戶生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分折和排除故障。
實(shí)現(xiàn)上述要求可通過(guò)設(shè)計(jì)PLC梯形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)，程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號(hào)組成，易于理解和記憶。在編制程序過(guò)程中，人們習(xí)慣于用文字或動(dòng)作流程圖表達(dá)系統(tǒng)的控制過(guò)程，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)PLC的控制程序(梯形圖)，這樣編寫的程序有很多不嚴(yán)密之處，在調(diào)試中會(huì)出現(xiàn)意想不到的錯(cuò)誤?；蛴肞LC中的繼電器符號(hào)通過(guò)狀態(tài)表法和邏輯表達(dá)式設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的PLC程序，雖所編程序嚴(yán)密，對(duì)于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)尚可對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，往往卻需要大量中間過(guò)程，程序設(shè)計(jì)過(guò)程較為復(fù)雜，又極為費(fèi)時(shí)。編程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號(hào)。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn)PLC與普通的計(jì)算機(jī)是完全相同的。同時(shí)PLC也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號(hào)或圖形符號(hào)編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的PLC指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號(hào)。
梯形圖：
6.4 指令表：
51
Network 1 // 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題
LD I0.0
AN T37
TON T37, 50
Network 2
LD T37
LDN SM0.1
O C50
CTU C47, 6
Network 3
LD C47
A T37
LDN SM0.1
O C50
CTU C48, 9
Network 4
LD C48
A T37
LDN SM0.1
O C50
CTU C49, 6
Network 5
LD C49
AN T37
LDN SM0.1
O C50
CTU C50, 9
Network 6
LD I0.0
AN C47
AN C59
AN I0.1
LD I0.1
AN I0.0
OLD
= Q0.0
Network 7
LD C49
AN C47
AN C59
AN I0.2
LD I0.2
AN I0.0
OLD
= Q0.1
Network 8
LD I0.0
A C52
TON T40, 10
Network 9
LD T40
AN T41
TON T41, 10
Network 10
LD T41
LDN SM0.1
O C54
CTU C51, 14
Network 11
LD T41
A C51
LDN SM0.1
O C54
CTU C52, 23
Network 12
LD T41
A C52
LDN SM0.1
O C54
CTU C53, 14
Network 13
LD T41
A C53
LDN SM0.1
O C54
CTU C54, 23
Network 14
LD T41
AN C51
AN C59
AN I0.3
LD I0.3
AN I0.0
OLD
= Q0.2
Network 15
LD C52
AN C53
AN C59
AN I0.4
LD I0.4
AN I0.0
OLD
= Q0