汽車起重機回轉(zhuǎn)裝置設(shè)計

潘圣亞 鄭文標

摘要：基于汽車起重機回轉(zhuǎn)部件的工作特點，設(shè)計了汽車起重機的回轉(zhuǎn)裝置機械結(jié)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)支撐軸承、轉(zhuǎn)臺、驅(qū)動裝置等部件，及其參數(shù)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：汽車起重機；回轉(zhuǎn)裝置；設(shè)計

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：1672—3198（2014）21—0191—01

1引言

汽車起重機是針對貨物施工和提起的一種機械。它與挖掘機、推土機、液壓破碎機等多種工作裝置共同使用，具有起重、卸貨等多種功能。汽車起重機可以大幅度地滿足施工方案及特種工作的要求，在道路施工、車站、碼頭、水電站、房屋建設(shè)等場所中得到很好的應(yīng)用。

2回轉(zhuǎn)裝置的總體設(shè)計

2.1整機性能參數(shù)

本次設(shè)計起重機參數(shù)如表1、表2、表3。

2.2回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

汽車起重機回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1、圖2所示，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)是通過安裝在汽車起重機上的滾動軸承實現(xiàn)的。回轉(zhuǎn)支撐滾動軸承的外座圈使用螺柱與轉(zhuǎn)臺連接在一起，在軸承內(nèi)圈與底架通過螺栓連接，軸承內(nèi)圈與軸承外圈之間有滾動體。液壓馬達的轉(zhuǎn)速很高，為了使轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速可以得到調(diào)速，在汽車起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)中安裝了減速器，通過改變減速器中的齒輪嚙合，就可以使轉(zhuǎn)臺得到不同的轉(zhuǎn)速。其次，汽車起重機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)必須能把減速器支承在固定部分上，使回轉(zhuǎn)簡單靈活?；剞D(zhuǎn)裝置的支撐軸承是滾動軸承，它的徑向尺寸和軸向尺寸都比普通滾動軸承的尺寸要大很多。因此，它能承受更大的徑向力、軸向力，以及傾覆力矩。

2.3回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計計算

2.3.1回轉(zhuǎn)機構(gòu)的基本要求

汽車起重機回轉(zhuǎn)裝置的工作時間約占整個工作循環(huán)時間的45%-60%，控制回路的發(fā)熱量占汽車起重機整機發(fā)熱量的25%-43%。通過減少汽車起重機回轉(zhuǎn)裝置在工作過程中的發(fā)熱量，提高能源的利用率。因此對汽車起重機

的回轉(zhuǎn)裝置有以下要求。首先，為了減少汽車起重機回轉(zhuǎn)

2.3.2回轉(zhuǎn)機構(gòu)參數(shù)的計算

（1）回轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動慣量。

平臺轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)根據(jù)汽車起重機最常用的工作裝置來估計。對于中小型汽車起重機（m取6t），滿載回轉(zhuǎn)是平臺最大的轉(zhuǎn)動慣量如式（1）。

J=177m53=3.61×108（kg·m2）（1）

式（1）中，m——整機質(zhì)量，kg。

空載回轉(zhuǎn)時平臺轉(zhuǎn)動慣量如式（2），慣量系數(shù)如式（3）。

Jo=99m53=2.02×108（kg·m2）（2）

λ=JJ0≈1.8（3）

（2）回轉(zhuǎn)平臺啟動力矩和制動力矩。

平臺回轉(zhuǎn)啟動力矩一般小于制動力矩。當回轉(zhuǎn)機構(gòu)僅靠液壓制動時，啟動力矩M0小于或等于制動力矩MB，可以取轉(zhuǎn)矩系數(shù)C如式（4）。

C=MBM0=1～1.1（4）

式（4）中，當回轉(zhuǎn)機構(gòu)帶附加機械制動時，C最高可達到2，一般取C=1.6。

對于一定的回轉(zhuǎn)機構(gòu)來說，啟動力矩和制動力矩越大，則平臺回轉(zhuǎn)加速度和減速度也越大，從而可提高回轉(zhuǎn)速度，縮短回轉(zhuǎn)時間。但也受地面附著條件的限制。其中地面附著條件可用地面附著力矩MF表示。一般采用簡化公式計算地面附著力矩

MF=5000μm43=5000×0.5×600043=2.7×108N·m（5）

式（5）中Mf——地面附著力矩，N·m；m——整機質(zhì)量，kg；μ——地面附著系數(shù)，輪胎取μ=0.25，機械制動一般取MB=（0.8～0.9）MF，液壓制動可取MB=0.6MF=1.6×108N·m，則M0=MB1.05×1.52×108·m。

（3）確定回轉(zhuǎn)平臺最大轉(zhuǎn)速。

中小型汽車起重機實際轉(zhuǎn)角范圍一般在70°～1.35°之間，而標準計算一般取在90°～120°之間。變量泵的能量損失較小，功率利用較好，標準計算轉(zhuǎn)角可以取大一些。

平臺尚未加速到額定轉(zhuǎn)速時就開始制動減速，且最大轉(zhuǎn)速一般出現(xiàn)在空載回轉(zhuǎn)階段。最大角速度計算如式（6），轉(zhuǎn)速計算如式（7）。

ωmax=6φMJ0（2R+1R2+3C）=6×2π3×1.52×1082.02×108×2+1+31.05

=1.27rad/s

（6）

n=60ω2π=1.21 r/min（7）

式（6）中，ωmax——最大回轉(zhuǎn)角速度，rad/s；φ——標準計算轉(zhuǎn)角，rad；M——啟動轉(zhuǎn)矩，

N·m；J0——空載回轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)動慣量，kg·m2；R——變量調(diào)節(jié)系數(shù)，定量泵R=1；C——力矩與啟動力矩之比，為常數(shù)。

平臺最大的轉(zhuǎn)速太低，則會影響生產(chǎn)效率，但最大轉(zhuǎn)速太高，不僅不能提高生產(chǎn)率，反而會增加啟動制動過程中的能量消耗，引起系統(tǒng)發(fā)熱。此外，平臺最大轉(zhuǎn)速的提高也受整機穩(wěn)定性限制。因此，回轉(zhuǎn)平臺的最大轉(zhuǎn)速的確定需要綜合考慮各參數(shù)之間關(guān)系及其對液壓挖掘機主要經(jīng)濟指標的影響。

（4）回轉(zhuǎn)裝置總傳動比。

回轉(zhuǎn)裝置總傳動比如式（8）。

i=nmnmax

=220012.1=182（8）

式（8）中，nm——回轉(zhuǎn)馬達的最高轉(zhuǎn)速，單位r/min；nmax—回轉(zhuǎn)平臺的最高轉(zhuǎn)速，單位r/min。

回轉(zhuǎn)裝置的總傳動比是由回轉(zhuǎn)減速器的傳動比與回轉(zhuǎn)齒輪的傳動比兩部分構(gòu)成的，如式（9）。

i=irz2z1（9）

式（9）中，ir——回轉(zhuǎn)減速器的傳動比；Z2——回轉(zhuǎn)支撐大齒圈齒數(shù)；Z1——回轉(zhuǎn)小齒輪齒數(shù)；取z2z1=7則ir=1827=26。

3結(jié)束語

本設(shè)計主要針對回轉(zhuǎn)機構(gòu)的參數(shù)進行計算，參數(shù)的確定直接關(guān)系到汽車起重機回轉(zhuǎn)裝置的傳動穩(wěn)定性和可靠性。其設(shè)計分析結(jié)果對新產(chǎn)品開發(fā)具有指導意義，并為其選擇緊固用的高強度螺栓、連接螺栓設(shè)計參數(shù)等提供了分析計算基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]楊璐，徐倩.汽車起重機回轉(zhuǎn)機構(gòu)動態(tài)仿真[J].機床與液壓，2011，（11）：118120.