潘圣亞 鄭文標(biāo)

摘要：基于汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)部件的工作特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了汽車(chē)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)支撐軸承、轉(zhuǎn)臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置等部件，及其參數(shù)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)起重機(jī)；回轉(zhuǎn)裝置；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672—3198（2014）21—0191—01

1引言

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

2回轉(zhuǎn)裝置的總體設(shè)計(jì)

2.1整機(jī)性能參數(shù)

本次設(shè)計(jì)起重機(jī)參數(shù)如表1、表2、表3。

2.2回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1、圖2所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)安裝在汽車(chē)起重機(jī)上的滾動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)的。回轉(zhuǎn)支撐滾動(dòng)軸承的外座圈使用螺柱與轉(zhuǎn)臺(tái)連接在一起，在軸承內(nèi)圈與底架通過(guò)螺栓連接，軸承內(nèi)圈與軸承外圈之間有滾動(dòng)體。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速很高，為了使轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速可以得到調(diào)速，在汽車(chē)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中安裝了減速器，通過(guò)改變減速器中的齒輪嚙合，就可以使轉(zhuǎn)臺(tái)得到不同的轉(zhuǎn)速。其次，汽車(chē)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)必須能把減速器支承在固定部分上，使回轉(zhuǎn)簡(jiǎn)單靈活?；剞D(zhuǎn)裝置的支撐軸承是滾動(dòng)軸承，它的徑向尺寸和軸向尺寸都比普通滾動(dòng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

2.3.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本要求

汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)裝置的工作時(shí)間約占整個(gè)工作循環(huán)時(shí)間的45%-60%，控制回路的發(fā)熱量占汽車(chē)起重機(jī)整機(jī)發(fā)熱量的25%-43%。通過(guò)減少汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)裝置在工作過(guò)程中的發(fā)熱量，提高能源的利用率。因此對(duì)汽車(chē)起重機(jī)

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

2.3.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算

（1）回轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)根據(jù)汽車(chē)起重機(jī)最常用的工作裝置來(lái)估計(jì)。對(duì)于中小型汽車(chē)起重機(jī)（m取6t），滿(mǎn)載回轉(zhuǎn)是平臺(tái)最大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如式（1）。

J=177m53=3.61×108（kg·m2）（1）

式（1）中，m——整機(jī)質(zhì)量，kg。

空載回轉(zhuǎn)時(shí)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)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(tái)啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩。

平臺(tái)回轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩一般小于制動(dòng)力矩。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)僅靠液壓制動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)力矩M0小于或等于制動(dòng)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(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶附加機(jī)械制動(dòng)時(shí)，C最高可達(dá)到2，一般取C=1.6。

對(duì)于一定的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，啟動(dòng)力矩和制動(dòng)力矩越大，則平臺(tái)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(shí)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(jiǎn)化公式計(jì)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(jī)質(zhì)量，kg；μ——地面附著系數(shù)，輪胎取μ=0.25，機(jī)械制動(dòng)一般取MB=（0.8～0.9）MF，液壓制動(dòng)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(tái)最大轉(zhuǎn)速。

中小型汽車(chē)起重機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)角范圍一般在70°～1.35°之間，而標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)角可以取大一些。

平臺(tái)尚未加速到額定轉(zhuǎn)速時(shí)就開(kāi)始制動(dòng)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(jì)算如式（6），轉(zhuǎn)速計(jì)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(biāo)準(zhǔn)計(jì)算轉(zhuǎn)角，rad；M——啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，

N·m；J0——空載回轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)力矩之比，為常數(shù)。

平臺(tái)最大的轉(zhuǎn)速太低，則會(huì)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(huì)增加啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程中的能量消耗，引起系統(tǒng)發(fā)熱。此外，平臺(tái)最大轉(zhuǎn)速的提高也受整機(jī)穩(wěn)定性限制。因此，回轉(zhuǎn)平臺(tái)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(duì)液壓挖掘機(jī)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。

（4）回轉(zhuǎn)裝置總傳動(dòng)比。

回轉(zhuǎn)裝置總傳動(dòng)比如式（8）。

i=nmnmax

=220012.1=182（8）

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

回轉(zhuǎn)裝置的總傳動(dòng)比是由回轉(zhuǎn)減速器的傳動(dòng)比與回轉(zhuǎn)齒輪的傳動(dòng)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(dòng)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(yǔ)

本設(shè)計(jì)主要針對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，參數(shù)的確定直接關(guān)系到汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)裝置的傳動(dòng)穩(wěn)定性和可靠性。其設(shè)計(jì)分析結(jié)果對(duì)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義，并為其選擇緊固用的高強(qiáng)度螺栓、連接螺栓設(shè)計(jì)參數(shù)等提供了分析計(jì)算基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊璐，徐倩.汽車(chē)起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真[J].機(jī)床與液壓，2011，（11）：118120.