SQ6S伸缩臂式随车起重机设计计算书

SQ6S伸缩臂式随车起重机设计计算书
第一章概述
SQ6S型随车起重机是以解放CA1165P1K2L2载重汽车为底盘，起重机直接安装在驾驶室和货箱之间的车架上，车架部分改装，动力以取力机构的形式从汽车发动机得到动力，各工作机构的动力皆来源于液压泵，在设计过程中，强调整车的性价比。

第二章整车稳定性的计算
一、装后起重机作业的主要参数和起重性能表：表一
二、底盘重心位置计算
1.根据底盘技术参数可知如下参数：表二
1．1各部件距回转中心的距离L(i)mm和各部件的重量G(i)Kg
1.1.1吊勾总成 L(1)=3940 G(1)=54.1
1.1.2 伸缩臂总成 L(2)=1800 G(2)=723.4
1.1.3 起升机构 L(3)=-55 G(3)=95
1.1.4 转台与齿轮柱焊接 L(4)=-30 G(4)=207 1.1.5 油箱安装总成 L(5)=-215 G(5)=36 1.1.6 固定支腿与活动支腿装配 L(6)=-270 G(6)=506.8 1.1.7 回转基座装配 L(7)=0 G(7)=120 1.1.8 基座与固定腿焊接 L(8)= 0 G(8)=165 1.1.9 操纵系统 L(9)=250 G(9)=40 1.1.10 液压系统 L(10)=200 G(10)=200 1.1.11 变幅油缸 L(11)=280 G(11)=120 1.1.12 其它 L(12)= 0 G(12)=70 1.2 吊机自重：G(S)=∑==12
1i i G(i)=2337 Kg
1.3 吊机重心距回转中心距离：
L1 =
∑
==12
1
i i G(i)⨯L(i)/ G(S)=620 mm
2. 吊机在全伸状态时的重心计算 2.1 各部件距回转中心的距离L2(i)mm
经分析可知：只有吊勾和伸缩臂总成的重心发生变化
2.1.1 吊勾总成 L2(1)=9240 2.1.2 伸缩臂总成 L2(2)=4000 2.2 吊机重心距回转中心距离：
L1 =
∑
==12
1
i i G(i)⨯L(i)/ G(S)=1421 mm
3. 吊机在行驶状态下的桥荷分布：
根据上述计算全缩时吊机重心距回转中心距离为620mm 。

又根据设计图
倾翻力矩：M Q = 7012 X 1100 = 7713200 Kg.mm
稳定力矩： M W = 2337 X (2228-1500)+7040 X 1672 = 13472216 Kg.mm
其中G1 ---- 基本臂本身的重量 238Kg 其中G2 ---- 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 ---- 二节伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度时距截面的距离为8425mm 其中L1 ---- 基本臂重心到截面的距离为1050mm 其中L2 ---- 一节伸臂重心到截面的距离为4166mm 其中L3 ---- 二节伸臂重心到截面的距离为7035mm
M A =G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3=11024819Kg.mm
σ
= M A /W A =26.6 Kg/mm 2<[σ]
2．一节伸缩臂的强度校核
2.1 一节伸缩臂的最小截面模量W A =288027mm 3其结果是由计算软件得出。

其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为[σ]=500/1.5=33
3.33 Mpa 2.2 基本臂的所受的最大弯矩M A =G.L +G2.L2+G3.L3 其中G ---- 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G2 ---- 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 ---- 二节伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度时距截面的距离为5584mm 其中L2 ---- 一节伸臂重心到截面的距离为1330mm 其中L3 ---- 二节伸臂重心到截面的距离为4254mm
M A =G.L+ +G2.L2+G3.L3=6882686Kg.mm
σ
= M A /W A =23.9 Kg/mm 2<[σ]
3．二节伸缩臂的强度校核
3.1 一节伸缩臂的最小截面模量W A =228703mm 3其结果是由计算软件得出。

其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为[σ]=500/1.5=333.33 Mpa 3.2 基本臂的所受的最大弯矩M A =G.L +G3.L3 其中G ---- 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G3 ---- 二节伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度时距截面的距离为2779mm 其中L3 ---- 二节伸臂重心到截面的距离为1350mm
M A =G.L+ +G2.L2+G3.L3=3231050Kg.mm
σ
= M A /W A =14.1 Kg/mm 2<[σ]
二、伸缩臂总成的挠度校核
1.挠度的计算：由实际工况可知伸缩臂总成各臂都可认为悬臂梁结构。

因此也可简化如图四：其各个截面的惯性矩分别为
I A —惯性矩 I 1 = 79729603mm 4 I B —惯性矩 I 2 = 51070540mm 4 I C —惯性矩 I 2 = 36819657mm 4
由设计图样可知各臂的重量和距各截面的距离。

G －吊重的总重 1100kg
G1－基本臂的重量 238kg G2－一节伸缩臂的重量 144kg G3－二节伸缩臂的重量 129kg
2.1计算基本臂的挠度和转角 f
基
由基本臂的重量和其所产生的弯矩两部分组成。

2.1.1基本臂的所受的最大弯矩M A =G.L+G1.L1+G2.L2+G
3.L3 其中G ---- 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G1 ---- 基本臂本身的重量 238Kg 其中G2 ---- 一节伸臂本身的重量 144Kg 其中G3 ---- 二节伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度时距截面的距离为8425mm 其中L1 ---- 基本臂重心到截面的距离为1050mm 其中L2 ---- 一节伸臂重心到截面的距离为4166mm 其中L3 ---- 二节伸臂重心到截面的距离为7035mm M A =G.L+G1.L1+G2.L2+G3.L3=11024819Kg.mm
f
1
基 =EJ
ML 22
=26.55 mm =1θ26.55÷2840=0.0093 r
f
11
基=EJ
PL 33
=9.03 mm =11θ 9.03÷1240=0.0073 r
111θ－搭接长度所产生的角度。

L=908 间隙2mm
111θ =2/908=-0.0022 r
2.2计算一节伸缩臂产生的挠度和转角
f
一
由一节伸缩臂的重量和其所产生的弯矩两部分组成。

2.2.1 基本臂的所受的最大弯矩M A =G.L +G2.L2+G
3.L3 其中G ---- 最大幅度时所吊的重量为1100Kg 其中G2 ---- 一节伸臂本身的重量 144Kg
其中G3 ---- 二节伸臂本身的重量 129Kg 其中L ---- 最大幅度时距截面的距离为5584mm 其中L2 ---- 一节伸臂重心到截面的距离为1330mm 其中L3 ---- 二节伸臂重心到截面的距离为4254mm M A =G.L+ +G2.L2+G3.L3=6882686Kg.mm
f
1
一 =EJ
ML 22
=25.25 mm =1θ25.25÷2805=0.009 r
f
11
一=EJ
PL 33
=12.28 mm =11θ 12.28÷1400=0.0088 r
111θ－搭接长度所产生的角度。

L=912 间隙2mm
111θ =2/912=-0.0022 r
2.3 计算二节伸缩臂产生的挠度和转角
f
二
由二节伸缩臂的重量组成。

f
2
=EJ
GL 33=14.94 mm 2.4 伸缩臂总成的总挠度
f z= f 1基
+
11
基
f 11基
+ f
2
+θL 伸
= 26.55+9.03+25.25+12.28+14.94 + (0.0088+0.009+0.0093+0.0073-0.0044)×5584
=255.6 mm
三、齿轮柱校核计算
因其最大起升力矩与SQ6Z 的相同，因此在这不再重复计算。

参见SQ6S
2.1.1固定支腿的截面模量W A =366235mm 3其结果是由计算软件得出。

其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为[σ]=500/1.5=33
3.33 Mpa 2.1.2固定支腿的所受的最大弯矩
M A =4065X(2500-1150+420)=7195050Kg.mm
σ
= M A /W A =19.6 Kg/mm 2<[σ]
2.2活动支腿的强度校核：
2.2.1固定支腿的截面模量W A =336318mm 3其结果是由计算软件得出。

其材料为HQ60屈服极限为500Mpa,许用应力为[σ]=500/1.5=33
3.33 Mpa 2.2.2固定支腿的所受的最大弯矩
M A =4065X(2500-1150)=5487750Kg.mm
σ
= M A /W A =16.3 Kg/mm 2<[σ]
五、轴类的剪切计算
因为SQ6S 的轴与SQ6Z 所用的轴的直径是一样的，以因为SQ6S 的轴的受力要比SQ6Z 的轴的受力小。

因此在这不再重复计算，参见SQ6Z 即可。

第四章 液压系统的设计计算
一、 液压系统压力计算
已知条件：最大起升重量Q ＝6000Kg （工作幅度在2.25m ） 滑轮组倍率 K1＝4
滑轮组效率率 η1＝0.9
超载1.25倍吊重Q ’＝7500Kg 卷筒直径 D ＝0.15m 钢丝绳直径 d ＝0.15m
起升马达排量Qm=40ml/r
变幅缸缸径：0.16m
卷扬减速比：i =28.478
减速机效率：η2＝0.95
起升马达容积效率：η3＝0.92
卷筒绕绳层数：K3＝5
1. 系统压力按超载1.25倍计算
单绳拉力：P＝Q’/ K1. η1=1706.3Kgf
求推力F ：F ＝7500X2.47/.5=37050Kg
变幅缸所需压力：P ＝F/S=37050/(16X16X.785)=18.4Kg/mm2
考虑到管路损失可确定溢流阀调定压力为P1＝20Mpa ，即系统压力为20Mpa 。

二、起升速度的计算 1．计算泵的流量Qb
Q b ＝..ηb b q ηrb =40X10000.92X103＝36.8L/min 其中q b 为泵的排量单位：40mL/r ，
ηb
为泵的容积效率： 0.92 η
rb
为取力器输出转速：1000 r/min
2． 马达的转速N m
N m
＝
q
Q m
b
m b
1000
..η＝36.8X0.92X1000/40=846.4 r/min 3． 起升速度的计算 V =n i .π.D n
式中
n i
――卷筒转速
D
n
――钢丝绳不同绕层对卷筒的直径
3.1 卷筒转速
n i
＝N
m
/ i =846.4/28.48=29.7 r/min
3.2 钢丝绳单绳速度V =n i .π.D n 第一层时：D n ＝0.161m
第二层时：D n ＝0.183m
第三层时：D n＝0.205m
所以：V1蝇＝29.7.π.0.161=15m/min
V2蝇＝29.7.π.0.183=17.1m/min
V3蝇＝29.7.π.0.205=19.1m/min
3.3 起升速度
V1＝15/4=3.75 m/min
V2＝17.1/4=4.275 m/min
V3＝19.1/4=4.775 m/min
起升速度的提高与降低也可由发动机的转速决定。

第五章液压油缸的计算
一、第一变幅油缸的计算：
根据设计图纸可知：缸径：160mm 杆径：110mm 额定压力为20Mpa 由系统压力可得输出力为40217Kgf，对照系统压力计算求得结果可知：第一变幅油缸符合工况要求。

a)伸缩油缸的计算
由其工况可知：只要伸缩油缸的拉力满足提升重物所需的力，那么它的推力就可以不再计算。

3.1 第一伸缩缸：根据设计图纸可知：缸径：80mm 杆径：63mm额定
压力为20Mpa
因此可得出第一伸缩缸的最大推力为10048Kgf
3.2 第二伸缩缸：根据设计图纸可知：缸径：70mm 杆径：50mm额定
压力为20Mpa
因此可得出第二伸缩缸的最大推力为7693Kgf
根据起重性能吊机最大承载能力为7500 Kgf，因此可以满足起重要求。

b)齿条油缸的推力计算
根据国外进口同等吨位的随车起重机的类比，估算该起重机的回转阻力矩为：1T.M
回转齿轮柱的节圆半径为：120mm，由此可以推算出齿条油缸的输出推力应该为：1/0.12＝8.3吨力
齿条油缸的直径为：100mm，额定压力为12Mpa
其输出的额定推力为：100X100X.785X12/10000=9.42吨力
因此齿条油缸可以满足要求。

第七章机构运动时间计算
液压系统额定流量为40L/Min
下表为各液压油缸的技术参数及其运动时间计算结果
说明：该计算结果为理论计算结果，没有考虑阀、锁的控制导致的速度减小，实际各机构地工作速度待高调试时予以调整和控制。

各推荐流量的实
现可以从多路阀各阀芯的开口量大小来调整。