小型農(nóng)田起重機設(shè)計【三維SW參考用】

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Applied Mechanics and Materials, 2014.(18):367-370. 附：文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 隨著社會的不斷發(fā)展，分工越來越細(xì)化，什么地方用什么顯得尤為重要。這就要求設(shè)計產(chǎn)品的合理性。對于小型農(nóng)田起重機，我們需要考慮農(nóng)田的地形、起重機的機動性、小型化、輕型化等方面。 根據(jù)地形的特點，在小型農(nóng)田起重機結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，擬采用履帶式起重機。本設(shè)計共包含五大部分：小型農(nóng)田起重機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動裝置設(shè)計、臂架設(shè)計、臂架變幅機構(gòu)設(shè)計、行走及駐停機構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，校核其強度。小型農(nóng)田起重機機主要起重臂、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、行走機構(gòu)組成。小型農(nóng)田起重機工作時，利用回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺、起重臂定位，鋼絲繩掛鉤吊起物體。通過查找資料，初步了解下列內(nèi)容： 起重機械的基本參數(shù)： （1）額定起重量（Q）：指起重機容許吊裝的最大載荷，單位KN。 （2）最大起升高度（H）：指工作場地地面或軌道面至起重機取物裝置的上極限位置的距離，單位m。 （3）最大幅度或跨度(R或L)：幅度指的是具有變幅機構(gòu)的臂架式起重機的旋轉(zhuǎn)中心垂線與取物裝置垂線間的水平距離，單位m；跨度針對于橋式起重機和纜索式起重機，對于橋式起重機指的是橋架兩軌道中心線間的水平距離，對于纜索式起重機指的是兩支架中心垂線間的水平距離。 （4）機構(gòu)工作速度(v)：起升、變幅、旋轉(zhuǎn)、運行速度。 （5）外形尺寸（長×寬×高） （6）自重 回轉(zhuǎn)機構(gòu)：汽車起重機一般采用全回轉(zhuǎn)式，即起重機的上車在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)可做正負(fù)360°回轉(zhuǎn)。其中回轉(zhuǎn)部分與非回轉(zhuǎn)部分之間的傳力裝置為回轉(zhuǎn)支撐裝置。中、小型起重機一般使用一個動力驅(qū)動的全回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，驅(qū)動部分有兩種選擇，一可以由低俗大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動開式小齒輪嚙合回轉(zhuǎn)支承裝置固定在地盤的大齒圈，實現(xiàn)以回轉(zhuǎn)支承為中心的回轉(zhuǎn)運動。二也可以使用高速回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)驅(qū)動擺線針輪減速器或蝸輪蝸桿減速器，帶動減速器輸出軸上的開式小齒輪，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。 起重臂：目前中小型起重機主要采用矩形截面壁，大型機則采用五邊形、八邊形、U形和橢圓形等截面形式臂架。汽車起重臂架的變幅主要由一個或并列的兩個雙作用液壓油缸驅(qū)動。液壓油缸缸筒端鉸接在回轉(zhuǎn)臺上活塞桿端鉸接在基本臂上，以活塞桿的伸縮改變起重機臂的仰角，實現(xiàn)變幅動作。 動力裝置和控制系統(tǒng)： （1）動力裝置是起重機的動力源，是起重機的重要組成部分。它在很大程度上決定了起重機的性能和構(gòu)造特點。不同類型的起重機由不同類型的動力裝置組成。輪胎式起重機和履帶式起重機的動力裝置多為內(nèi)燃機，可由一臺內(nèi)燃機對上下車各工作機構(gòu)提供動力。 （2）起重機的控制系統(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。動力裝置是解決起重機做功所需要的能源。有了這個能源，就能使起重機各個機構(gòu)運動?？刂葡到y(tǒng)則是解決各機構(gòu)怎樣運動的，如動力傳遞的方向，各機構(gòu)運動速度的快慢，以及使機構(gòu)突然停止等。相應(yīng)于這些運動要求，起重機的控制系統(tǒng)設(shè)有離合器、制動器、停止器、液壓傳動中的各種操作閥，以及各種類型的調(diào)速裝置和專用的安全裝置等部件。通過這些控制系統(tǒng)創(chuàng)造的條件，改變起重機的運動特性，以實現(xiàn)各機構(gòu)的調(diào)速、改向、制動和停止，從而達(dá)到起重機作業(yè)所要求的各種動作。 通用零件和組件： （1）起重機吊鉤：起重機吊鉤可分為單鉤、雙鉤和吊環(huán)三種。在結(jié)構(gòu)和貨物吊裝中主要用單鉤。移動式工程起重機械裝用的吊鉤是多個動滑輪組合在一起使用的，滑輪軸安裝在兩塊鋼板做的夾板中間，配有青銅軸套（或滑動軸承）的滑輪裝在軸上，能自由旋轉(zhuǎn)。在夾板下部固定一橫梁，吊鉤用螺母固定在橫梁上， 可沿鉤柄垂直軸線運動。 （2）起重卡環(huán)：又稱卸甲，用于吊索和吊索或吊索和鉤件吊環(huán)之的連接。它由彎環(huán)和銷子兩部分組成。按照彎環(huán)和銷子的連接方法分為螺栓式和活絡(luò)式兩種。 （3）回轉(zhuǎn)支承；移動式工程起重機械常用裝盤式回轉(zhuǎn)支承，主要由支承滑輪式式和滾動軸承式兩種類型。滾動式回轉(zhuǎn)支承主要用于機械式履帶起重機。 起重機穩(wěn)定性計算： （1）起重機臂桿不接長穩(wěn)定性驗算：在履帶式起重機在采用原起重臂桿穩(wěn)定性最不利的位置，為保證機身穩(wěn)定應(yīng)使履帶中點的穩(wěn)定力矩大于傾覆力矩： 當(dāng)考慮吊裝荷載以及所有負(fù)載荷載時，穩(wěn)定性安全系數(shù) K1 3 1.15 只考慮吊裝荷載，不考慮附加荷載時的穩(wěn)定性安全系數(shù) K2 3 1.4 （2）起重機最大安全起重量及性能參數(shù)計算：起重機最大安全起重量計算： 履帶式起重機起重量Q隨起重半R的改變而變化，當(dāng)起重機臂桿長度一定時，不同起重半徑下最大安全起重量不同，需要按照公式分別計算。 僅僅了解這些知識對于一個本科生的畢業(yè)設(shè)計是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，我一定會關(guān)注細(xì)節(jié)，不會的多找老師詢問、多查閱資料。 一、我國小型農(nóng)田起重機設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀 我國小型農(nóng)田起重機現(xiàn)處于初級發(fā)展階段，品種較少。中小噸位重復(fù)較多， 至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產(chǎn)量只相當(dāng)于國外一個廠家的生產(chǎn)能力； 我國小型起重機以直臂卷揚為主，受國內(nèi)汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標(biāo)也一般低于國外先進(jìn)產(chǎn)品。目前國內(nèi)企業(yè)對小型農(nóng)田起重機的研究開發(fā)投入很少，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的技術(shù)水平也有一定差距。我國小型起重機僅裝有起升高度限位及平衡閥、溢流閥等一般安全裝置，全部為手動操作。而國外早已將電子技術(shù)廣泛運用到小吊車上，如帶有微電腦的力矩限制器及防傾翻保護(hù)器等， 并且已實現(xiàn)了有線與無線遙控；我國小型農(nóng)田起重機以起重作業(yè)及運輸功能為主， 而國外隨車吊均有多種附具，主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作業(yè)平臺、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手、拔樁器等，使小型起重機具備了一機多用的功能。另外，國外一些廠家進(jìn)一步開發(fā)了鐵路專用小型起重機等專用產(chǎn)品；我國小型農(nóng)田起重機設(shè)計單調(diào)，忽視了和汽車外形的協(xié)調(diào)， 而國外小型農(nóng)田起重機的著色非常嚴(yán)格，不僅在外形和著色上實現(xiàn)和卡車的一體化，還要求和城市的景觀相協(xié)調(diào)。 二、世界小型農(nóng)田起重機設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀 國際起重機制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，主要生產(chǎn)國為德國、美國、日本、法國、意大利等，世界頂級公司有 10 多家，世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。歐洲作為起重機的發(fā)源地，輪式起重機生產(chǎn)技術(shù)水平最高。最負(fù)盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克、森內(nèi)博根、德國格魯夫、波坦等；美國既是生產(chǎn)起重機的主要國家，又是最大的世界市場之一，年市場需求量達(dá) 600 億美元，主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司。其特點是技術(shù)較先進(jìn)、性能較好、可靠性較高，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)；馬尼托瓦克絎架臂履帶吊，波坦塔吊和格魯夫液壓移動吊以及萬國隨車吊世界五大洲的多個地方制造，銷售并提供服務(wù)。日本從 20 世紀(jì) 70 年代起成為工程起重機生產(chǎn)大國，其產(chǎn)品特點是技術(shù)水平、性能、可靠性僅次于歐美，40%的產(chǎn)品用于出口至歐美市場，已成為國際上制造起重機的主要國家之一，代表企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。20 世紀(jì) 80 年代以來， 我國在充分吸收國外先進(jìn)起重機械制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始消化國外技術(shù)，實現(xiàn)起重機械產(chǎn)品及關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化成為當(dāng)時的技術(shù)發(fā)展主流。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設(shè)計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機系列改用模塊化設(shè)計后，比單件設(shè)計的設(shè)計費用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟效益十分可觀。電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機系列。 三、我國與世界強國的差距 我國近年來小型農(nóng)田起重機發(fā)展速度較快并取得重大進(jìn)展，但于世界強國相比還有一定差距，主要表現(xiàn)在從國內(nèi)總體情況來看,多數(shù)省份發(fā)展較為緩慢,部分省份還是空白,研究人員不足，工藝性差、浪費資源，仍存在一些不足,有待進(jìn)一步改進(jìn)提高。 四、未來 10～15 年中國小型農(nóng)田起重機的發(fā)展趨勢 1.整機性能:整機重量要輕,整體結(jié)構(gòu)要更加合理。 2.高性能:適應(yīng)性要好,靈敏性要進(jìn)一步提高。 3.電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。 4.操作更方便、舒適，安全保護(hù)裝置更加完善。 5.起吊重量大、起升高度高、幅度更大的方向發(fā)展。 指導(dǎo)教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評閱） 審 核 簽字： 年 月 日 意 見 教研室主任意見 簽字： 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會意見 簽字： 年 月 日公章：