悬臂式液压起重机变幅机构三铰点设计的分析

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1、基于悬臂式液压起重机变幅机构三铰点设计的分析摘要：本文从变幅机构的受力进行分析，结合起重机的总体设计和起重机的实际运行状态工作来优化三铰点的设计，对国内外不同型号品牌的悬臂式液压起重机的原理进行深度的解读分析，从变幅机构受力分析、变幅机构三铰点合理几何形状的确定、变幅机构三铰点布置方案等几方面进行了讨论，望与业内人士沟通探讨。关键词：悬臂式；液压起重机；变幅机构三铰点设计前言悬臂式液压起重机的设计中，最主要的硬件结构就是变幅油缸、吊臂和转台。这三部分共同组成了变幅机构，三部分的结构关系就是本文所说的三铰点关系，三铰点的设计决定整个起重机的质量好坏，并直接决定了吊臂与转台的结构关系，并

2、决定了油缸参数。目前国内外各型号的起重机的三铰点布置详情如表一所示。一、变幅机构受力分析如图（图一）所示，变幅机构的三铰点关系可以简化看成一个三角形关系，如图△ABC，AB段是我们起重机的油缸，A点是油缸与转台之间的一个下铰点，B点是油缸与吊臂的上铰点，C点为吊臂下铰点，OO’线是我们起重机当中最核心的回转中心线，在工作状态下，起重机的吊臂幅度改变为R，起重机的负载重量为Q，相对于吊臂的后铰点C来说来看，：P•h=Q(R+a)+GB•lB•cosα-S•e=Q•l•cosα+GB•lB•cosα-S•e式(1)这个方程当中，P为变幅油缸的推力值，h为油缸的推力作用在吊9/9臂铰点C上

3、距离值，α是吊臂与地面的夹角角度，l是吊臂的长度，GB是吊臂自身的重量，lB是吊臂的重心和铰点C之间的距离，s是吊臂拉线的拉力值，e是随着α角度的变化S与铰点C之间动态距离数值。因为S•e<

4、的夹角α与吊臂高度H能用函数来解释。。夹角α与力臂的关系是由变幅机构当中三铰点关系呈现的几何形状来9/9决定的,这就是说△ABC的形状能够决定我们起重机的油缸推力P的力量大小铰点三角形结构图生产国家与企业变幅油缸数型号最大起重量（单位：吨）铰点A的位置前、后支式日本多田野1TL16016t低铰点设置在回转支撑的上部前支式法国品格莱1TLM25025t高铰点设置在转台的腹部前支式中国上海汽车起重机厂1QY4040t高铰点设置在转台的腹部前支式英国科尔斯21010/12t高铰点设置在转台的腹部前支式日本多田野2TL300A30t低铰点设置在回转后支式9/9支撑的上部中国锦州重型机械厂2Q

5、Y4040t低铰点设置在回转支撑的上部后支式英国科尔斯112/15t12t低铰点设置在回转支撑的上部后支式芬兰罗克莫2A35124t低铰点设置在转台的前部后支式表一国内外的部分型号铰点的三角形结构实例表二、变幅机构三铰点合理几何形状的确定前支式变幅机构的铰点三角形中具体参数如图二所示，假设铰点C与A的距离为P，ρ为油缸与p的夹角，推力p与c点的力臂h的公式为h=p•sinρ。油缸的最大缩短长度记作L0,而伸长的最大长度表示为L’，这就能很明显的看出L’=aL0这个关系,当油缸达到完全缩短的程度，其吊臂与地面的角度为0度，当油缸完全伸长时，角度为A度，且当A=90度时,在△ABC中h=

6、p。其函数图曲线表示为图三。9/9（图二）（图三）9/9（图四）（图五）三铰点形状α-p曲线a-h曲线结论△A1B1C1α一h与α一M曲线变化方向一致,油缸推力。一p变起臂的使用臂力h比较小，当臂部与地面角度α=58°时，h=p，吊臂角度油缸工作条件好,压力参数变化小,油缸参数选择9/9化小,曲线平缓。越大，使用的臂力h就越大。易合理。△A2B2C2油缸发力p与角度成正比。变幅过程中力臂h变化平缓,在仰角α=38°时,力臂h=p。油缸工作条件较好,结构紧凑。△A3B3C3α-h与α-m的曲线变化正好相反，油缸发力p随角度增大而增大。起臂的使用臂力h比较大，当臂部与地面角度α=28°时

7、，h=p，吊臂角度越大，使用的臂力h就越小。油缸工作条件恶劣,油缸参数选择不合理,结构紧凑。表二三个变幅三角形曲线表由表2和图三、四、五函数曲线图可以发现,如果油缸的A铰点是安置在轨迹A-A段上就会使得油缸的主推力P随着吊臂与地面的夹角加大而大幅度增加,这种大幅度变化会使得油缸工作状态压力增大，会严重缩短油缸的使用寿命;而A-A段上，会导致在起臂的时候力臂的角度会大幅度缩小,这会导致起臂的同时油压的指数飙升，总体压力偏高;而布置在A2A1段就比布置在A2A