汽车起重机回转装置设计
基于汽车起重机回转部件的工作特点，设计了汽车起重机的回转装置机械结构，包括回转支撑轴承、转台、驱动装置等部件，及其参数设计。
标签：汽车起重机；回转装置；设计
1引言
汽车起重机是针对货物施工和提起的一种机械。它与挖掘机、推土机、液压破碎机等多种工作装置共同使用，具有起重、卸货等多种功能。汽车起重机可以大幅度地满足施工方案及特种工作的要求，在道路施工、车站、码头、水电站、房屋建设等场所中得到很好的应用。
2回转装置的总体设计
2.1整机性能参数
本次设计起重机参数如表1、表2、表3。
2.2回转装置结构设计
汽车起重机回转装置的结构设计如图1、图2所示，回转机构的旋转是通过安装在汽车起重机上的滚动轴承实现的。回转支撑滚动轴承的外座圈使用螺柱与转台连接在一起，在轴承内圈与底架通过螺栓连接，轴承内圈与轴承外圈之间有滚动体。液压马达的转速很高，为了使转台的转速可以得到调速，在汽车起重机的回转机构中安装了减速器，通过改变减速器中的齿轮啮合，就可以使转台得到不同的转速。其次，汽车起重机的回转机构必须能把减速器支承在固定部分上，使回转简单灵活。回转装置的支撑轴承是滚动轴承，它的径向尺寸和轴向尺寸都比普通滚动轴承的尺寸要大很多。因此，它能承受更大的径向力、轴向力，以及倾覆力矩。
2.3回转机构设计计算
2.3.1回转机构的基本要求
汽车起重机回转装置的工作时间约占整个工作循环时间的45%-60%，控制回路的发热量占汽车起重机整机发热量的25%-43%。通过减少汽车起重机回转装置在工作过程中的发热量，提高能源的利用率。因此对汽车起重机
的回转装置有以下要求。首先，为了减少汽车起重机回转
2.3.2回转机构参数的计算
（1）回转平台转动惯量。
平台转动惯量应根据汽车起重机最常用的工作装置来估计。对于中小型汽车起重机（m取6t），满载回转是平台最大的转动惯量如式（1）。
J=177m53=3.61×108（kg·m2）（1）
式（1）中，m——整机质量，kg。汽车轴承
空载回转时平台转动惯量如式（2），惯量系数如式（3）。
Jo=99m53=2.02×108（kg·m2）（2）
λ=JJ0≈1.8（3）
（2）回转平台启动力矩和制动力矩。
平台回转启动力矩一般小于制动力矩。当回转机构仅靠液压制动时，启动力矩M0小于或等于
制动力矩MB，可以取转矩系数C如式（4）。
C=MBM0=1～1.1（4）
式（4）中，当回转机构带附加机械制动时，C最高可达到2，一般取C=1.6。
对于一定的回转机构来说，启动力矩和制动力矩越大，则平台回转加速度和减速度也越大，从而可提高回转速度，缩短回转时间。但也受地面附着条件的限制。其中地面附着条件可用地面附着力矩MF表示。一般采用简化公式计算地面附着力矩
MF=5000μm43=5000×0.5×600043=2.7×108N·m（5）
式（5）中Mf——地面附着力矩，N·m；m——整机质量，kg；μ——地面附着系数，轮胎取μ=0.25，机械制动一般取MB=（0.8～0.9）MF，液压制动可取MB=0.6MF=1.6×108N·m，则M0=MB1.05×1.52×108·m。
（3）确定回转平台最大转速。
中小型汽车起重机实际转角范围一般在70°～1.35°之间，而标准计算一般取在90°～120°之
间。变量泵的能量损失较小，功率利用较好，标准计算转角可以取大一些。
平台尚未加速到额定转速时就开始制动减速，且最大转速一般出现在空载回转阶段。最大角速度计算如式（6），转速计算如式（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——最大回转角速度，rad/s；φ——标准计算转角，rad；M——启动转矩，
N·m；J0——空载回转时转动惯量，kg·m2；R——变量调节系数，定量泵R=1；C——力矩与启动力矩之比，为常数。
平台最大的转速太低，则会影响生产效率，但最大转速太高，不仅不能提高生产率，反而会增加启动制动过程中的能量消耗，引起系统发热。此外，平台最大转速的提高也受整机稳定性限制。因此，回转平台的最大转速的确定需要综合考虑各参数之间关系及其对液压挖掘机主要经济指标的影响。
（4）回转装置总传动比。
回转装置总传动比如式（8）。
i=nmnmax
=220012.1=182（8）
式（8）中，nm——回转马达的最高转速，单位r/min；nmax—回转平台的最高转速，单位r/min。
回转装置的总传动比是由回转减速器的传动比与回转齿轮的传动比两部分构成的，如式（9）。
i=irz2z1（9）
式（9）中，ir——回转减速器的传动比；Z2——回转支撑大齿圈齿数；Z1——回转小齿轮齿数；取z2z1=7则ir=1827=26。
3结束语
本设计主要针对回转机构的参数进行计算，参数的确定直接关系到汽车起重机回转装置的传动稳定性和可靠性。其设计分析结果对新产品开发具有指导意义，并为其选择紧固用的高强度螺栓、连接螺栓设计参数等提供了分析计算基础。
参考文献
[1]杨璐，徐倩.汽车起重机回转机构动态仿真[J].机床与液压，2011，（11）：118120.