汽車起重機活動支腿反變形設計

向上升，蔣紹軍，馮 豪，莫思劍

XIANG Shang-sheng, JIANG Shao-jun, FENG Hao, MO Si-jian

（1.廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.安徽柳工起重機有限公司，安徽 蚌埠 233010）

活動支腿是汽車起重機主要承載結構件之一，其性能直接關系到整車的吊重可靠性和作業安全性。汽車起重機作業時，H型的4條活動支腿支撐整車，一般要求支撐到車輪離開地面，活動支腿在整車重量作用下會產生撓度。相對活動支腿平直伸出狀態，活動支腿與固定支腿的配合間隙會使活動支腿最外端產生5～20mm的上翹位移。從整車方向看，活動支腿兩端有明顯的上翹，這也是行業俗稱的“老鷹膀子”?；顒又壬下N嚴重時，垂直油缸承受額外彎矩，可靠性降低；且需要增大垂直油缸長度來保證車輪離地，則設計時需提高整車重心，降低作業的穩定性和安全性。如何解決“老鷹膀子”問題，方案一可采用活動支腿的反變形設計[1～2]，可去除配合間隙造成的活動支腿外端上翹，且作業時活動支腿與固定支腿接觸位置改變也稍微降低了活動支腿自身撓度引起的上翹位移，減小了活動支腿的整體上翹量，不需要提高制造成本和制造水平；方案二可增大活動支腿截面來增強剛度，這會引起體積增大及制造成本升高；方案三可減小活動支腿和固定支腿間配合間隙，這需要提高生產制造水平，設備投入成本高。

顧名思義，反變形設計就是預先給出與作業相反的變形，讓整車工作時活動支腿引起的變形量減小。本文是在固定支腿和活動支腿上增加一個較厚的滑塊來實現活動支腿反變形設計的理念，即如圖1所示的上滑塊2和下滑塊7。

圖1 活動支腿全縮虛擬裝配圖

1 基本尺寸設計

活動支腿設計一般根據整車總體參數確定活動支腿的縱向和橫向跨距，計算出極限工況下活動支腿的最大支撐反力[3～4]，以此初步確定活動支腿的截面大小、垂直油缸全伸長度、支腿離地高度等參數，接著進行整體布置、結構放樣及詳細設計。

圖2為活動支腿反變形設計主要設計圖，此時活動支腿下滑塊7與固定支腿下蓋板接觸，活動支腿上蓋板與固定支腿上滑塊2接觸，活動支腿最佳放入位置為上下蓋板與尺寸線L垂直時。

圖2 基本尺寸設計圖

反變形設計首要滿足的條件就是保證參數L>h，否則不能滿足裝配要求。在圖2所示活動支腿狀態，活動支腿下滑塊7最前端與固定支腿上蓋板最外端接觸時，活動支腿上蓋板與固定支腿上蓋板需要有一定的間隙。假如固定支腿和活動支腿干涉，可通過增大上滑塊厚度、增大參數L1、減小活動支腿腹板尾端傾斜角度等方式來解決。

2 調節滑塊設計

活動支腿反變形設計的一個特點是活動支腿斜著伸出，在全縮和全伸狀態時調整滑塊所起作用的貢獻度是不一樣的，因此要注重調整滑塊的設計。圖3為活動支腿兩個極限位置的狀態圖，此時活動支腿下滑塊7與固定支腿下蓋板接觸，活動支腿上蓋板與固定支腿上滑塊2接觸。在圖3a和圖3b所示位置，可獲不同的固定支腿與活動支腿的上蓋板間距離h11和h12、不同的固定支腿下蓋板與活動支腿下蓋板間距離H21和H22、不同的支腳盤與固定支腿相對高度H41和H42。理論設計時，上調節滑塊的大小取h11和h12的較小者，下調節滑塊的大小取H21和H22的較小者。

圖3所示狀態不僅是調整滑塊設計的狀態，也是整車作業時無活動支腿自身撓度的狀態。從圖可看出，此時活動支腿兩端低，考慮到活動支腿自身撓度效果，實際作業時活動支腿的兩端基本與中間相平或兩端略高，簡單的解決了“老鷹膀子”問題。

圖3 活動支腿調整滑塊設計圖

3 支腿伸出分析

根據上面提到的滑塊設計原理，設計完成的滑塊不能保持支腿伸出過程中如圖3b所示的接觸狀態，即固定支腿上滑塊始終與活動支腿上蓋板接觸，活動支腿下滑塊始終與固定支腿下蓋板接觸。

考慮到焊接變形、尺寸拼接誤差等影響因素，實際設計的滑塊高度值都要小于理論值，加上本身滑塊高度理論值在活動支腿伸出的各個位置都不一致，這都會引起活動支腿伸出時支腳盤有不同程度的下垂。因此，設計時需要考慮如何控制支腳盤處的下搭量在一個合適范圍，必須保證在正常高低不平的路面上能順利伸出活動支腿。

圖4a所示狀態為活動支腿全縮時，此時活動支腿重量作用下，活動支腿下滑塊和固定支腿下蓋板接觸，活動支腿下蓋板和下調節滑塊接觸，上滑塊和活動支腿上蓋板、上調節滑塊和固定支腿上蓋板之間都存在間隙。在水平油缸作用下，活動支腿逐漸伸出，隨著伸出量的增加，當活動支腿前段部分繞下調節滑塊的力矩大于后段時，此時活動支腿與固定支腿的接觸狀態由圖4a過渡到圖4b。圖4b所示狀態為活動支腿全伸時，下調節滑塊與活動支腿下蓋板接觸，上調節滑塊和固定支腿上蓋板接觸，上滑塊和活動支腿上蓋板、下滑塊和固定支腿下蓋板之間都存在間隙。

圖4 活動支腿伸出狀態圖

4 作業過程分析

當活動支腿全伸后，一般是伸垂直油缸，要求在垂直油缸伸出過程中車架上平面基本水平。隨著垂直油缸的伸出，懸架和車輪受力逐漸變小，此時活動支腿的接觸狀態逐漸由圖4b轉變為圖3b。當車輪完全離地30～200mm時，垂直油缸不必全部伸出就可停止。在活動支腿承受整車重量和吊重工作時，可能會聽到活動支腿與固定支腿處有輕微響聲，這是滑塊與蓋板的摩擦移動所致，在對應位置多加注潤滑脂即可。

5 性能參數分析

活動支腿反變形設計主要保證作業時活動支腿的上翹和伸出時支腳盤下搭匹配合適。當活動支腿上翹嚴重出現“老鷹膀子”現象時，影響垂直油缸的壽命和整車抗傾覆穩定性；當支腳盤下垂量很大，在碰到階梯形狀的路面時，活動支腿未全伸時支腳盤就可能接觸到地面，減小了汽車起重機的作業范圍。為此，需要根據公司設計水平和制造能力合理的設計滑塊、調節滑塊的高度及調節滑塊的可調節范圍。

6 結 語

本文活動支腿反變形設計理念已運用在我公司4種汽車起重機機型上，取得了良好效果，成功解決了“老鷹膀子”的問題，提高了整車作業的穩定性和安全性，值得行業借鑒和推廣。 O

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