起重機箱型吊臂設計要點分析

連江

摘 要：隨著機械化發(fā)展，人們對起重運輸機機械業(yè)越來越感興趣。起重機吊臂是構成汽車起重機重要部件，這是因為在起重整個過程，伸縮臂吊臂是主要受力部分。所以設計與分析的好壞直接影響到吊臂是在過程中的可靠性與安全性。怎樣讓起重機吊起更大的物體成為擺在人們面前的第一難題，通過不同軟件的幫助，對起重機吊臂在不同情況下作業(yè)進行有限元分析，包括實體模擬、載荷、應力分析等的一些處理，在此基礎之上，起重機的設計與分析實力得到相當大的提升，得出了較為可觀的參數(shù)，為起重機事業(yè)提供一定的幫助。

關鍵詞：起重機吊臂；可靠性安全性；參數(shù)

中圖分類號：TH213 文獻標識碼：A

箱型伸縮式吊臂結構緊湊，抗扭性能好，在汽車起重機上應用較為廣泛，箱體內部有伸縮液壓缸，在支撐內節(jié)的滑塊，各節(jié)臂之間可以相對滑動，為了讓吊臂在滑動變幅內可以自由轉動，轉臺交接要和根部鏈接。所以，只有對起重機具有相當熟練的操作技能，才能解決強度與重量之間的問題。需要有效的分析方法對其內部結構進行研究，對工作的吊臂進行穩(wěn)定性與各種應力的分析，對接下來的研究與分析需要我們更進一步努力研究，即是一件有價值有意義的事，更是為實際工程設計提供一個可靠依據(jù)。

1課題研究的背景

起重機吊臂根據(jù)變幅可以分為兩種，一種是定長式吊臂，另一種是伸縮式吊臂。根據(jù)界面不同選擇不同的臂種，通常是用柔韌的鋼絲繩牽引頂部實現(xiàn)變幅，吊臂是雙向構件。其基本臂可以做成直臂。折臂使得臂根位置變低。讓轉臺部分容易分布，固然液壓缸受力較好，整個尺寸布置限制，伸縮臂變短，對起重機的采用可以采用這種吊臂模式。由于伸縮式吊臂的長度可以變化，通過性比較好，適用范圍相對更加寬泛，占有的重要地位是無可替代的。在吊臂形式的選擇上，主要是取決于起重機總體的要求，其次是對其技術的優(yōu)劣和制造工藝的材料可靠性能。

1.1課題目的及意義

起重機是工程建設中應用的特別廣泛的設備，特別是節(jié)省勞動力，提高建設速率和質量，無論是勞動力安全還是工程本身都具有相當大的意義。吊臂更實在起重機中占有無可替代的位置。隨著各種先進技術應用的進一步提升，起重機吊臂技術也越來越成熟，尤其是計算機技術和成型技術的結合，更是讓起重機技術更上一層樓。在以前，起重機的傳動根本不像現(xiàn)在的這么機械化，無論是升降還是旋轉都單純的應用機械傳動來達到目的。

選擇了超高強度的材料，吊臂質量變輕，吊臂截面結構單一，沒有什么高要求，所以被我國應用的很廣泛。自從應用了液壓技術，起重機吊臂技術得到提高，汽車起重機吊臂質量占整體的15%-20%，因此需要改變吊臂材料以降低質量，以滿足吊臂的高強度作業(yè)施工，否則起重機更是有翻身的危險。我們可以適當研究特殊材料以替代原有材料，在這種材料的基礎上，進行設計構思，將會達到意想不到的結構。汽車起重機截面形式多種多樣，最后人們經過試驗發(fā)現(xiàn)把截面做成正梯形和倒梯形的結構，各種特性得到一定的改善，尤其是韌性和扭矩，也有利于機身穩(wěn)定性，后來又提出五邊形等諸多截面。

1.2起重機吊臂國內外動態(tài)

工程起重機具有很多品種，具有作業(yè)適應能力大、使用范圍寬泛的特點。在近幾年中，世界起重機行業(yè)發(fā)生漸漸升起成為一顆新星，市場上出現(xiàn)越來越多商家，直接導致了一些中小型甚至一些具有一定聲望的企業(yè)倒閉或者被收購，有些公司把市場轉移，通過在國外開設廠子以擴大總體市場，從而加劇世界起重機市場的壟斷以及一些由此帶來的弊端。就產品種類而言，這些起重機中有兩顆新星占領市場巨大份額，最大的變化是路面起重機和越野輪胎起重機迅速地發(fā)展了起來。對于我國起重機單一產品為主的工程起重機行業(yè)而言，其影響是具大的。由于起重機靈活性能高、作業(yè)效率高，在戰(zhàn)后修復家園建設以及工業(yè)生產上，以及國內經濟建設中起到決定性的作用。早期的起重機大多采用機械傳動這種比較落后的應用技術。隨著液壓技術的突然出現(xiàn)，液壓伸縮臂起重機也因此得到進一步發(fā)展。隨后的幾年，越來越多的起重機慢慢的采用液壓伸縮式吊臂取代了原有的起重方式，只有一部分噸位汽車起重機仍采用舊時吊臂隨著建筑公事、煉鐵煉金、水電廠、南水北調等大型重工業(yè)發(fā)展，對起重機的作業(yè)性能、安全性以及耗能提出了更高的要求。由于當時設計能夠熟練的應用到液壓技術。高強度水泥及一些建筑板材的興起，起重機漸漸地向大型化發(fā)展，并且在普通起重機的基礎上研發(fā)出來更高級別的起重機。

目前，日本、美國、以及一些歐洲國家生產的起重機比較受歡迎。以日本為首主要生產越野起重機，并且具有多系列生產的特點。但是存在著不追求創(chuàng)新研究等諸多問題，而歐洲國家則是具有多配件、大噸位的特點。

2起重機吊臂結構分析研究

起重機正常作業(yè)時主要有常規(guī)載荷、偶然載荷、特殊載荷這幾種載荷。起重機工作情況的差別直接使得起重機具有不同的載荷狀態(tài)。

常規(guī)載荷在起重機中應用的是最多的，這種載荷是由重力和驅動力產生的載荷。由加速度和各種用力引起位移產生的載荷，也是在驗算過程中必須考慮的一種載荷。偶然載荷是在起重機工作時不經常發(fā)生的偶然出現(xiàn)的載荷。自然因素的影響導致載荷的發(fā)生。特殊載荷是在非正常工作時發(fā)生的載荷，由起重機意外停止、碰撞側翻、非正常停止轉動、機器發(fā)生意外碰撞等引起的載荷。在防止的同時不考慮后兩者載荷對其影響。

吊臂伸縮機構種類很多，但是主要應用的有三種：順序伸縮、 同步伸縮、獨立伸縮。它們是根據(jù)伸縮次序的不同劃分。伸縮方式選擇的不同，對吊臂自重有一些影響。一般而言，獨立伸縮機構是三者當中最重的，順序伸縮機構是三者中最輕的，在起重相同物件時，我們會選擇用順序伸縮機構，因為其相對比較廉價。在其它位置上，在要求相同臂展，同步伸縮的吊臂重心離得更近，所以相同的吊臂，如果采用同步伸縮，起重性能可以提高。

結語

在采用自定義方式對吊臂進行數(shù)據(jù)結構的計算，能適當?shù)臏p少吊臂復雜的變截面使之變?yōu)橹苯孛妗Ｔ诘醣壅w結構的研究上；由于建模速度快，單元數(shù)相對減少， 加快了吊臂建模的整體計算速度， 降低了成本， 將計算結果與理論分析數(shù)據(jù)進行對比， 結果更加準確。但使用這種方法進行吊臂的強度、重量分析也有瑕疵，對吊臂上貼的鋼筋無法考慮， 對吊臂組成材料及局部區(qū)域受力看不到。

參考文獻

[1]馬天平.冶金廠用起重機的設計要點[J].機械管理開發(fā)，2007 （02）：38-39.