一種用于大噸位隨車起重機(jī)的副車架設(shè)計(jì)

王寶梁，汪東明

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

一種用于大噸位隨車起重機(jī)的副車架設(shè)計(jì)

王寶梁，汪東明

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003）

∶目前，隨著載貨汽車底盤的整備質(zhì)量越來越大，隨車起重吊機(jī)的吊重噸位也越來越大，進(jìn)而對(duì)安裝吊機(jī)、承載吊機(jī)重量與工作性能的副車架的強(qiáng)度要求也越來越高。文章設(shè)計(jì)了一種適用于大噸位隨車起重吊機(jī)固定安裝用的副車架，分析顯示，它能夠在吊機(jī)最大吊重工況下保證底盤的強(qiáng)度，結(jié)果證明它能夠有效保障吊機(jī)工作的安全性、底盤和整車的穩(wěn)定性，滿足大噸位吊機(jī)安裝使用的要求。

∶隨車起重機(jī)；底盤；設(shè)計(jì)；副車架

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.035

CLC NO.: U463.1Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-93-03

引言

隨車起重機(jī)是一種是將起重作業(yè)部分安裝在載貨汽車上的一種起重裝置,隨車起重運(yùn)輸車是集起重、運(yùn)輸為一體的新型高效起重運(yùn)輸裝備[1]。由于隨車起重機(jī)具備運(yùn)輸和起重的雙重功能,因而廣泛適用于交通運(yùn)輸、土木建筑、電力、電訊、野外作業(yè)、石材業(yè)和碼頭等的貨物裝卸、搶險(xiǎn)救援及遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)移貨物[2]。伴隨市場(chǎng)需求及技術(shù)的發(fā)展，隨車起重吊機(jī)的吊重能力得到提高，在未來幾年，大噸位、系列化的隨車起重機(jī)產(chǎn)品將有較大的發(fā)展空間，需求量呈逐步增長(zhǎng)趨勢(shì)[3]。而將大噸位吊機(jī)如何有效的安裝固定在底盤上，并能夠保證吊機(jī)能夠安全可靠的工作，保證整車的穩(wěn)定性，這是在隨車起重機(jī)發(fā)展過程中急需解決的問題之一，而作為用來連接吊機(jī)和底盤的副車架對(duì)這一問題的解決具有重要的意義。

因此，本文設(shè)計(jì)了一種針對(duì)大噸位隨車起重機(jī)安裝用的副車架，能夠在吊機(jī)最大吊重工況下保證底盤的強(qiáng)度，能夠有效保障吊機(jī)工作的安全性、底盤和整車的穩(wěn)定性。

1、副車架的作用

副車架安放在底盤車架與起重機(jī)之間，用于加固底盤，安裝支撐起重機(jī)。尤其是在安裝起重機(jī)部位，在起重機(jī)自重及吊重工作時(shí)的雙重作用下，此處底盤車架縱梁局部受力很大。為防止其局部變形，保證吊機(jī)工作的安全和整車的穩(wěn)定性，在底盤車架和起重機(jī)之間安裝副車架，是解決這一問題的有效方法之一。

如圖1所示，吊機(jī)和副車架通過U型螺栓聯(lián)接，給此處的底盤車架增加了一個(gè)集中載荷，同時(shí)起重機(jī)在起吊作業(yè)時(shí)，此處底盤車架要承受很大的扭矩，因此通過副車架對(duì)此處底盤車架進(jìn)行局部加強(qiáng)，有效改善底盤車架的受力狀況。同時(shí)隨車起重運(yùn)輸車還具備載貨運(yùn)輸?shù)淖饔茫虼藢?duì)底盤整體車架的強(qiáng)度也需要副車架進(jìn)行加強(qiáng)，保證運(yùn)輸過程中的整車穩(wěn)定性。

圖1　副車架與吊機(jī)和底盤車架的聯(lián)接

2、副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的副車架結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由兩個(gè)副梁、兩塊加強(qiáng)板、和若干根橫梁組成。

圖2　傳統(tǒng)副車架結(jié)構(gòu)

目前市場(chǎng)上的銷量最大的為5～8t的產(chǎn)品[4]，這些產(chǎn)品中吊機(jī)安裝使用大多是上述類型結(jié)構(gòu)的副車架。文章開始指出，隨車起重機(jī)的吊重能力越來越高，這種結(jié)構(gòu)的副車架不能夠滿足大噸位吊機(jī)安裝使用的要求，而且在安裝起重機(jī)的部位，車架局部承載較大前橋及前懸架承載要求更高，由于起重機(jī)及其后支腿的布置影響底盤其它系統(tǒng)的布置等，需要對(duì)車架進(jìn)行有效的加強(qiáng)以最大限度地滿足隨車起重運(yùn)輸車改裝要求[5]。針對(duì)以上要求，本文設(shè)計(jì)了一種針對(duì)于大噸位吊機(jī)安裝使用的副車架。

圖3所示為文章設(shè)計(jì)的用于大噸位吊機(jī)安裝的副車架，主要由前支撐組件、副梁、交叉梁組件和若干橫梁組成，在車架局部承載較大的前橋，即在安裝吊機(jī)的前側(cè)位置，進(jìn)行了加強(qiáng)，主要是通過支撐組件對(duì)此部分進(jìn)行加固，提高此處底盤的強(qiáng)度，避免主車架受到載荷過大而產(chǎn)生嚴(yán)重變形，甚至斷裂。支撐組件與副梁通過焊接進(jìn)行連接。

圖3　大噸位起重機(jī)所用副車架

圖4　大噸位起重機(jī)所用副車架三維模型

在吊機(jī)安裝的后側(cè)，底盤在此處承受載荷也較大，而且此處作為貨箱與吊機(jī)的過度位置，載荷變化比較大，因此此處位置通過交叉梁組件對(duì)副車架進(jìn)行加固，通過交叉梁連接，使左右副梁形成一個(gè)整體，其呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具備更高的強(qiáng)度，能夠起到承受更大載荷的效果，而且有效減輕了如圖2所所示的副車架的整體質(zhì)量。

由于底盤后部承受載荷相對(duì)較小，在副車架的的后部逐漸過渡采用斜橫梁和橫梁來連接左右副梁，減少整車質(zhì)量降低安裝難度。從前到后根據(jù)底盤承受載荷不同，分別進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)副車架形式，能夠有效加強(qiáng)底盤的強(qiáng)度，降低副車架質(zhì)量，提高隨車起重運(yùn)輸車的運(yùn)輸性能。

3、副車架有限元分析

應(yīng)用有限元軟件ANSYS對(duì)上述副車架進(jìn)行受力分析，此處主要對(duì)吊機(jī)安裝部位的副車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，圖5所示為對(duì)原模型進(jìn)行處理后的副車架有限元模型以及約束情況。圖6和圖7分別為在吊機(jī)在最大吊重工況下副車架受力變形和應(yīng)力分析圖，從圖6可以看出在吊機(jī)連接處受力變形最大，但在安全范圍之內(nèi)，圖7所示副車架所受到的最大應(yīng)力小于破斷拉力。結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的副車架能夠滿足大噸位隨車起重機(jī)的工作要求。

圖5　副車架有限元模型

圖6　受力變形分析

圖7　應(yīng)力受力分析

4、總結(jié)與展望

文章針對(duì)大噸位吊機(jī)設(shè)計(jì)了一種副車架，在隨車起重運(yùn)輸車的運(yùn)輸和吊重工況時(shí)能夠有效增強(qiáng)底盤的強(qiáng)度，提高整車穩(wěn)定性和使用安全性。本文對(duì)設(shè)計(jì)的車架進(jìn)行了靜態(tài)受力分析，后續(xù)還需動(dòng)態(tài)受力分析以及整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等工作要做，以保證副車架在安全可靠工作的前提下，將制造成本降到最低。

伴隨著市場(chǎng)需求和新技術(shù)的出現(xiàn)，隨車起重運(yùn)輸車的吊重和運(yùn)輸能力必然會(huì)不斷得到提升，那么對(duì)連接吊機(jī)和底盤的副車架的要求也會(huì)越來越高，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）結(jié)構(gòu)合理；能夠根據(jù)底盤承載荷的具體情況，副車架結(jié)構(gòu)合理，對(duì)薄弱部位有效加強(qiáng)，對(duì)強(qiáng)度足夠部位進(jìn)行過渡式加強(qiáng)。

（2）質(zhì)量輕；在滿足安全性和使用性能的前提下，副車架質(zhì)量越來越小，降低整車質(zhì)量。

（3）材料；選用新型材料也是今后的一種發(fā)展趨勢(shì)，目前所使用鋼材料，質(zhì)量偏大。

[1] 王鳳萍,孫影,鄭漪,等.國(guó)內(nèi)外隨車起重機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].工程機(jī)械,2004(02):33-35.

[2] 滕儒民,王忠元,王鑫,等.隨車起重機(jī)產(chǎn)品發(fā)展?fàn)顩r及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(上)[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2012(11):92-93.

[3] 滕儒民,王忠元,王鑫,等.隨車起重機(jī)產(chǎn)品發(fā)展?fàn)顩r及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)(下)[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理,2013(02):87-88.

[4] 魏文義.隨車起重運(yùn)輸車底盤設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析[J].科技視界,2014 (28):73-74.

Design of a sub-frame for large tonnage truck-mounted crane

Wang Baoliang, Wang Dongming

(Huaian College of Information Technology, Jiangsu Huaian 223003)

Now, with the truck chassis curb weight increases, Truck Crane Tonnage become larger, thus carrying on the installation crane crane weight and performance of the sub-frame strength requirements are also increasing.This article applies to design a large-tonnage lorry Crane for fixed installation with sub-frame.Analysis showed that it is capable of supporting the maximum hoisting crane working conditions, the results prove that it can effectively safety, security and stability of the chassis of the vehicle crane work, to meet the large-tonnage crane installation requirements.

truck crane; chassis; design; sub-frame

∶U463.1

∶A

∶1671-7988 (2016)09-93-03

王寶梁（1986—），男，助教，就職于淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，主要研究車輛電子技術(shù)控制。基金項(xiàng)目：江蘇省淮安市科技計(jì)劃專項(xiàng)資金科技創(chuàng)新平臺(tái)(HAP201411)。