起重運輸車臂架設計要點

【摘要】：本文講述的是隨車起重運輸車臂架設計的理論，并且針對臂架材料、臂架截面形式、臂架結構優化這三個方面來對臂架設計進行了詳細的介紹和分析。

【關鍵詞】：臂架設計；起重運輸車；直臂式

隨車起重機是指安裝在汽車底盤上，在一定范圍內垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械，又稱隨車吊，屬于物料搬運機械。國內隨車起重機從20世紀70年代末起步，近幾年產銷總量呈現迅猛的增長勢頭。隨著我國經濟建設的快速發展和勞動力成本的提高，隨車起重機的需求量將會越來越大。從最近幾年的數據中不難看出，隨車起重機市場有著很大的潛力可以挖掘。

1. 隨車起重運輸車的結構與分類

隨車起重機主要分為：直臂式和折臂式。這兩類各有各的優缺點。折臂式隨車起重機它的優點是臂架可以進行折疊，收回后體積相對來說比較小；起升動作完全由油缸的組合動作來獨立完成，作業效率很高，維修方便，并可以選配多種輔具，實現一個機器多種用途等。折臂式隨車起重機缺點是在同等伸縮臂架節數的條件下，它比直臂式隨車起重機的作業范圍要很小；作業平穩性也稍微低于直臂式隨車起重機。直臂式隨車起重機的優點是起吊重物用卷揚機構完成，作業范圍大，作業平穩 ；直臂式隨車起重機缺點是作業效率不高，收回后體積較大，而且臂架伸縮油缸及管路維修不易等。中、大噸位折臂式隨車起重機是當今社會發展的主要模式之一，并將逐漸替代二十噸以下的汽車，在能源日益緊張的今天，具有重要的意義。

起重機起重質量成為未來的發展的一種趨勢。因為它不僅可以為企業降低原材料的能耗，也為用戶增加了一定的運載能力，同時也減少了隨車起重運輸車在空載情況下的耗油量，間接為用戶提高了盈利能力。臂架是隨車起重機中最重要的受力構件之一，它設計的好壞將會直接影響到隨車起重機整體的安全性能和經濟成本。在設計臂架時既要考慮到臂架一定要滿足的剛度和強度，也要考慮到臂架自身的質量，盡可能的輕巧，只有這樣才能使隨車起重機具有比較高的起重性能系數。

目前國內生產的隨車起重機主要由各級伸縮臂、固定臂、伸縮油缸等組成，臂架大多數為鋼結構的多邊形等截面箱形套裝結構。它的作用主要是用于支撐載荷并改變起重機作業半徑的大小，從而實現各節臂架之間可以相互的滑動，還有注意保證操作的平穩性。其臂架的截面形狀和形式與臂架具體的應用以及條件等有關。

2. 臂架設計要素

在中、大噸直臂式隨車起重機中，臂架的質量大多數能夠占整個的15%～20%，中、大噸位折臂式隨車起重機中，臂架自質量一般能占整機質量的20%～25%。因而減少臂架自質量，不但可以節約材料、減少成本，還可以減輕隨車起重機底盤的負荷、提高隨車起重機的靈活性與起重性能。隨車起重機臂架的截面形狀經歷數代演變，臂架截面由最初的矩形，變成五邊形、六邊形、八邊形、十邊形、十二邊形甚至橢圓形。這主要是在盡可能地增大臂架高厚比的前提下，通過更改臂架截面形狀，從而提高它的穩定性，優點是制造工藝簡單；對設備要求不大，下料的精度要求不高；具有較好的抗彎能力和抗扭剛度。它的缺點是這種截面不能完全發揮材料的承載能力，并且焊接的工作量大，制作時需要不斷地進行變形處理；矩形截面每節臂架之間的接觸都是上下面，不能抑制臂架伸縮時的橫向滑動，因此平穩性差。

六邊形截面能相當好地發揮材料機械性能，并能較好地傳遞橫向力與扭矩，減少結構自質量，而且它的加工和制作不是特別復雜，臂架上部和下部的形狀能夠抑制臂架伸縮時的橫向滑動，操縱平穩性好。六邊形截面同時是一種較為經濟的結構形式， 是目前國內應用最多的吊臂截面形式，它同樣也經歷了數次的演變。

八邊形和十邊形截面，有利于提高抗失穩能力，且能較好地傳遞扭矩和橫向力，在相同截面的情況下具有更好的強度和剛度，這兩種截面形式的伸縮臂能較好地發揮材料的承載能力，減輕結構自質量。然而，其制作等環節相對復雜，一致性不易保證，如要保證一致性和一道工序的焊縫成形，對設備的要求就會更高 ，目前國內應用不是很多，即便有也頂多是兩道焊縫的截面形式。

3. 臂架結構優化方法

把ANSYS軟件作為工具，通過優化壁厚和吊臂截面結構等降低臂架的自質量，可以提高臂架的剛度、強度和整體性能等。臂架結構優化的具體方法為：通過對隨車起重機伸縮臂的結構及工作原理進行分析，建立臂架結構受力的數學模型。其次應用ANSYS軟件對其進行模擬分析；在截面高度、寬度、材料及板厚一定的情況下，結合工廠的實際設備及加工情況選出最為合理的截面形式，使受力更為合理，材料的利用率更高。還應選用合理的折彎角度，使臂架穩定性更好；為有效降低下臂架滑板處的支撐反力，保證臂架的剛度和帶載伸縮能力滿足設計要求，減小彎曲應力，但當重疊長度增大到一定程度后，其對減少臂架滑塊處的支持反力的作用己經不再明顯。因此，在截面形狀及最大起吊質量已知的情況下，確定臂架重疊部分的合理長度，既以滿足設計要求，也可以降低自質量。

結語

隨著我國公路建設的發展和隨車起重機技術水平的不斷提高及產量的擴大，今后小噸位汽車起重機必將被性能先進、功能齊全的大噸位隨車起重機所取代。另一方面，由于隨車起重機這塊市場進入門檻低，同時缺乏統一的市場管理規范，國內企業必須摒棄固步自封的狹隘觀念，堅持走“差異化道路”，用技術、質量、品牌來提升自己產品的附加值，只有這樣才能立于不敗之地。

參考文獻：

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