某型隨車起重運輸車的總體設計

侯寶杰，胡運軍，繆菊平

?

某型隨車起重運輸車的總體設計

侯寶杰，胡運軍，繆菊平

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710000）

文章以某重型越野汽車搭載5噸級隨車起重機的總體設計為依托，對比了隨車起重機以前置式、中置式和后置式三種不同模式在基礎車型上的布置對越野汽車整車性能的影響。通過實例對H型支腿跨距的校核計算，對隨車起重運輸車的抗傾覆性穩定性計算，校核了該車型的靜穩定性和作業穩定性。

越野汽車；隨車起重運輸車；總體布置；穩定性校核

前言

隨車起重運輸車，俗稱隨車吊，既具備普通載貨汽車的運輸能力，又具備起重機的起吊功能，是一種能夠實現貨物快速裝卸、運輸的專用車。在專用車領域，隨車起重運輸車可以執行物資裝卸、運輸、倒運等作業任務。

與民用隨車起重運輸車使用條件不同，在越野運輸車領域的隨車起重運輸車，除了具備基本的起吊功能外，還應具備一定的越野行駛能力、公路續駛里程及環境適應性。因此，該型隨車起重運輸車以越野汽車底盤作為基型平臺進行搭載。

1 越野隨車起重運輸車的總體設計

本文簡要介紹了某越野汽車搭載5噸級隨車起重機（見圖1）的總體設計概況。其主要性能指標見表1。

圖1 某隨車起重運輸車

表1 某型越野隨車起重運輸車性能指標

1.1 隨車起重機的選型

作為常年從事物資裝卸、運輸、倒運的隨車起重運輸車，在選擇隨車起重機型式時，應從裝備作業場所的不確定性、作業功能的多樣性以及車輛越野行駛的安全性等多方面進行考慮。折疊臂式隨車起重機采用多個液壓油缸形成類似關節的吊臂連接機構，其完成動作迅速靈活、工作效率高，占用空間小，能在狹小的工作環境下使用，并且可以擴展多樣功能，故起重臂結構型式采用折疊臂式。

1.2 越野底盤的選型

選擇合適的越野承載底盤，除了要求底盤越野性能好，在承載能力、動力性、通過性和環境適應性方面都有突出表現外，還要便于隨車起重機的搭載，以及搭載后對底盤的變動盡可能小，盡可能減小對基礎車型使用性能的影響。本次選用某型重型越野汽車進行搭載，該底盤為6×6驅動型式，前橋至中橋軸距為3700mm，中橋至后橋軸距為1400mm。

1.3 隨車起重機的布置方式

隨車起重機按照相對貨箱的位置可以分為前置、中置和后置3種不同的布置型式，如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 隨車起重機前置

如圖2所示，前置式的隨車起重機安裝于貨箱前部，可以充分利用貨箱面積，并保證起重在允許的伸出長度內和相應的運動條件下，能達到貨箱的所有位置。但是，前置式隨車起重機向前橋分配的載荷較多，需要進一步校核前橋的承載能力。

圖3 隨車起重機中置

如圖3所示，中置式的隨車起重機安裝在貨箱中間，起重機只需要較短的臂長即可滿足使用要求，且軸荷分配易滿足要求，基本上可以保持在基礎車型的質心位置。但是，將貨箱一分為二，不能運輸長度較長的物資，限制了貨箱的裝載能力，貨箱面積利用率較低。

如圖4所示，后置式的隨車起重機安裝在貨箱的后部，對貨箱面積的利用率與前置式相當。但是，后置式隨車起重機限制了貨箱型式（無法采用后翻式后欄板），且對車輛的軸荷分配和離去角均有較大影響，對車輛的越野性能影響較大。

圖4 隨車起重機后置

權衡利弊，本車型采用前置式隨車起重機,整車外形簡圖見圖5。

圖5 某型隨車起重運輸車外形簡圖

2 支腿型式及跨距

2.1 支腿型式的選擇

隨車起重運輸車在進行起吊作業時，主車架將受到較大的附加集中載荷，為了保證車架的剛強度以及起吊作業時的工作穩定性，必須設置支腿。H型支腿結構簡單，通過連接裝置與主副車架固定，進一步加強了車架的橫向剛度，能夠改善車架的受力情況。H型支腿可實現全縮、半伸和全伸三種模式，可以通過選擇半伸和全伸模式的跨距（分別3400mm和4560mm，全縮模式跨距為2240mm）滿足不同工況的使用需求。在不進行起吊作業時，支腿可全部縮回并上翻至朝上，既不影響車輛的越野 性能，而且在布置上也不影響底盤車架兩側零部件的布置（如圖6所示）。

2.2 支腿跨距的校核

該隨車起重運輸車只有左右兩個支腿，故只需要校核橫向跨距的穩定性即可。支腿橫向外伸跨距的最小值是要保證起重臂在側向工作時整車的穩定性，即最大起重量和吊臂自重對該側支腿中心作用的傾覆力矩和穩定力矩處于平衡狀態（如圖7）。

為簡便計算，取起重機最大工作幅度8.4m進行橫向穩定性計算，起重機基座、立柱質心與汽車中心線重合，在計算平衡力矩時可以忽略不計，僅考慮起重臂和重物相對立柱中心的力矩即可。

圖7 吊臂側伸時靜載受力分析圖

傾覆力矩應不大于穩定力矩為安全狀態，相對右支腿可列出力矩平衡方程為：

式中：m1、m2、m0分別為吊臂自重、最大工作幅度時的最大起重質量和除吊臂外的車輛質量，m1=750kg、m2=1000kg。為了考慮最危險工況，將穩定質量取最小值，即車輛整備質量與吊臂質量的差值，m0=14100-750=13350kg。

k為起吊時的動載系數，取k=1.1。

a和b為傾覆力臂，a=4100mm，b=8400mm。

B為支腿跨距，計算得B≥1845mm。即跨距的最小值為1845mm。

所選H型支腿在全縮、半伸和全伸三種模式下的跨距分別是2240mm、3400mm和4560mm，整車外寬2500mm，在全縮模式下，支腿無法工作；在半伸、全伸模式下以最大幅度起吊1000kg重物的安全系數分別為1.84和2.47。

3 穩定性分析校核

參照標準QC/T 459-2014《隨車起重運輸車》，對隨車起重運輸車的抗傾覆穩定性計算需包括靜穩定性校核和作業穩定性校核，應按照對隨車起重運輸車處于最不利的工況、載荷進行計算分析。

如圖8所示，前簧中心、支腿中心和后簧中心的連線組成了一個六邊形ABCDEF的傾覆線，起吊作業時發生傾覆的最危險方向也就是起吊臂與傾覆線垂直的方向。

圖8 起吊作業受力分析圖

在起吊作業時，底盤簧載質量（去除起吊臂質量）相對傾覆線形成一個穩定力矩M0，起吊臂、重物相對傾覆線形成一個傾覆力矩M1，當M0/M1>1.4時，起吊作業安全穩定（1.4為推薦的最小安全系數）。

下面以隨車起重機垂直起吊重1000kg的箱型重物（外形尺寸1m×1m×1m）為例進行分析計算。為了簡化計算，假設重物在起吊過程中始終垂直于起吊臂，與起吊臂之間不形成偏擺，起重機回轉速度為2r/min。

穩定性最危險工況為起吊臂處于最大工作幅度時的工況，計算參數為：起吊臂質量m1=750kg，起吊臂傾覆力臂L1，額定起重重物質量m2=1000kg，重物傾覆力臂L2，穩定質量（去除吊臂后的汽車簧載質量）m0=9560kg，穩定質量質心距離前橋中心線1.89m、相對傾覆線的穩定力臂為L0，分別按照靜態和動態作業對傾覆線進行穩定性校核（注：相對各傾覆線的傾覆力臂和穩定力臂均通過作圖法測量）。吊臂水平全伸展時的幾何質心離地高度H=3.35m。

3.1 靜穩定性校核

靜穩定性校核按照吊臂與傾覆線垂直作業時額定起重量的1.25倍進行校核，按照不同傾覆線校核的結果見表5。

表5 靜穩定性校核

3.2 作業穩定性校核

作業穩定性校核按照吊臂與傾覆線垂直作業時額定起重量m2的1.1倍進行校核，同時考慮吊臂自重m1、風載Pw以及吊臂水平旋轉離心力PH形成的水平傾覆力矩MP。

風載Pw=qA=125N(q為風壓，取值125N/m2；A為重物單面迎風面積，取值1m2)

離心力PH=ω2(m1R1+m2R2)=503N，離心力形成的水平傾覆力矩MP=PHH=1685Nm(ω為回轉機構旋轉角速度，ω=2r/min=π/15，R1、R2為吊臂質心半徑和重物質心半徑，R1=4.1m，R2=8.4m)。

按照不同傾覆線校核的結果見表6。

表6 作業穩定性校核

穩定性計算結果表明，起吊臂垂直AB傾覆線工況為最危險起吊工況，但作業時的安全系數為1.66，符合使用安全要求。

4 結束語

越野型的隨車起重運輸車基于某越野汽車進行改裝設計，其越野性能、環境適應性能更強，不僅可裝備陸裝后勤部隊，在礦山、路橋等民用領域也具備廣闊的應用前景。出于篇幅限制，隨車起重機系統的液壓、電控部分設計，起重機安裝方式及主車架的加強、校核均未進行描述，這些內容也是越野型隨車起重運輸車重點校核的內容。

[1] 喬維高.專用汽車結構與設計[M].北京:北京大學出版社,2010.

[2] QC/T 459-2014.隨車起重運輸車.2014.

[3] 丁光明,肖獻法.隨車起重運輸車折臂式與直臂式的對比[J].商用汽車,2002年(9).

The overall design of a certain type of crane truck

Hou Baojie, Hu Yunjun, Miao Juping

（Shaanxi heavy duty automobile co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710000 )

In this paper, based on the overall design of a heavy off-road vehicle equipped with a 5-ton truck crane, Meanwhile the effet of front,middle and rear layout pattern on off-road vehicle performance was compared. Then the checking calcula -tion of H leg span is carried out through examples, and the overturning ability of crane truck was calculated. It means that the static and operation stability of the vehicle are checked.

off-road vehicle; crane truck; General arrangement; Stability checking

A

1671-7988(2019)03-138-04

U462

A

1671-7988(2019)03-138-04

U462

侯寶杰，男，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司，主要從事產品設計。主要研究方向：整車設計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.045