【摘要】：本文講述的是隨車(chē)起重運(yùn)輸車(chē)臂架設(shè)計(jì)的理論，并且針對(duì)臂架材料、臂架截面形式、臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化這三個(gè)方面來(lái)對(duì)臂架設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。

【關(guān)鍵詞】：臂架設(shè)計(jì)；起重運(yùn)輸車(chē)；直臂式

隨車(chē)起重機(jī)是指安裝在汽車(chē)底盤(pán)上，在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多動(dòng)作起重機(jī)械，又稱(chēng)隨車(chē)吊，屬于物料搬運(yùn)機(jī)械。國(guó)內(nèi)隨車(chē)起重機(jī)從20世紀(jì)70年代末起步，近幾年產(chǎn)銷(xiāo)總量呈現(xiàn)迅猛的增長(zhǎng)勢(shì)頭。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和勞動(dòng)力成本的提高，隨車(chē)起重機(jī)的需求量將會(huì)越來(lái)越大。從最近幾年的數(shù)據(jù)中不難看出，隨車(chē)起重機(jī)市場(chǎng)有著很大的潛力可以挖掘。

1. 隨車(chē)起重運(yùn)輸車(chē)的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

隨車(chē)起重機(jī)主要分為：直臂式和折臂式。這兩類(lèi)各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。折臂式隨車(chē)起重機(jī)它的優(yōu)點(diǎn)是臂架可以進(jìn)行折疊，收回后體積相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小；起升動(dòng)作完全由油缸的組合動(dòng)作來(lái)獨(dú)立完成，作業(yè)效率很高，維修方便，并可以選配多種輔具，實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)器多種用途等。折臂式隨車(chē)起重機(jī)缺點(diǎn)是在同等伸縮臂架節(jié)數(shù)的條件下，它比直臂式隨車(chē)起重機(jī)的作業(yè)范圍要很??；作業(yè)平穩(wěn)性也稍微低于直臂式隨車(chē)起重機(jī)。直臂式隨車(chē)起重機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是起吊重物用卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)完成，作業(yè)范圍大，作業(yè)平穩(wěn) ；直臂式隨車(chē)起重機(jī)缺點(diǎn)是作業(yè)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(chē)起重機(jī)是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主要模式之一，并將逐漸替代二十噸以下的汽車(chē)，在能源日益緊張的今天，具有重要的意義。

起重機(jī)起重質(zhì)量成為未來(lái)的發(fā)展的一種趨勢(shì)。因?yàn)樗粌H可以為企業(yè)降低原材料的能耗，也為用戶(hù)增加了一定的運(yùn)載能力，同時(shí)也減少了隨車(chē)起重運(yùn)輸車(chē)在空載情況下的耗油量，間接為用戶(hù)提高了盈利能力。臂架是隨車(chē)起重機(jī)中最重要的受力構(gòu)件之一，它設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)直接影響到隨車(chē)起重機(jī)整體的安全性能和經(jīng)濟(jì)成本。在設(shè)計(jì)臂架時(shí)既要考慮到臂架一定要滿(mǎn)足的剛度和強(qiáng)度，也要考慮到臂架自身的質(zhì)量，盡可能的輕巧，只有這樣才能使隨車(chē)起重機(jī)具有比較高的起重性能系數(shù)。

目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的隨車(chē)起重機(jī)主要由各級(jí)伸縮臂、固定臂、伸縮油缸等組成，臂架大多數(shù)為鋼結(jié)構(gòu)的多邊形等截面箱形套裝結(jié)構(gòu)。它的作用主要是用于支撐載荷并改變起重機(jī)作業(yè)半徑的大小，從而實(shí)現(xiàn)各節(jié)臂架之間可以相互的滑動(dòng)，還有注意保證操作的平穩(wěn)性。其臂架的截面形狀和形式與臂架具體的應(yīng)用以及條件等有關(guān)。

2. 臂架設(shè)計(jì)要素

在中、大噸直臂式隨車(chē)起重機(jī)中，臂架的質(zhì)量大多數(shù)能夠占整個(gè)的15%～20%，中、大噸位折臂式隨車(chē)起重機(jī)中，臂架自質(zhì)量一般能占整機(jī)質(zhì)量的20%～25%。因而減少臂架自質(zhì)量，不但可以節(jié)約材料、減少成本，還可以減輕隨車(chē)起重機(jī)底盤(pán)的負(fù)荷、提高隨車(chē)起重機(jī)的靈活性與起重性能。隨車(chē)起重機(jī)臂架的截面形狀經(jīng)歷數(shù)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(guò)更改臂架截面形狀，從而提高它的穩(wěn)定性，優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡(jiǎn)單；對(duì)設(shè)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(diǎn)是這種截面不能完全發(fā)揮材料的承載能力，并且焊接的工作量大，制作時(shí)需要不斷地進(jìn)行變形處理；矩形截面每節(jié)臂架之間的接觸都是上下面，不能抑制臂架伸縮時(shí)的橫向滑動(dòng)，因此平穩(wěn)性差。

六邊形截面能相當(dāng)好地發(fā)揮材料機(jī)械性能，并能較好地傳遞橫向力與扭矩，減少結(jié)構(gòu)自質(zhì)量，而且它的加工和制作不是特別復(fù)雜，臂架上部和下部的形狀能夠抑制臂架伸縮時(shí)的橫向滑動(dòng)，操縱平穩(wěn)性好。六邊形截面同時(shí)是一種較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式， 是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的吊臂截面形式，它同樣也經(jīng)歷了數(shù)次的演變。

八邊形和十邊形截面，有利于提高抗失穩(wěn)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(qiáng)度和剛度，這兩種截面形式的伸縮臂能較好地發(fā)揮材料的承載能力，減輕結(jié)構(gòu)自質(zhì)量。然而，其制作等環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)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(duì)設(shè)備的要求就會(huì)更高 ，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

把ANSYS軟件作為工具，通過(guò)優(yōu)化壁厚和吊臂截面結(jié)構(gòu)等降低臂架的自質(zhì)量，可以提高臂架的剛度、強(qiáng)度和整體性能等。臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法為：通過(guò)對(duì)隨車(chē)起重機(jī)伸縮臂的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行分析，建立臂架結(jié)構(gòu)受力的數(shù)學(xué)模型。其次應(yīng)用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行模擬分析；在截面高度、寬度、材料及板厚一定的情況下，結(jié)合工廠的實(shí)際設(shè)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(yīng)選用合理的折彎角度，使臂架穩(wěn)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，減小彎曲應(yīng)力，但當(dāng)重疊長(zhǎng)度增大到一定程度后，其對(duì)減少臂架滑塊處的支持反力的作用己經(jīng)不再明顯。因此，在截面形狀及最大起吊質(zhì)量已知的情況下，確定臂架重疊部分的合理長(zhǎng)度，既以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，也可以降低自質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)公路建設(shè)的發(fā)展和隨車(chē)起重機(jī)技術(shù)水平的不斷提高及產(chǎn)量的擴(kuò)大，今后小噸位汽車(chē)起重機(jī)必將被性能先進(jìn)、功能齊全的大噸位隨車(chē)起重機(jī)所取代。另一方面，由于隨車(chē)起重機(jī)這塊市場(chǎng)進(jìn)入門(mén)檻低，同時(shí)缺乏統(tǒng)一的市場(chǎng)管理規(guī)范，國(guó)內(nèi)企業(yè)必須摒棄固步自封的狹隘觀念，堅(jiān)持走“差異化道路”，用技術(shù)、質(zhì)量、品牌來(lái)提升自己產(chǎn)品的附加值，只有這樣才能立于不敗之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[2]芮延年.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004