起重機(jī)箱型吊臂設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

連江

摘 要：隨著機(jī)械化發(fā)展，人們對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)機(jī)械業(yè)越來(lái)越感興趣。起重機(jī)吊臂是構(gòu)成汽車起重機(jī)重要部件，這是因?yàn)樵谄鹬卣麄€(gè)過(guò)程，伸縮臂吊臂是主要受力部分。所以設(shè)計(jì)與分析的好壞直接影響到吊臂是在過(guò)程中的可靠性與安全性。怎樣讓起重機(jī)吊起更大的物體成為擺在人們面前的第一難題，通過(guò)不同軟件的幫助，對(duì)起重機(jī)吊臂在不同情況下作業(yè)進(jìn)行有限元分析，包括實(shí)體模擬、載荷、應(yīng)力分析等的一些處理，在此基礎(chǔ)之上，起重機(jī)的設(shè)計(jì)與分析實(shí)力得到相當(dāng)大的提升，得出了較為可觀的參數(shù)，為起重機(jī)事業(yè)提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)吊臂；可靠性安全性；參數(shù)

中圖分類號(hào)：TH213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

箱型伸縮式吊臂結(jié)構(gòu)緊湊，抗扭性能好，在汽車起重機(jī)上應(yīng)用較為廣泛，箱體內(nèi)部有伸縮液壓缸，在支撐內(nèi)節(jié)的滑塊，各節(jié)臂之間可以相對(duì)滑動(dòng)，為了讓吊臂在滑動(dòng)變幅內(nèi)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)交接要和根部鏈接。所以，只有對(duì)起重機(jī)具有相當(dāng)熟練的操作技能，才能解決強(qiáng)度與重量之間的問題。需要有效的分析方法對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)工作的吊臂進(jìn)行穩(wěn)定性與各種應(yīng)力的分析，對(duì)接下來(lái)的研究與分析需要我們更進(jìn)一步努力研究，即是一件有價(jià)值有意義的事，更是為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供一個(gè)可靠依據(jù)。

1課題研究的背景

起重機(jī)吊臂根據(jù)變幅可以分為兩種，一種是定長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)變幅，吊臂是雙向構(gòu)件。其基本臂可以做成直臂。折臂使得臂根位置變低。讓轉(zhuǎn)臺(tái)部分容易分布，固然液壓缸受力較好，整個(gè)尺寸布置限制，伸縮臂變短，對(duì)起重機(jī)的采用可以采用這種吊臂模式。由于伸縮式吊臂的長(zhǎng)度可以變化，通過(guò)性比較好，適用范圍相對(duì)更加寬泛，占有的重要地位是無(wú)可替代的。在吊臂形式的選擇上，主要是取決于起重機(jī)總體的要求，其次是對(duì)其技術(shù)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(jī)是工程建設(shè)中應(yīng)用的特別廣泛的設(shè)備，特別是節(jié)省勞動(dòng)力，提高建設(shè)速率和質(zhì)量，無(wú)論是勞動(dòng)力安全還是工程本身都具有相當(dāng)大的意義。吊臂更實(shí)在起重機(jī)中占有無(wú)可替代的位置。隨著各種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步提升，起重機(jī)吊臂技術(shù)也越來(lái)越成熟，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和成型技術(shù)的結(jié)合，更是讓起重機(jī)技術(shù)更上一層樓。在以前，起重機(jī)的傳動(dòng)根本不像現(xiàn)在的這么機(jī)械化，無(wú)論是升降還是旋轉(zhuǎn)都單純的應(yīng)用機(jī)械傳動(dòng)來(lái)達(dá)到目的。

選擇了超高強(qiáng)度的材料，吊臂質(zhì)量變輕，吊臂截面結(jié)構(gòu)單一，沒有什么高要求，所以被我國(guó)應(yīng)用的很廣泛。自從應(yīng)用了液壓技術(shù)，起重機(jī)吊臂技術(shù)得到提高，汽車起重機(jī)吊臂質(zhì)量占整體的15%-20%，因此需要改變吊臂材料以降低質(zhì)量，以滿足吊臂的高強(qiáng)度作業(yè)施工，否則起重機(jī)更是有翻身的危險(xiǎn)。我們可以適當(dāng)研究特殊材料以替代原有材料，在這種材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思，將會(huì)達(dá)到意想不到的結(jié)構(gòu)。汽車起重機(jī)截面形式多種多樣，最后人們經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)把截面做成正梯形和倒梯形的結(jié)構(gòu)，各種特性得到一定的改善，尤其是韌性和扭矩，也有利于機(jī)身穩(wěn)定性，后來(lái)又提出五邊形等諸多截面。

1.2起重機(jī)吊臂國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)

工程起重機(jī)具有很多品種，具有作業(yè)適應(yīng)能力大、使用范圍寬泛的特點(diǎn)。在近幾年中，世界起重機(jī)行業(yè)發(fā)生漸漸升起成為一顆新星，市場(chǎng)上出現(xiàn)越來(lái)越多商家，直接導(dǎo)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(gòu)，有些公司把市場(chǎng)轉(zhuǎn)移，通過(guò)在國(guó)外開設(shè)廠子以擴(kuò)大總體市場(chǎng)，從而加劇世界起重機(jī)市場(chǎng)的壟斷以及一些由此帶來(lái)的弊端。就產(chǎn)品種類而言，這些起重機(jī)中有兩顆新星占領(lǐng)市場(chǎng)巨大份額，最大的變化是路面起重機(jī)和越野輪胎起重機(jī)迅速地發(fā)展了起來(lái)。對(duì)于我國(guó)起重機(jī)單一產(chǎn)品為主的工程起重機(jī)行業(yè)而言，其影響是具大的。由于起重機(jī)靈活性能高、作業(yè)效率高，在戰(zhàn)后修復(fù)家園建設(shè)以及工業(yè)生產(chǎn)上，以及國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起到?jīng)Q定性的作用。早期的起重機(jī)大多采用機(jī)械傳動(dòng)這種比較落后的應(yīng)用技術(shù)。隨著液壓技術(shù)的突然出現(xiàn)，液壓伸縮臂起重機(jī)也因此得到進(jìn)一步發(fā)展。隨后的幾年，越來(lái)越多的起重機(jī)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(jī)仍采用舊時(shí)吊臂隨著建筑公事、煉鐵煉金、水電廠、南水北調(diào)等大型重工業(yè)發(fā)展，對(duì)起重機(jī)的作業(yè)性能、安全性以及耗能提出了更高的要求。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)能夠熟練的應(yīng)用到液壓技術(shù)。高強(qiáng)度水泥及一些建筑板材的興起，起重機(jī)漸漸地向大型化發(fā)展，并且在普通起重機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)更高級(jí)別的起重機(jī)。

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

2起重機(jī)吊臂結(jié)構(gòu)分析研究

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

常規(guī)載荷在起重機(jī)中應(yīng)用的是最多的，這種載荷是由重力和驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生的載荷。由加速度和各種用力引起位移產(chǎn)生的載荷，也是在驗(yàn)算過(guò)程中必須考慮的一種載荷。偶然載荷是在起重機(jī)工作時(shí)不經(jīng)常發(fā)生的偶然出現(xiàn)的載荷。自然因素的影響導(dǎo)致載荷的發(fā)生。特殊載荷是在非正常工作時(shí)發(fā)生的載荷，由起重機(jī)意外停止、碰撞側(cè)翻、非正常停止轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)器發(fā)生意外碰撞等引起的載荷。在防止的同時(shí)不考慮后兩者載荷對(duì)其影響。

吊臂伸縮機(jī)構(gòu)種類很多，但是主要應(yīng)用的有三種：順序伸縮、 同步伸縮、獨(dú)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(duì)吊臂自重有一些影響。一般而言，獨(dú)立伸縮機(jī)構(gòu)是三者當(dāng)中最重的，順序伸縮機(jī)構(gòu)是三者中最輕的，在起重相同物件時(shí)，我們會(huì)選擇用順序伸縮機(jī)構(gòu)，因?yàn)槠湎鄬?duì)比較廉價(jià)。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(jié)語(yǔ)

在采用自定義方式對(duì)吊臂進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算，能適當(dāng)?shù)臏p少吊臂復(fù)雜的變截面使之變?yōu)橹苯孛?。在吊臂整體結(jié)構(gòu)的研究上；由于建模速度快，單元數(shù)相對(duì)減少， 加快了吊臂建模的整體計(jì)算速度， 降低了成本， 將計(jì)算結(jié)果與理論分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比， 結(jié)果更加準(zhǔn)確。但使用這種方法進(jìn)行吊臂的強(qiáng)度、重量分析也有瑕疵，對(duì)吊臂上貼的鋼筋無(wú)法考慮， 對(duì)吊臂組成材料及局部區(qū)域受力看不到。

參考文獻(xiàn)

[1]馬天平.冶金廠用起重機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2007 （02）：38-39.