履帶起重機(jī)穩(wěn)定性影響因素分析

錢旭峰

【摘 要】履帶起重機(jī)在工業(yè)中處于一個(gè)重要的位置，裝載和稱重等一系列工作皆由其完成。為了更好地將履帶起重機(jī)用于工業(yè)作業(yè)中，為了更好地改善履帶起重機(jī)的弊端，加快其研究開(kāi)發(fā)。本文對(duì)履帶起重機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究分析，主要從起重機(jī)的主要機(jī)構(gòu)及其作用和各部分對(duì)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析，以期可以為國(guó)家研發(fā)履帶起重機(jī)的項(xiàng)目提出有利的意見(jiàn)和建議。

【關(guān)鍵詞】履帶起重機(jī) 穩(wěn)定性 影響因素

在我國(guó)的重工業(yè)發(fā)展當(dāng)中，機(jī)械制造業(yè)起著鏈接的作用。履帶起重機(jī)的發(fā)展與研究能為將來(lái)的工業(yè)作業(yè)帶來(lái)更加龐大的利益與便利。那么，關(guān)于履帶起重機(jī)的運(yùn)用方面以及其主要的操作方式，都是應(yīng)該被了解和認(rèn)識(shí)的。本文對(duì)于影響其穩(wěn)定性的因素進(jìn)行了研究和探討，并以此做出簡(jiǎn)單分析。

1 履帶起重機(jī)的主要用途

履帶起重機(jī)是以履帶及其支撐驅(qū)動(dòng)裝置為運(yùn)行部分的流動(dòng)式起重機(jī)，可用來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備和重型器械的檢查、檢修，在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中充當(dāng)搬運(yùn)者的角色。

履帶起重機(jī)是用來(lái)運(yùn)輸材料、吊重和裝卸重型物件的機(jī)器，這種起重機(jī)通常不使用支腿，所以可帶載行駛。在道路疏通、石油化工、興修水利等重大工程中都充當(dāng)重要角色。履帶起重機(jī)的主要機(jī)體是用一種高強(qiáng)度、低成本的材料制成的。其它部分則分別是動(dòng)力機(jī)械、工作臺(tái)以及起重臂和轉(zhuǎn)臺(tái)[1]。

目前對(duì)于履帶起重機(jī)的穩(wěn)定性研究主要來(lái)源于對(duì)其臂架的穩(wěn)定性研究。根據(jù)分析，排除不確定因素，其主要影響在于在設(shè)計(jì)的過(guò)程中受到加工制造、材料特性、組件尺寸等部分的影響。因此，從多角度分析臂架對(duì)于履帶起重機(jī)的穩(wěn)定性影響是有必要的。那么借鑒其它文獻(xiàn)資料，本文于臂架的部件將做著重分析。

2 關(guān)于穩(wěn)定性的研究

對(duì)于穩(wěn)定性的研究從力學(xué)發(fā)展的伊始便沒(méi)有停止過(guò)，隨著工業(yè)化的發(fā)展和進(jìn)步，穩(wěn)定性更顯得尤為重要。專業(yè)人士為此制定了一系列的研究方法和分析實(shí)踐，最為人熟知的是勢(shì)能駐值法、微分方程法、能量法以及有線單元法等。除此之外，18世紀(jì)一些國(guó)外的科學(xué)家對(duì)于穩(wěn)定性就提出過(guò)相關(guān)理論，但由于當(dāng)時(shí)社會(huì)還處于封建時(shí)期，對(duì)于科學(xué)研究并不能做到全面支持和肯定，這使當(dāng)時(shí)的研究受到很大的局限性和約束性[2]。

3 決定履帶起重機(jī)穩(wěn)定性的因素

3.1 起重機(jī)臂架的地位

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，起重機(jī)臂架是整個(gè)履帶起重機(jī)的中樞環(huán)節(jié)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且多樣化，由于其桿件的多樣，想要令其穩(wěn)定顯然并不容易。為了承載起其主要的工作能力并且滿足高度與安全度共存的條件，對(duì)于其穩(wěn)定性的研究勢(shì)在必行。

3.2 哪些部分與穩(wěn)定性相聯(lián)系

3.2.1 主臂

主臂是整個(gè)臂架的支撐部分，首先主臂的材質(zhì)要選擇高強(qiáng)度材料，以保證其抗彎性；其次，其長(zhǎng)度的調(diào)整也非常重要。長(zhǎng)度代表著起重的最大高度和幅度。其設(shè)計(jì)要規(guī)范而嚴(yán)謹(jǐn)，如此穩(wěn)定性便多了一分。

3.2.2 副臂

其實(shí)起重機(jī)的副臂分為兩種，除了塔式副臂這種注重起升高度的副臂以外，還有固定式副臂用以工作量龐大的工業(yè)作業(yè)。近期新研發(fā)的新型臂架更受歡迎，其節(jié)省繁瑣結(jié)構(gòu)和減輕重量的特點(diǎn)改善了副臂的眾多弊端，也大大提高了履帶式起重機(jī)的穩(wěn)定性。

3.2.3 短臂、撐桿、桅桿及拉板

對(duì)于撐桿等用以固定的裝置，其對(duì)穩(wěn)定性的影響不言而喻。依據(jù)資料查詢得知，臂架的短臂穩(wěn)定性相對(duì)是比較可靠的，與之相對(duì)應(yīng)的壓彎桿件則不然。壓彎桿件在長(zhǎng)臂作業(yè)中，其整體穩(wěn)定性相對(duì)較低，即使其剛度、強(qiáng)度都在最大限度，其臂架整體依舊非常容易出現(xiàn)失衡現(xiàn)象。此外超重載荷也是影響履帶起重機(jī)的主要因素。

那么整體來(lái)說(shuō)，履帶起重機(jī)的整體臂架組合都與穩(wěn)定性有直接的聯(lián)系。其主臂與副臂之間緊密的配合，再與軸向載荷相互作用，從而承受整個(gè)載重量。在起重臂受到臂端鋼絲的牽引時(shí)，組合臂架利用設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性原理并不能保持其穩(wěn)定。與此同時(shí)起重機(jī)受到扭轉(zhuǎn)時(shí)力的作用，造成機(jī)身嚴(yán)重的失衡，所以組合臂架整體成為影響穩(wěn)定性的主要因素[3]。

4 對(duì)于穩(wěn)定性的分析

4.1 現(xiàn)代起重機(jī)的特點(diǎn)

起重機(jī)的特點(diǎn)是多變、靈活，這種特點(diǎn)主要承載在組合方式的臂架上。想在實(shí)際操作中最大化的利用起重機(jī)，穩(wěn)定是其中的關(guān)鍵點(diǎn)。在這當(dāng)中，臂架的組合方式、臂架的材質(zhì)、臂架的規(guī)格皆要按照市場(chǎng)的需求重新設(shè)計(jì)和設(shè)定，力求安全而穩(wěn)定。就研究來(lái)看，如果臂架越長(zhǎng)，其穩(wěn)定性將越差，隨之的承載材料的重量也將減少。為了市場(chǎng)需求，很多生產(chǎn)商開(kāi)始調(diào)節(jié)副臂的配置，采用管徑小的主臂時(shí)，與固定副臂的結(jié)構(gòu)型式，因此導(dǎo)致其喪失穩(wěn)定性，雖然主臂較長(zhǎng)但承載力急劇下降，釀成無(wú)法挽回的事故。

為了追求現(xiàn)代化，設(shè)計(jì)者在新型的設(shè)計(jì)中更注重臂架的輕柔化，令其跟上社會(huì)的發(fā)展，為大噸位需求提供便利。在制造過(guò)程中，輕質(zhì)鋼材成為主要制造材料，但金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更加難以掌握，

4.2 簡(jiǎn)析解決方案

對(duì)于以上的設(shè)計(jì)與需求相悖離的現(xiàn)象，本文將簡(jiǎn)單提出解決措施。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)介紹，起重機(jī)的穩(wěn)定在于起重機(jī)的組合臂架。為了滿足實(shí)際工業(yè)中的重大需求，若想增加臂架的長(zhǎng)度，則需要用更加牢固的材料來(lái)制造臂架，但要保證臂架的整體重量不能增加。目前市場(chǎng)上的重輕組合臂架成為目前履帶起重機(jī)的常用組合方式。除了在材料及設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究和改善以外，在設(shè)計(jì)之中可以增加安全裝置的設(shè)計(jì)。例如安裝起重量限制器、顯示力矩裝置以及防止臂桿后仰的裝置。用這些裝置來(lái)防止超出負(fù)荷的部分影響機(jī)器本身的穩(wěn)定性，并用這些裝置保證設(shè)計(jì)本身穩(wěn)定性的長(zhǎng)久確定。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的工業(yè)化、城市化正在發(fā)展，作為第二產(chǎn)業(yè)的工業(yè)來(lái)說(shuō)，起重機(jī)用途十分廣泛。對(duì)于履帶式起重機(jī)穩(wěn)定性的研究主要原因在于起重機(jī)在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位，而履帶式起重機(jī)則是其中發(fā)展最為快速的。對(duì)于其研究和分析，可以為未來(lái)國(guó)家對(duì)于重工業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。同時(shí)，對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，可以在安全性能方面給予更好的建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]王耿華，常大帥，李客 等.履帶起重機(jī)臂架穩(wěn)定性分析[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，12（03）：72-77.

[2]李金平，焦生杰，徐信芯 等.履帶起重機(jī)桁架臂結(jié)構(gòu)的薄弱桿件分析[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2015，02（04）：677-681-711.

[3]李金平，焦生杰，顧海榮 等.履帶起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)可靠性分析[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，09（04）：153-158.