隨車起重運(yùn)輸車結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)分析

牛善田 李紅勛 徐楠

在概述隨車起重運(yùn)輸車應(yīng)用發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了其整車結(jié)構(gòu)型式、起重機(jī)與底盤的連接、吊臂、起升機(jī)構(gòu)、支撐裝置和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等的技術(shù)形式，并歸納分析了隨車起重運(yùn)輸車的技術(shù)特點(diǎn)。

應(yīng)用發(fā)展概述

隨車起重運(yùn)輸車（truck with loading crane）也被稱為隨車吊裝補(bǔ)給車（以下簡(jiǎn)稱“隨車吊”），是指裝有隨車起重機(jī)，既能實(shí)現(xiàn)貨物的自行裝卸，又可用于運(yùn)輸貨物的專用汽車。它既具有普通貨車的運(yùn)輸功能，又兼具有起重機(jī)的物資起吊裝卸功能，除能完成自身物資的裝卸，還可用于為其他車輛裝卸貨物。因此，隨車吊是集起重作業(yè)與運(yùn)輸于一體的專用汽車，具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、搬運(yùn)成本低、保障作業(yè)安全高效等特點(diǎn)[1]。

按用途不同，隨車吊可分為通用型和專用型；按傳動(dòng)裝置不同的傳動(dòng)方式，可分為機(jī)械傳動(dòng)式、液壓傳動(dòng)式和電力傳動(dòng)式；按不同的吊臂結(jié)構(gòu)形式可分為折疊吊臂式、桁架吊臂式和伸縮吊臂式；按起重機(jī)不同的布置位置，可分為前置式、中置式和后置式；按不同的起升能力可分為輕型、中型和重型[2]。

盡管隨車吊在國(guó)外民用和軍用領(lǐng)域都已得到廣泛應(yīng)用，但其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)較早一些，隨著科技進(jìn)步的日新月異和應(yīng)用范圍的不斷拓展，其結(jié)構(gòu)型式和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)也在不斷地演化和發(fā)展。

結(jié)構(gòu)技術(shù)形式分析

1.整車結(jié)構(gòu)型式

根據(jù)隨車起重機(jī)安裝位置的不同，隨車吊可分為前置、中置和后置三種結(jié)構(gòu)型式，如圖1所示。

1.1 前置式

起重機(jī)置于車箱和駕駛室之間（見圖la），—般為起吊能力小于1t的隨車吊所采用，適用于裝卸包裝成件的貨物和集裝箱等。由于液壓泵安裝在距離發(fā)動(dòng)機(jī)較近處（汽車前部），距離起重機(jī)液壓缸的管路較短，功率損失小，相比其他型式，液壓傳動(dòng)效率較高。在進(jìn)行該型式的整車布置時(shí)，應(yīng)注意前軸載荷的分配，防止前軸過載。

1.2 中置式

起重機(jī)安裝在汽車車箱中部（見圖lb），—般為起吊能力在1?3t范圍內(nèi)的隨車吊所采用，且汽車多采用大、中型貨車底盤，主要用于裝卸、運(yùn)輸長(zhǎng)度整齊的木材、管材、建材、條狀物件等，貨物沿車箱縱向安放。由于起重機(jī)布置于車箱中部，相比其他型式，中置式隨車吊車箱利用率較低。

1.3 后置式

起重機(jī)安裝于汽車車箱后部（見圖lc），主要用于帶有掛車的隨車吊。相比中置式隨車吊，后置式雖提高了車箱面積利用率，但由于起重機(jī)在車輛尾部，改變了原車的軸荷分配，必然影響整車的操縱性能。

在上述三種結(jié)構(gòu)型式中，前置式和后置式應(yīng)用最為普遍。

2.起重機(jī)與底盤的連接[3]

隨車起重機(jī)通常通過機(jī)架與汽車底盤相連，機(jī)架組成一般為橫梁、縱梁、連接固定裝置、支腿支架、液壓油箱安裝架、固定座及托架等。機(jī)架除了實(shí)現(xiàn)起重機(jī)與底盤的連接固定外，還須具備如下功能：可安裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、能夠連接和固定支腿、用于安裝和固定液壓油箱等。

圖2是一種典型的隨車起重機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖，主要由兩根橫梁、兩根縱梁、連接固定裝置（U型螺栓和墊板）、支腿支架、固定座和托架等組成。機(jī)架上設(shè)有安裝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的連接螺栓孔。機(jī)架由固定連接裝置固定于汽車底盤主車架上。

3.吊臂

吊臂也稱起重臂，是隨車吊的重要總成之一，它對(duì)起重機(jī)的性能和總體布置形式有重要影響。目前，隨車吊的吊臂主要有折疊式（也稱折疊臂式）和伸縮式（也稱直臂式）兩種[4]。

3.1 折疊式吊臂

典型的折疊式吊臂結(jié)構(gòu)如圖3所示。折疊式吊臂主要包括液壓缸、主臂（回轉(zhuǎn)立柱）、中間臂、端臂和吊鉤等。

折疊式吊臂一般由鉸鏈連接多節(jié)臂組成。在完成裝卸作業(yè)時(shí)，由液壓缸推動(dòng)各節(jié)臂逐級(jí)展開，以達(dá)到不同的吊臂幅度和起升高度。

為了拓展裝卸作業(yè)幅度和作業(yè)范圍，也可在折疊式吊臂的端臂或中間臂上額外添加1或2節(jié)伸縮臂，通過液壓缸完成伸縮臂的運(yùn)動(dòng)，或由人工手動(dòng)完成。

折疊式吊臂不作業(yè)時(shí)，吊臂可折疊收攏，其優(yōu)點(diǎn)為結(jié)構(gòu)緊湊。采用該型吊臂的運(yùn)輸車具有質(zhì)心較低、行駛穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用較多。

3.2 伸縮式吊臂

伸縮式吊臂的基本組成包括主臂（基本臂）、伸縮臂及其他輔助裝置，其在整車上的布置如圖4所示。

一般情況下，主臂用變幅液壓缸控制升降，均鉸接于回轉(zhuǎn)

臺(tái)機(jī)座上，而伸縮臂的伸縮運(yùn)動(dòng)則由伸縮液壓缸控制。伸縮臂的臂和臂之間為減小伸縮阻力，多采用托輥支承，利用滑塊起定位和導(dǎo)向作用。根據(jù)不同需要，可采用多節(jié)伸縮臂。

伸縮式吊臂一般焊接成箱形結(jié)構(gòu)，其截面形狀可為矩形、圓角矩形、六邊形、八邊形等。無論采用哪種截面形狀，其目的都是為了保證吊臂具有足夠的剛度、強(qiáng)度，降低吊臂自重，保證側(cè)板具有足夠的局部穩(wěn)定性。

4.起升機(jī)構(gòu)

隨車吊起升機(jī)構(gòu)采用最多的是卷?yè)P(yáng)式起升機(jī)構(gòu)，其基本組成包括原動(dòng)機(jī)、離合器、減速器、制動(dòng)器、卷筒、吊鉤和鋼絲繩滑輪組等。

原動(dòng)機(jī)一般采用液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)。制動(dòng)器分為塊式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器或盤式制動(dòng)器。塊式制動(dòng)器一般布置在高速軸上，制動(dòng)力矩小，但制動(dòng)沖擊較大；帶式或盤式制動(dòng)器通常布置在低速軸上，制動(dòng)力矩較大，且比較平穩(wěn)。

減速器可分為圓柱齒輪式減速器、蝸輪蝸桿式減速器和行星齒輪式減速器，圓柱齒輪式效率高、功率范圍大且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因而應(yīng)用較多，但體積和質(zhì)量均較大；蝸輪蝸桿式尺寸小、傳動(dòng)比大、質(zhì)量輕，但效率較低，壽命較短，一般只應(yīng)用在中、小型起重機(jī)上；行星齒輪式結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、質(zhì)量輕，不足之處為價(jià)格較貴。

5.支撐裝置

隨車吊的支撐裝置也稱支腿，主要用于保證隨車吊的作業(yè)性能和作業(yè)的穩(wěn)定性[5]。目前應(yīng)用較多的是液壓支腿，結(jié)構(gòu)型式主要為H型、蛙型和X型等幾種，其中H型支腿的應(yīng)用最為廣泛。

5.1 H型支腿

H型支腿的典型結(jié)構(gòu)如圖5所示。該型支腿對(duì)地面適應(yīng)性好，具有易于調(diào)平的優(yōu)點(diǎn)，且在作業(yè)過程中支反力發(fā)生變化，但不存在爬移現(xiàn)象，穩(wěn)定性好。H型支腿廣泛應(yīng)用于各種隨車吊。

5.2 蛙型支腿

蛙型支腿的一般結(jié)構(gòu)如圖6所示。該型支腿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需液壓缸數(shù)量少，整體質(zhì)量小。蛙式支腿一般多用在吊臂不需要變幅或變幅較小的隨車吊上。

5.3 X型支腿

X型支腿的典型結(jié)構(gòu)如圖7所示，其基本組成包括垂直支撐液壓缸、伸縮液壓缸、固定腿、伸縮腿和支撐腳等。

該型支腿展開時(shí)，伸縮腿由伸縮液壓缸推動(dòng)伸出后，支腿由垂直支撐液壓缸壓向地面，使隨車吊輪胎離地。且四個(gè)伸縮腿必須同步展開工作，而垂直支撐液壓缸則可同步，也可單獨(dú)動(dòng)作，以方便車架調(diào)平。

該結(jié)構(gòu)中垂直支撐液壓缸作用于橫梁中部，而橫梁又直接作用于車架之上，因而可知X型支腿比H型支腿穩(wěn)定性更好。但X型支腿離地間隙較小，在支腿接地的過程中存在水平運(yùn)動(dòng)，影響零部件的使用壽命。

6.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

隨車吊作業(yè)時(shí)，需要將貨物吊運(yùn)到給定范圍內(nèi)的任一空間位置，故吊臂必須具有回轉(zhuǎn)功能，因此隨車吊均設(shè)置有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

隨車吊的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要有兩種常見結(jié)構(gòu)型式：一種為齒輪齒條式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；另一種為蝸輪蝸桿傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)的減速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤的內(nèi)齒圈，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)。齒輪齒條式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛。

技術(shù)特點(diǎn)分析

1.吊臂結(jié)構(gòu)型式變化不大

多年來，隨車吊吊臂的結(jié)構(gòu)型式始終以折疊臂式和伸縮臂式為主，一些新型吊臂結(jié)合了這兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)，但總體上并沒有突破這兩種基本的結(jié)構(gòu)型式。折疊臂式隨車吊的吊臂具有不工作時(shí)可折疊的特點(diǎn)，使得其整機(jī)尺寸易于控制，即使再增加擴(kuò)展臂，也不會(huì)因?yàn)檎加每臻g過大而影響貨物的裝運(yùn)。

同時(shí)，考慮到不同作業(yè)需求，折疊臂式隨車吊還可選裝液壓卷?yè)P(yáng)機(jī)械，將折疊臂式和伸縮臂式的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，保證其性能更趨完善。

2.性能和質(zhì)量的提高與材料和工藝的發(fā)展同步

隨著材料研究和工藝科技的飛速發(fā)展，隨車吊設(shè)計(jì)制造中也廣泛采用新材料、新工藝，如HIABXS系列1100型隨車吊和支腿均采用了新型材料，使得其在市場(chǎng)上同類產(chǎn)品中的整機(jī)質(zhì)量最輕。近年來，一些企業(yè)已經(jīng)逐漸開始采用一些如含碳?jí)垙?qiáng)纖維或玻璃増強(qiáng)纖維的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料代替金屬材料，同時(shí)采用先進(jìn)的加工工藝，使得隨車吊在不斷提高起升能力的同時(shí)整機(jī)質(zhì)量得到有效控制，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效能的整體提升。

3.屬具豐富，“一機(jī)多能”趨勢(shì)明顯

隨著市場(chǎng)需求的不斷發(fā)展變化，隨車吊生產(chǎn)企業(yè)越來越注重對(duì)屬具的開發(fā)，以拓展裝備功能、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。隨車吊功能屬具接口越來越多，相應(yīng)地屬具種類和數(shù)量也越來越多。從常規(guī)的絞車到各類抓具（木材抓具、廢鋼材抓具、廢棄物抓具），再到各種建材的運(yùn)輸夾具、鏟斗等，再到園林應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)挖具、載人吊籃等等，目前，這些屬具均已得到成功應(yīng)用，一些新型屬具正在研發(fā)和試用當(dāng)中。

結(jié)語

本文概述了隨車起重運(yùn)輸車的分類及應(yīng)用發(fā)展情況，在此基礎(chǔ)上分析了其整車結(jié)構(gòu)型式、起重機(jī)與底盤的連接、吊臂、起升機(jī)構(gòu)、支撐裝置和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等的技術(shù)形式，歸納總結(jié)了隨車起重運(yùn)輸車的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王云琨.2007年隨車起重運(yùn)輸車行業(yè)回顧[J].專用汽車，2008（7）：18-20.

[2]莊仲達(dá).隨車起重運(yùn)輸車車架連接優(yōu)化設(shè)計(jì)與強(qiáng)度分析[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2016.

[3]王偉，趙娜.一種隨車起重運(yùn)輸車底盤與上裝適連接方式設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017（6）：35-36.

[4]丁光明，肖獻(xiàn)法.隨車起重運(yùn)輸車：折臂式與直臂式的對(duì)比[J].商用汽車，2002（9）：36-39.

[5]劉寶波，張凱，賈楠.折臂式隨車起重運(yùn)輸車穩(wěn)定性分析[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2012（12）：1963-1966.