起重机箱型吊臂设计要点分析

连江

摘 要：随着机械化发展，人们对起重运输机机械业越来越感兴趣。起重机吊臂是构成汽车起重机重要部件，这是因为在起重整个过程，伸缩臂吊臂是主要受力部分。所以设计与分析的好坏直接影响到吊臂是在过程中的可靠性与安全性。怎样让起重机吊起更大的物体成为摆在人们面前的第一难题，通过不同软件的帮助，对起重机吊臂在不同情况下作业进行有限元分析，包括实体模拟、载荷、应力分析等的一些处理，在此基础之上，起重机的设计与分析实力得到相当大的提升，得出了较为可观的参数，为起重机事业提供一定的帮助。

关键词：起重机吊臂；可靠性安全性；参数

中图分类号：TH213 文献标识码：A

箱型伸缩式吊臂结构紧凑，抗扭性能好，在汽车起重机上应用较为广泛，箱体内部有伸缩液压缸，在支撑内节的滑块，各节臂之间可以相对滑动，为了让吊臂在滑动变幅内可以自由转动，转台交接要和根部链接。所以，只有对起重机具有相当熟练的操作技能，才能解决强度与重量之间的问题。需要有效的分析方法对其内部结构进行研究，对工作的吊臂进行稳定性与各种应力的分析，对接下来的研究与分析需要我们更进一步努力研究，即是一件有价值有意义的事，更是为实际工程设计提供一个可靠依据。

1课题研究的背景

起重机吊臂根据变幅可以分为两种，一种是定长式吊臂，另一种是伸缩式吊臂。根据界面不同选择不同的臂种，通常是用柔韧的钢丝绳牵引顶部实现变幅，吊臂是双向构件。其基本臂可以做成直臂。折臂使得臂根位置变低。让转台部分容易分布，固然液压缸受力较好，整个尺寸布置限制，伸缩臂变短，对起重机的采用可以采用这种吊臂模式。由于伸缩式吊臂的长度可以变化，通过性比较好，适用范围相对更加宽泛，占有的重要地位是无可替代的。在吊臂形式的选择上，主要是取决于起重机总体的要求，其次是对其技术的优劣和制造工艺的材料可靠性能。

1.1课题目的及意义

起重机是工程建设中应用的特别广泛的设备，特别是节省劳动力，提高建设速率和质量，无论是劳动力安全还是工程本身都具有相当大的意义。吊臂更实在起重机中占有无可替代的位置。随着各种先进技术应用的进一步提升，起重机吊臂技术也越来越成熟，尤其是计算机技术和成型技术的结合，更是让起重机技术更上一层楼。在以前，起重机的传动根本不像现在的这么机械化，无论是升降还是旋转都单纯的应用机械传动来达到目的。

选择了超高强度的材料，吊臂质量变轻，吊臂截面结构单一，没有什么高要求，所以被我国应用的很广泛。自从应用了液压技术，起重机吊臂技术得到提高，汽车起重机吊臂质量占整体的15%-20%，因此需要改变吊臂材料以降低质量，以满足吊臂的高强度作业施工，否则起重机更是有翻身的危险。我们可以适当研究特殊材料以替代原有材料，在这种材料的基础上，进行设计构思，将会达到意想不到的结构。汽车起重机截面形式多种多样，最后人们经过试验发现把截面做成正梯形和倒梯形的结构，各种特性得到一定的改善，尤其是韧性和扭矩，也有利于机身稳定性，后来又提出五边形等诸多截面。

1.2起重机吊臂国内外动态

工程起重机具有很多品种，具有作业适应能力大、使用范围宽泛的特点。在近几年中，世界起重机行业发生渐渐升起成为一颗新星，市场上出现越来越多商家，直接导致了一些中小型甚至一些具有一定声望的企业倒闭或者被收购，有些公司把市场转移，通过在国外开设厂子以扩大总体市场，从而加剧世界起重机市场的垄断以及一些由此带来的弊端。就产品种类而言，这些起重机中有两颗新星占领市场巨大份额，最大的变化是路面起重机和越野轮胎起重机迅速地发展了起来。对于我国起重机单一产品为主的工程起重机行业而言，其影响是具大的。由于起重机灵活性能高、作业效率高，在战后修复家园建设以及工业生产上，以及国内经济建设中起到决定性的作用。早期的起重机大多采用机械传动这种比较落后的应用技术。随着液压技术的突然出现，液压伸缩臂起重机也因此得到进一步发展。随后的几年，越来越多的起重机慢慢的采用液压伸缩式吊臂取代了原有的起重方式，只有一部分吨位汽车起重机仍采用旧时吊臂随着建筑公事、炼铁炼金、水电厂、南水北调等大型重工业发展，对起重机的作业性能、安全性以及耗能提出了更高的要求。由于当时设计能够熟练的应用到液压技术。高强度水泥及一些建筑板材的兴起，起重机渐渐地向大型化发展，并且在普通起重机的基础上研发出来更高级别的起重机。

目前，日本、美国、以及一些欧洲国家生产的起重机比较受欢迎。以日本为首主要生产越野起重机，并且具有多系列生产的特点。但是存在着不追求创新研究等诸多问题，而欧洲国家则是具有多配件、大吨位的特点。

2起重机吊臂结构分析研究

起重机正常作业时主要有常规载荷、偶然载荷、特殊载荷这几种载荷。起重机工作情况的差别直接使得起重机具有不同的载荷状态。

常规载荷在起重机中应用的是最多的，这种载荷是由重力和驱动力产生的载荷。由加速度和各种用力引起位移产生的载荷，也是在验算过程中必须考虑的一种载荷。偶然载荷是在起重机工作时不经常发生的偶然出现的载荷。自然因素的影响导致载荷的发生。特殊载荷是在非正常工作时发生的载荷，由起重机意外停止、碰撞侧翻、非正常停止转动、机器发生意外碰撞等引起的载荷。在防止的同时不考虑后两者载荷对其影响。

吊臂伸缩机构种类很多，但是主要应用的有三种：顺序伸缩、 同步伸缩、独立伸缩。它们是根据伸缩次序的不同划分。伸缩方式选择的不同，对吊臂自重有一些影响。一般而言，独立伸缩机构是三者当中最重的，顺序伸缩机构是三者中最轻的，在起重相同物件时，我们会选择用顺序伸缩机构，因为其相对比较廉价。在其它位置上，在要求相同臂展，同步伸缩的吊臂重心离得更近，所以相同的吊臂，如果采用同步伸缩，起重性能可以提高。

结语

在采用自定义方式对吊臂进行数据结构的计算，能适当的减少吊臂复杂的变截面使之变为直截面。在吊臂整体结构的研究上；由于建模速度快，单元数相对减少， 加快了吊臂建模的整体计算速度， 降低了成本， 将计算结果与理论分析数据进行对比， 结果更加准确。但使用这种方法进行吊臂的强度、重量分析也有瑕疵，对吊臂上贴的钢筋无法考虑， 对吊臂组成材料及局部区域受力看不到。

参考文献

[1]马天平.冶金厂用起重机的设计要点[J].机械管理开发，2007 （02）：38-39.