履带起重机稳定性影响因素分析

钱旭峰

【摘 要】履带起重机在工业中处于一个重要的位置，装载和称重等一系列工作皆由其完成。为了更好地将履带起重机用于工业作业中，为了更好地改善履带起重机的弊端，加快其研究开发。本文对履带起重机的稳定性进行了研究分析，主要从起重机的主要机构及其作用和各部分对稳定性的影响进行分析，以期可以为国家研发履带起重机的项目提出有利的意见和建议。

【关键词】履带起重机 稳定性 影响因素

在我国的重工业发展当中，机械制造业起着链接的作用。履带起重机的发展与研究能为将来的工业作业带来更加庞大的利益与便利。那么，关于履带起重机的运用方面以及其主要的操作方式，都是应该被了解和认识的。本文对于影响其稳定性的因素进行了研究和探讨，并以此做出简单分析。

1 履带起重机的主要用途

履带起重机是以履带及其支撑驱动装置为运行部分的流动式起重机，可用来进行机械设备和重型器械的检查、检修，在各生产环节中充当搬运者的角色。

履带起重机是用来运输材料、吊重和装卸重型物件的机器，这种起重机通常不使用支腿，所以可带载行驶。在道路疏通、石油化工、兴修水利等重大工程中都充当重要角色。履带起重机的主要机体是用一种高强度、低成本的材料制成的。其它部分则分别是动力机械、工作台以及起重臂和转台[1]。

目前对于履带起重机的稳定性研究主要来源于对其臂架的稳定性研究。根据分析，排除不确定因素，其主要影响在于在设计的过程中受到加工制造、材料特性、组件尺寸等部分的影响。因此，从多角度分析臂架对于履带起重机的稳定性影响是有必要的。那么借鉴其它文献资料，本文于臂架的部件将做着重分析。

2 关于稳定性的研究

对于稳定性的研究从力学发展的伊始便没有停止过，随着工业化的发展和进步，稳定性更显得尤为重要。专业人士为此制定了一系列的研究方法和分析实践，最为人熟知的是势能驻值法、微分方程法、能量法以及有线单元法等。除此之外，18世纪一些国外的科学家对于稳定性就提出过相关理论，但由于当时社会还处于封建时期，对于科学研究并不能做到全面支持和肯定，这使当时的研究受到很大的局限性和约束性[2]。

3 决定履带起重机稳定性的因素

3.1 起重机臂架的地位

经研究发现，起重机臂架是整个履带起重机的中枢环节。其结构复杂而且多样化，由于其杆件的多样，想要令其稳定显然并不容易。为了承载起其主要的工作能力并且满足高度与安全度共存的条件，对于其稳定性的研究势在必行。

3.2 哪些部分与稳定性相联系

3.2.1 主臂

主臂是整个臂架的支撑部分，首先主臂的材质要选择高强度材料，以保证其抗弯性；其次，其长度的调整也非常重要。长度代表着起重的最大高度和幅度。其设计要规范而严谨，如此稳定性便多了一分。

3.2.2 副臂

其实起重机的副臂分为两种，除了塔式副臂这种注重起升高度的副臂以外，还有固定式副臂用以工作量庞大的工业作业。近期新研发的新型臂架更受欢迎，其节省繁琐结构和减轻重量的特点改善了副臂的众多弊端，也大大提高了履带式起重机的稳定性。

3.2.3 短臂、撑杆、桅杆及拉板

对于撑杆等用以固定的装置，其对稳定性的影响不言而喻。依据资料查询得知，臂架的短臂稳定性相对是比较可靠的，与之相对应的压弯杆件则不然。压弯杆件在长臂作业中，其整体稳定性相对较低，即使其刚度、强度都在最大限度，其臂架整体依旧非常容易出现失衡现象。此外超重载荷也是影响履带起重机的主要因素。

那么整体来说，履带起重机的整体臂架组合都与稳定性有直接的联系。其主臂与副臂之间紧密的配合，再与轴向载荷相互作用，从而承受整个载重量。在起重臂受到臂端钢丝的牵引时，组合臂架利用设计者设计的稳定性原理并不能保持其稳定。与此同时起重机受到扭转时力的作用，造成机身严重的失衡，所以组合臂架整体成为影响稳定性的主要因素[3]。

4 对于稳定性的分析

4.1 现代起重机的特点

起重机的特点是多变、灵活，这种特点主要承载在组合方式的臂架上。想在实际操作中最大化的利用起重机，稳定是其中的关键点。在这当中，臂架的组合方式、臂架的材质、臂架的规格皆要按照市场的需求重新设计和设定，力求安全而稳定。就研究来看，如果臂架越长，其稳定性将越差，随之的承载材料的重量也将减少。为了市场需求，很多生产商开始调节副臂的配置，采用管径小的主臂时，与固定副臂的结构型式，因此导致其丧失稳定性，虽然主臂较长但承载力急剧下降，酿成无法挽回的事故。

为了追求现代化，设计者在新型的设计中更注重臂架的轻柔化，令其跟上社会的发展，为大吨位需求提供便利。在制造过程中，轻质钢材成为主要制造材料，但金属结构的稳定性更加难以掌握，

4.2 简析解决方案

对于以上的设计与需求相悖离的现象，本文将简单提出解决措施。根据结构力学介绍，起重机的稳定在于起重机的组合臂架。为了满足实际工业中的重大需求，若想增加臂架的长度，则需要用更加牢固的材料来制造臂架，但要保证臂架的整体重量不能增加。目前市场上的重轻组合臂架成为目前履带起重机的常用组合方式。除了在材料及设计等方面进行研究和改善以外，在设计之中可以增加安全装置的设计。例如安装起重量限制器、显示力矩装置以及防止臂杆后仰的装置。用这些装置来防止超出负荷的部分影响机器本身的稳定性，并用这些装置保证设计本身稳定性的长久确定。

5 结语

我国的工业化、城市化正在发展，作为第二产业的工业来说，起重机用途十分广泛。对于履带式起重机稳定性的研究主要原因在于起重机在现代工业中的重要地位，而履带式起重机则是其中发展最为快速的。对于其研究和分析，可以为未来国家对于重工业的发展起到促进作用。同时，对稳定性进行简单的分析，可以在安全性能方面给予更好的建议。

参考文献：

[1]王耿华，常大帅，李客 等.履带起重机臂架稳定性分析[J].郑州轻工业学院学报（自然科学版），2014，12（03）：72-77.

[2]李金平，焦生杰，徐信芯 等.履带起重机桁架臂结构的薄弱杆件分析[J].应用力学学报，2015，02（04）：677-681-711.

[3]李金平，焦生杰，顾海荣 等.履带起重机臂架结构可靠性分析[J].长安大学学报（自然科学版），2015，09（04）：153-158.