北方交通汽车起重机“U”形臂优化设计及应用
2012-07-19
来源：中国工程机械商贸网
U形截面臂在有效减轻起重臂自重的同时，能最大限度地发挥材料的力学性能，从而提高大吨位汽车起重机在大幅度、高起升高度情况下的起重性能。与此同时还解决了局部容易失稳的问题，大大的提高了起重机的可靠性和稳定性。
北方交通汽车起重机“U”形臂优化设计及应用
一、伸缩式臂架截面形式的分析
目前，汽车起重机的起重臂截面形式主要有四边形、六边形、八边形、十二边形、U形和椭圆形。
四边形截面是由翼缘板和腹板焊接而成的，它制造工艺相对简单，具有良好的抗弯刚度，适用于强度比较低的材料；对于高强度材料不能充分发挥材料的承载能力，不能很好地传递扭矩和横向力，需设附加支承；而且在四个角点处最容易产生应力集中；底板、腹板受较大的压应力作用，常出现局部失稳。一般用于中小吨位的轮式起重机。
为了避免上述不利因素，提高腹板的稳定性，研制出了六边形及其它多边形截面。这些截面的共同点是采用大圆弧过渡，腹板高度减小，受力状况得到改善。而且这些截面实际计算宽度较小，有利于提高局部抗失稳能力。前后滑块均支承在四角处，伸缩臂各板不产生局部弯曲，且能较好地传递扭矩与横向力，这些多边形截面的伸缩臂能较好地发挥材料机械性能，减轻结构自重。因此这些截面形式被普遍的采用。
椭圆形截面是一种受力较理想的吊臂截面形式，其截面上弯板为大圆弧槽形板，下弯板为椭圆形槽形板，且由下向上收缩，其重量优化，抗扭性能显著，具有独特的稳定性和抗屈曲能力。适用于高强度材料，能充分发挥材料的性能，但是该截面需要侧向支承，制造工艺复杂，吊臂在弯型技术上的难度大，需要大型的折弯机等专业化配套设备，而且对焊接质量要求相对较高，目前尚未被普遍采用。
U形截面是经过优化计算得出的较为合理的截面形式，其截面上弯板为大圆角槽型弯板，下弯板为U形槽型弯板。通过对比分析，U形截面臂有如下优点：
1.U型截面的横向抗弯刚度和抗扭刚度优于其它截面形式；
2.U型侧板的上半部拉应力较大，提高了侧板的稳定系数；
3.U形的下底板有利的提高了抗局部失稳的能力；
4.在起重性能相同的情况下，U形截面的起重臂降低了起重臂的重量，提高了汽车式起重机的起重性能；
5.U型截面伸缩臂在套接处有较小的应力和较好的应力分布；
6.在相同的截面积、相同受力情况下，U型截面起重臂极大提高了其抗变形能力。
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