【摘要】：本文讲述的是随车起重运输车臂架设计的理论，并且针对臂架材料、臂架截面形式、臂架结构优化这三个方面来对臂架设计进行了详细的介绍和分析。
【关键词】：臂架设计；起重运输车；直臂式
随车起重机是指安装在汽车底盘上，在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称随车吊，属于物料搬运机械。国内随车起重机从20世纪70年代末起步，近几年产销总量呈现迅猛的增长势头。随着我国经济建设的快速发展和劳动力成本的提高，随车起重机的需求量将会越来越大。从最近几年的数据中不难看出，随车起重机市场有着很大的潜力可以挖掘。
1. 随车起重运输车的结构与分类
随车起重机主要分为：直臂式和折臂式。这两类各有各的优缺点。折臂式随车起重机它的优点是臂架可以进行折叠，收回后体积相对来说比较小；起升动作完全由油缸的组合动作来独立完成，作业效率很高，维修方便，并可以选配多种辅具，实现一个机器多种用途等。折臂式随车起重机缺点是在同等伸缩臂架节数的条件下，它比直臂式随车起重机的作业范围要很小；作业平稳性也稍微低于直臂式随车起重机。直臂式随车起重机的优点是起吊重物用卷扬机构完成，作业范围大，作业平稳 ；直臂式随车起重机缺点是作业效率不高，收回后体积较大，而且臂架伸缩油缸及管路维修不易等。中、大吨位折臂式随车起重机是当今社会发展的主要模式之一，并将逐渐替代二十吨以下的汽车，在能源日益紧张的今天，具有重要的意义。
起重机起重质量成为未来的发展的一种趋势。因为它不仅可以为企业降低原材料的能耗，也为用户增加了一定的运载能力，同时也减少了随车起重运输车在空载情况下的耗油量，间接为用户提高了盈利能力。臂架是随车起重机中最重要的受力构件之一，它设计的好坏将会直接影响到随车起重机整体的安全性能和经济成本。在设计臂架时既要考虑到臂架一定要满足的刚度和强度，也要考虑到臂架自身的质量，尽可能的轻巧，只有这样才能使随车起重机具有比较高的起重性能系数。
目前国内生产的随车起重机主要由各级伸缩臂、固定臂、伸缩油缸等组成，臂架大多数为钢结构的多边形等截面箱形套装结构。它的作用主要是用于支撑载荷并改变起重机作业半径的大小，从而实现各节臂架之间可以相互的滑动，还有注意保证操作的平稳性。其臂架的截面形状和形式与臂架具体的应用以及条件等有关。
2. 臂架设计要素
在中、大吨直臂式随车起重机中，臂架的质量大多数能够占整个的15%～20%，中、大吨位折臂式随车起重机中，臂架自质量一般能占整机质量的20%～25%。因而减少臂架自质量，不但可以节约材料、减少成本，还可以减轻随车起重机底盘的负荷、提高随车起重机的灵活性与起重性能。随车起重机臂架的截面形状经历数代演变，臂架截面由最初的矩形，变成五边形、六边形、八边形、十边形、十二边形甚至椭圆形。这主要是在尽可能地增大臂架高厚比的前提下，通过更改臂架截面形状，从而提高它的稳定性，优点是制造工艺简单；对设备要求不大，下料的精度要求不高；具有较好的抗弯能力和抗扭刚度。它的缺点是这种截面不能完全发挥材料的承载能力，并且焊接的工作量大，制作时需要不断地进行变形处理；矩形截面每节臂架之间的接触都是上下面，不能抑制臂架伸缩时的横向滑动，因此平稳性差。
六边形截面能相当好地发挥材料机械性能，并能较好地传递横向力与扭矩，减少结构自质量，而且它的加工和制作不是特别复杂，臂架上部和下部的形状能够抑制臂架伸缩时的横向滑动，操纵平稳性好。六边形截面同时是一种较为经济的结构形式， 是目前国内应用最多的吊臂截面形式，它同样也经历了数次的演变。
八边形和十边形截面，有利于提高抗失稳能力，且能较好地传递扭矩和横向力，在相同截面的情况下具有更好的强度和刚度，这两种截面形式的伸缩臂能较好地发挥材料的承载能力，减轻结构自质量。然而，其制作等环节相对复杂，一致性不易保证，如要保证一致性和一道工序的焊缝成形，對设备的要求就会更高 ，目前国内应用不是很多，即便有也顶多是两道焊缝的截面形式。
3. 臂架结构优化方法
把ANSYS软件作为工具，通过优化壁厚和吊臂截面结构等降低臂架的自质量，可以提高臂架的刚度、强度和整体性能等。臂架结构优化的具体方法为：通过对随车起重机伸缩臂的结构及工作原理进行分析，建立臂架结构受力的数学模型。其次应用ANSYS软件对其进行模拟分析；在截面高度、宽度、材料及板厚一定的情况下，结合工厂的实际设备及加工情况选出最为合理的截面形式，使受力更为合理，材料的利用率更高。还应选用合理的折弯角度，使臂架稳定性更好；为有效降低下臂架滑板处的支撑反力，保证臂架的刚度和带载伸缩能力满足设计要求，减小弯曲应力，但当重叠长度增大到一定程度后，其对减少臂架滑块处的支持反力的作用己经不再明显。因此，在截面形状及最大起吊质量已知的情况下，确定臂架重叠部分的合理长度，既以满足设计要求，也可以降低自质量。
结语
随着我国公路建设的发展和随车起重机技术水平的不断提高及产量的扩大，今后小吨位汽车起重机必将被性能先进、功能齐全的大吨位随车起重机所取代。另一方面，由于随车起重机这块市场进入门槛低，同时缺乏统一的市场管理规范，国内企业必须摒弃固步自封的狭隘观念，坚持走“差异化道路”，用技术、质量、品牌来提升自己产品的附加值，只有这样才能立于不败之地。
参考文献：
[1]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000
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