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徐州工程學院畢業(yè)設計(論文) 摘要 本文簡要介紹了隨車起重機的結(jié)構(gòu)和特點，總體設計了隨車起重機的性能指標以及關(guān)于各臂伸縮的原理計算。并對隨車起重機的設計要點進行了簡要說明。本文重點介紹了隨車起重機伸縮部分的設計，變幅結(jié)構(gòu)的設計和上車液壓系統(tǒng)的設計。 本次設計主要內(nèi)容和要求：設計出具有一定重量的隨車起重機完整的上車結(jié)構(gòu)，繪制出上車裝配圖和每節(jié)臂的結(jié)構(gòu)圖。設計出上車液壓系統(tǒng)，繪制上車液壓系統(tǒng)原理圖。通過分析和計算，確定每節(jié)臂的截面形狀及截面尺寸，設計每節(jié)臂的具體結(jié)構(gòu)和臂之間的連接方式，設計整個起重臂伸縮方式。并且設計隨車起重機上車實現(xiàn)起重臂伸縮，變幅所需的上車液壓系統(tǒng)，計算選擇合適的泵，油缸及閥等液壓元件。其中，以臂的設計最為重要，對此作為重點考慮。 關(guān)鍵詞：隨車起重機；伸縮臂；液壓元件；選型 Abstract This article is briefly introduced with the vehicle the hoist crane structure and the characteristic, the system design with the vehicle hoist crane performance index as well as the principle computation which has expanded and contracted about various arms. And it has carried on the briefing with the vehicle to the hoist crane design main point. This article is introduced with emphasis the hoist crane expands and contracts the partial designs with the vehicle, the amplitude structure design and boards the hydraulic system design. This design main content and request: Designs has the certain weight the hoist crane integrity to board with the vehicle the structure, draws up boards the assembly drawing and each arm structure drawing. Designs boards the hydraulic system and the plan boards the hydraulic system schematic diagram. Through the analysis and the computation, I determined each arm the section size and the section shape, design each arm between the concrete structure and the arm connection way, the design entire erector beam book expansion and contraction way. And designs the hoist crane to board the realization erector beam to expand and contract with the vehicle, the amplitude must boards the hydraulic system, computation choice appropriate pumping, hydraulic pressure part and so on cylinder and valve Among them, thought especially the arm design is most important, regarding this I with emphasis considered. Keywords With the vehicle hoist crane Expands and contracts the arm Hydraulic pressure part Shaping I 徐州工程學院畢業(yè)設計 目 錄 1緒論 1 1.1概述 1 1.2隨車起重機主要分類 1 1.3選用隨車起重機注意事項 1 1.3.1隨車起重機的起重工況 1 1.3.2隨車起重機的配置 1 1.4國內(nèi)外隨車起重機的發(fā)展 2 1.4.1國外隨車起重機的發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.4.2國內(nèi)隨車起重機發(fā)展現(xiàn)狀 5 1.4.3隨車起重機的發(fā)展趨勢 6 2 隨車起重機的性能參數(shù) 11 2.1 性能參數(shù) 11 2.2計算載荷與設計方法 12 3 臂的設計 14 3.1各臂長的計算 14 3.2吊臂截面的選擇 15 3.2.1基本臂的設計 22 3.2.2第二節(jié)臂的設計 23 3.2.3第三節(jié)臂的設計 25 3.3耳板及軸銷的設計 27 3.3.1耳板校核 27 3.3.2立柱與基本臂鉸接處軸的校核 28 4 液壓系統(tǒng)的設計 29 4.1變幅油缸的設計 29 4.2泵的選擇 30 4.3箱型吊臂伸縮機構(gòu) 31 結(jié)論 32 致謝 33 參考文獻 34 附錄 35 附錄1 35 英文原文 35 中文翻譯 46 35 1緒論 1.1概述 隨車起重機是安裝在普通載貨汽車上的一種起重設備，主要由穩(wěn)定支腿、回轉(zhuǎn)基座、吊臂總成、吊鉤等組成。隨車起重機和載貨汽車操縱系統(tǒng)是完全分開的，所以隨車起重機既能夠?qū)崿F(xiàn)起重作業(yè)，又不影響汽車底盤的載貨運輸。隨車起重機的應用非常廣泛，因其機動靈活等特點，在許多工況下都可代替中小型汽車起重機進行起重作業(yè)，深受廣大用戶的歡迎。 1.2隨車起重機主要分類 隨車起重機一般可分為伸縮臂式結(jié)構(gòu)和折疊臂式結(jié)構(gòu)兩大類。伸縮臂式的隨車起重機是靠伸縮吊臂、變幅機構(gòu)和卷揚機構(gòu)（鋼絲繩）來完成貨物的起重裝卸工作，折疊臂式隨車起重機是通過兩個關(guān)節(jié)吊臂和幾節(jié)伸縮臂的組合動作來完成貨物的起重裝卸工作。由于結(jié)構(gòu)復雜、制造成本較高，折疊臂式產(chǎn)品主要定位于油田等國內(nèi)高端用戶；伸縮臂式產(chǎn)品相對制造成本較低、性價比高，主要定位于中低端用戶 折疊臂式隨車起重機具有多關(guān)節(jié)、可折疊等優(yōu)點，安全可靠、占用空間小、可實現(xiàn)曲線吊裝，提高了產(chǎn)品的使用便利性及操作安全性，同時要求操作人員的操作技能也較高。伸縮臂式隨車起重機結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，作業(yè)效率高。由于結(jié)構(gòu)的不同，一般來說，相同起重能力、相同吊臂長度的伸縮臂式隨車起重機比折疊臂式產(chǎn)品價格低。 1.3選用隨車起重機注意事項 1.3.1隨車起重機的起重工況 客戶在選擇隨車起重機前首先應考慮自己的使用工況，即從吊裝貨物的質(zhì)量、工作幅度以及貨物起升高度三方面綜合考慮。如SQ16隨車起重機最大起升質(zhì)量為16t，但是吊臂在多大工作幅度能夠吊起16t沒有明確的規(guī)定。如果隨車起重機額定起重能力是3m起重16t的話，那么16t的貨物在4m位置時選用此種型號的隨車起重機肯定是不行的。另外起重機的起升質(zhì)量與吊臂長度有密切關(guān)系，同一起重能力的吊臂伸出越長，起重能力越低。因此在工作幅度較長、有起升高度要求時，客戶最好與廠家技術(shù)人員進行溝通后決定產(chǎn)品。其次是隨車起重機在最大載荷的70%～90% 情況下工作最佳。因此，選擇隨車起重機的額定起升能力要比實際高一點。 1.3.2隨車起重機的配置 1 ）隨車起重機廠家一般將起重機的操縱系統(tǒng)分成兩種配置，一種是手動操作，另一種是遙控操作。用戶可根據(jù)自己的需求進行選擇。 2）伸縮臂式隨車起重機使用簡單快捷，其伸縮吊臂一般有2種結(jié)構(gòu)形式：液壓油缸直接推動吊臂伸縮、液壓油缸通過鋼絲拉索帶動伸縮吊臂的伸縮。前一種是由多個伸縮油缸串聯(lián)一起，每個伸縮油缸控制一節(jié)伸縮臂，通過伸縮油缸的伸縮來控制吊臂伸縮。此種結(jié)構(gòu)簡單，易維修，維修時間短，但因伸縮油缸伸縮時間長，工作效率較低。后一種是由伸縮油缸控制主動臂，通過鋼絲拉索將其他伸縮臂連接到主動臂上，當伸縮油缸運動時，其他吊臂隨著主動臂的伸縮而實現(xiàn)同步伸縮。此種吊臂因幾節(jié)吊臂同步伸縮，所以工作效率較高，而且拉索式伸縮機構(gòu)外觀簡潔大方，造型比較流暢。但因伸縮機構(gòu)置于伸縮吊臂內(nèi)部，一旦伸縮機構(gòu)發(fā)生故障，需要將所有伸縮吊臂全部拆開，一般需要專業(yè)維修人員才能承擔此種維修工作。因此當客戶選擇該種結(jié)構(gòu)形式的吊臂時，需了解清楚其伸縮機構(gòu)的可靠性，尤其必須明確其伸縮油缸設計、制造的可靠性。 3）隨車起重機可以匹不同的輔具。通過輔具隨車起重機改變了功能單一的缺點，向功能多樣化、運用精細化、操作人性化的方向發(fā)展，從而具有了更加寬廣的應用領(lǐng)域。輔具主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作業(yè)平臺、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手和拔樁器等，使隨車起重機具備了一機多用的功能，廣泛應用于其他工作場合，如高空作業(yè)、橋梁維修、木料搬運、散裝貨物裝運、城市綠化等，甚至還可以用于交通事故救援。由于折疊臂式隨車起重機機構(gòu)靈活，因此用戶如果需要選購加裝輔具的隨車起重機，一般應選擇折疊臂式產(chǎn)品。 1.4國內(nèi)外隨車起重機的發(fā)展 隨車起重機是將起重作業(yè)部分裝在載重貨車上的一種起重機。隨車起重機由于具備既能起重、又能載貨、機動靈活這一獨特的優(yōu)點，而廣泛應用于交通運輸、土木建筑業(yè)（包括建筑工程、公路橋梁工程、市政修建工程、機械化基礎工程等）電業(yè)、野外作業(yè)、石材業(yè)、碼頭的貨物裝卸及遠距離轉(zhuǎn)移貨物，加裝附加裝置后，還可用于橋梁維修、高空架線及檢測等作業(yè)中。隨著國家基礎建設的規(guī)模不斷加大，隨車起重機在起重運輸行業(yè)和野外作業(yè)發(fā)揮的作用也將越來越大。 1.4.1國外隨車起重機的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國際上有瑞典、意大利、奧地利、德國、美國、日本、加拿大等國家的十幾家公司生產(chǎn)的幾十種規(guī)模型號的隨車起重機，主要以歐洲為主。歐洲從20世紀40—50年代開始生產(chǎn)隨車起重機，主要廠商有HIAB（瑞典）、FASSI（意大利）、FERRARI（意大利）、PALFINGER（奧地利）、TIRRE（德國）、HEILA（意大利）等；亞洲生產(chǎn)隨車起重機廠商主要有加藤（日本）、多田野（日本）、由尼克（日本）；美洲生產(chǎn)隨車起重機廠商主要有GROVE等。這些都是世界知名的生產(chǎn)隨車起重機的公司，各公司都形成了功能多元化、品種系列化、機電液控制一體化的產(chǎn)品體系，最大起重量已超過60ｔ，吊臂長度已超過30ｍ，最大起重力矩已超過1000 。下面就幾家著名的隨車起重機廠家的產(chǎn)品特點進行具體分析。 １瑞典—世界上較早生產(chǎn)隨車起重機的國家 位于瑞典HUDIKSVALI城的希亞伯（HIAB）公司，是近五十年來世界上居領(lǐng)先地位的、最富有創(chuàng)造力的隨車起重機制造公司，早在1947年就生產(chǎn)了第一臺起重機。該公司在丹麥、荷蘭、西班牙設有分廠，并在60多個國家建立了完備的銷售和服務網(wǎng)。HIAB公司生產(chǎn)的一般用途折臂式隨車起重機，設計十分緊湊，行駛狀態(tài)時的外形尺寸較小。 除生產(chǎn)一般用途的隨車起重機外，HIAB公司還生產(chǎn)伐木隨車起重機、船用起重機、鐵路軌道車隨車起重機。此外HIAB公司還配備了多種附加裝置如抓斗、吊籃、鉆頭、特殊板叉、裝輪胎機械手等，使隨車起重機除起重作業(yè)外還可完成散裝物料裝卸、鉆孔、高空作業(yè)、成堆建筑板料裝卸以及大型輪胎拆裝等項工作，實現(xiàn)了一機多用。 ２意大利—世界上隨車起重機生產(chǎn)廠家最多的國家 意大利隨車起重機年產(chǎn)量達萬臺，而且50%供出口。該國的生產(chǎn)特點是：工廠小、產(chǎn)量大、品種全、出口多。共有FERRARI、PESCI、CORMACH、HEILA等十多家生產(chǎn)廠，規(guī)模從幾十人到一百多人，但每個工廠的年產(chǎn)量都在千臺以上，且各廠均有自己較完善的系列產(chǎn)品。 （１）　FERRARI公司 設在意大利艾米利亞（EMILIA）的FERRARI公司，從1970年以來就制造隨車起重機，1998年以后該公司建立了一個完整的鉸接的折臂式隨車起重機“S”系列。 （２）　PESCI公司 PESCI公司建廠于1860年，現(xiàn)在是專門生產(chǎn)鉸接的折臂式隨車起重機的公司，有SL、SM、SP三個系列品種。PESCI公司的產(chǎn)品，具有多節(jié)起重臂，并且可裝有多種形式的附加伸長臂，并可選用種類繁多的附件，如鋼絲繩卷揚機、抓斗、吊桶、遙控裝置等。 （３）　CORMACH公司 CORMACH公司的一般用途隨車起重機可用于拖曳和起吊集裝箱。特殊用途的隨車起重機可用作伸縮臂救險車。CORMACH公司產(chǎn)品的特點是吊臂伸縮采用了多級復合油缸，車架裝設了前后H型支腿，四支點保證整車具有良好的穩(wěn)定性。 （４）　HEIL公司 HEIL公司的產(chǎn)品品種比較齊全，其特點是起重臂為折臂加伸縮式，并可加裝副臂，以擴大其工作范圍。 ３日本—建立了對隨車起重機綜合評價的新概念 維修業(yè)與建筑業(yè)的繁榮，致使日本國內(nèi)市場對隨車起重機的需求量大增，加藤、多田野、由尼克三家公司，是日本隨車起重機的主要生產(chǎn)廠，它們的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，因此只重點介紹一下多田野株式會社的產(chǎn)品。 多田野生產(chǎn)直臂式、折臂式兩種隨車起重機，以直臂式為主。直臂式產(chǎn)品的特點是：吊臂為五邊形斷面，采用全動力伸縮，轉(zhuǎn)臺以３支點方式固定在車架上，此種支撐方式，能分散起重機在不平路面上行駛時產(chǎn)生在車架上的扭轉(zhuǎn)應力，還配備了高起動力矩軸向柱塞馬達的起升機構(gòu)，能保證順利起吊易于損壞的貨物，其支腿可全伸或半伸，這樣就使在狹窄工地上作業(yè)成為可能。此外備有幅度指示器、重量顯示、過卷報警、吊鉤安全止動銷等多種安全裝置。日本人根據(jù)當今的市場需求，建立了對隨車起重機產(chǎn)品特征綜合評價的新概念，即美觀、安全、舒適、簡單。 （１）　美觀：多田野隨車起重機的外觀設計，要求和城市的景觀相協(xié)調(diào)，因此采用了帶圓角的造型，以減輕人們過去對起重機的威壓感。在著色上，實現(xiàn)了與卡車的一體化。 （２）　安全：多田野隨車起重機的安全裝置，基本上是按照與汽車起重機相同而配置的。最近該公司又推出一種整機穩(wěn)定性報警裝置，它是根據(jù)液壓支腿反力，測定出油缸的內(nèi)腔壓力，然后與規(guī)定值進行比較、運算，當出現(xiàn)傾翻危險時，發(fā)出聲光或語言報警。吊鉤埋入式收藏方式，是多田野的又一創(chuàng)新。這種方法是將吊鉤水平收緊在吊臂的下平面上，當起重機行駛時，吊鉤和繩索不會防礙駕駛員的視線，在雨天行駛還可減少鋼索的油水飛濺到駕駛室正面的玻璃上，提高了行駛的安全性，也可防止以往的鋼索固定方法，由于鋼索收的過緊，造成車架變形的不良影響。 （３）　舒適：多田野隨車起重機的全部操作，都能用位于車架兩側(cè)的操作桿加以控制，操作極其輕便，不會使人感到疲勞，在升降、伸縮、回轉(zhuǎn)、起落、支腿伸縮五個操作手柄上，均貼有明顯的形象化標記，而且在回轉(zhuǎn)手柄上切有細槽，因此即使在夜間也極易識別。還配置有線遙控裝置，通過一根15ｍ長的電纜，操作者可一手拿按鈕，另一只手扶重物，準確地進行起重作業(yè)。 ４美國—大公司同樣重視隨車起重機的生產(chǎn)和發(fā)展 GROVE公司是美國最大的輪式起重機制造商，主要生產(chǎn)汽車起重機、越野式輪胎起重機、全路面起重機，而NATIONALCRANE則是GROVE專門生產(chǎn)隨車起重機的子公司，該公司以生產(chǎn)直臂式隨車起重機見長，近幾年又重點開發(fā)了鉸接的折臂式起重機。 該公司生產(chǎn)的直臂式隨車起重機為后置式，設計風格獨特，采用了一種全液壓高支點弧線擺出式斜伸支腿，支腿的支撐點很高，擺出后成A字形，這種支腿有較大的跨距，并能在不平的路面上有效地調(diào)平。吊臂斷面為矩形，采用高強度鋼制造，節(jié)數(shù)2—4節(jié)，可以裝設1—2節(jié)副臂，副臂在主臂側(cè)面折疊存放。吊臂為全動力伸縮，回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)有齒輪齒條式和回轉(zhuǎn)支承小齒輪式兩種，后一種是由一個抗剪切滾珠軸承和低速大扭矩馬達帶動的小齒輪組成。 近幾年該公司還注意發(fā)展了鉸接的折臂式隨車起重機，其支腿均為H型，起升機構(gòu)以背包式安裝在吊臂后端。該公司生產(chǎn)的隨車起重機均可裝配1人用吊籃、2人用吊籃、集裝箱抓具、螺旋鉆、遙控裝置等，以擴大用途。 1.4.2國內(nèi)隨車起重機發(fā)展現(xiàn)狀 我國隨車起重機的生產(chǎn)起步較晚，到70年代末，全國生產(chǎn)的隨車起重機產(chǎn)品品種還很單一，生產(chǎn)規(guī)模很小，到80年代，隨車起重機產(chǎn)品的品種及產(chǎn)量均呈增長趨勢，近幾年來，隨車起重機在國內(nèi)市場的產(chǎn)銷總量增長勢頭更猛，從行業(yè)統(tǒng)計結(jié)果可以看出，1999年市場總量為1000臺左右，2000年市場總量約為1300臺，2001年市場總量約為1700臺，目前的市場總量約為2000臺。 全國生產(chǎn)隨車起重機的廠家約有10多家，主要企業(yè)有徐州隨車起重機公司、石家莊煤礦機械廠、山西長治清華機械廠、武漢汽車起重機廠、湖南專用汽車制造廠等。另外，近年錦州重型機械股份有限公司與韓國廣林特裝車株式會社組建的合資公司也開始涉足隨車起重機領(lǐng)域，且發(fā)展勢頭良好；常林股份有限公司與奧地利的PALFINGE公司也將開始合作生產(chǎn)隨車起重機。 徐州隨車起重機公司組建于2001年9月，在消化吸收國外先進技術(shù)的基礎上生產(chǎn)SQ系列伸縮臂式、折疊臂式隨車起重機，并由航天部定點生產(chǎn)國防工程專用隨車起重運輸裝填車、雷達車等產(chǎn)品，其產(chǎn)品曾批量出口伊拉克等國家。近兩年來，依靠技術(shù)創(chuàng)新，取得了較快發(fā)展，2002年開發(fā)了近20個新產(chǎn)品，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，成為我國隨車起重機行業(yè)的后起之秀。石家莊煤礦機械廠是我國較早生產(chǎn)直臂卷揚隨車起重機的工廠，其產(chǎn)品風格和日本多田野TM—23系列相似，具有一定的市場覆蓋率。山西長治清華機械廠是航空航天部直屬企業(yè)，早期生產(chǎn)直臂式隨車起重機。該廠引進瑞典希亞伯（HIAB）公司生產(chǎn)技術(shù)后，生產(chǎn)折臂式產(chǎn)品，無起升機構(gòu)，采用變幅方式進行重物升降，具有歐洲產(chǎn)品的風格。武漢汽車起重機廠是較早生產(chǎn)隨車起重機的廠家，其產(chǎn)品為直臂式卷揚起重機，與東風、解放及黃河汽車配套，可在汽車底盤的尾部又加裝了10ｔ液壓絞盤，特別適合于電業(yè)部門搶險與施工需要。湖南專用汽車制造廠始建于1950年，系湖南省機械行業(yè)重點企業(yè)，是國家計委、國家經(jīng)貿(mào)委和機械工業(yè)部在全國唯一定點的隨車起重運輸車生產(chǎn)基地。主要產(chǎn)品有隨車起重運輸車、自卸車、廂式車、運輸加油車、后裝壓縮式垃圾車等。 由于我國隨車起重機起步于70年代，相對較晚，而且發(fā)展速度不快，只是近幾年才有較大發(fā)展，和國外相比，還有很大的差距。具體表現(xiàn)在： （１） 品種少、產(chǎn)量低 我國隨車起重機現(xiàn)處于初級發(fā)展階段，品種較少。中小噸位重復較多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年產(chǎn)量只相當于國外一個廠家的生產(chǎn)能力。 （２） 起重力矩小，技術(shù)水平低 我國隨車起重機以直臂卷揚為主，受國內(nèi)汽車底盤的限制，起重力矩小，其他性能指標也一般低于國外先進產(chǎn)品。目前國內(nèi)企業(yè)對隨車起重機的研究開發(fā)投入很少，液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的技術(shù)水平也有一定差距。 （３） 安全裝置不齊全，操作不方便 我國隨車起重機僅裝有起升高度限位及平衡閥、溢流閥等一般安全裝置，全部為手動操作。而國外早已將電子技術(shù)廣泛運用到隨車起重機上，如帶有微電腦的力矩限制器及防傾翻保護器等，并且已實現(xiàn)了有線與無線遙控。 （４） 功能單一 我國隨車起重機以起重作業(yè)及運輸功能為主，而國外隨車起重機均有多種附具，主要加裝在吊臂頭部，如工作斗、抓斗、高空作業(yè)平臺、各種抓具、夾具、吊籃、螺旋鉆、板叉、裝輪胎機械手、拔樁器等，使隨車起重機具備了一機多用的功能。另外，國外一些廠家進一步開發(fā)了鐵路專用隨車起重機等專用產(chǎn)品。 （５） 外形不美觀 我國隨車起重機設計單調(diào)，忽視了和汽車外形的協(xié)調(diào)，而國外對隨車起重機的著色非常嚴格，不僅在外形和著色上實現(xiàn)和卡車的一體化，還要求和城市的景觀相協(xié)調(diào)。 1.4.3隨車起重機的發(fā)展趨勢 盡管隨車起重機行業(yè)進入中國市場只有短短30年的歷史，但隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷更新和提升，產(chǎn)品功能的不斷豐富和完善，產(chǎn)品用途的不斷拓展和延伸，近年來，國內(nèi)隨車起重機行業(yè)取得了長足的進步，并迎來前所未有的發(fā)展機遇。隨車起重機以逐漸從一個默默無聞、市場認知度極低的小機種，以其快速、靈活、高效、便捷，裝卸運輸二為一的優(yōu)勢，不僅在交通運輸、電信電力、油田碼頭、市政園林、計量檢測、市政作業(yè)、石油開采及鐵路吊裝等傳統(tǒng)行業(yè)大顯身手，添加了附加裝置的變形產(chǎn)品還被廣泛用應于消防，軍隊，非開挖作業(yè)及工程搶險領(lǐng)域，產(chǎn)品功能和產(chǎn)品用途都大大超出原有的范疇。在近十年里通過國內(nèi)隨車起重機制造企業(yè)自身的不懈努力和對市場的開發(fā)培育，目前隨車起重機已被用戶廣泛認知接收，并逐漸贏得市場青睞。 2004年以來國內(nèi)隨車起重機行業(yè)回顧 隨車起重機在我國起步較晚，行業(yè)內(nèi)受重視程度較低，市場的認知度較低，因此發(fā)展緩慢。2004年以來，中國隨車起重機銷量每年以15%-20%的速度快速增長。從2004年下半年開始的宏觀調(diào)控，結(jié)束了工程機械行業(yè)連續(xù)3年的井噴勢頭。作為機械行業(yè)的一員，盡管隨車起重機所占市場份額相對較小，但并不意味著可以幸免于宏觀調(diào)控給工程機械行業(yè)帶來的陰影之外。由于隨車起重機于卡車的緊密關(guān)聯(lián)性，汽車行業(yè)的波動對隨車起重機行業(yè)的影響尤為突出，2005年國家1589號關(guān)于治理超載超限的法規(guī)猶如“一場寒冬”，使2005年下半年整個行業(yè)出現(xiàn)拐點，2005年8月，隨車起重機市場下降到當年的最低點，9月份略有回升，10月份再次下降，接近2004年同期水平，后兩個月基本保持平穩(wěn)運行，這種態(tài)勢一直持續(xù)到2006年一季度。 進入2006年，工程機械行業(yè)整體呈現(xiàn)出“非常規(guī)”增長，占工程機械市場總銷售60%以上的挖掘機，裝載機和汽車起重機等機種銷量的增長更是讓人始料未及。其中挖掘機增長幅度超過100%，裝載機增長幅度達76.2%，汽車起重機同比增長兩倍以上。2006年一季度銷售隨車起重機550臺，比2005年同期增長20臺，同比盡增長3.8%，接近2004年一季度的水平。2006年4月份隨車起重機行業(yè)結(jié)束了低迷徘徊，出現(xiàn)迅速增長態(tài)勢，整個行業(yè)增幅達到75%，這期間國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家均表現(xiàn)出強勁的增長勢頭，其中徐工隨車起重機公司4月份同比增長107%，石家莊煤礦機械制造廠同比增長152%，中聯(lián)浦沅同比增長87%。以后，隨車起重機行業(yè)持續(xù)增長的態(tài)勢一直保持到年底。 縱觀整個隨車起重機行業(yè)發(fā)展不難發(fā)現(xiàn)，作為機械行業(yè)的新興機種，其發(fā)展規(guī)律在整個國家經(jīng)濟背景下既保持著工程機械發(fā)展的一般規(guī)律，同時也存在著自己的特殊規(guī)律。隨車起重機行業(yè)在經(jīng)歷了2004年宏觀調(diào)控時期的短暫萎靡后，2005年出現(xiàn)反彈，總銷售量2110臺，并在2006年取得了總銷售量2761臺的驕人業(yè)績。這種增長勢頭在進入2007年后絲毫沒有改變的跡象，2007年隨車起重機銷售增幅保持在20%-30%，達3000臺左右。 2007年1-6月國內(nèi)隨車起重機市場回顧 2007年上半年，我國工程起重機行業(yè)在國內(nèi)市場需求旺盛和出口快速增長的帶動下保持高速發(fā)展。2007年1-6月，全行業(yè)利潤總額同比增長105%，產(chǎn)品銷售收入同比增長56%，工業(yè)增加值同比增長54%。汽車起重機銷量接近萬臺，同比增長28%，隨車起重機銷售量達到1700臺，同比增長30%。 在強大的市場需求帶動下，隨車起重機行業(yè)2007年上半年呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。在銷量增長的同時，由于境外施工單位采購隨車起重機多集中在6.3t以上的產(chǎn)品，隨車起重機行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也隨之進行調(diào)整，這將推動國內(nèi)隨車起重機市場需求朝著大噸位的方向發(fā)展。 2007年上半年隨車起重機行業(yè)快速增長面面觀 中國工程機械的發(fā)展主要決定于中國經(jīng)濟的發(fā)展、經(jīng)濟政策的走向及基礎建設的投資情況等。 宏觀經(jīng)濟走勢 2007年上半年，我國宏觀經(jīng)濟繼續(xù)保持快速增長，一季度我國GDP同比增長11.1%，增速同比加快0.7個百分點；固定資產(chǎn)投資增長23.7%，同比回落4個百分點；工業(yè)企業(yè)利潤增長43.8%，同比上升22個百分點；工業(yè)增加值同比增長18.3%，同比加快1.6個百分點。在宏觀經(jīng)濟快速增長的背景下，作為制造業(yè)中的基礎裝備行業(yè)，機械行業(yè)在上半年也延續(xù)了過去幾年來的較高景氣度。2007年一季度，我國機械行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值同比增長31.94%，增幅同比提高2.7個百分點；銷售收入同比增長31.15%；出口交貨值2273.13億元，同比增長34.7%；利潤增幅也在40%以上。 政策走向 “十一五”規(guī)劃中的“建設社會主義新農(nóng)村”在全國各地如火如荼地開展，這一政策極大地拉動了廣大農(nóng)村地區(qū)對隨車起重機的需求。同時，由于近兩年地方政府換屆產(chǎn)生大量的新項目，2007年進入大規(guī)模的土建工程，對配備中重卡的隨車起重機產(chǎn)生大量的需求。 全國公路總里程大幅增加，將由2006年的160萬千米提高到2010年的210萬-230萬千米，平均每年增加10萬-14萬千米，全國建成“五縱七橫”國道主干線。人口在20萬以上的城市高速公路連接率將達到90%，高速公路總里程達到5萬千米，這些公路的建設將促進隨車起重機行業(yè)的發(fā)展。 2008年北京奧運總投入將達2800億元，奧運工程已在2007年底接近尾聲，2010年上海世博會建設總投資80億元。這些工程將拉動隨車起重機的銷售，并在2007年有一個穩(wěn)定的增長。 行業(yè)態(tài)勢 汽車行業(yè)根據(jù)《2006-2007年中國宏觀經(jīng)濟極度報告》，GDP每增加一個百分點，重卡銷售將增加15000臺左右，中卡將增加20000臺左右所以2007年載貨車的銷售量將平穩(wěn)增長，全年同比增長8%左右，2007年所有卡車銷售量達到140萬輛，特別是歐洲標準的實施，將拉動卡車行業(yè)的出口，從而帶動隨車起重機的出口，因為在國外，每10臺卡車就有3臺左右安裝隨車起重機。 國家對汽車行業(yè)出口實行許可制度，但對隨車起重運輸車的出口沒有這方面的限制，從而刺激了部分進出口公司加大向國外客戶推薦隨車起重運輸車的力度，出口形式將會很好。2007年卡車銷量達到歷史新高，中重卡銷量達到54萬輛，其中中卡22萬輛，重卡32萬輛，治理超載超限和集中收費的執(zhí)行，刺激了大噸位隨車起重機的需求。 物流行業(yè) 從2005年12月11日起，包括公路貨物運輸、貨物租賃、一般貨物批發(fā)、零售及物流配送，出入境汽車運輸公司將取消在地域、股權(quán)比例等方面的限制，實行物流領(lǐng)域全面開放。中國物流業(yè)將以每年20%的速率增長。物流行業(yè)、運輸行業(yè)和吊裝行業(yè)向中短途專用、快速、便捷化方向發(fā)展，為隨車起重運輸車行業(yè)提供了發(fā)展的機遇。 出口增長拉動 根據(jù)中國工程機械工業(yè)協(xié)會對部分主要的企業(yè)的統(tǒng)計，2007年1- 6月，出口的大幅度增長是拉動全行業(yè)快速增長的主要因素。2007年1- 6月，工程機械行業(yè)累計出口29.67億美元。2007年1- 6月隨車起重機出口也取得良好的業(yè)績，行業(yè)內(nèi)主要幾家制造企業(yè)均實行不同程度的出口，其中徐工隨車起重機公司產(chǎn)品出口最為突出。據(jù)不完全統(tǒng)計，該公司1- 6月份實現(xiàn)出口銷售217臺，同比增長4.29倍，產(chǎn)品出口在中東市場、亞洲市場、俄羅斯市場的基礎上，近期，又申請CE認證，為下一步進入歐洲市場打下基礎。石家莊煤礦機械有限 公司在開拓國際市場中也取得很大進展，2007年有批量產(chǎn)品先后銷往印度、哈薩克斯坦、俄羅斯和安哥拉。中聯(lián)浦沅隨車起重機也隨中國境外施工隊到達了安哥拉。宇通集團生產(chǎn)的隨車起重機也與2007年實現(xiàn)產(chǎn)品出口零的突破。 國外隨車起重機技術(shù)特點 盡管2007年上半年國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展、經(jīng)濟政策走向及基礎建設的投資等宏觀環(huán)境對于隨車起重機行業(yè)的健康發(fā)展起到了積極的促進作用，為隨車起重機行業(yè)的進步營造了一個有利氛圍。再加上國內(nèi)隨車起重機行業(yè)中主要制造企業(yè)自身的不懈努力，國內(nèi)隨車起重機行業(yè)取得了有目共睹的成績。但縱觀國際隨車起重機行業(yè)的整體態(tài)勢就會發(fā)現(xiàn)，與國際隨車起重機行業(yè)相比，國內(nèi)隨車起重機行業(yè)仍存在著較大的差距。這種差距主要體現(xiàn)在產(chǎn)品技術(shù)上。目前國外隨車起重機產(chǎn)品主要呈現(xiàn)出以下技術(shù)特點。 一是起重能力不斷提高，工作幅度不斷加大，產(chǎn)品已逐步具備了取代小噸位汽車起重機的實力。2007年4月在德國寶馬展上展出的產(chǎn)品中，最大起重力矩已經(jīng)達到了140t·m，接近50噸汽車起重機。盡管在起重性能和起重高度上還不能完全代替汽車起重機，但多功能的輔具和優(yōu)秀的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，再加上隨車起重機自身快速、高效、便捷的特點，使其在中小噸位起重機市場占據(jù)了一席之地。在起重力矩不斷提高的同時，隨車起重機的工作幅度也在不斷加大，有的產(chǎn)品伸縮臂數(shù)量達到10級，最大工作幅度到底25米，再加上不同伸縮臂節(jié)數(shù)的JIB（最大可達到8節(jié)），使其可以接近40米的工作幅度。 二是功能的拓展擴大了使用范圍，國外的一位使用者說，“隨車起重機的使用方法不是取決于隨車起重機本身，而是取決于使用者的思維和使用習慣。”目前國外隨車起重機越來越注重對輔具的開發(fā)，以拓展功能、擴大使用范圍。除了JIB以外的多功能輔具接口越來越多，與之匹配的輔具種類和數(shù)量也在不斷增加。隨著隨車起重機功能的不斷擴展，用戶可選擇的余地也越來越大，從常規(guī)的絞車到木材抓具、廢鋼材抓具、廢棄物抓具，到建筑材料的運輸夾具、運輸鏟斗，再到園林使用的旋轉(zhuǎn)挖具、載人用吊籃等。所有的這些輔具目前已成功用應到隨車起重機中，使用戶在體驗隨車起重機帶來的高效率的同時享受其中種種意想不到的便利。 三是隨著人力資源成本不斷上升，效率與安全成為隨車起重機追求的兩大目標。由于隨車起重機自身具備了集起重與運輸為一體的特點，這一特點讓原來復雜的工作變得簡單與傳統(tǒng)起重機復雜的操作相比，隨車起重機簡便的操作使效率得到前所未有的提高。設計上產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化確保了勞動生產(chǎn)率的提高。近年來，起重機安全問題在全球范圍內(nèi)越來越被重視，個人人身安全成為所有工作的前提。這使得隨車起重機的安全和環(huán)保問題顯得格外突出，如何來提高隨車起重機的安全性能和環(huán)保指標，成為隨車起重機設計人員首先要考慮的問題。因此，隨車起重機上各種各樣的安全裝置、防護裝置、報警裝置、液壓互鎖及安全切斷等便應運而生，電子防超載系統(tǒng)、便攜式計算機監(jiān)控系統(tǒng)的使用，從根本上解決了用戶在使用產(chǎn)品過程中依靠估算進行起重作業(yè)導致的超載問題。 四是一體成型技術(shù)的用應使隨車起重機在與底車匹配時所引起安裝問題得到比較完美的解決，這大大降低了隨車起重機的安裝成本，也間接降低了用戶在采購時所需要的直接成本。此外，為提高與底車的匹配性，國外幾乎所以廠家均標配了翻轉(zhuǎn)支腿。在起重力矩達到500kN·m時，一般廠家均標配了雙層伸縮支腿和后支腿或雙層后支腿，來提高整車的穩(wěn)定性能。 五是控制系統(tǒng)逐步采用集成或半集成的有線或無線遙控系統(tǒng)。帕爾菲戈同時開發(fā)了兩種新型電子控制系統(tǒng)，最近研發(fā)的集成式穩(wěn)定性系統(tǒng)（ISC）可以根據(jù)不同的工作環(huán)境和支腿打開距離設定不同的角度和方向時進行實時監(jiān)控和顯示。此外，DPS系統(tǒng)讓最大工作幅度和最大起重量這兩個原來不可能調(diào)和的矛盾得到比較完美的解決。與之類似的還有希爾博的Hipro系統(tǒng)。 對隨車起重機行業(yè)的冷靜思考 由于隨車起重機市場前景日益看好，加之進入的技術(shù)門檻較低，一些不具備生產(chǎn)研發(fā)能力的企業(yè)紛紛涌入該行業(yè)，由于技術(shù)、管理和銷售等方面無法與實力相對強大的企業(yè)抗衡，只能模仿甚至剽竊別人的產(chǎn)品，導致整個行業(yè)產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象普遍存在。隨著隨車起重機市場的逐步成熟，用戶對隨車起重機產(chǎn)品的選擇也越來越理性，國內(nèi)隨車起重機行業(yè)將面臨著重洗牌的局面。 如此火爆的市場給隨車起重機行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇，然而，此時，冷靜、理性的思考更能考驗隨車起重機企業(yè)應對變化、駕馭市場的能力。 2 隨車起重機的性能參數(shù) 隨車起重機的主要性能參數(shù)包括起重量、起升高度、幅度、各機構(gòu)工作速度和重量指標等。這些參數(shù)表明起重機工作性能和技術(shù)經(jīng)濟指標，它是設計起重機的技術(shù)依據(jù)，也是生產(chǎn)使用選擇起重機技術(shù)性能的依據(jù)。 2.1 性能參數(shù) （1） 起重量 隨車起重機起吊重量稱為起重量，通常以Q表示，單位t。起重機的起重量參數(shù)通常以額定起重量表示的。所謂額定起重量是以起重機在各種工況下安全作業(yè)所容許的起吊重物最大重量。它隨著幅度的加大而減小。最大額定起重量是指基本臂處于最小幅度時所起吊重物的最大重量。 起重量是起重機的主要技術(shù)參數(shù)。為了適應國民經(jīng)濟各部門的需要，同時考慮到起重機品種發(fā)展實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，對起重機的起重量，國家制定了系列標準。 （2） 幅度 起重機回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離稱為幅度或工作幅度。當某一長度的吊臂處于與水平面成某一夾角時，這個幅度值也就確定了，但當?shù)醣厶幱谕粖A角時，在吊重狀態(tài)與在空鉤狀態(tài)時的幅度值是不等的。，所以標定起重機幅度參數(shù)時，通常是指額定起重量下起重機回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的水平距離，并用R表示，單位m。幅度表示起重機不移位時的工作范圍。所以幅度也是衡量起重機起重能力的一個重要參數(shù)。 （3） 起重力矩 起重機的工作幅度與相應于此幅度下的起重量的乘積稱為起重力矩，并以M表示，則M=Q×R，單位tm。它是綜合起重量與幅度兩個因數(shù)的參數(shù)。所以，起重力矩這個參數(shù)就比較全面和確切地反映起重能力。 （4） 起升高度 起升高度是指自地面到吊鉤鉤口中心的距離，以H表示，單位m。在標定起重機性能參數(shù)時，通常以額定起升高度表示。額定起升高度是指滿載時吊鉤上升到極限位置，自吊鉤中心到地面的距離。 最大額定起升高度的確定，是根據(jù)起重機作業(yè)要求和起重機總體設計的合理性綜合考慮。 （5） 工作速度 起重機的工作速度主要包括起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走速度。對于伸縮式起重機還包括吊臂伸縮速度和支腿收放速度。 起升速度是指起重吊鉤升起（或下放）的速度，以表示，單位?；剞D(zhuǎn)速度是指起重機轉(zhuǎn)臺每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位。 起重機工作速度選擇合理與否，對起重機性能有很大影響。一般來說，起重機工作效率與各機構(gòu)工作速度有直接關(guān)系。當起重量一定時，工作速度越高，生產(chǎn)率也越高。但速度高也帶來一系列不利的影響因素。如慣性增大，起制動時引起的動力載荷增大，從而機構(gòu)的驅(qū)動功率和結(jié)構(gòu)強度也要相應增大。所以，合理選擇工作速度要考慮與之相關(guān)的一系列因素。 （6） 自重及重量指標 起重機自重是指起重機處于工作狀態(tài)時起重機本身全部重量，以G表示，單位t。起重機自重這一參數(shù)是評價起重機的一個綜合性指標。它反映了起重機設計、制造和材料的技術(shù)水平。隨著技術(shù)的進步和材料性能的提高，起重機自重可以相應地減少。 2.2計算載荷與設計方法 設計起重機時，必須首先確定在起重機上的外載荷，以作為計算起重機穩(wěn)定性、支腿壓力、結(jié)構(gòu)零部件和金屬結(jié)構(gòu)強度以及選擇原動機功率的依據(jù)。作用在起重機上的外載荷，應根據(jù)實際情況確定，主要有：起重載荷、起重機自重載荷、風載荷、重物偏擺引起的載荷、慣性和振動、沖擊引起的動力載荷等。 （１）　　起重載荷Ｑ+q 對于吊鉤式起重機，起重載荷包括最大起重量Ｑ和吊鉤自重q。 （２）　　自重載荷 自重載荷指除起重載荷外起重機各部分的總重量，它包括結(jié)構(gòu)自重、機構(gòu)和電氣設備等重量。起重機自重，在設計前是未知的，初步設計時可根據(jù)同類型、參數(shù)相近的機型進行初步估計，但最后核算的重量如與估計重量出入較大時，則應重新進行調(diào)整和核算。自重載荷根據(jù)具體結(jié)構(gòu)形式，以集中或均布載荷作用在相應位置上。 （３）　　風載荷Ｗ 隨車起重機主要工作在室外，應考慮風產(chǎn)生的載荷，但本設計中，總臂長較短，而且工作在平原地區(qū)，風力較小，可不予考慮。 （４）　　重物偏擺引起的載荷Ｔ 回轉(zhuǎn)動臂式起重機撓性懸掛重物時，因受水平風力、起重機回轉(zhuǎn)時的離心力、變幅時重物水平移動慣性力、以及回轉(zhuǎn)加速、制動時的切向慣性力等原因使重物偏擺一個角，而引起水平了力Ｔ： Ｔ＝（Ｑ+q）tg 式（2.1） （5） 慣性力和離心力引起的載荷P、F 當回轉(zhuǎn)、變幅、行走等機構(gòu)起動或制動時，由起重機相應的運動部分的自重產(chǎn)生慣性力P；當起重機回轉(zhuǎn)時，由起重機構(gòu)回轉(zhuǎn)部分自重產(chǎn)生離心力F。P和F可按下式計算： 式（2.2） 式（2.3） 式中V —— 運動部分重心處的線速度（）； t —— 機構(gòu)起動和制動時間（s）； R—— 回轉(zhuǎn)運動部分的回轉(zhuǎn)慣性中心到回轉(zhuǎn)中心的距離（m）； G—— 運動部分的自重（kg）。 ( 6 ) 振動和沖擊引起的動載荷 由于起重機是彈性系統(tǒng)，在驟然加載或減載時，會引起系統(tǒng)的彈性振動，這種振動會產(chǎn)生振動效應，通常把相應于振動應力的載荷稱為振動載荷。這是一種動力載荷。對于金屬結(jié)構(gòu)和支承零件，由于起升機構(gòu)工作時，被提升的重物驟然離地或下降時驟然制動，就會產(chǎn)生這種動力載荷；對應于傳動零件，由于起重機各機構(gòu)起動、制動要引起動力載荷，因而機構(gòu)傳動零件也要承受這種載荷。 為了便于計算，通常動力載荷以靜載荷（當不平穩(wěn)時還包括慣性載荷）乘以一個大于1的系數(shù)，系數(shù)稱之為動載荷系數(shù)。具體選取可分別按金屬結(jié)構(gòu)和傳動零件由起重機設計手冊所推薦的公式和數(shù)值進行計算和選取。其動載荷可按下列近似公式計算： =1+ 式（2.4） 式中 V ── 重物起升速度（m/s）； ── 對于動臂型起重機≈0.20∽0.40 設計中作為參考的參數(shù) 起重能力/t?m 3.8 最大工作幅度/m 4.62 最大起升高度/m 6.0 最小幅度下起升能力/ 最大幅度下起升能力/ 排油量/(L /min) 49 額定壓力/ 14 油箱容量卷揚速度/(m/min) 旋轉(zhuǎn)速度/(r/min) 2.5 舉臂速度/() 伸臂速度/(m/s) 起重機質(zhì)量/kg 800 推薦汽車載重重量/t 3.1~3.8 3 臂的設計 3.1各臂長的計算 為使伸縮臂結(jié)構(gòu)緊湊，在前一節(jié)臂中為后一節(jié)留下一段距離c，在此距離內(nèi)要設置伸縮油缸的鉸支座和其他需要的構(gòu)件，其大小視具體情況而定，常在0.25~0.40m之間。因為c值大于伸縮臂外露長度a(a=0.25m)，所以令c值為0.30m。 在第i節(jié)伸縮臂縮回后，除外露部分a外，在（i-1）節(jié)臂內(nèi)的長度為加上伸出后仍在前節(jié)臂內(nèi)的那部分搭接長度。第節(jié)臂插在前一節(jié)內(nèi)長度為（+）。第i節(jié)臂的結(jié)構(gòu)長度為，則 =++a=+ 式（3.1） 搭接長度一般為伸縮臂外伸長度的1/4~1/5,由于隨車起重機吊臂較短，取1/5代入。則三臂長度計算如下： 總長 外露 搭接 第一節(jié)臂 第二節(jié)臂 (-300+250) (-50)-(-300)x0.2 (-300)x0.2 第三節(jié)臂 -100 (-100)-( -350)x0.2 (-350)x0.2 吊臂最大工作幅度(mm) =+= 則各臂長度分布如下： （mm） (mm) (mm) (mm) 第一節(jié)臂 1785 第二節(jié)臂 1735 1438 1188 297 第三節(jié)臂 1685 1398 1148 287 則吊臂實際最大工作幅度： =（1785+1438+1398）mm=4621mm 箱型吊臂長度尺寸圖如下: 圖3-1 各臂長度分布 則基本臂工作長度=（1785+2a）mm=(1785+2x25)mm=2285mm 最大起升質(zhì)量為2000kg 則起重力矩 M=2t x 2.285m=4.57t?m 各臂額定起升重量： 基本臂 =2000kg 第二節(jié)臂 ==1000kg 第三節(jié)臂 kg 3.2吊臂截面的選擇 隨車起重機伸縮吊臂的材料一般為16Mn,最好采用高強度的低合金鋼HQ60。 伸縮臂的箱形截面一般為矩形，其高寬比一般在1.3~1.8范圍內(nèi)。側(cè)板一般選用薄鋼板，厚度在3.2~6mm范圍內(nèi)，側(cè)板薄一些對于減輕吊臂重量極為有效。隨車起重機伸縮形吊臂的重量一般占整機重量的13%~20%。減輕吊臂重量，增大吊臂剛度是改善起重機性能的重要途徑。采用高強度鋼材固然有效，但合理地確定載荷，合理的選擇截面形狀和正確的進行設計計算也很重要。有的為了減輕重量也可在側(cè)板上開大孔，并卷邊加強，但必須認真考慮局部失穩(wěn)的問題，也可在鋼板上隔一定距離軋一根橫向筋，以增加其剛度。下底板一般做的比上蓋板厚些，一方面可以使截面中性軸下移，從而減少下底板的壓縮應力，另一方面滿足下底板局部穩(wěn)定的需要。為了減輕自重，吊臂盡量做成等強度梁。整個箱形吊臂也可做成頭稍細，根稍粗的棱椎體。但大多數(shù)采用貼加強板的方法來改變截面的面積特性。在局部高應力處采用加強板局部加強。 矩形的箱形截面最危險處為四角焊縫處，該處應力最大，也是最易產(chǎn)生應力集中之處。為了改善應力狀況，可以采用其他截面形式。同時看到，在鋼材相同，截面積也相同時，不同的截面形式可得到不同的抗彎模量和不同的抵抗局部失穩(wěn)的能力。較合理的截面形式為橢圓和八角形。各種不同截面形式有矩形、正梯形、倒梯形、八角形、橢圓形、大圓角形、五角形、槽形、角鋼組合形和五邊形。 梯形截面的橫向抗彎剛度和抗扭剛度比矩形的好。正梯形側(cè)板的上半部拉應力較大，提高了側(cè)板的穩(wěn)定系數(shù)。倒梯形的下底板窄，可以避免下底板的局部失穩(wěn)（這常是吊臂破壞的主要原因）吊臂截面下部分做成圓形，或其他折線狀，都是為了提高下底板的抗局部失穩(wěn)能力，和減小側(cè)板的計算寬度。這樣一來可采用更薄的鋼板（4.5~3.2mm）而充分利用鋼板的強度，特別在采用高強度鋼材時。因為高強度鋼板的抗局部失穩(wěn)能力并不比普通鋼板高，所以改善局部穩(wěn)定在此就顯得更為重要。 角鋼組合式截面正像桁架臂弦桿那樣，將材料集中在四個受力最大的角上。同時，將焊縫移至中部，大大改善應力集中現(xiàn)象。側(cè)板上沖壓棱形孔，一方面減輕吊臂重量，另一方面將側(cè)板變成腹桿，回避了板的局部穩(wěn)定問題。但是，該截面工藝性復雜，制造成本較高。 除了八角形、橢圓形、大圓角形和槽形截面以外其余截面在傳遞扭轉(zhuǎn)和橫向力時都有另置側(cè)向滑塊支承。另外，滑塊支承在蓋板上，或側(cè)板正下方時，將產(chǎn)生附加局部彎曲，或局部壓縮，對板的穩(wěn)定不利。所以在截面為八角形、橢圓形、大圓角形、槽形和角鋼組合式等形式中避免了這種不利因素。 吊臂不同部位可以采用不同強度的鋼材，以充分發(fā)揮鋼材作用，如上蓋板用高強度，下底板用普通鋼。 吊臂截面的計算 箱形結(jié)構(gòu)的截面特性： 圖3-2 伸縮臂截面圖 （上蓋板厚度=3mm 底板厚度=5mm 側(cè)板厚度=4mm） 表3-1 箱型結(jié)構(gòu)的截面特性 項 目 公式 面積F ++2，=b,=b,=h 中心軸位置y y= 面積慣性矩 =++ = 上部抗彎模量 = 下部抗彎模量 = 橫向抗彎模量 = 中心線包容面積Ω Ω=bh 隨車起重機箱形吊臂的支承情況是：其根部與回轉(zhuǎn)臺由水平軸銷相連，可以在垂直平面內(nèi)（即變幅平面）內(nèi)自由傳動。其基本臂的后半部支承著變幅油缸。單變幅油缸位于吊臂下方，其支承處可做成雙向球鉸接，以使其在橫向?qū)Φ醣鄄患尤魏渭s束。因此吊臂在變幅平面內(nèi)可視為一外伸梁，而在吊臂橫向平面內(nèi)（即回轉(zhuǎn)切向平面）可視為懸臂梁，在根部固接，如下圖所示： 圖3-3吊臂在變幅平面內(nèi)的支承情況 圖3-4吊臂在回轉(zhuǎn)切向平面內(nèi)的支承情況 作用在吊臂上的外載荷有自重、吊重、慣性力和風力等。吊臂的自重力是一鉛垂的分布載荷。在計算中往往假定每節(jié)臂是等截面的，考慮其搭接部分，則第i節(jié)臂段的自重均布載荷可認為是： 式（3.2） 式中 ——第i節(jié)臂（或第i+1節(jié)臂）和在其臂內(nèi)的那部分伸縮機構(gòu)的總重量； ——各節(jié)臂的外伸長度；。 ——搭接長度。 為簡化計算，在計算吊臂z—z截面上彎矩時，可把自重視為作用在吊臂端部的集中載荷為： 式（3.3） 用此值求得該截面的彎矩和用均布載荷求得的顯然相同。 當計算吊臂端部撓度時，與均布載荷等效的集中載荷值為3/8，但考慮到吊臂是端部輕，根部重的情況，其等效的集中載荷可近似地?。? 式（3.4） 當校核由吊臂自重力引起的壓桿穩(wěn)定時，可將均布自重力( )轉(zhuǎn)化為等效的端部集中力,其轉(zhuǎn)化系數(shù)按臨界力之比來確定。 =1/3= 式（3.5） 式中 —— 整個吊臂和其伸縮機構(gòu)的總自重； l—— 吊臂的總長度； —— 重量轉(zhuǎn)化系數(shù)。 在計算箱形吊臂時，不考慮自重的動力影響（即沖擊系數(shù)取1）因為工作時，吊臂在滾動軸承式支承裝置上的運動速度不大，而又較平穩(wěn)之故。 吊重載荷是一鉛垂的集中載荷，作用在吊臂端部，在強度計算時要考慮其動力影響，當起重量為Q，吊鉤重量為q（吊鉤鉤號05，重量16kg）,其值為（Q+q）.動力系數(shù)與吊重物升降速度、起升制動時間及吊臂剛度等有關(guān)。建議在中小型起重機上，因工作速度較高取=1.25.動載荷系數(shù)的一般表示為： = a + bv 式（3.6） 式中 v —— 重物升降速度（m/min）; a、b—— 與吊臂剛度，起制動時間有關(guān)，用振動理論可導出其結(jié)果。 但實測中得到的更為符合實際情況。 慣性力在此主要指水平慣性力，因為垂直的慣性力已在自重和吊重的的動力系數(shù)中考慮了。由于變幅速度較慢，吊臂自重引起的水平慣性力和由于回轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的離心力都很小。同時此兩力均位于變幅平面內(nèi)，與吊臂載荷相比其值甚微，故可忽略。 在吊臂變幅平面內(nèi)，吊臂端部作用有外力，考慮動力系數(shù)的吊重物重量[]，起升繩拉力[?]，分布的吊臂自重載荷[]。轉(zhuǎn)化到吊臂端部： N= η ， 式（3.7） η 在吊臂回轉(zhuǎn)切向平面內(nèi)吊臂端部還作用有由于各種原因引起的吊重物偏擺的水平載荷，以及由吊臂自重引起的切向慣性力等，載荷化簡為 N= η 式（3.8） 另外在吊臂截面平面內(nèi)，還作用有扭矩，其值為： =