汽車起重機(jī)“U”形截面臂設(shè)計(jì)形式優(yōu)勢(shì)分析

隨著汽車起重機(jī)起吊性能的越來(lái)越大，起重臂截面形式從最原始的四邊形截面逐步的發(fā)展到多邊形截面，進(jìn)而發(fā)展到U形截面，截面形式不斷優(yōu)化。

U形截面臂在有效減輕起重臂自重的同時(shí)，能最大限度地發(fā)揮材料的力學(xué)性能，從而提高大噸位汽車起重機(jī)在大幅度、高起升高度情況下的起重性能。與此同時(shí)還解決了局部容易失穩(wěn)的問(wèn)題，大大的提高了起重機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。

目前，汽車起重機(jī)的起重臂截面形式主要有四邊形、六邊形、八邊形、十二邊形、U形和橢圓形。

四邊形截面是由翼緣板和腹板焊接而成的，它制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，具有良好的抗彎剛度，適用于強(qiáng)度比較低的材料；對(duì)于高強(qiáng)度材料不能充分發(fā)揮材料的承載能力，不能很好地傳遞扭矩和橫向力，需設(shè)附加支承；而且在四個(gè)角點(diǎn)處最容易產(chǎn)生應(yīng)力集中；底板、腹板受較大的壓應(yīng)力作用，常出現(xiàn)局部失穩(wěn)。一般用于中小噸位的輪式起重機(jī)。

為了避免上述不利因素，提高腹板的穩(wěn)定性，研制出了六邊形及其它多邊形截面。這些截面的共同點(diǎn)是采用大圓弧過(guò)渡，腹板高度減小，受力狀況得到改善。而且這些截面實(shí)際計(jì)算寬度較小，有利于提高局部抗失穩(wěn)能力。前后滑塊均支承在四角處，伸縮臂各板不產(chǎn)生局部彎曲，且能較好地傳遞扭矩與橫向力，這些多邊形截面的伸縮臂能較好地發(fā)揮材料機(jī)械性能，減輕結(jié)構(gòu)自重。因此這些截面形式被普遍的采用。

橢圓形截面是一種受力較理想的吊臂截面形式，其截面上彎板為大圓弧槽形板，下彎板為橢圓形槽形板，且由下向上收縮，其重量?jī)?yōu)化，抗扭性能顯著，具有獨(dú)特的穩(wěn)定性和抗屈曲能力。適用于高強(qiáng)度材料，能充分發(fā)揮材料的性能，但是該截面需要側(cè)向支承，制造工藝復(fù)雜，吊臂在彎型技術(shù)上的難度大，需要大型的折彎?rùn)C(jī)等專業(yè)化配套設(shè)備，而且對(duì)焊接質(zhì)量要求相對(duì)較高，目前尚未被普遍采用。

U形截面是經(jīng)過(guò)優(yōu)化計(jì)算得出的較為合理的截面形式，其截面上彎板為大圓角槽型彎板，下彎板為U形槽型彎板。通過(guò)對(duì)比分析，U形截面臂有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.U型截面的橫向抗彎剛度和抗扭剛度優(yōu)于其它截面形式；

2.U型側(cè)板的上半部拉應(yīng)力較大，提高了側(cè)板的穩(wěn)定系數(shù)；

3.U形的下底板有利的提高了抗局部失穩(wěn)的能力；

4.在起重性能相同的情況下，U形截面的起重臂降低了起重臂的重量，提高了汽車式起重機(jī)的起重性能；

5.U型截面伸縮臂在套接處有較小的應(yīng)力和較好的應(yīng)力分布；

6.在相同的截面積、相同受力情況下，U型截面起重臂極大提高了其抗變形能力。