大吨位汽车起重机车架细节设计与工艺

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1、大吨位汽车起重机车架细节的设计与工艺842006.04CMTM产品·技术Product&Technology随着近年来国外新材料在国内的应用以及新技术的引进，国产汽车起重机的吨位也不断加大，100t、130t、300t汽车起重机近两年在这种大环境下得到了快速地研究和开发。与进口汽车起重机相比，国产汽车起重机由于存在价格方面的绝对优势及完善的售后服务网络强有力的保障支持，100t以上的大吨位产品迅速得到用户认可，并批量走向市场。1概　要对汽车起重机而言，三大结构件即车架、吊臂、转台是决定产品能否满足性能的最主要因素，其设计和制作是决定产品开发成败的关键，其它如底盘动力及上装液压系统主要是匹配问题

2、，大吨位汽车起重机现在大多采用进口的动力装置及液压阀组，一般不存在多少致命的问题。因此首先要在源头即设计上保证三大结构件不能出现缺陷，下面就130t汽车起重机三大结构件之一的车架细节的设计与工艺改进作一些探讨。2　设计思路及问题最初的设计沿用中小吨位即65t以下的车架思路来进行的，即采用传统的大箱形抗扭截面梁，不同的是在箱形里面增加了两块内腹板，以增大抗弯和抗扭能力，截面形式如图1所示。由于箱形为封闭的结构，为了保证每块隔板、内腹板与上下盖板之间都能有效焊接，必须在乌龟板上开焊接工艺孔，工艺孔的四个圆角半径为10mm，工艺孔的形状如图2所示。当箱形里面的焊缝全部焊接完后（图1箭头所示位置），再

3、将同样形状（图2）的板材焊在工艺孔的位置，焊接时采用连续焊接的方法将工艺孔封闭。大吨位汽车起重机车架细节的设计与工艺DesignandProcessforFrameDetailofBigTonnageTruckCrane■长沙中联重工科技发展股份有限公司浦沅分公司　刘毓明/LIUYuming图21.上盖板　2.腹板　3.乌龟板　4.隔板5.工艺板　6.下盖板图1产品销售给用户，经用户使用一段时间后，问题漫漫地暴露出来，工艺板位置处的焊缝有不同程度的开裂现象，严重时还引起母材的开裂，维修人员及时修补后，用不了多久此位置会出现第二次，甚至第三次开裂，用户意见很大，给市场造成了不良影响，有损公司品牌

4、的形象。3　原因分析有限元分析的应力图显示乌龟板处的应力仅为363MPa，材料为进口WELDOX960，离材料的许用应力[σ]＝570MPa有较远的距离，安全系数还有很大的富余，排除了因材质的选用导致问题的产生。查阅相关资料，得知结构件开裂，多半是脆性破坏。3.1　脆断原因分析3.1.1　材料的韧性不足特别在缺口尖端处材料的微观塑性变形能力差。脆性断裂在大多数情况下从焊接区开始，所以焊缝及热影响区的韧性不足，往往是造成低应力脆性破坏的主要原因。3.1.2　焊缝存在着裂纹等缺陷断裂总是从缺陷处开始的。虽然随着焊接技术（如富氩气体保护焊）的发展，裂纹基本上可以得到控制，但要完全避免，还是比较困难的

5、。产品经过定型试验和可靠性试验后，车架没有发现任何问题，但123456A-AAA2006.04建设机械技术与管理85产品·技术Product&Technology3.1.3　一定的应力水平不正确的设计和不良的制造工艺是产生焊接残余应力的主要原因。因此，对于焊接结构件来说，除了工作应力外，还必须考虑焊接残余应力和应力集中程度，以及由于装配不良等所带来的附加应力。3.2　脆性断裂的主要影响因素最重要的影响因素是应力状态、温度和加载速度、材料。当温度越低，加载速度越快，材料中三向应力状态越严重，则产生脆性断裂的倾向越大。3.2.1　应力状态的影响试验证明:当材料处于单轴或双轴拉应力状态下，呈现塑性。

6、当处于三向拉应力状态下，则不易发生塑性变形，而是呈现脆性。在实际结构中，三向拉应力可能由三向载荷产生，但更多的情况下是由于几何不连续性引起的。虽然整个结构处于单轴、双向拉伸应力状态下，但其局部地区由于设计不佳、工艺不当，往往出现形成局部三轴应力状态的缺口效应（如三向焊缝）。在受力过程中，缺口根部材料的伸长，必然要引起材料沿宽度和厚度方向的收缩。由于缺口根部出现高值的应力和应变集中，而缺口尖端以外材料受到的应力较小，它们只能引起较小的横向收缩，又由于横向收缩的不均匀，缺口根部的横向收缩受阻，结果产生横向和厚度方向的拉伸应力和剪切应力，即在缺口根部产生三轴拉伸应力，使最大应力超出单轴拉伸时的屈服应

7、力，形成很高的局部应力，而材料尚不发生屈服，结果降低了材料的塑性，使该处材料变脆。因此，脆断事故一般都起源于具有严重应力集中效应的缺口处！而在试验中也只有引入这样的缺口才能产生脆性行为。3.2.2　温度的影响确定合适的预热温度可减少焊接区的冷裂倾向，避免产生裂纹。当热输入增大到允许值上限时裂纹还不能避免，那就必须采取预热措施，对低碳高合金钢来说，预热的主要目的是防止冷裂，改善热影响区的性能意义并不