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1、浅谈国内汽车起重机的轻量化发展策略■机电论文浅谈国内汽车起重机的轻量化发展策略巩锐（江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院,江苏无锡214174）摘要:针对目前我国汽车起重机在结构上设计不合理及采用不合理材料等因素，提岀了基于轻量化技术设计的汽车起重机发展策略。分析了国内外起重机发展现状，并从底盘、起重臂、转台和材料选择等方面应用轻量化技术,以降低汽车起重机重量及成本，实现节能减排等效果。关键词：汽车起重机;轻量化;结构优化；选材0引言在众多的移动起重机体系中，汽车起重机作为一种将起重机系统安装在特制的汽车底盘上的便携式起重机，可以在各类公路上快速行
2、驶,具有机动性、灵活性等特点，因而，在起重设备市场中占有相当大的份额。进入21世纪后z国内汽车起重机得到了跨越式的发展。然而,我国汽车起重机行业的快速发展,主要是依托当前国家对各类基建工程项目的大量投资，汽车起重机销量虽然大幅度增加，但是在其设计和制造方面，如汽车底盘技术、起重臂及其伸缩系统、整机结构优化设计、电液控制技术以及材料设计等方面仍与国外同行业先进技术存在较大的差距。1国内汽车起重机的发展与不足在汽车起重机行业中,根据起重量的大小”通常将汽车起重机分为轻型（＜5t中型（5~15t［重型（15~50t＞超重型（＞50t）等几种类型。目前，国内
3、在中小吨位汽车起重机（＜25t）的关键技术和性能等方面的硏究上取得了较大进展,技术逐渐成熟，相应的产品可以满足出口国外的要求。然而,由于工程建设项目的大型化，各种建设装置及施工设备的重量也越来越大，使得超重型起重机的市场需求不断增加。因此，为满足市场需求，开发新型大吨位（＞150t,甚至千吨级1长臂架的汽车起重机成为国内核心起重机生产企业的重要发展方向之一。目前”国内起重车的设计过于重视整机的安全质量,给起重机设定了过高的安全系数,导致起重机的结构和元器件笨重繁琐，体积和自重大,其金属结构自重约占整机重量的40%以上而一些超重型起重机其金属自重甚至高达
4、70%~90%o随着起重机向大吨位方向发展，起重机的自重也将越来越大，使得起重机制造过程中消耗大量钢材，导致能耗大幅增加和尾气排放有害物质增多。这不但在生产上要耗费大量的金属材料，而且过高自重会给汽车起重机的轮压以及路基路面等的承载能力带来更大的技术挑战。在保证整机起重量和安全性的前提下，优化汽车起重机的设计结构,减轻其自身机构，如汽车底盘等的重量，不仅可以节约大量的制造材料，降低生产成本”还可以降低整机负荷和承载设施的造价，并且对减少能耗及排放、节能环保具有重要意义。因此，开展汽车起重机轻量化技术的硏究，并将其应用到实际中，成为当前国内汽车起重机发展
5、的必然趋势。2汽车起重机轻量化发展策略当前,通过优化设计结构和开发新型结构材料替代钢材料”从而实现汽车起重机的轻量化设计和制造,是我国汽车起重机的主要技术发展方向之一。然而,汽车起重机行业的轻量化技术和新型轻质结构材料的开发和研究还不成熟，并未完全实现汽车起重机尤其是其核心构件如车架底盘、转台和起重臂等的结构轻量化设计。2.1汽车起重机核心结构的优化及设计车架底盘、转台和起重臂等是汽车起重机吊载工作时的主要承力结构件,其重量约占汽车起重机总重量的50%,因此,是国内外对汽车起重机进行轻量化设计的首选构件。通常，需要利用结构和仿真模拟软件，分析其应力及变
6、形情况,从而在保证其强度、刚度和稳定性的基础上，在低应力区域减轻材料重量或优化结构设计”以实现核心构件的轻量化。2.1.1车架底盘车架是汽车起重机的重要承载构件，包括车架前段、车架后段、固定支腿等几部分，其中车架后段及固走支腿是整机的主要受力部件，通过回转支承机构与转台连接，同时车架上还安装有发动机、驾驶室、传动系统等部件。因此，车架除了承受自身重量外，还受到其他构件自重、吊重及吊重弓I发的偏向力矩的交互影响，应力状态非常复杂。通常，汽车起重机车架后段一般设计为封闭型凹型大箱型结构，同时为保证足够的刚度，箱体内和回转支承处加装有多条纵向和横向隔板，而固
7、定支腿箱则通过上、下封板与车架焊接在一起。然而”通过ANSYS模拟汽车起重机在正前方吊载、正后方吊载、正侧方吊载和后方45。吊载等多种工况下的应力分布，结果发现常规车架的回转中心处承载的应力和变形较大，固定支腿箱与车架焊接处存在应力集中，易发生断裂事故，并且车架两端强度裕量过高。通过去除车架两端部分的纵向对称隔板，并将前端的部分隔板移动到后端固走支腿处，同时将固定支腿箱与车架的焊接处改成圆角过渡，既可保证车架整体应力在许用应力范围内,避免了应力集中等产生的断裂破坏,又可将车架重量降低8%左右。2.1.2转台与车架相连接的转台是汽车起重机支撑起重臂的重要
8、机构,起重作业中的起升、变幅和回转都需要其来完成，不过该处一般不存在应力集中现象。在轻量化设计
