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随车起重运输车结构与技术特点分析
在概述随车起重运输车应用发展的基础上,分析了其整车结构型式、起重机与底盘的连接、吊臂、起升机构、支撑装置和回转机构等的技术形式,并归纳分析了随车起重运输车的技术特点.
随车起重运输车(truck with loading crane)也被称为随车吊装补给车（以下简称“随车吊”）．是指装有随车起重机,既能实现货物的自行装卸,又可用于运输货物的专用汽车.它既具有普通货车的运输功能,又兼具有起重机的物资起吊装卸功能,除能完成自身物资的装卸,还可用于为其他车辆装卸货物.因此,随车吊是集起重作业与运输于一体的专用汽车,具有机动性强、搬运成本低、保障作业安全高效等特点“1.
按用途不同,随车吊可分为通用型和专用型；按传动装置不同的传动方式,可分为机械传动式、液压传动式和电力传动式；按不同的吊臂结构形式可分为折叠吊臂式、桁架吊臂式和伸缩吊臂式；按起重机不同的布置位置,可分为前置式、中置式和后置式；按不同的起升能力可分为轻型、中型和重型”1.
尽管随车吊在国外民用和军用领域都已得到广泛应用,但其在民用领域的应用相对较早一些,随着科技进步的日新月异和应用范围的不断拓展,其结构型式和相关应用技术也在不断地演化和发展.
1．整车结构型式
根据随车起重机安装位置的不同,随车吊可分为前置、中置和后置三种结构型式,如图1所示.
1.1前置式
起重机置于车箱和驾驶室之间（见图1 a）．一般为起吊能为小于It的随车吊所采用,适用于装卸包装成件的货物和集装箱等.由于液压泵安装在距离发动机较近处（汽车前部）．距离起重机液压缸的管路较短,功率损失小,相比其他型式,液压传动效率较高.在进行该型式的整车布置时,应注意前轴载荷的分配,防止前轴过载.
1.2中置式
起重机安装在汽车车箱中部(见图lb)．一般为起吊能力在1～3t范围内的随车吊所采用,且汽车多采用大、中型货车底盘,主要用于装卸、运输长度整齐的木材、管材、建材、条状物件等,货物沿车箱纵向安放.由于起重机布置于车箱中部,相比其他型式,中置式随车吊车箱利用率较低.
1.3后置式
起重机安装于汽车车箱后部(见图lc)．主要用于带有挂车的随车吊.相比中置式随车吊,后置式虽提高了车箱面积利用率,但由于起重机在车辆尾部,改变了原车的轴荷分配,必然影响整车的操纵性能.
在上述三种结构型式中,前置式和后置式应用最为普遍.
2．起重机与底盘的连接‘引
随车起重机通常通过机架与汽车底盘相连,机架组成一般为横梁、纵梁、连接固定装置、支腿支架、液压油箱安装架、固定座及托架等.机架除了实现起重机与底盘的连接固定外,还须具备如下功能：可安装回转机构、能够连接和固定支腿、用于安装和固定液压油箱等.
图2是一种典型的随车起重机机架的结构图,主要由两根横梁、两根纵梁、连接固定装置(U型螺栓和垫板)、支腿支架、固定座和托架等组成.机架上设有安装回转机构的连接螺栓孔.机架由固定连接装置固定于汽车底盘主车架上. 3．吊臂 吊臂也称起重臂,是随车吊的重要总成之一,它对起重机的性能和总体布置形式有重要影响.目前,随车吊的吊臂主要有折叠式（也称折叠臂式）和伸缩式（也称直臂式）两种”1.
3.1折叠式吊臂
典型的折叠式吊臂结构如图3所示.折叠式吊臂主要包括液压缸、主臂（回转立柱）、中间臂、端臂和吊钩等.
折叠式吊臂一般由铰链连接多节臂组成.在完成装卸作业时,由液压缸推动各节臂逐级展开,以达到不同的吊臂幅度和起升高度.
为了拓展装卸作业幅度和作业范围,也可在折叠式吊臂的端臂或中间臂上额外添加l或2节伸缩臂,通过液压缸完成伸缩臂的运动,或由人工手动完成.
折叠式吊臂不作业时,吊臂可折叠收拢,其优点为结构紧凑.采用该型吊臂的运输车具有质心较低、行驶稳定性好的优点,目前应用较多.
3.2伸缩式吊臂
伸缩式吊臂的基本组成包括主臂（基本臂）、伸缩臂及其他辅助装置,其在整车上的布置如图4所示.
一般情况下,主臂用变幅液压缸控制升降,均铰接于回转台机座上,而伸缩臂的伸缩运动则由伸缩液压缸控制.伸缩臂的臂和臂之间为减小伸缩阻力,多采用托辊支承,利用滑块起定位和导向作用.根据不同需要,可采用多节伸缩臂.
伸缩式吊臂一般焊接成箱形结构,其截面形状可为矩形、圆角矩形、六边形、八边形等.无论采用哪种截面形状,其目的都是为了保证吊臂具有足够的刚度、强度,降低吊臂自重,保证侧板具有足够的局部稳定性. 4．起升机构 随车吊起升机构采用最多的是卷扬式起升机构,其基本组成包括原动机、离合器、减速器、制动器、卷筒、吊钩和钢丝绳滑轮组等.
原动机一般采用液压马达或电动机.制动器分为块式制动嚣、带式制动器或盘式制动器.块式制动器一般布置在高速轴上,制动力矩小,但制动冲击较大；带式或盘式制动器通常布置在低速轴上,制动力矩较大,且比较平稳. 减速器可分为圆柱齿轮式减速器、蜗轮蜗杆式减速器和行星齿轮式减速器,圆柱齿轮式效率高、功率范围大且已经标准化,因而应用较多,但体积和质量均较大；蜗轮蜗杆式尺寸小、传动比大、质量轻,但效率较低,寿命较短,一般只应用在中、小型起重机上；行星齿轮式结构紧凑、传动比大、质量轻,不足之处为较贵. 5．支撑装置 随车吊的支撑装置也称支腿,主要用于保证随车吊的作业性能和作业的稳定性”1.目前应用较多的是液压支腿,结构型式主要为H型、蛙型和X型等几种,其中H型支腿的应用最为广泛. 5.1 H型支腿 H型支腿的典型结构如图5所示.该型支腿对地面适应性好,具有易于调平的优点,且在作业过程中支反力发生变化,但不存在爬移现象,稳定性好.H型支腿广泛应用于各种随车吊. 5.2蛙型支腿 蛙型支腿的一般结构如图6所示.该型支腿结构简单,所需液压缸数量少,整体质量小.蛙式支腿一般多用在吊臂不需要变幅或变幅较小的随车吊上. 5.3 X型支腿 X型支腿的典型结构如图7所示,其基本组成包括垂直支撵液压缸、伸缩液压缸、固定腿、伸缩腿和支撑脚等.
该型支腿展开时,伸缩腿由伸缩液压缸推动伸出后,支腿由垂直支撑液压缸压向地面,使随车吊轮胎离地.且四个伸缩腿必须同步展开工作,而垂直支撑液压缸则可同步,也可单独动作,以方便车架调平.
该结构中垂直支撑液压缸作用于横梁中部,而横梁又直接作用于车架之上,因而可知X型支腿比H型支腿稳定性更好.但X型支腿离地间隙较小,在支腿接地的过程中存在水平运动,影响零部件的使用寿命. 6．回转机构 随车吊作业时,需要将货物吊运到给定范围内的任一空间位置,故吊臂必须具有回转功能,因此随车吊均设置有回转机构.
随车吊的回转机构主要有两种常见结构型式：一种为齿轮齿条式回转机构；另一种为蜗轮蜗杆传动或行星齿轮传动的减速回转机构,采用液压马达驱动,通过回转机构驱动转盘的内齿圈,实现回转.齿轮齿条式回转机构结构相对简单,应用较为广泛. 1．吊臂结构型式变化不大 多年来,随车吊吊臂的结构型式始终以折叠臂式和伸缩臂式为主,一些新型吊臂结合了这两种结构型式的优点,但总体上并没有突破这两种基本的结构型式.折叠臂式随车吊的吊臂具有不工作时可折叠的特点,使得其整机尺寸易于控制,即使再增加扩展臂,乜不会因为占用空间过大而影响货物的装运.同时,考虑到不同作业需求,折叠臂式随车吊还可选装液压卷扬机械,将折叠臂式和伸缩臂式的优势进行有机结合,保证其性能更趋完善. 2．性能和质量的提高与材料和工艺的发展同步 随着材料研究和工艺科技的飞速发展,随车吊设计制造中也广泛采用新材料、新工艺,如HIAB XS系列1100型随车吊和支腿均采用了新型材料,使得其在市场上同类产品中的整机质量最轻.近年来,一些企业已经逐渐开始采用一些如含碳增强纤维或玻璃增强纤维的环氧树脂基复合材料代替金属材料,同时采用先进的加工工艺,使得随车吊在不断提高起升能力的同时整机质量得到有效控制,实现质量和效能的整体提升.
3．属具丰富,“一机多能”趋势明显
随着市场需求的不断发展变化,随车吊生产企业越来越注重对属具的开发,以拓展装备功能、扩大其应用范围.随车吊功能属具接口越来越多,相应地属具种类和数量也越来越多.从常规的绞车到各类抓具（木材抓具、废钢材抓具、废弃物抓具）．再到各种建材的运输夹具、铲斗等,再到园林应用的旋转挖具、载人吊篮等等,目前,这些属具均已得到成功应用,一些新型属具正在研发和试用当中.
本文概述了随车起重运输车的分类及应用发展情况,在此基础上分析了其整车结构型式、起重机与底盘的连接、吊臂、起升机构、支撑装置和回转机构等的技术形式,归纳总结了随车起重运输车的技术发展特点.
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