履帶起重機穩定性影響因素分析

錢旭峰

【摘 要】履帶起重機在工業中處于一個重要的位置，裝載和稱重等一系列工作皆由其完成。為了更好地將履帶起重機用于工業作業中，為了更好地改善履帶起重機的弊端，加快其研究開發。本文對履帶起重機的穩定性進行了研究分析，主要從起重機的主要機構及其作用和各部分對穩定性的影響進行分析，以期可以為國家研發履帶起重機的項目提出有利的意見和建議。

【關鍵詞】履帶起重機 穩定性 影響因素

在我國的重工業發展當中，機械制造業起著鏈接的作用。履帶起重機的發展與研究能為將來的工業作業帶來更加龐大的利益與便利。那么，關于履帶起重機的運用方面以及其主要的操作方式，都是應該被了解和認識的。本文對于影響其穩定性的因素進行了研究和探討，并以此做出簡單分析。

1 履帶起重機的主要用途

履帶起重機是以履帶及其支撐驅動裝置為運行部分的流動式起重機，可用來進行機械設備和重型器械的檢查、檢修，在各生產環節中充當搬運者的角色。

履帶起重機是用來運輸材料、吊重和裝卸重型物件的機器，這種起重機通常不使用支腿，所以可帶載行駛。在道路疏通、石油化工、興修水利等重大工程中都充當重要角色。履帶起重機的主要機體是用一種高強度、低成本的材料制成的。其它部分則分別是動力機械、工作臺以及起重臂和轉臺[1]。

目前對于履帶起重機的穩定性研究主要來源于對其臂架的穩定性研究。根據分析，排除不確定因素，其主要影響在于在設計的過程中受到加工制造、材料特性、組件尺寸等部分的影響。因此，從多角度分析臂架對于履帶起重機的穩定性影響是有必要的。那么借鑒其它文獻資料，本文于臂架的部件將做著重分析。

2 關于穩定性的研究

對于穩定性的研究從力學發展的伊始便沒有停止過，隨著工業化的發展和進步，穩定性更顯得尤為重要。專業人士為此制定了一系列的研究方法和分析實踐，最為人熟知的是勢能駐值法、微分方程法、能量法以及有線單元法等。除此之外，18世紀一些國外的科學家對于穩定性就提出過相關理論，但由于當時社會還處于封建時期，對于科學研究并不能做到全面支持和肯定，這使當時的研究受到很大的局限性和約束性[2]。

3 決定履帶起重機穩定性的因素

3.1 起重機臂架的地位

經研究發現，起重機臂架是整個履帶起重機的中樞環節。其結構復雜而且多樣化，由于其桿件的多樣，想要令其穩定顯然并不容易。為了承載起其主要的工作能力并且滿足高度與安全度共存的條件，對于其穩定性的研究勢在必行。

3.2 哪些部分與穩定性相聯系

3.2.1 主臂

主臂是整個臂架的支撐部分，首先主臂的材質要選擇高強度材料，以保證其抗彎性；其次，其長度的調整也非常重要。長度代表著起重的最大高度和幅度。其設計要規范而嚴謹，如此穩定性便多了一分。

3.2.2 副臂

其實起重機的副臂分為兩種，除了塔式副臂這種注重起升高度的副臂以外，還有固定式副臂用以工作量龐大的工業作業。近期新研發的新型臂架更受歡迎，其節省繁瑣結構和減輕重量的特點改善了副臂的眾多弊端，也大大提高了履帶式起重機的穩定性。

3.2.3 短臂、撐桿、桅桿及拉板

對于撐桿等用以固定的裝置，其對穩定性的影響不言而喻。依據資料查詢得知，臂架的短臂穩定性相對是比較可靠的，與之相對應的壓彎桿件則不然。壓彎桿件在長臂作業中，其整體穩定性相對較低，即使其剛度、強度都在最大限度，其臂架整體依舊非常容易出現失衡現象。此外超重載荷也是影響履帶起重機的主要因素。

那么整體來說，履帶起重機的整體臂架組合都與穩定性有直接的聯系。其主臂與副臂之間緊密的配合，再與軸向載荷相互作用，從而承受整個載重量。在起重臂受到臂端鋼絲的牽引時，組合臂架利用設計者設計的穩定性原理并不能保持其穩定。與此同時起重機受到扭轉時力的作用，造成機身嚴重的失衡，所以組合臂架整體成為影響穩定性的主要因素[3]。

4 對于穩定性的分析

4.1 現代起重機的特點

起重機的特點是多變、靈活，這種特點主要承載在組合方式的臂架上。想在實際操作中最大化的利用起重機，穩定是其中的關鍵點。在這當中，臂架的組合方式、臂架的材質、臂架的規格皆要按照市場的需求重新設計和設定，力求安全而穩定。就研究來看，如果臂架越長，其穩定性將越差，隨之的承載材料的重量也將減少。為了市場需求，很多生產商開始調節副臂的配置，采用管徑小的主臂時，與固定副臂的結構型式，因此導致其喪失穩定性，雖然主臂較長但承載力急劇下降，釀成無法挽回的事故。

為了追求現代化，設計者在新型的設計中更注重臂架的輕柔化，令其跟上社會的發展，為大噸位需求提供便利。在制造過程中，輕質鋼材成為主要制造材料，但金屬結構的穩定性更加難以掌握，

4.2 簡析解決方案

對于以上的設計與需求相悖離的現象，本文將簡單提出解決措施。根據結構力學介紹，起重機的穩定在于起重機的組合臂架。為了滿足實際工業中的重大需求，若想增加臂架的長度，則需要用更加牢固的材料來制造臂架，但要保證臂架的整體重量不能增加。目前市場上的重輕組合臂架成為目前履帶起重機的常用組合方式。除了在材料及設計等方面進行研究和改善以外，在設計之中可以增加安全裝置的設計。例如安裝起重量限制器、顯示力矩裝置以及防止臂桿后仰的裝置。用這些裝置來防止超出負荷的部分影響機器本身的穩定性，并用這些裝置保證設計本身穩定性的長久確定。

5 結語

我國的工業化、城市化正在發展，作為第二產業的工業來說，起重機用途十分廣泛。對于履帶式起重機穩定性的研究主要原因在于起重機在現代工業中的重要地位，而履帶式起重機則是其中發展最為快速的。對于其研究和分析，可以為未來國家對于重工業的發展起到促進作用。同時，對穩定性進行簡單的分析，可以在安全性能方面給予更好的建議。

參考文獻：

[1]王耿華，常大帥，李客 等.履帶起重機臂架穩定性分析[J].鄭州輕工業學院學報（自然科學版），2014，12（03）：72-77.

[2]李金平，焦生杰，徐信芯 等.履帶起重機桁架臂結構的薄弱桿件分析[J].應用力學學報，2015，02（04）：677-681-711.

[3]李金平，焦生杰，顧海榮 等.履帶起重機臂架結構可靠性分析[J].長安大學學報（自然科學版），2015，09（04）：153-158.