隨車起重運輸車結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點分析

牛善田 李紅勛 徐楠

在概述隨車起重運輸車應用發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析了其整車結(jié)構(gòu)型式、起重機與底盤的連接、吊臂、起升機構(gòu)、支撐裝置和回轉(zhuǎn)機構(gòu)等的技術(shù)形式，并歸納分析了隨車起重運輸車的技術(shù)特點。

應用發(fā)展概述

隨車起重運輸車（truck with loading crane）也被稱為隨車吊裝補給車（以下簡稱“隨車吊”），是指裝有隨車起重機，既能實現(xiàn)貨物的自行裝卸，又可用于運輸貨物的專用汽車。它既具有普通貨車的運輸功能，又兼具有起重機的物資起吊裝卸功能，除能完成自身物資的裝卸，還可用于為其他車輛裝卸貨物。因此，隨車吊是集起重作業(yè)與運輸于一體的專用汽車，具有機動性強、搬運成本低、保障作業(yè)安全高效等特點[1]。

按用途不同，隨車吊可分為通用型和專用型；按傳動裝置不同的傳動方式，可分為機械傳動式、液壓傳動式和電力傳動式；按不同的吊臂結(jié)構(gòu)形式可分為折疊吊臂式、桁架吊臂式和伸縮吊臂式；按起重機不同的布置位置，可分為前置式、中置式和后置式；按不同的起升能力可分為輕型、中型和重型[2]。

盡管隨車吊在國外民用和軍用領(lǐng)域都已得到廣泛應用，但其在民用領(lǐng)域的應用相對較早一些，隨著科技進步的日新月異和應用范圍的不斷拓展，其結(jié)構(gòu)型式和相關(guān)應用技術(shù)也在不斷地演化和發(fā)展。

結(jié)構(gòu)技術(shù)形式分析

1.整車結(jié)構(gòu)型式

根據(jù)隨車起重機安裝位置的不同，隨車吊可分為前置、中置和后置三種結(jié)構(gòu)型式，如圖1所示。

1.1 前置式

起重機置于車箱和駕駛室之間（見圖la），—般為起吊能力小于1t的隨車吊所采用，適用于裝卸包裝成件的貨物和集裝箱等。由于液壓泵安裝在距離發(fā)動機較近處（汽車前部），距離起重機液壓缸的管路較短，功率損失小，相比其他型式，液壓傳動效率較高。在進行該型式的整車布置時，應注意前軸載荷的分配，防止前軸過載。

1.2 中置式

起重機安裝在汽車車箱中部（見圖lb），—般為起吊能力在1?3t范圍內(nèi)的隨車吊所采用，且汽車多采用大、中型貨車底盤，主要用于裝卸、運輸長度整齊的木材、管材、建材、條狀物件等，貨物沿車箱縱向安放。由于起重機布置于車箱中部，相比其他型式，中置式隨車吊車箱利用率較低。

1.3 后置式

起重機安裝于汽車車箱后部（見圖lc），主要用于帶有掛車的隨車吊。相比中置式隨車吊，后置式雖提高了車箱面積利用率，但由于起重機在車輛尾部，改變了原車的軸荷分配，必然影響整車的操縱性能。

在上述三種結(jié)構(gòu)型式中，前置式和后置式應用最為普遍。

2.起重機與底盤的連接[3]

隨車起重機通常通過機架與汽車底盤相連，機架組成一般為橫梁、縱梁、連接固定裝置、支腿支架、液壓油箱安裝架、固定座及托架等。機架除了實現(xiàn)起重機與底盤的連接固定外，還須具備如下功能：可安裝回轉(zhuǎn)機構(gòu)、能夠連接和固定支腿、用于安裝和固定液壓油箱等。

圖2是一種典型的隨車起重機機架的結(jié)構(gòu)圖，主要由兩根橫梁、兩根縱梁、連接固定裝置（U型螺栓和墊板）、支腿支架、固定座和托架等組成。機架上設(shè)有安裝回轉(zhuǎn)機構(gòu)的連接螺栓孔。機架由固定連接裝置固定于汽車底盤主車架上。

3.吊臂

吊臂也稱起重臂，是隨車吊的重要總成之一，它對起重機的性能和總體布置形式有重要影響。目前，隨車吊的吊臂主要有折疊式（也稱折疊臂式）和伸縮式（也稱直臂式）兩種[4]。

3.1 折疊式吊臂

典型的折疊式吊臂結(jié)構(gòu)如圖3所示。折疊式吊臂主要包括液壓缸、主臂（回轉(zhuǎn)立柱）、中間臂、端臂和吊鉤等。

折疊式吊臂一般由鉸鏈連接多節(jié)臂組成。在完成裝卸作業(yè)時，由液壓缸推動各節(jié)臂逐級展開，以達到不同的吊臂幅度和起升高度。

為了拓展裝卸作業(yè)幅度和作業(yè)范圍，也可在折疊式吊臂的端臂或中間臂上額外添加1或2節(jié)伸縮臂，通過液壓缸完成伸縮臂的運動，或由人工手動完成。

折疊式吊臂不作業(yè)時，吊臂可折疊收攏，其優(yōu)點為結(jié)構(gòu)緊湊。采用該型吊臂的運輸車具有質(zhì)心較低、行駛穩(wěn)定性好的優(yōu)點，目前應用較多。

3.2 伸縮式吊臂

伸縮式吊臂的基本組成包括主臂（基本臂）、伸縮臂及其他輔助裝置，其在整車上的布置如圖4所示。

一般情況下，主臂用變幅液壓缸控制升降，均鉸接于回轉(zhuǎn)

臺機座上，而伸縮臂的伸縮運動則由伸縮液壓缸控制。伸縮臂的臂和臂之間為減小伸縮阻力，多采用托輥支承，利用滑塊起定位和導向作用。根據(jù)不同需要，可采用多節(jié)伸縮臂。

伸縮式吊臂一般焊接成箱形結(jié)構(gòu)，其截面形狀可為矩形、圓角矩形、六邊形、八邊形等。無論采用哪種截面形狀，其目的都是為了保證吊臂具有足夠的剛度、強度，降低吊臂自重，保證側(cè)板具有足夠的局部穩(wěn)定性。

4.起升機構(gòu)

隨車吊起升機構(gòu)采用最多的是卷揚式起升機構(gòu)，其基本組成包括原動機、離合器、減速器、制動器、卷筒、吊鉤和鋼絲繩滑輪組等。

原動機一般采用液壓馬達或電動機。制動器分為塊式制動器、帶式制動器或盤式制動器。塊式制動器一般布置在高速軸上，制動力矩小，但制動沖擊較大；帶式或盤式制動器通常布置在低速軸上，制動力矩較大，且比較平穩(wěn)。

減速器可分為圓柱齒輪式減速器、蝸輪蝸桿式減速器和行星齒輪式減速器，圓柱齒輪式效率高、功率范圍大且已經(jīng)標準化，因而應用較多，但體積和質(zhì)量均較大；蝸輪蝸桿式尺寸小、傳動比大、質(zhì)量輕，但效率較低，壽命較短，一般只應用在中、小型起重機上；行星齒輪式結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、質(zhì)量輕，不足之處為價格較貴。

5.支撐裝置

隨車吊的支撐裝置也稱支腿，主要用于保證隨車吊的作業(yè)性能和作業(yè)的穩(wěn)定性[5]。目前應用較多的是液壓支腿，結(jié)構(gòu)型式主要為H型、蛙型和X型等幾種，其中H型支腿的應用最為廣泛。

5.1 H型支腿

H型支腿的典型結(jié)構(gòu)如圖5所示。該型支腿對地面適應性好，具有易于調(diào)平的優(yōu)點，且在作業(yè)過程中支反力發(fā)生變化，但不存在爬移現(xiàn)象，穩(wěn)定性好。H型支腿廣泛應用于各種隨車吊。

5.2 蛙型支腿

蛙型支腿的一般結(jié)構(gòu)如圖6所示。該型支腿結(jié)構(gòu)簡單，所需液壓缸數(shù)量少，整體質(zhì)量小。蛙式支腿一般多用在吊臂不需要變幅或變幅較小的隨車吊上。

5.3 X型支腿

X型支腿的典型結(jié)構(gòu)如圖7所示，其基本組成包括垂直支撐液壓缸、伸縮液壓缸、固定腿、伸縮腿和支撐腳等。

該型支腿展開時，伸縮腿由伸縮液壓缸推動伸出后，支腿由垂直支撐液壓缸壓向地面，使隨車吊輪胎離地。且四個伸縮腿必須同步展開工作，而垂直支撐液壓缸則可同步，也可單獨動作，以方便車架調(diào)平。

該結(jié)構(gòu)中垂直支撐液壓缸作用于橫梁中部，而橫梁又直接作用于車架之上，因而可知X型支腿比H型支腿穩(wěn)定性更好。但X型支腿離地間隙較小，在支腿接地的過程中存在水平運動，影響零部件的使用壽命。

6.回轉(zhuǎn)機構(gòu)

隨車吊作業(yè)時，需要將貨物吊運到給定范圍內(nèi)的任一空間位置，故吊臂必須具有回轉(zhuǎn)功能，因此隨車吊均設(shè)置有回轉(zhuǎn)機構(gòu)。

隨車吊的回轉(zhuǎn)機構(gòu)主要有兩種常見結(jié)構(gòu)型式：一種為齒輪齒條式回轉(zhuǎn)機構(gòu)；另一種為蝸輪蝸桿傳動或行星齒輪傳動的減速回轉(zhuǎn)機構(gòu)，采用液壓馬達驅(qū)動，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的內(nèi)齒圈，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)。齒輪齒條式回轉(zhuǎn)機構(gòu)結(jié)構(gòu)相對簡單，應用較為廣泛。

技術(shù)特點分析

1.吊臂結(jié)構(gòu)型式變化不大

多年來，隨車吊吊臂的結(jié)構(gòu)型式始終以折疊臂式和伸縮臂式為主，一些新型吊臂結(jié)合了這兩種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點，但總體上并沒有突破這兩種基本的結(jié)構(gòu)型式。折疊臂式隨車吊的吊臂具有不工作時可折疊的特點，使得其整機尺寸易于控制，即使再增加擴展臂，也不會因為占用空間過大而影響貨物的裝運。

同時，考慮到不同作業(yè)需求，折疊臂式隨車吊還可選裝液壓卷揚機械，將折疊臂式和伸縮臂式的優(yōu)勢進行有機結(jié)合，保證其性能更趨完善。

2.性能和質(zhì)量的提高與材料和工藝的發(fā)展同步

隨著材料研究和工藝科技的飛速發(fā)展，隨車吊設(shè)計制造中也廣泛采用新材料、新工藝，如HIABXS系列1100型隨車吊和支腿均采用了新型材料，使得其在市場上同類產(chǎn)品中的整機質(zhì)量最輕。近年來，一些企業(yè)已經(jīng)逐漸開始采用一些如含碳増強纖維或玻璃増強纖維的環(huán)氧樹脂基復合材料代替金屬材料，同時采用先進的加工工藝，使得隨車吊在不斷提高起升能力的同時整機質(zhì)量得到有效控制，實現(xiàn)質(zhì)量和效能的整體提升。

3.屬具豐富，“一機多能”趨勢明顯

隨著市場需求的不斷發(fā)展變化，隨車吊生產(chǎn)企業(yè)越來越注重對屬具的開發(fā)，以拓展裝備功能、擴大其應用范圍。隨車吊功能屬具接口越來越多，相應地屬具種類和數(shù)量也越來越多。從常規(guī)的絞車到各類抓具（木材抓具、廢鋼材抓具、廢棄物抓具），再到各種建材的運輸夾具、鏟斗等，再到園林應用的旋轉(zhuǎn)挖具、載人吊籃等等，目前，這些屬具均已得到成功應用，一些新型屬具正在研發(fā)和試用當中。

結(jié)語

本文概述了隨車起重運輸車的分類及應用發(fā)展情況，在此基礎(chǔ)上分析了其整車結(jié)構(gòu)型式、起重機與底盤的連接、吊臂、起升機構(gòu)、支撐裝置和回轉(zhuǎn)機構(gòu)等的技術(shù)形式，歸納總結(jié)了隨車起重運輸車的技術(shù)發(fā)展特點。

參考文獻

[1]王云琨.2007年隨車起重運輸車行業(yè)回顧[J].專用汽車，2008（7）：18-20.

[2]莊仲達.隨車起重運輸車車架連接優(yōu)化設(shè)計與強度分析[D].北京：北京林業(yè)大學，2016.

[3]王偉，趙娜.一種隨車起重運輸車底盤與上裝適連接方式設(shè)計[J].汽車實用技術(shù)，2017（6）：35-36.

[4]丁光明，肖獻法.隨車起重運輸車：折臂式與直臂式的對比[J].商用汽車，2002（9）：36-39.

[5]劉寶波，張凱，賈楠.折臂式隨車起重運輸車穩(wěn)定性分析[J].機械科學與技術(shù)，2012（12）：1963-1966.