隨車起重運輸車結構及技術特點分析

牛善田 李紅勛 徐楠

在概述隨車起重運輸車應用發展的基礎上，分析了其整車結構型式、起重機與底盤的連接、吊臂、起升機構、支撐裝置和回轉機構等的技術形式，并歸納分析了隨車起重運輸車的技術特點。

應用發展概述

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；按不同的吊臂結構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域都已得到廣泛應用，但其在民用領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，其結構型式和相關應用技術也在不斷地演化和發展。

結構技術形式分析

1.整車結構型式

根據隨車起重機安裝位置的不同，隨車吊可分為前置、中置和后置三種結構型式，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。

在上述三種結構型式中，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：可安裝回轉機構、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構圖，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。機架上設有安裝回轉機構的連接螺栓孔。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構如圖3所示。折疊式吊臂主要包括液壓缸、主臂（回轉立柱）、中間臂、端臂和吊鉤等。

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

為了拓展裝卸作業幅度和作業范圍，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。

折疊式吊臂不作業時，吊臂可折疊收攏，其優點為結構緊湊。采用該型吊臂的運輸車具有質心較低、行駛穩定性好的優點，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

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。根據不同需要，可采用多節伸縮臂。

伸縮式吊臂一般焊接成箱形結構，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，保證側板具有足夠的局部穩定性。

4.起升機構

隨車吊起升機構采用最多的是卷揚式起升機構，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。

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、功率范圍大且已經標準化，因而應用較多，但體積和質量均較大；蝸輪蝸桿式尺寸小、傳動比大、質量輕，但效率較低，壽命較短，一般只應用在中、小型起重機上；行星齒輪式結構緊湊、傳動比大、質量輕，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性能和作業的穩定性[5]。目前應用較多的是液壓支腿，結構型式主要為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型支腿的典型結構如圖5所示。該型支腿對地面適應性好，具有易于調平的優點，且在作業過程中支反力發生變化，但不存在爬移現象，穩定性好。H型支腿廣泛應用于各種隨車吊。

5.2 蛙型支腿

蛙型支腿的一般結構如圖6所示。該型支腿結構簡單，所需液壓缸數量少，整體質量小。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型支腿的典型結構如圖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，以方便車架調平。

該結構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.回轉機構

隨車吊作業時，需要將貨物吊運到給定范圍內的任一空間位置，故吊臂必須具有回轉功能，因此隨車吊均設置有回轉機構。

隨車吊的回轉機構主要有兩種常見結構型式：一種為齒輪齒條式回轉機構；另一種為蝸輪蝸桿傳動或行星齒輪傳動的減速回轉機構，采用液壓馬達驅動，通過回轉機構驅動轉盤的內齒圈，實現回轉。齒輪齒條式回轉機構結構相對簡單，應用較為廣泛。

技術特點分析

1.吊臂結構型式變化不大

多年來，隨車吊吊臂的結構型式始終以折疊臂式和伸縮臂式為主，一些新型吊臂結合了這兩種結構型式的優點，但總體上并沒有突破這兩種基本的結構型式。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勢進行有機結合，保證其性能更趨完善。

2.性能和質量的提高與材料和工藝的發展同步

隨著材料研究和工藝科技的飛速發展，隨車吊設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品中的整機質量最輕。近年來，一些企業已經逐漸開始采用一些如含碳増強纖維或玻璃増強纖維的環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量得到有效控制，實現質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展變化，隨車吊生產企業越來越注重對屬具的開發，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量也越來越多。從常規的絞車到各類抓具（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和試用當中。

結語

本文概述了隨車起重運輸車的分類及應用發展情況，在此基礎上分析了其整車結構型式、起重機與底盤的連接、吊臂、起升機構、支撐裝置和回轉機構等的技術形式，歸納總結了隨車起重運輸車的技術發展特點。

參考文獻

[1]王云琨.2007年隨車起重運輸車行業回顧[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化設計與強度分析[D].北京：北京林業大學，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計[J].汽車實用技術，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定性分析[J].機械科學與技術，2012（12）：1963-1966.