汽車起重機“U”形截面臂設計形式優勢分析

隨著汽車起重機起吊性能的越來越大，起重臂截面形式從最原始的四邊形截面逐步的發展到多邊形截面，進而發展到U形截面，截面形式不斷優化。

U形截面臂在有效減輕起重臂自重的同時，能最大限度地發揮材料的力學性能，從而提高大噸位汽車起重機在大幅度、高起升高度情況下的起重性能。與此同時還解決了局部容易失穩的問題，大大的提高了起重機的可靠性和穩定性。

目前，汽車起重機的起重臂截面形式主要有四邊形、六邊形、八邊形、十二邊形、U形和橢圓形。

四邊形截面是由翼緣板和腹板焊接而成的，它制造工藝相對簡單，具有良好的抗彎剛度，適用于強度比較低的材料；對于高強度材料不能充分發揮材料的承載能力，不能很好地傳遞扭矩和橫向力，需設附加支承；而且在四個角點處最容易產生應力集中；底板、腹板受較大的壓應力作用，常出現局部失穩。一般用于中小噸位的輪式起重機。

為了避免上述不利因素，提高腹板的穩定性，研制出了六邊形及其它多邊形截面。這些截面的共同點是采用大圓弧過渡，腹板高度減小，受力狀況得到改善。而且這些截面實際計算寬度較小，有利于提高局部抗失穩能力。前后滑塊均支承在四角處，伸縮臂各板不產生局部彎曲，且能較好地傳遞扭矩與橫向力，這些多邊形截面的伸縮臂能較好地發揮材料機械性能，減輕結構自重。因此這些截面形式被普遍的采用。

橢圓形截面是一種受力較理想的吊臂截面形式，其截面上彎板為大圓弧槽形板，下彎板為橢圓形槽形板，且由下向上收縮，其重量優化，抗扭性能顯著，具有獨特的穩定性和抗屈曲能力。適用于高強度材料，能充分發揮材料的性能，但是該截面需要側向支承，制造工藝復雜，吊臂在彎型技術上的難度大，需要大型的折彎機等專業化配套設備，而且對焊接質量要求相對較高，目前尚未被普遍采用。

U形截面是經過優化計算得出的較為合理的截面形式，其截面上彎板為大圓角槽型彎板，下彎板為U形槽型彎板。通過對比分析，U形截面臂有如下優點：

1.U型截面的橫向抗彎剛度和抗扭剛度優于其它截面形式；

2.U型側板的上半部拉應力較大，提高了側板的穩定系數；

3.U形的下底板有利的提高了抗局部失穩的能力；

4.在起重性能相同的情況下，U形截面的起重臂降低了起重臂的重量，提高了汽車式起重機的起重性能；

5.U型截面伸縮臂在套接處有較小的應力和較好的應力分布；

6.在相同的截面積、相同受力情況下，U型截面起重臂極大提高了其抗變形能力。