吨履带起重机臂架系统.docxVIP

吨履带起重机臂架系统

一、臂架系统的组成

吨履带起重机臂架系统是起重机实现重物起升和变幅的关键工作装置，主要由主臂、副臂、变幅机构、臂架连接件等部分组成。

（一）主臂

主臂是臂架系统的核心部件，承担着主要的起重载荷。其结构形式通常为桁架式或箱型结构。桁架式主臂由弦杆、腹杆等通过螺栓或销轴连接而成，具有重量轻、刚度大、承载能力强等特点，适用于大吨位起重机。箱型主臂则采用钢板焊接而成，结构紧凑，外观平整，风阻小，常用于中小吨位起重机或对外观有较高要求的场合。主臂的长度可根据作业需求进行组合，通过增减标准节来调整，以满足不同的作业半径和起升高度。

（二）副臂

副臂安装在主臂的顶端，用于扩大起重机的作业范围，特别是在需要更大的起升高度或更远的作业半径时发挥作用。副臂同样有桁架式和箱型结构之分，其长度和截面尺寸根据主臂的参数和起重机的起重性能确定。副臂与主臂之间通过销轴连接，并可通过变幅机构实现变幅动作，以调整副臂的仰角，进一步优化作业范围。

（三）变幅机构

变幅机构用于驱动主臂和副臂的变幅动作，使臂架能够绕其铰点俯仰，从而改变作业半径和起升高度。变幅机构主要由变幅油缸、钢丝绳滑轮组等组成。对于桁架式臂架，通常采用钢丝绳滑轮组驱动变幅；而箱型臂架则多采用变幅油缸直接驱动。变幅机构的性能直接影响起重机的变幅速度、平稳性和起重能力，其设计需满足强度、刚度和稳定性的要求。

（四）臂架连接件

臂架连接件包括销轴、螺栓、法兰等，用于将主臂各节段、主臂与副臂、臂架与回转塔身等部分连接在一起。这些连接件需要具备高强度、高韧性和良好的耐磨性，以确保臂架系统的连接可靠性和安全性。在安装和使用过程中，必须严格按照规定的扭矩和方法进行紧固，并定期检查其连接状况，防止松动或断裂。

二、臂架系统的结构特点与作用

（一）结构特点

高强度：臂架系统需要承受巨大的起重载荷和自身重量，因此其结构材料通常采用高强度低合金钢，如Q345、Q690等，这些材料具有较高的屈服强度和抗拉强度，能够满足臂架的承载要求。

轻量化：在保证强度和刚度的前提下，尽可能减轻臂架系统的重量，以提高起重机的起重性能和行驶性能。通过优化结构设计，如采用合理的截面形状、减少多余的材料等，可以实现臂架的轻量化。

刚度大：臂架系统在承受载荷时会产生一定的变形，过大的变形会影响起重机的作业精度和安全性。因此，臂架系统需要具有足够的刚度，以控制变形量在允许范围内。

可伸缩性：主臂和副臂通常设计为可伸缩结构，通过增减节段来调整长度，以适应不同的作业需求。这种可伸缩性使得起重机具有较强的通用性和灵活性。

（二）作用

传递载荷：臂架系统将起重机的起升机构产生的拉力和变幅机构产生的力传递到重物上，实现重物的起升和移动。

改变作业范围：通过调整主臂和副臂的长度、仰角，改变起重机的作业半径和起升高度，使起重机能够在不同的工况下完成起重作业。

保证作业稳定性：臂架系统的结构设计和布置合理，能够为起重机提供足够的稳定性，防止起重机在作业过程中发生倾覆。

三、臂架系统的设计要点

（一）强度设计

强度是臂架系统设计的首要考虑因素，必须保证臂架在承受最大额定载荷和各种附加载荷时不发生破坏。在设计过程中，需要对臂架的各个部件进行强度计算，包括弦杆、腹杆、销轴、连接螺栓等，根据计算结果选择合适的材料和截面尺寸。同时，还需要考虑材料的疲劳强度，因为臂架在反复承受载荷的情况下容易发生疲劳破坏。

（二）刚度设计

臂架系统的刚度设计主要是控制其在载荷作用下的变形量。过大的变形会导致重物晃动加剧，影响作业精度，甚至可能与其他物体发生碰撞。因此，在设计时需要通过计算臂架的挠度和转角，确保其满足相关标准和使用要求。通常采用有限元分析方法对臂架系统进行刚度分析，优化结构参数，提高臂架的刚度。

（三）稳定性设计

臂架系统的稳定性包括整体稳定性和局部稳定性。整体稳定性是指臂架在受压时不发生整体屈曲；局部稳定性是指臂架的组成部分（如弦杆、腹杆的腹板和翼缘）在受压时不发生局部屈曲。在设计过程中，需要通过合理的结构布置和截面设计，提高臂架的稳定性。对于桁架式臂架，应保证各杆件的长细比在允许范围内；对于箱型臂架，应设置适当的加劲肋，防止局部失稳。

（四）轻量化设计

在满足强度、刚度和稳定性的前提下，进行轻量化设计可以提高起重机的起重性能和经济性。轻量化设计的主要方法包括优化结构形状、采用高强度材料、减少不必要的部件等。例如，采用空腹截面代替实心截面，在保证强度的同时减轻重量；合理布置腹杆，减少杆件数量和重量。

四、臂架系统的常见故障及原因

（一）臂架变形

臂架变形是常见的故障之一，主要表现为主臂或副臂的弯曲、扭曲等。其原因可能包括：

超载作业：起重机在超过额定载荷的情况下作业，会导致臂架承受过大的应力，从而产生变形。

操作不当：在起吊重物时，突然启动或制动