随车起重机底座总成结构优化设计

摘. . 要：为快速有效地解决随车起重机底座总成中支腿承载能力与伸缩功能独立的问题，利用 TRIZ 分离原理、发明原理等工具来解决方案映射过程中出现的技术矛盾，建立底座总成创新设计模型，并对极限作业工况下的底座进行仿真分析，为类似的起重机底座总成设计提供了依据和参考。

关键词：随车起重机??底座总成??支腿??结构优化

底座总成不仅是随车起重机中主要的承载部件，而且也是与底盘连接的重要结构件，主要为起重机提供与副车架连接安装平台和起吊作业稳定支撑作用，其结构设计的好坏，对随车起重机起吊性能有着重大影响。因此对底座总成结构进行优化设计和力学分析有着重要的工程实践意义

[1] 。

本文以安装有 H 式支腿的底座总成为研究对象，在现有结构基础上，充分考虑了焊接变形、安装误差、承载能力等因素的影响，对其进行结构优化设计并进行了仿真验证，为类似的结构设计提供理论参考。

1 现有支腿结构简介

目前，随车起重机的常见的支腿结构形式如图 1 所示。

图 1 常见的支腿结构形式

由文献 2 可知，H 式支腿具有以下优点：

（1）支腿跨距大，能够满足不同作业工况下车辆稳定性、防止侧翻的要求，；

（2）设备调平操作方便快捷，适用于不同地面路况；（3）具有足够的离地间隙，增强不同底盘的道路适应性。

因此，本文选择安装有 H 式支腿的底座总成进行结构优化设计。

2 优化设计

2.1 伸缩梁

由文献 3 可知，H 式支腿在伸缩过程中，希望伸缩梁与底座之间的间隙足够大；而在起吊作业时，为保证支腿传递力的效果最佳，希望伸缩梁与底座之间的间隙足够小，这构成了一对物理冲突。

为此，利用 TRIZ 理论中的第 1 条（分割原理）、第 16 条（未达或过度的作用原理）原理，提出如图 2 所示的结构优化方案。

图 2 伸缩梁与底座的配合结构形式

通过垫板不仅可以增加底座与伸缩梁之间的接触面积，减少焊接变形引起的尖点与支腿的直接接触，而且可以调整支腿的位置，从而使支腿伸缩功能与承载功能的空间分离。同时，设置有导轮调节装置，改善人工拉出推进伸缩梁动作。

2.2 支脚

为提高支腿对地面的适应性，改善整车的稳定性，支腿的支脚处采用球头结构形式，图 3 所示，支脚最大转角约 10°，在 10°及其以下坡度能够安全作业。

图 3 球形支脚结构示意图

2.3 底座

为提高防水性，底座设计时基于“结构件尽可能减少开放结构，对于开放结构采取防水措施”的原则，主体采用箱形体结构，如图 4 所示，在底部焊接加强板，增强了起重机与底盘安装部位的强度。2.3 最终方案

优化后的随车起重机底座总成方案如图 5 所示。该 H 式支腿结构形式空间结构紧凑，可使用双头螺柱安装在底盘大梁上，且对底盘大梁间距装配工艺适应性强。

图 5 底座总成结构示意图

3 仿真分析

起重机工作幅度 2600mm 起吊货物（1650kg）工况下，底座总成承受弯矩最大。

在该工况下对底座总成进行有限元分析求解可知，支座最大应力约为 400MPa，见图 6。支座立板选用 BS960E Q 高强板，屈服强度为 960MPa，抗拉强度 980 MPa，许用应力为 556 MPa，最大应力 400 MPa 小于原材料许用应力，满足设计要求。

图 6 底座总成有限元应力图

4 结论

提出一种随车起重机 H 式支腿结构形式，解决了支腿设计中所遇到的承载功能与伸缩功能技术冲突的难题，有效改善了支腿受力，为类似产品的设计提供了思路和方法。

参考文献：

[1]陈欢.随车起重机伸缩支腿的结构优化设计[J].现代制造技术与装备,2020,2:63-64.

[2]宋晓丽.汽车起重机活动支腿结构改进设计[D].大连市：大连理工大学,2015:16-18.

[3]崔书文,王新强,曹光光.基于 TIRZ 创新理论的移动式起重机支腿设计[J].建筑机械化,2019,04:47-48.

作者简介：

李伟（第一作者兼通讯作者）（1987-），男，机械工程师，硕士研究，研究方向：机械产品结构设计。