李文峰 于少萌 陳淑宇

江蘇宏昌天馬物流裝備有限公司 江蘇揚(yáng)州 225004

1 前言

當(dāng)前各地高速公路根據(jù)《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》及GB 1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》等法規(guī)對(duì)車輛質(zhì)量嚴(yán)格管理，為確保車輛合規(guī)合法，國(guó)內(nèi)外起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)了在確保起重性能不變或提升的前提下對(duì)產(chǎn)品的輕量化研發(fā)。

基于上述原因，如何合理匹配各部件的質(zhì)量和性能，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品能符合法規(guī)上路行駛，提升行駛經(jīng)濟(jì)型，是急需解決的重大課題。合理設(shè)計(jì)的配重機(jī)構(gòu)能有效減輕起重機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量并保留合理的起升性能，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)和行駛的燃油經(jīng)濟(jì)型。

2 配重結(jié)構(gòu)的功能需求

起重機(jī)配重機(jī)構(gòu)的不同工作場(chǎng)景要求汽車起重機(jī)配重機(jī)構(gòu)通常有幾個(gè)功能需求：a. 為滿足符合法規(guī)需求上路行駛，將配重機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié)構(gòu)，工作時(shí)安裝滿足起重性能需求，行駛時(shí)拆卸，符合法規(guī)需求；b. 可快速自裝卸，僅使用起重機(jī)本身，不借助其他裝卸設(shè)備進(jìn)行配重裝卸；c. 平衡旋轉(zhuǎn)空間和發(fā)揮配重的平衡作用，將配重設(shè)計(jì)為可伸縮式結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際環(huán)境同時(shí)滿足空間和起重性能的限制；d. 配重支架設(shè)計(jì)成可拆卸結(jié)構(gòu)，滿足部分極限旋轉(zhuǎn)空間受限環(huán)境，即在旋轉(zhuǎn)空間受限時(shí)將配重機(jī)構(gòu)拆卸減小旋轉(zhuǎn)空間；e. 為滿足不同吊載工況的組合配重設(shè)計(jì)，提升配重使用經(jīng)濟(jì)性。在起吊較輕載荷時(shí)不帶配重作業(yè)，中長(zhǎng)幅度起升作業(yè)時(shí)帶下組合配重，大幅度或重載作業(yè)時(shí)帶全配重作業(yè)。起重機(jī)配重功能需求如圖1所示。

圖1 起重機(jī)配重功能需求

該起重機(jī)最大起重量92 t，工作幅度23.6 m，最大幅度起重量12 t。經(jīng)過(guò)樣機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，起重機(jī)最大工作幅度時(shí)，全配重全伸狀態(tài)下，穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。

3 常用配重結(jié)構(gòu)的型式

通常情況下，汽車起重機(jī)的配重結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)臺(tái)后方的配重架上安裝兩個(gè)配重提升油缸，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)180°后伸出提升油缸至連接座，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，提升塊旋入連接座回縮提升油缸提起組合配重即完成配重的安裝過(guò)程，反之則為組合配重的拆卸過(guò)程。汽車起重機(jī)組合配種結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 汽車起重機(jī)組合配種結(jié)構(gòu)

此種配重機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是配重塊的質(zhì)量可以非常大且能夠快速實(shí)現(xiàn)組合配重的裝卸，不足之處則是配重架為固定結(jié)構(gòu)，無(wú)法在回轉(zhuǎn)空間受限的場(chǎng)景下工作，也無(wú)法通過(guò)縮減配重架占用的回轉(zhuǎn)空間。

4 新配重結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

如圖3、4所示，配重機(jī)構(gòu)由配重支架、配重伸縮架、配重伸縮油缸、配重連接軸、配重支架連接銷軸，配重塊和圖7狀態(tài)8配重塊下方的頂升油缸構(gòu)成，配重伸縮架可以根據(jù)工作環(huán)境需要伸縮至設(shè)計(jì)行程內(nèi)的任意位置，圖3、4為配重伸縮架全伸和全縮狀態(tài)。

圖3 配重支架-配重伸縮架全伸

圖4 配重支架-配重伸縮架全縮狀態(tài)

圖5為組合配重塊的三種組合狀態(tài)，其中狀態(tài)1和狀態(tài)2為工作狀態(tài)，狀態(tài)3為運(yùn)輸狀態(tài)。配重塊使用的是下配重塊6塊，上配重塊7塊的組合設(shè)計(jì)，方便快速裝卸和發(fā)揮最大性能，實(shí)際也可根據(jù)需要選擇裝適合的配重組合塊數(shù)。

圖5 配重塊的三種組合狀態(tài)

圖6狀態(tài)5為帶下組合配重塊的工作狀態(tài)，該狀態(tài)下下組合配重能用10min實(shí)現(xiàn)配重的裝卸，吊臂可覆蓋75%以上的負(fù)載作業(yè)工況，方便快速裝卸和發(fā)揮最大性能；狀態(tài)6為全配重工況，主要用于重載及大幅度需要保證穩(wěn)定的工況，占工作工況的約10%。也可以根據(jù)工作環(huán)境需要組合出介于狀態(tài)4和5及介于狀態(tài)5和6的配重塊組合。

圖6 配重機(jī)構(gòu)與配重塊組合的工作狀態(tài)

5 配重自裝卸

圖6中狀態(tài)6稱為配重機(jī)構(gòu)，圖7的3種狀態(tài)為配重塊的不同組合狀態(tài)。

配重的裝卸與配重機(jī)構(gòu)的自裝卸是兩個(gè)不同的工作過(guò)程，步驟差別較大。二者操作過(guò)程介紹如下。

下組合配重塊的安裝過(guò)程如下：

a. 由運(yùn)輸狀態(tài)回轉(zhuǎn)180°，配重伸縮架伸出；

b. 拉出配重連接銷軸，配重頂升油缸升起配重；

c. 頂升油缸與伸縮油缸配合對(duì)準(zhǔn)連接孔，旋轉(zhuǎn)連接銷連接伸縮架與配重塊；

d. 縮回配重頂升油缸，回轉(zhuǎn)起重機(jī)機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。將上述步驟反過(guò)來(lái)即為下組合配重塊的卸載過(guò)程。配重機(jī)構(gòu)的自裝卸過(guò)程如下：

a. 先進(jìn)行下組合配重安裝步驟a-b-c；

b. 對(duì)準(zhǔn)安裝配重連接銷軸，拆卸圖3中的配重支架連接銷軸；

c. 縮回配重伸縮架和配重頂升油缸；

d. 回轉(zhuǎn)起重機(jī)，將上組合配重塊吊起、安裝到下組合配重塊上；

e. 重復(fù)下組合配重安裝步驟a-b-c；

f. 安裝配重支架連接銷軸，重復(fù)下組合配重安裝步驟d。

6 結(jié)語(yǔ)

起重機(jī)配重的型式有很多種，均是針對(duì)通用應(yīng)用場(chǎng)景的應(yīng)用需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文通過(guò)對(duì)比兩種配重機(jī)構(gòu)的功能實(shí)現(xiàn)方式，分析出兩種配重機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景，提供了一種細(xì)分應(yīng)用場(chǎng)景的中小配重機(jī)構(gòu)的需求收集、分析及設(shè)計(jì)思路的完整過(guò)程。對(duì)于受限旋轉(zhuǎn)空間的設(shè)備搬運(yùn)作業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的細(xì)分應(yīng)用提供了一種完整可行的解決方案，為該起重機(jī)組合配重機(jī)構(gòu)推廣打下基礎(chǔ)。