汽车起重机车架作业载荷模拟试验

一、试验研究内容及要求
　　汽车起重机车架作业载荷模拟试验是为了测定起重机在各种工况下车架的强度和刚度。试验对象为某四支腿汽车起重机车架，通过室内台架试验加载的方式模拟起重机在实际作业中各种工况，包括吊钩在不同位置提升重物、放下重物及带重物回转等，包括三支腿支承工况。
　　试验中测试车架相关位置变形量、应力变化等重要数据，并通过疲劳加载考核车架有效寿命。
　　二、试验方案
　　经分析选择汽车起重机垂直支腿支反力进行模拟加载试验。首先需确定车架的载荷，主要从两方面考虑：一是根据该汽车起重机设计额定起重量及有关参数计算得到的计算值；二是实际作业采集得到的数值。综合考虑后确定试验加载值。
　　室内台架试验用直线作动器模拟加载垂直支腿支反力，加载点与实际作业时垂直支腿安装位置相同，回转中心处固定安装，用4个垂直支腿处的直线作动器与回转中心的相对载荷，模拟实际作业时起吊、回转等工况。
　　2.1试验加载方式
　　试验中用垂直作动器模拟汽车起重机垂直支腿，在作动器上加载，载荷值与实际作业时垂直支腿地面支反力相同。试验时保持汽车起重机活动支腿与实际作业工况时一致。试验加载图如图1所示。

　　车架的回转支承面向下安装并加以固定，通过4个作动器施加向下的力，模拟实际作业时支腿的支反力。
　　2.2试验工况选择
　　主要选择吊臂在不同方位时提升载荷和带载回转的3个试验工况。采用室内台架模拟试验的最大优点在于控制方便、控制精度高，可以把实际复杂的工况细化，也可把不同工况按需要重新组合后进行试验。主要加载工况如表1。

　　2.3应力测试点的选择
　　在结构受力分析的基础上，确定危险应力区，分为均匀高应力区、应力集中区和弹性挠曲区。在危险应力区贴应变片或应变花进行应力测试。
　　应变片应尽可能贴在高应力点上。对于承受最大弯矩的断面同时作用有集中载荷时，应考虑在下列2个位置贴片：
　　(1)在集中载荷作用处或其20mm范围内；
　　(2)在集中载荷作用处20mm范围之外，承受的弯矩接近最大值，且局部挤压应力影响较小的位置。
　　2.4结构位移测试
　　考虑车架某位置在一定载荷工况下的变形量，在试验台上可精确模拟吊钩在不同位置提升重物，同时测量车架关键点位移量，比在实际作业时测试具有明显的优点。
　　2.5可靠性试验
　　起重机在作业时所有的结构件都要经历加载和卸载，这一过程产生的循环应力最终将导致结构件出现疲劳裂纹，所以对底架进行疲劳试验具有重要的意义。
　　可靠性试验主要按提升重物一回转一放下重物进行周期性加载试验。在试验台上可选择按上述加载方式，也可以分成两部分进行加载：一是提升重物一放下重物；二是带载回转试验。后一种方式可以把车架在不同工况下的受力情况明确分开，所以本试验选择了后一种加载方式，并在台架上按360°回转加载。
　　三、试验结果
　　(1)支反力模拟加载试验与实际作业的比较如表2所示，结果表明试验加载的数据是合理的。

　　(2)部分应变测点及数据。
　　图2为车架部分应变测点位置(车架侧面)，表3为各测点在某一载荷下的应力值。
　　从表3可以看出，当吊钩处于正右侧时，B3点出现最大应力为190MPa，满足强度要求。


　　四、结束语
　　汽车起重机作业时结构变形及应变的测量值受到测试条件的影响，如支腿基础下沉、结构连接间隙以及其他结构件的变形等，在台架试验上则可排除这些影响因素，从而提高测试精确性。
　　试验时可根据需要施加不同模拟载荷，测定相应载荷下的应变、应力及关键点变形情况，为起重机车架、支腿结构的优化和系列产品车架支腿的设计、有限元分析或仿真及改进提供数据和验证。
　　试验中通过4个直线作动器加载力的变化，可模拟多种不同工况，包括静态载荷工况及动态载荷工况，甚至是一些理想化的工况。
　　上述试验方式，在完成车架试验的同时，也对汽车起重机的固定支腿和活动支腿进行了相关试验。