网址：www.jxgcs 电邮：*******************2021年第6期
于清江，岳宏伟
（广林特装车（锦州）有限公司，辽宁锦州121005）
1
2345
6,7
8
9
10
111213
1.活塞杆总成
2.防尘圈3，6,12.O 形密封圈4.密封圈5.斯特封7.挡圈8.导向套9.衬套10.缸筒总成11.活塞1
3.组合密封
1.七节臂
2.六节臂
3.五节臂
4.四节臂
5.三节臂
6.二节臂
7.一节臂
8.一级伸缩液压油缸
9.二、三级伸缩液压油缸10.四、五级伸缩液压油缸11.六级伸缩液压油缸
图1产品结构设计
1234567
A
A 向
8
91011
0引言
目前的起重机伸缩机构，通常三节臂采用一级伸缩液压油缸和一套伸缩臂钢丝绳组成，伸缩方式同步伸缩；四节臂采用一级伸缩液压油缸和二套伸缩臂钢丝绳组成，伸缩方式同步伸缩；五节臂采用二级伸缩液压油缸和两套伸缩臂钢丝绳组成，伸缩方式顺序和同步伸缩。多节臂伸缩机构采用单杠插销技
术不成熟，在小吨位级别基本上还没有应用。伸缩机构直接影响到起重机工作幅度、起升高度技术指标。主要技术参数：起重臂完全缩回状态≤2.2m ，完全伸出状态≥10m ；起吊固定载荷200kg ；变幅角度范围0°~10°，不需要左右回转。其伸缩机构在合理利用顺序伸缩特点的基础上，主要采用六级伸缩液压油缸加两个管式顺序阀的七节臂伸缩机构。1产品结构设计
主要由一节臂、二节臂、三节臂、四节臂、五节臂、六节臂、七节臂、一级伸缩液压油缸、二、三级伸缩液压油缸、四、五级伸缩液压油缸、六级伸缩液压油缸等组成，如图1所示。
各级伸缩液压油缸与各节吊臂采用法兰和铰轴安装。各级伸缩液压油缸结构、缸径、杆径相同。一级伸缩液压油缸缸筒上的法兰与一节臂上的油缸支架通过螺栓、弹簧垫圈、螺母连接；一级伸缩液压油缸活塞杆与二节臂上油缸铰座长孔通过销轴连接。二级伸缩液压油缸缸筒上的法兰与二节臂上的油缸支架通过螺栓、弹簧垫圈、螺母连接；二级伸缩液压油缸活塞杆与三节臂上油缸铰座长孔通过销轴连接。依次类推，完成各节臂和各级伸缩液压油缸的连接。二~七节臂油缸铰座长孔补偿起吊载荷产生的挠度，提高各级伸缩液压油缸抗弯稳定性。通过各级伸缩液压油缸围绕在吊臂截面平面内安装，合理安排各级伸缩液压油缸油口管路的连接。
伸缩液压油缸设计2.1伸缩液压油缸结构
以三级伸缩液压油缸结构为例，如图2所示。
活塞杆由杆头、活塞杆、钢管采用焊接形式组成。其中，杆头上有伸、缩工作油口。伸腔工作油口与油管通道钢管和无杆腔相通。缩腔工作油口与活塞杆内径和有杆腔相通。缸筒由缸筒、连接法兰、缸底采用焊接形式组成。各级伸缩液压油缸工作时，无杆腔和无杆腔相通，有杆腔和有杆腔相通。
摘要：介绍了起重机七节伸缩臂的结构设计，对伸缩液压油缸结构的力学性能进行了设计计算和校核，给出了液压油缸
工作原理。
关键词：七节臂；六级液压油缸；顺序伸缩
中图分类号:TH 21文献标志码:A
文章编号：1002-2333（2021）06-0163-03
Seven-section Telescopic Boom Mechanism of a Crane
YU Qingjiang,
YUE Hongwei
(Kanglim Special Vehicle (Jinzhou)Co.,Ltd.,Jinzhou 121005,China)
Abstract:The structural design of the seven -section telescopic boom of a crane is introduced,the mechanical performance of the telescopic hydraulic cylinder structure is designed,calculated and checked,and the working principle of the hydraulic cylinder is given.
Keywords:seven-section boom;six-stage hydraulic cylinder;sequential telescoping
163
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（下转第167页）
2.2
求伸缩液压油缸外伸力吊臂带载伸缩时载荷有：1）吊臂搭接处位置，上、下滑板处的摩擦力；2）吊臂自重（包括油缸质量）、货物质量产生的下滑力；3）起重钢丝绳沿着吊臂中心线方向的力[1]。以三级伸缩液压油缸为例求外伸力，进行受力分析，如图3所示。
吊臂外伸时，用静力学求外伸力F z 的计算过程。建立坐标系XOY 。
取平衡方程式∑X =0，则F z -F e -F f -F s -(G q +G b )·sin α=0；∑Y =0，则F a -F b +(G q +G b )·cos α=0；∑M o =0，则F e ·(e +h )+G b ·
e +h 2()·sin α+G b
b ·cos α+G q
·a +h 2+e ()·sin α+G q
L ·cos α+F s
·c +h
2
+e ()+F f
e -F b
l =0。式中：Q q
为货物及吊具质量；Q b
为
四~七节臂和四~六级伸缩液压油缸质量；F s 为起重钢丝
绳沿着吊臂中心线方向的力；α为臂架仰角；F a 及F b 为搭接处上、下滑板处支反力；F f 及F e 为上、下滑板处摩擦力，摩擦力等于上、下滑板处支反力乘以摩擦因数，当用铜合金做滑板时，摩擦因数为0.10~0.15，摩擦因数取0.15；h 为四节臂截面高度；e 为四节臂上端面到坐标原点距离；a 为六节臂臂端滑轮中心到四节臂中心线的距离；c 为起重绳分支拉力到四节臂中心线的距离；L 为六节臂臂端滑轮中心到坐标原点的距离；b 为四~七节臂和四~六级伸缩液压油缸自重到坐标原点的距离；l 为搭接处下滑板支反力到坐标原点的距离。
制作智能卡代入数值求得F z =7120N （计算过程省略）。2.3伸缩液压油缸强度校核
以三级伸缩液压油缸为例。2.3.1液压缸缸筒内径计算
液压缸的负载为推力，缸筒内径计算：D =
4F 01
ψπηP
√
×
10-3
m 。式中：F 01为实际使用推力，N ：ψ为负载率，一般取0.5~0.7；η为总效率，一般取0.7~0.9；P 为供油压力，一般为系统压力，MPa 。代入数值，D =
4×7120
0.5×3.14×0.7×20
√
×10-3=
0.036m 。根据结构需要选择液压缸缸筒内径为0.055m [2]。2.3.2活塞杆弯曲稳定计算
活塞杆的弯曲稳定计算一般可按“欧拉公式”进行[2]。
活塞杆弯曲失稳临界负荷：F k =
π2·E ·J ×106
K 2
·L 2
B
(N)。式
中：E 为弹性模量，E =210GPa ；J 为活塞杆横截面惯性矩，m 4，对于圆环截面，J =π(D 4
-d 4
)64
；D 为活塞杆外径；d 为活塞电瓶修复器
杆内径；L B 为安装距，m ；K 为安装及导向系数，一端铰接，刚性导向，一端刚性固定，取K =0.707。
代入数值计算得，F k =
3.142
重复数据删除×210×103
家用电动绞肉机
×3.14×(0.0354-0.0184
)64
(
)
×10
6
0.7072
×1.367
2
=152015
N 。活塞杆最大工作负荷：F ≤F k
n k 。式中：n k 为安全系数，一
般取3.5。求得n k 安全系数等于21。3
工作原理
吊臂伸出：搬动手柄换向阀1换向位置处于左侧，液压油经过平衡阀2进入一级伸缩液压油缸3无杆腔，活塞杆带动二节臂伸出到位后。进入二级伸缩液压油缸4无杆腔，活塞杆带动三节臂伸出到位后。进入管式顺序阀5（1.5MPa ）升高的油压开启顺序阀。进入三级伸缩液压油缸6无杆腔，活塞杆带动四节臂伸出到位后，依次顺序伸吊臂缩回：搬动手柄换向阀1换向位置处于右侧，液
压油经过平衡阀2进入六级伸缩液压油缸10有杆腔，活塞杆带动七节臂缩回到位后，依次顺序缩回六节臂、五节臂、四节臂、三节臂、二节臂。吊臂在回缩时，由于自重和滑动阻力的变化等因素的影响，可能破坏预定的顺序[3]。4各级油缸管路的连接
设计上采用一级伸缩液压油缸活塞杆伸缩油口朝下，其它各级伸缩液压油缸活塞杆伸缩油口朝上；一
、二、三级伸缩液压油缸缸筒上缩腔油口与四、五、六级伸缩液压油缸缸筒上缩腔油口左右对称布置。各级油缸管路的连接顺畅，保证横平竖直。各级伸缩液压油缸工作时，每一级伸缩液压油缸的伸出、缩回与其连接的伸缩管路也相应地伸出、缩回。各级油缸管路的连接如图5所示。
图3三级伸缩液压油缸受力分析
α
G q
G b
X
1.换向阀
2.平衡阀
3.一级伸缩液压油缸
4.二级伸缩液压油缸
木材炭化炉5.管式顺序阀（1.5MPa ）
6.三级伸缩液压油缸
7.四级伸缩液压油缸
8.管式顺序阀（4.5MPa ）
9.五级伸缩液压油缸10.六级伸缩液压油缸
图4液压系统
1.5MPa
4.5MPa
1
2
3
6
578
9
10
4
图5各级油缸管路的
连接
164
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(上接第164页）5
结语
因为产品应用在安装位置受限制的狭小空间，作业幅度较大，起吊固定载荷等要求。所以采用七节臂和六级伸缩液压油缸顺序伸缩机构设计。产品经过试验检测，达到预期效果。
[参考文献]
[1]
张质文，虞和谦，王金诺，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社,1998：184-185.
[2]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社,1998：1395，1405.[3]
顾迪民.工程起重机[M].2版.北京：中国建筑工业出版社,1987：
189.
（编辑马忠臣）
作者简介：于清江（1962—），男，本科，工程师，主要从事机械设计
工作。
收稿日期：2020-09-28
足够了。
经过推导认证，得到精车外梯形螺纹赶刀量的换算方法。其特征在于：小滑板赶刀量等于单针初次测量千分尺读数A 值与符合要求的标准A 值的绝对值差值乘以一个固定值0.54。即“小滑板赶刀量为0.54A 余”。这样便于车工实训时操作，极大地提高了精车梯形螺纹的效率，使保证梯形螺纹的精度与保证车削外圆精度一样快捷。 另外，根据实习实训或加工生产中的常用螺纹的规
格，可编制一不同外径尺寸、不同中径公差的标准A 值对
照（如表2），以便于直接查对应标准A 值。
4用“A 值余量与小滑板赶刀量的换算内在联系0.54常数”车削梯形螺纹案例
以车削Tr 40×6-7h 螺纹为例，验证上述简化方法的应用效果。
利用0.54常数进行分析，实测大径d =39.9mm 。对照表2，或由公式A 标=(d 0+d 2+4.866d D -1.866P )/2计算得标准A 值。
间值40.55为标准A 值，进行计算；初次测量A 值为40.98mm ；A 值余量为40.98-40.55=0.43mm ，则小滑板移动量为0.43×0.54=0.232mm 。
实践时，可分5~6刀精车完毕，中途不需要进行测量，就可保证中径尺寸精度，前4~5刀，可按照50r/min ，后1~2刀采用最低转速，精车共需约5min 左右。
在未利用0.54常数前，A 值余量确认后，初学者由于担心中径车小，小滑板只能以最小的赶刀量、最低的转速车削，一般每刀赶0.03mm 左右，车削一刀就测量一次。如果以上例小滑板移动量为0.03mm 的话，一般要低速精车10刀左右，需10次停车测量A 值，约需30min 左右。
经对比，精车效率可提高5~6倍。经理论和实践证明，采用直进结合左右分层赶刀的加工方法，结合A
值余量与小滑板赶刀量之间内在的“0.54常数”的联系，可以极大地提高加工效率。由此可见上述简化方法具有极大优势。5结语
本文从理论和实践层面上分析和探索了梯形螺纹中径尺寸精度测量和控制的方法，把A 值余量换算成小滑板赶刀量能够有效并方便地控制梯形螺纹中径尺寸精度。
上述两种常用测量方法（单针测量法和三针测量试，使得测量值逐渐接近标准值，控制梯形螺纹中径尺寸要求。整个加工过程效率低下、过程繁琐，精度难以控制。
采用“0.54”常数来计算小滑板赶刀量，就可使精车梯形螺纹的时间大大缩短，特别适用于职业学校车工的实训教学，学生容易上手、便于操作，且测量精准、可靠，极大地提高了学生的训练效果。
[参考文献]
[1]蒋增福.车工工艺与技能训练[M].2版.北京：高等教育出版社，2004:199-201.
[2]康小兰，王丽梅.梯形螺纹三针测量技术应用[J].制造技术与机床,2013(11):112-114.[3]陈贻康.用单针测量梯形螺纹中径的方法[J].计量技术,1988(9):17-19.
[4]
杨维忠.车削梯形螺纹新方法的探索[J].内燃机与配件,2019(19):287-288.365t
（编辑马忠臣）
作者简介：周益锋（1976—），男，本科，讲师，数控车技师，研究方向为
机械CAD/CAM 技术。
翟银章(1978—)，男，本科，讲师，网络高级工，研究方向为物理、电工电子。
收稿日期：2020-11-05
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