摘要：随着我国社会经济的快速进步与发展，也带动了建筑行业的崛起，建设工程数量也在不断的增加。很多传统的建筑风格都发展成了独特新颖的外观造型，广受人们的喜爱。在工程建设过程中，对起重机机械设备量提出了更多的需求，产量也是时刻都在刷新纪录。伸缩臂作为起重机的关键部位，利用伸缩臂卸载负荷，可以扩大起重机的作业范围和难度。由于伸缩臂承担着各种负荷，耗钢量大，其结构性能水平直接关系到整个起重机的性能和成本。因此对起重机伸缩臂结构进行优化设计、力学性能进行全面的分析和验证具有重要的意义。
关键词：起重机；伸缩臂承载力；试验；分析
引言：伸缩臂结构作为起重机主要的承载构件，其重量占据机械的14％-20％，它的使用性能直接关系到整个机械设备的使用效果和性能。对于伸缩臂的传统设计方法已经无法满足现代化工程的建设需求，不仅过于简化，且不符合伸缩臂力学结构，从而浪费大量的材料，导致起重机伸缩臂结构性能也没有发挥出显著的效果。很次，为了更好的提升机械结构的设计合理性和效率，笔者在起重机伸缩臂设计中应用到了计算机数值仿真技术，建立起了有限元模型，对金属拼接结构的伸缩臂结构性能进行了全面的分析和验证，其主要目的是在降低伸缩臂重量的基础上，提升伸缩臂的承载力性能。
一、伸缩臂结构概述
在建筑工程建设过程中，起重机得到了广泛的应用。其中在起重机施工过程中，伸缩式吊臂发挥出关键的作用。作为起重机主要的受力部件，起重量占据整个机械设备的20％左右，在相对比较大的起重机当中所占据的比重更大。同时，伸缩臂在起重机大幅度升降时，发挥出重要的性能。为了更好的提升起重机金属拼接结构的伸缩臂性能，我们需要准确的测量其承载力，选出科学的测量方法，去进行臂架的刚度、强度以及稳定性作为性能指标进行试验，对金属拼接结构伸缩臂模型进行性能参数优化，进而为建筑工程的施工奠定基础保障。
其次，现阶段我国生产的起重机中以中小吨位为主，大部分都是采用伸缩油缸加绳排的伸缩结构形式，在细节都各有各的特点。该伸缩机的主要特征是采用钢丝绳伸缩，其他伸缩臂用缸油伸缩，伸缩臂的截面面积变化较大，也降低了起重机的起重性能。而西方国家生产的中大型起重机，都是采用单缸插销方式的伸缩结构，这种伸缩结构大大的提升了其中性能。
二、伸缩臂优化设计和试验分析
2.1伸缩臂设计优化流程
笔者根据计算机数值仿真技术对伸缩臂进行优化设计，建立了相关的参数模型、有限元计算以及伸缩臂使用寿命分析、试验设计等。具体伸缩臂优化设计流程图如下:
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伸缩臂优化设计流程图1
首先建立伸缩臂的参数CAD模型，对伸缩臂的尺寸参数进行设计并且提出各个参数之间的变化规则。对伸缩臂的强度、刚度以及承载力性能进行分析，在强度的分析基础上去预测伸缩臂的使用寿命。为了提升模型分析结果的精确度，我们通过对伸缩臂的系统进行改进和优化，采用非支配遗传算法获取最准确的伸缩臂参数。其次，伸缩臂材料为高强钢，屈服应力为685MPa，将伸缩臂结构中获取的参数设计方法结合CAD软件建立三维伸缩臂模型，然后导入有限元软件中进行分析。伸缩臂各个节臂之间滑块的连接，这属于工程中的典型基础问题，为了提升伸缩臂分析精度，建立伸缩油缸几何模型，在臂架出实施外力来模拟对伸缩臂的影响。
2.2基于有限元的伸缩臂静力学分析和验证
伸缩臂承载情况较为复杂，其中涉及了自重荷载、侧向荷载、升降荷载以及其他荷载等，在对伸缩臂进行力学分析时需要充分考虑多方面的荷载因素。根据各个工程状况下伸缩臂力学分析，在有限元件处理后获取了各个工况下伸缩臂的应力值和各个方向的变形分量。为了验证有限元分析的准确性，对起重机的使用情况进行试验，选取伸缩臂在最危险的工况进行承载力分析。通常情况下，起重机伸缩臂架的结构材料应该符合国家起重机设计标准要求，在实际工程中所采用的钢材由于厂家的不同而存在一定的程度差异，应该我们将实际的钢材强度变化明确在一定范围内Fy=370-500MPa，对伸缩臂架进行非线性分析时，将钢材强度取不同的输入值时，其他条件必变，模型长度和偏心距、约束位置等都不变。结果表明，钢材的屈服力度越大，臂架的承载力也就越大，屈服强度代表材料的变形能力。
其次，根据伸缩臂依靠铰接在臂架上的变幅压缸，得知基础臂和变幅液压缸铰点周围的截面以及靠近截面外侧的等效应力最大，也是臂架容易发生屈曲的薄弱点位置，对臂架模型进行分析，其他条件保持不变，对变幅液压缸点不同位置进行分析，获得以下臂架的F-U曲线，如下图所示：
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支撑长度的影响图2
最后，根据图2分析表明，在相同的荷载情况下，增大变幅压缸上的点基本臂根部的点距离，可以明显的降低变幅缸周围的等效应力，提升臂架的局部稳定性能力，从整体上提升臂架的承载能力。
结束语：总之，随着建筑数量的日益剧增，更多的起重机都被广泛的用于工程建设当中。对起重机的伸缩臂提出了更高的承载力需求，要求其必须具备更高的强度的刚度。本文以伸缩臂的发展现状为基础，选取了合适的工况，对荷载进行了全面的分析和计算，采取正确的处理措施，进而提升伸缩臂的承载能力。
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