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【摘要】：拉臂车同时具备货物自卸（卸料作业）和箱体 （装卸作业，整装整卸）功能，可减少卡车返程空载时的能源浪费和装卸时间的延迟，有效提高卡车利用率，不但在环卫领域得到广泛应用，而且在市政、建筑、废弃物处理回收和采矿等行业受到越来越多客户的青睐，作为一种特殊的装卸装置，也广泛应用于军事项目。拉臂车可分为液压拉臂车和钢丝绳式拉臂架两大类，它们都非常适合安装在轻型和重型卡车上。在我国，应用较为广泛的是液压拉臂车，其起重能力为2-40 t。拉臂车在20世纪80年代引入我国后，虽然应用比较品设计中多采用测绘或经验取值的方法了拉臂车产品性能的进一步提高。本文介绍拉臂车主要部件——拉臂的几种结构及特点，以求为生产设计单位提供一些参考。
一、拉臂车的总体结构
拉臂车主要由汽车底盘及拉臂式自装卸装置组成。拉臂式自装卸装置由副车架、拉臂、翻转架、锁紧装置、箱体和液压系统、电气系统等部分构成。副车架固定于汽车底盘上，主要用于支撑箱体，并作为其他部分的安装连接架；拉臂用于吊装、卸离箱体或倾卸物料，为拉臂车主要工作装置；翻转架主要用于倾卸物料；锁紧架主要用于倾卸物料时带动翻转架翻转，并在运输过程中起到锁紧限位作用，保证运输安全；液压系统用于实现箱体的吊装、卸离和倾卸物料，并控制相关部件进行有效工作；电气系统主要用于监控报警，在采用电动控制时控制动作的实现。
二、拉臂结构及特点分析
拉臂结构主要包括钩臂固定式、钩臂摆动式、钩臂滑移式及复合式4种，其中复合式为钩臂摆动式与钩臂滑移式的组合，本文仅对拉臂的3种基本结构加以介绍、分析。
1、钩臂固定式
钩臂固定式拉臂为L形整体结构，L形折角为直角，如图1所示。这种拉臂结构的优点是结构简单，吊臂本身生产及装配难度较低，操作相对容易；缺点是在作业过程中要求有较大的操作空间，装载角度大，控制精度相对较低。
2、钩臂摆动式
钩臂摆动式拉臂结构合理，拉臂的吊钩臂与举升臂相互铰接，吊钩臂可绕铰点转动（即相对于举升臂摆动），由于其作业过程首先为吊钩臂相对于举升臂摆动，使箱体前后移动，所以相对固定式拉臂可明显减少操作空间，减小装载角度，提高控制精度。与钩臂固定式拉臂相比，在相同的系统压力下，钩臂摆动式拉臂可对更大载重量的箱体进行操作。
3、钩臂滑移式
钩臂滑移式拉臂由两部分——吊钩臂与举升臂组成，吊钩臂可相对于举升臂水平滑动，如图2所示。其作业过程为：吊钩臂相对于举升臂前后滑动，使箱体前后移动。与钩臂摆动式拉臂相似，相比钩臂固定式拉臂，钩臂滑移式拉臂也可减少操作空间，减小装载角度，提高控制精度，在相同的系统压力下可对更大载重量的箱体进行操作。钩臂滑移式拉臂相对于钩臂摆动式拉臂最大的优点为作业过程平稳，冲击小，对钩头内弧形状要求较低，但由于结构需要，生产过程相对复杂，拉臂质量增加，使整车载重量降低。
三、种拉臂结构优缺点对比分析
拉臂车的作业工况可分为：装卸作业和卸料作业。下面分别就这两种作业工况对3种拉臂结构进行分析。
1、装卸作业工况
拉臂车的装卸作业分为两个阶段，第一阶段，箱体底部支撑在车架的滚轮口点上，受力简图如图3所示；第二阶段，箱体底部的滚轮支撑在路面上，工作状态简图如图4所示。
在装卸作业第一阶段，以翻转架与副车架之间的铰点D点为坐标原点，建立如图5所示坐标系，设铰点C，D和E与箱体挂钩点F，箱体重心G，滚轮对箱体底部支撑点8的横纵坐标分别为：（，），（，），（，），（x， Yf），（Xg，yg）和（xb，yb）。
设为举升液压缸DE与Ⅸ轴所成的角度，为举升臂HD与x轴所成的角度，y为CD与x轴所成的角度。对拉臂进行运动分析：钩臂固定式拉臂三肋保持不变，而钩臂摆动式及滑移式拉臂，在作业过程中可以通过吊钩臂的摆动或滑动直接影响拉臂车的作业高度，参考图5，因此采用钩臂摆动式和滑移式拉臂的拉臂车相对于采用钩臂固定式拉臂的拉臂车，所需作业空间可明显减小，作业更加方便灵活。由于钩臂摆动式和滑移式拉臂及减小，所以在举升液压缸提供相同推力的情况下，采用这两种结构的拉臂车能对更大载重量的箱体进行作业。在装卸作业第二阶段，以地面对箱体的支撑点为坐标原点，建立坐标系，对拉臂车及箱体进行力学分析（具体分析过程同第一阶段，不再作详细分析），同样可得，作业过程中，由于吊钩臂的摆动或滑移，采用钩臂摆动式及滑移式拉臂的拉臂车，在举升液压缸提供相同拉力的情况下，能对更大载重量的箱体进行作业。
2、卸料作业工况
在卸料作业工况，以翻转架与副车架之间的铰点0点为坐标原点，建立如图5所示坐标系。
同装卸作业工况第一阶段相同，采用钩臂摆动式及滑移式拉臂的拉臂车相对于钩臂固定式拉臂车，在卸料作业工况也有较小的作业空间。将拉臂和箱体作为一体进行力学分析检察发现，钻杆自下向上4 m处，与绳子所拉直线有10 mm左右的間隙，可以确定钻杆在该位置存在弯曲。
三、解决方案
通过以上具体分析可以判断，钻杆存在弯曲，在旋转钻进过程中，钻杆会出现“打摆”现象，导致成孔直径大于理论值，成孔直径偏大，影响正常施工方案，最终导致超方现象出现。可能导致钻杆弯曲的原因：
（1）制造钻杆所用外购钢管的直线度不满足要求，校直工序没做好，导致加工完毕的钻杆存在弯曲。
（2）钻杆存储不当，水平存放时，长期受径向力作用，导致钻杆弯曲。将以上情况分析整理，反馈给设备生产厂家，厂家同意更换钻杆。
通过更换钻杆，旋挖钻机施工过程中超方问题得到解决，设备及时复工，保证了项目进度。
一、拉臂车的总体结构
拉臂车主要由汽车底盘及拉臂式自装卸装置组成。拉臂式自装卸装置由副车架、拉臂、翻转架、锁紧装置、箱体和液压系统、电气系统等部分构成。副车架固定于汽车底盘上，主要用于支撑箱体，并作为其他部分的安装连接架；拉臂用于吊装、卸离箱体或倾卸物料，为拉臂车主要工作装置；翻转架主要用于倾卸物料；锁紧架主要用于倾卸物料时带动翻转架翻转，并在运输过程中起到锁紧限位作用，保证运输安全；液压系统用于实现箱体的吊装、卸离和倾卸物料，并控制相关部件进行有效工作；电气系统主要用于监控报警，在采用电动控制时控制动作的实现。
二、拉臂结构及特点分析
拉臂结构主要包括钩臂固定式、钩臂摆动式、钩臂滑移式及复合式4种，其中复合式为钩臂摆动式与钩臂滑移式的组合，本文仅对拉臂的3种基本结构加以介绍、分析。
1、钩臂固定式
钩臂固定式拉臂为L形整体结构，L形折角为直角，如图1所示。这种拉臂结构的优点是结构简单，吊臂本身生产及装配难度较低，操作相对容易；缺点是在作业过程中要求有较大的操作空间，装载角度大，控制精度相对较低。
2、钩臂摆动式
钩臂摆动式拉臂结构合理，拉臂的吊钩臂与举升臂相互铰接，吊钩臂可绕铰点转动（即相对于举升臂摆动），由于其作业过程首先为吊钩臂相对于举升臂摆动，使箱体前后移动，所以相对固定式拉臂可明显减少操作空间，减小装载角度，提高控制精度。与钩臂固定式拉臂相比，在相同的系统压力下，钩臂摆动式拉臂可对更大载重量的箱体进行操作。
3、钩臂滑移式
钩臂滑移式拉臂由两部分——吊钩臂与举升臂组成，吊钩臂可相对于举升臂水平滑动，如图2所示。其作业过程为：吊钩臂相对于举升臂前后滑动，使箱体前后移动。与钩臂摆动式拉臂相似，相比钩臂固定式拉臂，钩臂滑移式拉臂也可减少操作空间，减小装载角度，提高控制精度，在相同的系统压力下可对更大载重量的箱体进行操作。钩臂滑移式拉臂相对于钩臂摆动式拉臂最大的优点为作业过程平稳，冲击小，对钩头内弧形状要求较低，但由于结构需要，生产过程相对复杂，拉臂质量增加，使整车载重量降低。
三、种拉臂结构优缺点对比分析
拉臂车的作业工况可分为：装卸作业和卸料作业。下面分别就这两种作业工况对3种拉臂结构进行分析。
1、装卸作业工况
拉臂车的装卸作业分为两个阶段，第一阶段，箱体底部支撑在车架的滚轮口点上，受力简图如图3所示；第二阶段，箱体底部的滚轮支撑在路面上，工作状态简图如图4所示。
在装卸作业第一阶段，以翻转架与副车架之间的铰点D点为坐标原点，建立如图5所示坐标系，设铰点C，D和E与箱体挂钩点F，箱体重心G，滚轮对箱体底部支撑点8的横纵坐标分别为：（，），（，），（，），（x， Yf），（Xg，yg）和（xb，yb）。
设为举升液压缸DE与Ⅸ轴所成的角度，为举升臂HD与x轴所成的角度，y为CD与x轴所成的角度。对拉臂进行运动分析：钩臂固定式拉臂三肋保持不变，而钩臂摆动式及滑移式拉臂，在作业过程中可以通过吊钩臂的摆动或滑动直接影响拉臂车的作业高度，参考图5，因此采用钩臂摆动式和滑移式拉臂的拉臂车相对于采用钩臂固定式拉臂的拉臂车，所需作业空间可明显减小，作业更加方便灵活。由于钩臂摆动式和滑移式拉臂及减小，所以在举升液压缸提供相同推力的情况下，采用这两种结构的拉臂车能对更大载重量的箱体进行作业。在装卸作业第二阶段，以地面对箱体的支撑点为坐标原点，建立坐标系，对拉臂车及箱体进行力学分析（具体分析过程同第一阶段，不再作详细分析），同样可得，作业过程中，由于吊钩臂的摆动或滑移，采用钩臂摆动式及滑移式拉臂的拉臂车，在举升液压缸提供相同拉力的情况下，能对更大载重量的箱体进行作业。
2、卸料作业工况
在卸料作业工况，以翻转架与副车架之间的铰点0点为坐标原点，建立如图5所示坐标系。
同装卸作业工况第一阶段相同，采用钩臂摆动式及滑移式拉臂的拉臂车相对于钩臂固定式拉臂车，在卸料作业工况也有较小的作业空间。将拉臂和箱体作为一体进行力学分析检察发现，钻杆自下向上4 m处，与绳子所拉直线有10 mm左右的間隙，可以确定钻杆在该位置存在弯曲。
三、解决方案
通过以上具体分析可以判断，钻杆存在弯曲，在旋转钻进过程中，钻杆会出现“打摆”现象，导致成孔直径大于理论值，成孔直径偏大，影响正常施工方案，最终导致超方现象出现。可能导致钻杆弯曲的原因：
（1）制造钻杆所用外购钢管的直线度不满足要求，校直工序没做好，导致加工完毕的钻杆存在弯曲。
（2）钻杆存储不当，水平存放时，长期受径向力作用，导致钻杆弯曲。将以上情况分析整理，反馈给设备生产厂家，厂家同意更换钻杆。
通过更换钻杆，旋挖钻机施工过程中超方问题得到解决，设备及时复工，保证了项目进度。