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木材裝載機(jī)是外載荷復(fù)雜，使用頻繁的工程機(jī)械，它廣泛地用于林業(yè)、礦山、水利、建筑等部門。為了適應(yīng)其繁重的工作條件，中型木材裝載機(jī)通常采用箱型結(jié)構(gòu)動臂。但因其費(fèi)工費(fèi)時(shí)和焊接工藝復(fù)雜，已不能滿足用戶日益增長的需要。而單板動臂所消耗的工時(shí)比箱型動臂所消耗的工時(shí)有大幅度的下降，同時(shí)焊接方便，不容易產(chǎn)生疲勞裂紋，因此許多制造廠例如：日本小松制作所生產(chǎn)的“小松”，東洋株式會社生產(chǎn)的“TCM"，美國CLARK公司和CATERPILLAR公司生產(chǎn)的裝載機(jī)和我國廈門、柳州工程機(jī)械廠生產(chǎn)的ZLIO-I00系列裝載機(jī)都采用單板動臂(只適于中、小噸位，在大噸位上則用雙板。毫無疑義中型木材裝載機(jī)采用單板動臂是正確的，也是符合當(dāng)前動臂發(fā)展趨勢的。當(dāng)前中型木材裝載機(jī)單板動臂設(shè)計(jì)的主要問題是自重較大(通常比箱型結(jié)構(gòu)增加I0-20)和側(cè)向剛度偏小。要解決這個(gè)問題，我們認(rèn)為除了采用合理的臂系長度和較小的油缸推力，使動臂處于承載的有利狀態(tài)外，更重要的是采用具有較強(qiáng)空間剛度的結(jié)構(gòu)，并對它進(jìn)行精確的強(qiáng)度分析，使金屬材料充分發(fā)揮其機(jī)械性能。在此，我們僅對單板動臂強(qiáng)度及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，所用動臂對象為ZLM-30型木材裝載機(jī)。
對動臂空間對稱結(jié)構(gòu)采用處理平面間題的簡單方法進(jìn)行強(qiáng)度分析，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，這種簡化是合理的，精度是足夠的。下面用光彈性試驗(yàn)和有限元分析方法，對由常規(guī)力學(xué)方法設(shè)計(jì)的單板動臂(初始動臂)，進(jìn)行強(qiáng)度分析。木材裝載機(jī)的實(shí)際工作情況有下列幾種：(1)鏟掘(Ia)工況，鏟斗沿水平面插入料堆，同時(shí)舉起動臂，鏟尖中央作用著傾翻力P，和插入力Yz鏟斗上作用著自重，(2)傾翻(Ib)工況，鏟斗沿水平面插入料堆后，動臂開始舉升，裝載機(jī)兩只后輪離地，鏟尖中央作用著傾翻力Pm鏟斗上作角著自重G，(3)遠(yuǎn)伸(II)工況，動臂滿載舉到水平最遠(yuǎn)位置，動臂受鏟斗上垂直力P3作用，(4)高舉(III)工況，動臂滿載舉到最高位置，動臂受鏟斗上垂直力P的作用。
用平面光彈性試驗(yàn)確定動臂周邊應(yīng)力的分布曲線，最大應(yīng)力的數(shù)值和位置。光彈性試驗(yàn)采用相似理論來解決模型相似問題，同時(shí)用無時(shí)間邊緣效應(yīng)和無毒的聚碳酸醋板作模型。為了直接觀察在外載荷作用下整個(gè)模型的全視場的等色線圖案，采用有機(jī)玻璃和聚碳酸醋模型組合的加載裝置。用有機(jī)玻璃作為假想件，模擬油缸，搖臂，連桿和鏟斗等借此傳遞載荷。
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