CN101311102A - 具有位置可变的平衡重的移动式提升起重机 - Google Patents

Abstract

一种移动式提升起重机，包括：具有可移动的地面接合部件的车体；转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；枢转地安装在转台前部的悬臂；以其第一端安装在转台上的桅杆；连接在桅杆和转台的后部之间的后臂架；可移动平衡重单元；至少一个液压油缸；以及至少一个臂，所述臂枢转地以其第一端连接到转台上、以其第二端连接液压油缸。所述臂和液压油缸连接在转台和平衡重单元之间，从而，液压油缸的伸缩使平衡重单元相对转台的位置发生变化。本发明还提供一种操作移动式提升起重机的方法。

Description

具有位置可变的平衡重的移动式提升起重机

相关申请

[0001]本申请是于2007年4月9日申请的美国临时申请序列号为11/733,104的部分继续申请，该美国临时申请要求享有受U.S.C.35§119(e)保护、于2006年10月27日提交的序列号为60/863265的美国临时专利申请的优先权，在此结合上述两个申请的全部内容作为参考。

技术领域

[0002]本申请涉及提升起重机，尤其涉及移动式提升起重机，其具有可移动到不同位置以平衡起重机上的负载的平衡重。

背景技术

[0003]提升起重机通常包括用于在起重机提升负载时帮助平衡起重机的平衡重。有时，位于起重机后方的平衡重大得以致于车体也设置有用于在未提升负载时防止其后倾的平衡重。并且，附加平衡重装置，例如平衡重拖车，有时用于起重机从而进一步改善移动式提升起重机的提升性能。由于负载通常相对起重机的旋转中心移进和移出，并因而在贯穿起重机的拾取、移动和放置操作的整个过程中产生不同的运动，因此，如果包括任何附加平衡重装置的平衡重也可相对起重机的旋转中心前后移动，将是有利的。用这样的方法，与在必须保持固定距离的情况下所需平衡重的数量相比，可使用较小数量的平衡重。

[0004]由于起重机需要可移动，任何附加平衡重装置也必须可移动。然而，当吊钩上无负载时，习惯做法是将这些附加平衡重与主起重机远离地支撑在地面上；否则它们将产生使起重机后倾的力矩。因此，如果起重机需要在吊钩上无负载的情况下移动，附加平衡重装置也必须可沿地面移动。这意味着，地面必须预先清理，并且通常在适当位置放置木材，以供附加平衡重单元摆动或移动。

[0005]以上所述的典型实例是具有超级提升装置的TerexDemag CC8800起重机。该起重机包括100公吨的车体平衡重、280公吨的起重机平衡重以及640公吨的附加平衡重装置，共计1020公吨的平衡重。附加平衡重装置可通过伸缩机构移进和移出。该起重机的最大额定负载为23500公吨。因此，最大额定负载与平衡重总重量的比值仅为23.04。

[0006]尽管该平衡重使提升重负载成为可能，但是只要拆除起重机并移动到新的工作地点，就必须运送所述平衡重。考虑美国高速公路的限制，需要使用15辆卡车运送300公吨的平衡重。因此，需要对移动式提升起重机进行进一步的改进，以便可用更少的总起重机平衡重提升同样大的负载。

发明内容

[0007]发明了一种移动式起重机及其操作方法，其所使用的总平衡重数量减少，但与使用较大数量总平衡重的起重机相比，所述起重机仍可移动且可提升负载。在第一方面，本发明的一种移动式起重机，其包括具有可移动的地面接合部件的车体；转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；枢转地安装在转台前部的悬臂；以其第一端安装在转台上的桅杆；连接在桅杆和转台的后部之间的后臂架；可移动平衡重单元；至少一个线性致动装置；以及至少一个臂，所述臂枢转地以其第一端连接到转台上、以其第二端连接线性致动装置。所述臂和线性致动装置连接在转台和平衡重单元之间，从而，线性致动装置的伸缩使平衡重单元相对转台的位置发生变化。

[0008]在第二方面，本发明的一种移动式起重机，其包括具有可移动的地面接合部件的车体；转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；枢转地安装在转台前部的悬臂；相对转台的旋转面成固定角度地以其第一端安装在转台上的桅杆；由连接在桅杆第二端上的张紧部件悬垂而下的可移动平衡重单元；以及平衡重移动结构，其连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动并保持在桅杆顶部之前的位置以及移动并保持在桅杆顶部之后的位置。

[0009]在第三方面，本发明的一种移动式起重机，其包括具有可移动的地面接合部件的车体；绕旋转轴转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；枢转地安装在转台前部的悬臂；以其第一端安装在转台上的桅杆；由连接在桅杆第二端上的张紧部件悬垂而下的可移动平衡重单元；以及平衡重移动结构，其连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动并保持在前方位置和后方位置；其中，所述起重机具有至少250公吨的平衡重总量和6250公吨-米的最大额定负载力矩，并且其最大额定负载力矩与所有平衡重的总重量之比至少为25。

[0010]本发明的第四方面涉及一种操作移动式起重机的方法。所述起重机包括具有可移动的地面接合部件的车体；转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；枢转地安装在转台前部的悬臂，提升绳索由其延伸；以其第一端安装在转台上的桅杆；以及可移动平衡重单元。所述方法包括当吊钩上无负载时使平衡重定位在桅杆顶部正下方的一个点的前方的步骤；以及当提升绳索上支撑有负载时使平衡重定位在桅杆顶部后方的步骤；其中，在起重机的拾取、移动和放置操作过程中，可移动平衡重从不由地面支撑，而是由地面接合部件间接地支撑在车体上。

[0011]在第五方面，本发明涉及一种操作移动式起重机的方法。所述起重机包括具有可移动的地面接合部件的车体；转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；枢转地安装在转台前部的悬臂，提升绳索由其延伸；以其第一端安装在转台上的桅杆；至少一个线性致动装置；以及可移动平衡重单元。所述方法包括执行拾取、移动和放置负载的步骤，其中通过在拾取、移动及放置操作的过程中使线性致动装置伸缩，使可移动平衡重移近或远离转台，以帮助平衡负载，但在其中，平衡重单元从不由地面支撑，而是由地面接合部件间接地支撑在车体上。

【0012】在第六方面，本发明涉及一种移动式提升起重机，包括：具有可移动的地面接合部件的车体；转台，转动地绕着车体的旋转轴线连接从而可相对地面接合部件摆动；枢转地安装在转台前部的悬臂；可移动平衡重单元；以及平衡重移动结构，其连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动并保持在向前位置以及向后位置；其中平衡重移动结构包括具有壳体和齿条的齿条小齿轮组件，该齿条具有矩形剖面，该齿条带有彼此相对的第一、第二侧面，彼此相对的第三、第四侧面，具有在第一侧、第二侧上的齿，与齿条第一侧的齿啮合的至少第一、第三小齿齿轮，与齿条第二侧的齿啮合的至少第二、第四小齿齿轮，其中每个小齿齿轮由独立的液压马达驱动，其中驱动第一小齿齿轮的马达安装在壳体上，邻近齿条的与驱动第三小齿齿轮的马达相对侧，驱动第二小齿齿轮的马达安装在壳体上，邻近齿条的与驱动第四小齿齿轮的马达相对侧。

【0013】在第七方面，本发明涉及一种移动式提升起重机，包括：具有可移动的地面接合部件的车体；转台，旋转地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动；枢转地安装在转台前部的悬臂，其包括用于处理负载的负载提升绳索；可移动平衡重单元；以及平衡重移动结构，其连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动并保持在前方位置和后方位置；以及平衡重支撑结构，其连接到平衡重单元，包括至少两个在负载突然释放时向平衡重提供支撑的地面接合部件，该支撑结构包括伸缩式结构，其连接到地面接合部件及其之间，使得地面接合部件之间距离可以被调整在至少第一、第二位置之间。

[0014]在本发明的提升起重机的一个实施例中，单独的大的平衡重可定位在最前方，从而当吊钩上无负载时，其对起重机产生极小的向后力矩。因此，车体不需要在其上附加额外的平衡重。该大的平衡重可定位在最前方，从而，其可平衡重的负载。这样，700吨的平衡重可用作起重机上的唯一平衡重，并且起重机仍可提升与Terex DemagCC8800所提升的负载相当的负载，后者具有1020公吨的平衡重。本发明的该优选实施例的另一个优点在于，当起重机在放置负载时，平衡重不必放置在地面上。不再使用需要拖车的额外的平衡重单元，并且，不存在必须为此种拖车做地面准备的限制。

[0015]结合时图，将更容易理解本发明上述的和其他的优点，以及本发明本身。

附图说明

[0016]图1是具有位置可变的平衡重的移动式起重机第一实施例的侧视图，其中示出平衡重位于最前方位置。

[0017]图2是图1所示移动式起重机的侧视图，平衡重位于中间位置。

[0018]图3是图1所示移动式起重机的侧视图，平衡重位于最后方位置。

[0019]图4是图1所示起重机的局部顶视图，平衡重位于最后方位置。

[0020]图5是图1所示起重机的局部背视图。

[0021]图6是本发明的移动式起重机第二实施例的侧视图，其中用虚线示出位于不同位置的平衡重。

[0022]图7是本发明的移动式起重机第三实施例的侧视图，其中用虚线示出位于不同位置的平衡重。

[0023]图8是本发明的移动式起重机第四实施例的侧视图，其中用虚线示出位于不同位置的平衡重。

[0024]图9是本发明的移动式起重机第五实施例的侧视图，其中用虚线示出位于不同位置的平衡重。

[0025]图10是本发明的移动式起重机第六实施例的侧视图，其中用虚线示出位于不同位置的平衡重。

[0026]图11是图10所示起重机的局部背视图。

[0027]图12是沿图11的线12-12得到的截面图。

[0028]图13是沿图11的线13-13得到的截面图。

[0029]图14是沿图11的线14-14得到的截面图。

【0030】图15是本发明移动式提升起重机的第七实施例的侧视图，其点画线示出平衡重处于第二位置；

【0031】图16是图15的起重机的后部透视图；

【0032】图17是图15的起重机的枢转架和臂的透视图，其处于折叠模式，为运输就绪状态；

【0033】图18是用在图15起重机上的齿条和小齿轮致动器的透视图，其示出处于延伸位置而为了简略未示出驱动马达；

【0034】图19是连接到齿条和小齿轮致动器的驱动系统的第一实施例的剖视图，其为沿图18的线19-19所取的视图；

【0035】图20是沿图19的线20-20所取的剖视图；

【0036】图21是沿图19的线21-21所取的剖视图；

【0037】图22是类似于图20的局部剖视图，其齿条处于延伸状态；

【0038】图23是图21-22的小齿轮组件一侧上的马达驱动器的视图；

【0039】图24是齿条和小齿轮致动器的驱动系统的第二实施例的透视图；

【0040】图25是用在图15起重机上的平衡重托盘和伸缩平衡重支撑件的透视图；

【0041】图26是图15的起重机的顶部平面轮廓图。

具体实施方式

[0042]以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了本发明的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

[0043]说明书及权利要求中所使用的个别用语具有如下定义的含义。

[0044]转台的前部定义为提升负载时转台的位于转台的旋转轴和负载之间的部分。转台的后部包括转台前部以外的与旋转轴相对的所有部分。用于表示转台的其他部分或与之连接、例如是桅杆的部分的用语“前部”和“后部”(或例如为“后方”的其变型)均由该同样的上下文中得出，而与转台相对地面接合部件的实际位置无关。

[0045]平衡重单元的位置定义为所有平衡重组件以及任何平衡重与之相连、或与之一同移动的承载托盘的组合的重心。位于起重机上的所有平衡重单元缚在一起以同时移动，将其视为一个单独的平衡重，以便确定其重心。

[0046]桅杆的顶部定义为位于桅杆上的最远端位置，由所述桅杆支撑的任何绳索或张紧部件由其悬垂而下。如果没有绳索或张紧部件从桅杆悬垂而下，那么，桅杆的顶部就是任何后臂架与之连接的位置。

[0047]可移动的地面接合部件定义为设置用于在起重机沿地面移动时与地面啮合的部件，例如轮胎或履带，但不包括设置用于相对地面静止的部件，或当其移动时被从与地面接触的状态提升的部件，例如位于环形支架上的环。

[0048]词汇“移动”在用于表示起重机的操作时是指起重机相对地面的运动。这可以是起重机通过其地面接合部件在地面上经过一定距离的移动操作，或转台相对地面旋转的摆动操作，或移动和摆动操作的组合。

[0049]附图中示出了本发明的七个实施例。在第一实施例中，如图1-5所示，移动式提升起重机10包括也称作车体12的下部机件，以及形如履带14和16的可移动地面接合部件。(当然设有两个前履带14和两个后履带16，在图1的侧视图中仅能看到各履带的其中一个。另一套履带在图4的顶视图中可见。)(为清楚起见，图4和图5进行了简化，未示出悬臂、桅杆和后臂架。)在起重机10中，地面接合部件可能仅有一套履带，一边一条。当然除了示出的那些，也可以使用另外的履带或其他的例如是轮胎的地面接合部件。

[0050]转台20与车体12可转动地连接，从而转台可相对地面接合部件摆动。转台20通过回转环安装在车体12上，这样，转台20即可相对地面接合部件14，16绕轴摆动。转台20支撑着枢转地安装在转台前部的悬臂22；以其第一端安装在转台上的桅杆28；连接在桅杆和转台的后部之间的后臂架30；以及具有位于支撑部件33上的平衡重34的可移动平衡重单元。平衡重可由多个单独的平衡重组件在支撑部件33上堆叠而成，如图5所示。

[0051]位于桅杆28顶部和悬臂22之间的悬臂提升索具25用于控制悬臂角度并移动负载，以使平衡重可用于平衡起重机所提升的负载。提升绳索24从悬臂22延伸，支撑着吊钩26。转台20也可包括常见于移动式提升起重机上的其他元件，例如操作员驾驶室以及用于索具25和提升绳索24的卷扬机。如果需要，悬臂22可包括转动地安装在主悬臂顶部的鹅头伸臂，或者其他的悬臂结构。后臂架30与桅杆28的顶部邻接。后臂架30可包括设置用于承受压力和张力负荷的桁架部件，如图1所示。在起重机10中，桅杆在起重机的例如是拾取、移动和放置的操作过程中相对转台以固定角度支撑。

[0052]平衡重单元相对转台20的支座可移动。与桅杆顶部邻接的张紧部件32以悬挂的方式支撑着平衡重单元。平衡重移动结构连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动至桅杆顶部前方的第一位置并保持在那里，以及移动至桅杆顶部后方的第二位置并保持在那里。在起重机10的平衡重移动结构中使用至少一个线性致动装置(在该实施例为液压油缸38)和至少一个臂，用以改变平衡重的位置，其中所述臂枢转地以其第一端连接到转台上、以其第二端连接液压油缸。所述臂和液压油缸38连接在转台和平衡重单元之间，从而，液压油缸的伸缩使平衡重单元相对转台的位置发生变化。

[0053]在起重机10中，所述的至少一个臂优选地包括枢转架40和后臂36。(与履带相同地，后臂36实际包括左部件和右部件(图4和5)，在图1中只能看见各自的其中一个，并且液压油缸包括两个串联移动的油缸。然而，为简单起见，以下的讨论仅涉及一个油缸38和一个臂36。)枢转架40连接在转台20和液压油缸38之间，后臂36连接在枢转架40和平衡重单元之间。枢轴37用于连接后臂36和枢转架40。液压油缸38通过支架42转动地连接在转台20上，所述支架用于将液压油缸38提升至某一位置，在该位置，油缸38、枢转架40和后臂36的几何形状可使得平衡重在其整个移动范围内移动。油缸38用这种方式在油缸缩回和伸出时使后臂36移动平衡重单元。

[0054]图1示出了位于其最前方位置的平衡重单元，图2则示出了部分伸出的液压油缸38，所述液压油缸例如在第一负载29由吊钩26悬垂而下时，使平衡重单元移动至中间位置。图3和4示出了完全伸出的油缸38，所述油缸例如在较大的负载31由吊钩悬垂而下或悬臂向前转动以使负载进一步远离转台时，使平衡重单元移动至最后方位置。这样，在起重机10的操作方法中，当提升绳索上无负载时，平衡重定位于桅杆顶部紧下方的位置前方；以及当提升绳索上支撑有负载时，平衡重定位于桅杆顶部后方。(“无负载”这一用语通常用于表示不存在额外的提升负载之意。当然，在提升绳索上无负载时，吊钩以及任何相关的吊钩组件可能具有相当的重量并向提升绳索施加张力。)

[0055]如此前所述，在本发明的优选实施例中，在起重机操作的过程中，可移动平衡重从不支撑在地面上。起重机可完成负载的拾取、移动以及放置操作，其中在操作过程中，通过液压油缸的伸缩，可动平衡重移近或远离转台的前部，以帮助平衡负载，但是平衡重除了通过地面接合部件间接地支撑在车体上，从不支撑在地面上。并且，单个的可移动平衡重单元是起重机上仅有的功能性平衡重。车体上不具有任何单独的功能性平衡重。平衡重单元可以移动至很靠近起重机设备中线的位置这一事实，意味着在这一结构中，平衡重不会产生大的后倾力矩，否则，车体需要携带附加平衡重。(“不具有任何单独的功能性平衡重”意在区别于现有技术的起重机，其中车体特别地设置成包括相当数量的用于防止起重机后倾的平衡重。)

[0056]图6示出了本发明的起重机110的第二实施例。与起重机10类似，起重机110包括车体112，履带114和116，转台120，悬臂122，悬臂提升索具125，负载提升绳索124，吊钩126，桅杆128，后臂架130，张紧部件132和平衡重单元134。与起重机10相比，起重机110的主要区别在于用于移动平衡重单元的油缸和臂。在起重机110中有两只液压油缸136和138。与油缸38类似，油缸138枢转地连接至转台120。而且，臂140的一端枢转地连接至转台，而其另一端连接至油缸138。然而，在该实施例中，第二液压油缸136连接在臂和平衡重单元之间，与后臂36在起重机10中的情形相同。平衡重单元可在两只油缸均缩回的最前方位置、后油缸136伸出的中间位置以及两只油缸均完全伸出的最后方位置(如虚线所示)之间移动。

[0057]图7示出了起重机210的第三实施例。与起重机10和110类似，起重机210包括车体212，履带214，转台220，悬臂222，悬臂提升索具225，负载提升绳索224，吊钩226，桅杆228，后臂架230，张紧部件232和平衡重单元234。该起重机210不同于起重机10和110，其具有直接支撑在转台上的第二平衡重单元237。并且，其仅采用一只液压油缸236，而不是一个臂和一个液压油缸，用来移动平衡重单元234。进而，油缸236由于与支撑在转台上的第二平衡重单元连接，仅与转台间接连接。在这种情形下，当第二平衡重单元237前后移动时，平衡重单元234也移动。液压油缸236可伸出以使平衡重234移动至更远离转台的旋转中线的位置，如虚线所示。

[0058]图8示出了本发明的起重机310的第四实施例。与起重机10类似，起重机310包括车体312，履带314，转台320，悬臂322，悬臂提升索具325，负载提升绳索324，吊钩326，桅杆328，后臂架330，张紧部件332和平衡重单元334。与起重机10相比，起重机310的主要区别在于，仅使用液压油缸336、而不使用枢转臂移动平衡重单元。与油缸38类似，油缸336与转台320转动地连接。然而，在该实施例中，液压油缸336与平衡重单元连接，因而与张紧部件332间接连接。平衡重单元可在液压油缸336沿一个方向完全伸出的最前方位置(如虚线所示)之间移动。通过油缸336缩回，平衡重移动至中间位置。当油缸336再次完全伸出，平衡重移动至最后方位置。

[0059]图9示出了本发明的起重机410的第五实施例。与起重机10类似，起重机410包括车体412，履带414和416，转台420，悬臂422，悬臂提升索具425，负载提升绳索424，吊钩426，桅杆428，后臂架430，张紧部件432和平衡重单元434。与起重机10相比，起重机410的主要区别在于用于移动平衡重单元的油缸和臂的结构，以及平衡重通过油缸的缩回向后移动这一事实。在起重机410中，液压油缸436与转台转动地连接，但是该连接点位于臂438与转台连接位置之后的位置。臂438在其一端与转台转动地连接，在其另一端与油缸436连接。第二臂440连接在臂438和平衡重单元434之间，与后臂36在起重机10中的情形相同。平衡重单元可在液压油缸436完全伸出的最前方位置和油缸436完全缩回的最后方位置(如虚线所示)之间移动。

[0060]图10-14示出了本发明的起重机510的第六实施例。与起重机10类似，起重机510包括车体512，履带514和516，转台520，悬臂522，悬臂提升索具525，负载提升绳索524，吊钩526，桅杆528，后臂架530，张紧部件532和平衡重单元534。与起重机10相比，起重机510的主要区别在于后臂架的结构和设置，以及臂538的几何形状。臂538不象起重机10的直的臂38，而是在与枢转架540连接的一端具有角部539。与如图4所示地连接在枢转架40的外侧相比，其容许臂538与枢转架540的侧部件541直接形成直线连接。当平衡重位于如图10的实线所示的位置时，角部539防止了臂538与枢转架的侧部件541的抵触。

[0061]在起重机510中，缩短了转台，因此，转台上的后臂架530与其连接的点位于桅杆与后臂架连接的点之前，从而使得后臂架与转台的旋转轴形成一定角度。该角度可在10°和20°之间。优选的角度约为16°。进而，后臂架530与张紧部件532不在桅杆528的最顶部连接，它们仍然与桅杆的顶部邻接。

[0062]并且，在图11中可以最清楚地看出，后臂架530具有A形架结构，其具有两个间隔开的支腿542和544以及中间直立部件546。(在图11中，为清楚起见，未示出臂538、油缸536以及平衡重单元534。)直立部件546的桁架连接部552示于图12中。支腿542和544的桁架连接部554在图13中示出。图14示出了用于构成枢转架540的桁架连接部556。

[0063]支腿542和544间隔开，从而在平衡重534向外摆动时，臂538和枢转架540可配合在后臂架530的支腿542和544之间。在起重机10中，枢转架40的顶部桁架部件向下隔开，低得足以使枢转架40位于图3中可见的位置，枢转架的端部可使得后臂架30跨接连接至转台20，而无需枢转架40与后臂架接触以形成桁架结构。平衡重单元534可在液压油缸536完全缩回的最前方位置和油缸536完全伸出的最后方位置(如虚线所示)之间移动。A形架结构容许后臂架与旋转中线更近地连接，而不妨碍枢转架540和臂538的运动。后臂架在此更近位置的连接，与起重机10相比，容许缩短转台。

【0064】附图15-26示出本发明起重机610的第七实施例。与起重机510类似，起重机610包括车体612，履带614和616，转台620，悬臂622，悬臂提升索具625，负载提升绳索624，吊钩626，桅杆628，后臂架630，和平衡重单元634。与起重机510相比，起重机610的主要区别在于：齿条和小齿轮组件636作为线性致动装置，而不是液压油缸。另外，枢转架640是一个坚固焊接板结构，而不是焊接于如图11所示的隔开栅格中的单独部件。不是两个隔开的臂，起重机610的平衡重运动结构具有一个臂638，焊接板结构在其与枢转架640连接的一端带有一个成一定角度的部分639。这使得臂638直接于枢转架640线性连接。图17也示出枢转架640和臂638上的支架和孔，用来把枢转架640和臂638销接到起重机的其它部件上。例如，孔652用来把线性致动器636销接到枢转架640。孔654用来把枢转架640销接到转台。孔656用来把臂638一端的支架659销接到平衡重单元634，孔65用来把从桅杆顶部悬垂的两个平衡重带子形式的张紧构件632销接到臂638端部上的支架659，再销接到平衡重单元634.

【0065】图18-23最佳地示出齿条和小齿轮组件636的结构，带有一个对图24所示的齿条和小齿轮致动器的驱动系统的替换设置。平衡重运动结构包括齿条和小齿轮组件，具有由焊接板结构制成的齿条710，安装在壳体720的内侧。壳体720包括在一端的车体连接结构725，其包括两个孔721，用来把齿条和小齿轮组件636销接到转台620，以允许在垂直平面内枢转，以及另一个孔723，用来把连接结构销接到转台，以允许在另一方向枢转。穿过这些孔的销子提供足够的自由间隙，当起重机进行摆动操作时，对齿条和小齿轮组件没有施加弯折力矩。齿条710延伸穿过小齿齿轮，也终止于孔710，其含有万能接头(未示)，齿条通过该万能接头连接于枢转架640。

【0066】齿条710具有一个矩形剖面，其带有彼此相对的第一侧、第二侧712、714，以及彼此相对的第三、第四侧716、718。齿条包括第一侧、第二侧712、714上的齿722。齿722制有焊接到齿条710的扇形齿结构。如图19所示，齿结构具有锥形上部形状，包括一个在其外底部角部的凹槽，其为焊珠715提供空间。齿722的每个扇段也包括四个孔，螺栓717穿过该孔把齿扇段夹持到侧面712、714，而它们正在被焊接。

【0067】齿条和小齿轮组件具有与齿条的第一侧712上的齿722啮合的第一、第三小齿齿轮731、733、以及与齿条的第二侧714上的齿722啮合的第二、第四小齿齿轮732、734。每个小齿齿轮由独立的液压马达驱动，附图19示出其中的两个793、794。驱动第一小齿齿轮731的马达(未示出)安装在壳体720上，邻近齿条710与驱动第三小齿齿轮733的相对侧。驱动第二小齿齿轮732的马达(未示出)安装在壳体720上，邻近齿条与驱动第四小齿齿轮734的相对侧。每个液压马达由闭环液压系统提供动力。在一个优选实施例中，起重机610具有两个发动机，每一个都具有一个驱动八个泵的动力输出。一个泵会给两个液压马达提供动力。但是，液压系统的阀和控制系统的控制器优选被设计为一个泵可以给所有使用在齿条小齿轮致动器上的四个马达提供液压动力。

【0068】驱动第第一、第四小齿齿轮731、734的液压马达(包括马达794)安装在壳体720上，邻近齿条710的第三侧716。驱动第二、第三小齿齿轮732、733的两个液压马达(包括马达793)安装在壳体720上，邻近齿条710的第四侧718。八个滚柱752固定到壳体720，还与齿条710的第一、第二侧712、714的内边界部分(在齿固定之处外侧)滚动啮合，对该结构提供稳定性。

【0069】齿条小齿轮组件还包括系列设置在每个液压马达和由该液压马达驱动的小齿齿轮之间的行星齿轮。如在附图19、20所示，在所示的实施例中，在液压马达793和小齿齿轮733之间有四组行星齿轮743、753、763、773。另外，在液压马达793的右侧，有一个弹簧设置液压释放的多盘式制动器783。在每一个马达上都可以发现该相同的马达、齿轮和制动器的布置。例如，在马达794和小齿齿轮734之间安装有带制动器784的行星齿轮744、754、764、774。附图24示出齿条和小齿轮致动器的不同实施例。在该实施例中，马达驱动器894和制动器884部分具有对行星齿轮系统874、864、854、844的右角输入。该右角输入布置对该驱动系统提供一个较短总长，可以使其成为更为容易包装和船运的子组件。

【0070】起重机610配备有平衡重支撑系统810，这可以要求其符合某些国家的起重机规定。由于本发明平衡重单元634可以相对于转台向前移动，支撑系统上的平衡重支撑件可以干涉摆动操作，除非它们有足够的间隔。但是，这会使支撑结构自身变得非常宽大。所以，本发明开发出一种支撑结构，其连接到包括伸缩平衡重支撑系统的平衡重单元。

【0071】平衡重支撑系统810包括至少两个支撑脚820形式的地面接合构件，可以在负载突然释放时向平衡重提供支撑。支撑结构810包括连接于地面接合构件以及其之间的伸缩结构830，使得地面接合构件之间的距离可以在至少第一和第二位置之间调节，如图25所示的实线和点化线。平衡重单元包括平衡重托盘840，其上支撑有单个平衡重842，伸缩结构830包括两个梁832和安装在平衡重托盘840的槽路内的液压缸(未示)。伸缩结构类似于通常在轮式支撑起重机上的动臂。平衡重单元634被构造为可以去除平衡重支撑结构810，起重机有没有该结构均可以发挥作用。

【0072】如图26所示，当平衡重单元634处于其向前位置时，平衡重支撑接合构件820会在其第一位置干涉起重机的摆动操作，在该第一位置它们完全缩回。但是，当该结构被延伸以把地面接合构件820移动到它们被延伸的第二位置时，它们不会干涉起重机的摆动操作。如果起重机610的平衡重单元634不是完全向前时，没有必要把支撑件820延伸到其延伸位置。这是因为在其部分返回位置，如图16所示，支撑脚820在摆动操作时不会触及履带614、616。

【0073】支撑脚820被构造为当平衡重单元634定位于正好在桅杆630下方时，从而平衡重在通过使张紧部件632绕桅杆630的顶部枢转产生的弧形内距地面在其最近点，支撑脚820会仍然在距地面一个合适的距离(比如15英寸)内，使得在起重机正常运行时，支撑脚在拾取、移动和设置操作中从来不会接触地面。在该情形下，在更向前位置(如图15实线所示)，支撑脚820可以具有41英寸的间隙，在平衡重的完全延伸位置(如图15所示的点画线)，支撑脚47离地间隙可以为47英寸。

[0074]在本发明的优选实施例中，平衡重单元一直由桅杆和定位机构支撑。当额定容量以下的负载施加于吊钩上时，无需使用单独的车辆以支撑平衡重。与一些现有技术的移动式提升起重机中使用的自由悬吊的平衡重相比，无需将平衡重单元放置在地面上。因此，大大地减少了用以进行起重机10的操作的地面准备工作。在本领域目前采用的系统中，在吊钩上具有或不具有负载时，车辆时刻位于适当位置且必须成为提升计划的一部分，本发明相对其具有极大的优势。在建筑工地上频繁出现的障碍物使得很难放置起重机及车辆。最近已经开发出了设计用于放置车辆以减小体积影响的伸缩系统，但是车辆仍然位于适当位置且必须考虑在内。使用车辆系统的关键之处是在摆动过程中提供滚动路径。由于车辆以很大的半径(20-30米)运行，大范围的摆动面需要使用木垫层。本发明的优选实施例中的自支撑平衡重避免了使用车辆及必要的垫层。

[0075]所述平衡重移动结构一般可使平衡重移动至少10米的距离，优选地至少20米，这取决于起重机的规格。在起重机10的实施例中，液压油缸38优选地具有至少5米的冲程。由于所示的几何形状，使得平衡重单元的重心可移动至距转台的旋转中心28米(90英尺)的距离处。或者，当液压油缸38完全缩回时，平衡重单元的重心距旋转中心仅7米(23英尺)。根据定位机构的几何形状，该最前方位置可以更短。优选地，平衡重移动结构可移动平衡重到位于距旋转轴7米的区域内的位置，以及远离旋转轴至少28米的位置处。对于起重机410的实施例，通过仅有5.6米冲程的油缸，平衡重移动结构可将平衡重移动至少22米的距离。在这一结构中，平衡重可移动到位于距旋转轴约6米的区域内的位置，以及移动到距旋转轴至少28米的位置。当平衡重单元由桅杆顶部悬垂而下，与在附图所示实施例中的情形相同，平衡重移动结构可将平衡重移动并保持在桅杆顶部前方的位置，从而，张紧部件相对旋转轴形成大于5°的角度，优选地大于10°，更为优选地大于13°。当平衡重位于桅杆顶部后方的位置时，张紧部件相对旋转轴具有至少5°的角度，优选地至少10°，更为优选地至少13°。

[0076]如果需要，油缸38或齿条小齿轮组件636的伸出可由计算机控制，从而自动地移动平衡重单元至所需的位置，以平衡被提升的负载，或转臂操作。在这种情况下，可使用针式负载单元检测后臂架中的负载，并移动平衡重至负载达到理想水平的位置。如果需要，平衡重单元的位置可在由线性致动装置、油缸38或齿条小齿轮组件636的完全缩回和完全伸出决定的区域之间无限变化。可变的定位系统自身平衡了所需的负载力矩。换句话说，如果安装了部分平衡重，平衡重将自动地进一步向后定位以抵消所需的负载力矩。只有在到达最后方位置时，才降低起重机的容量。

[0077]在本发明的优选方法中，将所有的平衡重移动至最后方位置，最大限度地发挥了平衡重对起重机负载力矩的作用。当吊钩上无负载时，平衡重将尽可能向前地加以定位。该最前方位置容许平衡重最大化，同时保持所需的向后稳定性。在优选实施例中，起重机的平衡重总量至少为250公吨，优选地至少为700公吨，更为优选地，至少为900公吨，其最大额定负载力矩至少为6250公吨-米，优选地至少为17500公吨-米，更为优选地至少为27500公吨-米，其最大额定负载力矩与平衡重的总重之比至少为25，优选地至少为30。

[0078]如上所述，现有技术的设计方案通常具有三个平衡重组件。优选的起重机的位置可变的平衡重只有一个组件。在传统的设计方案需要1000吨的平衡重的情况下，为了实现同样的负载力矩，具有位置可变的平衡重的起重机10需要约70％的，或700公吨的平衡重。减少的30％的平衡重直接地降低了平衡重的成本，尽管该成本部分由定位机构的成本抵销。如上所述，在美国高速公路的限制下，300公吨的平衡重需要15辆卡车运送。因此，减少总平衡重就减少了在工作场所之间运送起重机所需的卡车的数量。所述定位机构设计成与转台的后部结合，不需要额外的运送卡车。如果必须将其移除以达到运送重量的要求，可能需要一辆卡车。

[0079]由于平衡重的显著减少(在上述实施例中，为300公吨)，最大地面支撑反作用力也减少了同样的量值。平衡重仅定位在提升负载所需的尽可能向后的位置。起重机和平衡重尽可能地保持紧凑，且只在需要额外的负载力矩时才伸展开。更进一步的特征是可在中间位置操作减少的平衡重。在吊钩上无负载时，减少的平衡重将平衡向后的稳定性需求。位置可变功能可另行关闭，起重机可按照传统的提升起重机操作。所述系统可升级。在极大容量起重机中存在的优势在300公吨容量的以及或许小至200公吨容量的起重机中同样存在。

【0080】使用齿条和小齿轮组件而不是液压油缸作为平衡重移动结构的线性致动装置，具有几个优点。其中最为明显的是，液压油缸足够大到产生用来移动本发明设计的较大的平衡重的成本，要比能够产生同样力量和延伸的处于和小齿轮组件的成本要大。另一个因素是，液压流体的热膨胀系数大于钢的热膨胀系数。因此，在使用油缸而液压流体变热时，可以改变的油缸的延伸长度要比齿条小齿轮装置在同样运行条件下改变的长度大。另外，用该优选齿条小齿轮系统，可以容易地包括机械锁定结构。

[0081]可以理解，对此处所描述的优选实施例做出的各处变化和更改，对本领域技术人员来说，是显而易见的。例如，如果起重机的装载和操作从不在后臂架中产生压力，后臂架可包括设置用于承受张力负荷的吊带。线性致动装置、后臂和枢转架可与图中所示相异地进行相互连接，且仍可连接在转台和平衡重单元之间，以实现所需的平衡重单元的移动。进而，起重机的部件不必总是如图所示地直接连接。例如，桅杆与后臂架连接，张紧部件可在后臂架与桅杆连接的位置附近与桅杆连接。在不脱离本发明的宗旨和范畴、且不削弱其潜在的优势的前提下，可以做出这样的变化和更改。因此应认为，这样的变化和更改包括在所附权利要求的范围内。

Claims (24)

1、一种操作移动式提升起重机的方法，所述起重机包括：

具有可移动的地面接合部件的车体；

转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；

枢转地安装在转台前部的悬臂，其中提升绳索从该悬臂延伸出来；

以其第一端安装在转台上的桅杆；

至少一个线性致动装置；以及

可移动平衡重单元；所述方法包括：

a)在负载下执行拾取、移动和放置操作，其中在执行拾取、移动和放置操作过程中，通过伸缩所述线性致动装置把所述可移动平衡重单元移向和移离所述转台的前部；但是，其中可移动平衡重从不由地面支撑，而是由地面接合部件间接地支撑在车体上。

2、如权利要求1所述的方法，其中，所述起重机还包括至少一个枢转地以其第一端连接到转台上的臂，其中所述线性致动装置以其第一端连接到转台上，且以其第二端连接枢转臂，其中当所述线性致动装置缩回和伸出时，所述线性致动装置使所述臂枢转。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述线性致动装置包括一个齿条和小齿轮组件。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述起重机还包括枢转架和后臂，枢转架连接在转台和线性致动装置之间，后臂连接在枢转架和平衡重单元之间，其中，当所述线性致动装置缩回和伸出时，线性致动装置使所述后臂移动所述平衡重单元。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述齿条和小齿轮组件包括四个小齿齿轮，每一个都由独立的液压马达操作。

6、一种移动式提升起重机，包括：

a)具有可移动的地面接合部件的车体；

b)转动地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动的转台；

c)枢转地安装在转台前部的悬臂；

d)以其第一端安装在转台上的桅杆；

e)连接在桅杆和转台的后部之间的后臂架；

f)可移动平衡重单元；

g)至少一个线性致动装置；以及

h)至少一个臂，所述臂枢转地以其第一端连接到转台上、以其第二端连接线性致动装置，所述臂和线性致动装置连接在转台和平衡重单元之间，从而，线性致动装置的伸缩使平衡重单元相对转台的位置发生变化。

7、如权利要求6所述的移动式提升起重机，其中，所述线性致动装置枢转地连接在转台上。

8、如权利要求7所述的移动式提升起重机，其中，至少一个臂包括枢转架和至少一个后臂，所述枢转架连接在转台和线性致动装置之间，所述后臂连接在枢转架和平衡重单元之间。

9.如权利要求6所述的移动式提升起重机，其中，所述线性致动装置包括一个齿条和小齿轮组件。

10.如权利要求9所述的移动式提升起重机，其中，所述齿条和小齿轮组件包括分别由第一、第二液压马达驱动的至少第一、第二小齿齿轮。

11.如权利要求10所述的移动式提升起重机，其中，所述齿条包括彼此相对的第一、第二侧面，彼此相对的第三、第四侧面，第一小齿齿轮与齿条的第一侧上的齿啮合，第二小齿齿轮与齿条的第二侧上的齿啮合，其中第一液压马达安装成邻近齿条的第三侧，第二液压马达安装成邻近齿条的第四侧。

12.如权利要求11所述的移动式提升起重机，其中，齿条和小齿系统还包括第三、第四小齿齿轮，分别由第三、第四液压马达驱动，其中第一、第四液压马达安装成邻近齿条的第三侧，第二、第三液压马达安装成邻近齿条的第四侧。

13.如权利要求9所述的移动式提升起重机，其中，所述齿条和小齿条组件包括一个楔形板结构，带有焊接到齿条的扇形齿结构。

14.如权利要求10所述的移动式提升起重机，其中齿条和小齿轮组件还包括系列行星齿轮组，位于每个液压马达和由该液压马达驱动的小齿齿轮之间。

15.如权利要求10所述的移动式提升起重机，其中每个小齿齿轮和液压马达结合体还包括一个弹簧设置液压释放制动器。

16.如权利要求10所述的移动式提升起重机，其中液压马达由闭环液压系统供给动力。

17、一种移动式提升起重机，包括：

a)具有可移动的地面接合部件的车体；

b)转台，转动地绕着车体的旋转轴线连接从而可相对地面接合部件摆动；

c)枢转地安装在转台前部的悬臂；

d)可移动平衡重单元；以及

e)平衡重移动结构，其连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动并保持在向前位置以及向后位置；

f)其中平衡重移动结构包括具有壳体和齿条的齿条小齿轮组件，该齿条具有矩形剖面，该齿条带有彼此相对的第一、第二侧面，彼此相对的第三、第四侧面，具有在第一侧、第二侧上的齿，与齿条第一侧的齿啮合的至少第一、第三小齿齿轮，与齿条第二侧的齿啮合的至少第二、第四小齿齿轮，其中每个小齿齿轮由独立的液压马达驱动，其中驱动第一小齿齿轮的马达安装在壳体上，邻近齿条的与驱动第三小齿齿轮的马达相对侧，驱动第二小齿齿轮的马达安装在壳体上，邻近齿条的与驱动第四小齿齿轮的马达相对侧。

18.如权利要求17所述的移动式提升起重机，其中，驱动第一、第四小齿齿轮的液压马达安装在壳体上邻近齿条的第三侧，其中驱动第二、第三小齿齿轮的两个液压马达安装在壳体上邻近齿条的第四侧。

19.如权利要求17所述的移动式提升起重机，其中，所述齿条和小齿轮组件还包括系列行星齿轮组，位于每个液压马达和由该液压马达驱动的小齿齿轮之间。

20.如权利要求17所述的移动式提升起重机，其中，每个小齿齿轮和液压马达结合体还包括一个弹簧设置液压释放多盘式制动器。

21、一种移动式提升起重机，包括：

a)具有可移动的地面接合部件的车体；

b)转台，旋转地连接到车体上从而可相对地面接合部件摆动；

c)枢转地安装在转台前部的悬臂，其包括用于处理负载的负载提升绳索；

d)可移动平衡重单元；以及

e)平衡重移动结构，其连接在转台和平衡重单元之间，以使平衡重单元可移动并保持在前方位置和后方位置；以及

f)平衡重支撑结构，其连接到平衡重单元，包括至少两个在负载突然释放时向平衡重提供支撑的地面接合部件，该支撑结构包括伸缩式结构，其连接到地面接合部件及其之间，使得地面接合部件之间距离可以被调整在至少第一、第二位置之间。

22.如权利要求21所述的移动式提升起重机，其中所述平衡重结构被构造为可以去除所述平衡重支撑结构，起重机可以在具有所述平衡重结构和没有该所述平衡重结构下起作用。

23.如权利要求21所述的移动式提升起重机，其中当所述平衡重单元位于其向前位置时，平衡重支撑地面接合部件会在其第一位置干涉起重机的摆动操作，但不会在其第二位置干涉起重机的摆动操作。

24.如权利要求21所述的移动式提升起重机，其中所述平衡重单元包括平衡重托盘，其上支撑有单个平衡重，所述伸缩式结构包括两个安装在平衡重托盘的槽路内的伸缩式梁。

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