CN101955132B - 具有起重臂提升辅助结构的起重机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有起重臂提升辅助结构的起重机。一种提升起重机包括：车体；将车体抬起以脱离地面的地面接合部件；可旋转地连接到所述车体上的旋转底座；起重臂，该起重臂在第一端枢转地安装到旋转底座，载荷提升索邻近于起重臂第二端延伸；起重臂提升机构，其可以用来在起重机作业期间改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及连接到所述起重臂的起重臂提升辅助结构。所述起重臂提升辅助结构优选包括：与地面接触的至少一个地面接合部件；在辅助结构地面接合部件和起重臂之间延伸的起重臂提升部件。所述起重臂提升部件支撑起重臂的至少一部分重量。

Description

具有起重臂提升辅助结构的起重机

技术领域

通常本发明涉及一种具有枢转起重臂的提升起重机，该枢转起重臂具有从起重臂延伸的载荷提升索，本发明尤其涉及一种具有用于在装配操作中辅助提升起重臂的辅助结构的提升起重机。

背景技术

通常提升起重机通常包括：车体；将车体抬起以脱离地面的地面接合部件；可旋转地连接到上述车体上的旋转底座，以便该旋转底座可以相对于地面接合部件旋转；以及，枢转安装到上述旋转底座上的起重臂，具有从其延伸出的载荷提升索。具有枢转起重臂的提升起重机还包括起重臂提升机构，其可以用来在起重机作业期间改变起重臂相对于旋转底座的角度。对于移动式提升起重机，具有许多不同类型的可移动的地面接合部件，最值得指出的是车载式起重机和履带式起重机的轮胎。通常，提升起重机包括用于在起重机提升起重臂或升起载荷的时候帮助保持起重机平衡的配重。此外，提升起重机通常被构建成具有由多个起重臂段组成的起重臂，有些起重臂段具有不同的长度，用以构成不同长度的起重臂。通过这种方式，起重机可以基于所要执行的提升被装配成具有不同长度的起重臂，当所要执行的提升涉及较大的高度或者较长的范围时，就使用较长的起重臂。

通常，提升起重机是基于它们能够提升的最大载荷来设计，此外其设计还必须考虑到在起重机以各种不同的起重臂角度和起重臂长度提升载荷的时候由载荷和起重臂产生的力矩。通常，起重机生产商将会为其销售的每一个起重机提供载荷图表，为每一个起重臂长度显示能够以不同的起重臂角度提升的最大载荷。这些载荷图表考虑到了起重机设计的结构能力和稳定性。结构能力涉及到如下事实，在执行提升的时候起重机部件可以承受在各个部分上产生的载荷。例如，转盘必须构建成每一段都具有足够的强度，这样当起重机提升载荷的时候，可以承受转盘的每一个部件比如辊子上的力。类似地，起重臂必须被构建成当所有压缩力施加在起重臂的各个部件上的时候其不会发生弯曲。对于许多部件来说，结构能力与直接的力和转矩力相关，并且必须考虑到起重机可以在吊钩上挂有载荷的时候回转或者移动的事实。在另一方面，稳定性主要与起重机作为一个整体可以在起重机提升作业期间保持直立状态有关系。如果以较小的起重臂角度提升过大的载荷，那么由载荷和伸出的起重臂产生的、从前端的支点(通常是起重机的履带接合地面的最远点)测量出的力矩，可能导致起重机发生倾翻。增加配重可以增强起重机的稳定性，但是也会需要增加起重机的结构能力。

通常除了可以提升的最大载荷，提升起重机对于起重臂的重量和长度会有限制，所述起重臂在起重机装配期间可以由起重机升起脱离地面。可以承受更大压力的、从而因此增加起重机最大提升能力的起重臂通常需要更大的横截面与更厚的部件。然而这些特征增加了起重臂每单位长度的重量。在装配操作期间，当起重机试图提升起重臂脱离地面的时候，该起重臂处于水平的起重臂角度，仅仅由起重臂的重量和固定在起重臂顶部的物品所产生的力矩是巨大的。

通常大多数起重机设计被平衡成使得结构能力和起重机稳定性均限制可以从地面提升的起重臂的最大长度。在实践中，通常相对于稳定性具有稍多的结构能力，也就是说，稳定性通常决定了可以提升的最大的起重臂长度和重量。

通常起重机使用者希望可以提升更长的起重臂以实现更大的范围，或者提升具有更大重量的起重臂以实现更大的能力。在某些情况下使用者同时希望更长的长度和更大的能力。在过去，在装配和拆卸起重机的时候，通过在作业场地使用辅助起重机来帮助升降起重臂的方式，来实现可以使用超出起重机自身提升能力的更长的/更重的起重臂。但是，如果起重臂在紧急情况下需要被降低，而又没有辅助起重机可以使用，那么就没有可以方便的在不引起起重机倾翻的情况下将起重臂降低到地面的方法。

通常起重机生产商通过在他们的起重机上提供特征的方式作出应对，这些特征允许起重机提升比其它方式可能实现的更长的起重臂。例如，LiebherrLR1600/2型起重机在车体的一侧装配了附加的一对提升支持部。这些增加了支点并因此提供了更大的起重臂提升稳定性。但是，由于上述提升支持部在车体上，整个起重机的结构系统(所有的结构部件)必须增大以允许更长/更重的起重臂被提升。

通常因此需要一种可以补充起重机稳定性的方法，用这种方法，在起重机装配操作期间，起重机可以提升更长的和/或更重的起重臂而不需要增加起重机的结构能力，并且该方法不需要随时可用的辅助起重机。

发明内容

通常发明了提升起重机的起重臂提升辅助结构，其与起重机的通常的起重臂提升系统一道工作用以提供附加的起重臂提升能力。该辅助力施加在起重臂上。起重机结构部件的载荷没有受到明显的影响。

通常在第一方面，本发明的提升起重机包括：车体；将车体抬起以脱离地面的地面接合部件；可旋转地连接到车体的旋转底座；起重臂，该起重臂在第一端枢转地安装到旋转底座并且载荷提升索邻近于起重臂的第二端延伸；起重臂提升机构，其可以用来在起重机作业期间改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及连接到所述起重臂的起重臂提升辅助结构，包括：与地面接触的至少一个地面接合部件；以及在辅助结构地面接合部件和起重臂之间延伸的起重臂提升部件，该起重臂提升部件支撑起重臂重量的至少一部分。

通常在第二方面，本发明的移动式提升起重机包括：车体；将车体抬起以脱离地面的活动的地面接合部件；可旋转地连接到车体的旋转底座；起重臂，该起重臂在第一端枢转地安装到旋转底座并且载荷提升索邻近于起重臂的第二端延伸；连接到旋转底座的起重臂提升卷筒以及连接在所述起重臂提升卷筒和起重臂第二端之间的起重臂提升索具，起重臂提升卷筒和索具用来改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及连接到所述起重臂的起重臂提升辅助结构，其包括两个液压缸，每一个在其下端具有千斤顶衬垫。

通常在第三方面，本发明涉及装配提升起重机的方法，其中该提升起重机在作业期间包括：车体；将车体抬起以脱离地面的地面接合部件；可旋转地连接到车体的旋转底座；起重臂，该起重臂在第一端枢转地安装到旋转底座并且载荷提升索邻近于起重臂的第二端延伸；起重臂提升机构，其可以用来在起重机作业期间改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及起重臂提升辅助结构；该方法包括：a)将起重臂的第一端连接到旋转底座并构建起重臂，所述起重臂平行于地面从旋转底座伸出并且在第一位置由地面支撑，所述起重臂的重量和长度足够产生在起重机起重臂提升机构试图不使用起重臂提升辅助结构将起重臂提升脱离地面的情况下倾翻起重机的力矩；b)将起重臂提升辅助结构定位在地面和起重臂之间，所述起重臂提升辅助结构连接到起重臂；c)用起重臂提升辅助结构和起重臂提升机构一起来将起重臂绕着其与旋转底座的连接部枢旋，并将起重臂从第一位置提升到定义了第一起重臂角度的第二位置，该第一起重臂角度至少和所需要的起重臂角度一样大，以便即使该起重臂提升辅助结构不再与地面接触时由起重臂产生的力矩也不再会倾翻起重机；以及d)使用起重臂提升机构将起重臂提升到比第一角度陡的第二角度，此处起重臂提升辅助结构不再与地面接触。

通常一个示例性的起重臂提升辅助结构使用两个邻近起重臂端部(boombutt)的伸缩式(三级)缸体。从这些缸体产生的力与起重机正常的起重臂提升机构一起来提供附加的起重臂提升能力。这个示例性的设计提供了从地面到35度-40度起重臂角度的缸体辅助力。在这个角度，从起重臂产生的力矩已经减小，起重臂提升几何结构得到改善，这样起重机的稳定性和正常的起重臂提升机构可以支撑所述起重臂。起重臂提升辅助结构也用来在起重臂被降低到地面的时候提供附加的稳定性。本发明的这些和其他优点，以及本发明自身，会从附图的角度更加容易得到理解。

附图说明

通常图1是使用本发明的移动式提升起重机的侧向正视图，用实线显示装配位置，用虚线显示工作位置。

通常图2是图1中的起重机的一部分在初始阶段装配位置的放大了的侧向正视图。

通常图3是图2中的起重机的一部分在第二阶段装配位置的放大了的侧向正视图。

通常图4是图2中的起重机的一部分在第三阶段装配位置的放大了的侧向正视图。

通常图5是图2中的起重机的一部分在第四阶段装配位置的放大了的侧向正视图。

通常图6是图2中的起重机的一部分在工作位置的放大了的侧向正视图。

通常图7是图1中的起重机中使用的起重臂提升辅助结构的透视图。

通常图8是图7中起重臂提升辅助结构沿着线8-8截取的前向正视图。

通常图9是图7中起重臂提升辅助结构沿着线9-9截取的侧向正视图。

具体实施方式

通常现在进一步描述本发明。在下边的章节中，本发明的不同的方面会更加详细地得到定义。如此定义的每一个方面可能与任何其他方面相结合，除非有明确地指出相反的意思。特别地，所指出的作为优选的或者有利的任何特征可以与被指出作为优选的或者有利的任何其他特征相结合。

通常说明书和权利要求书中使用的一些术语有如下定义的含义。

通常术语“起重臂的重心”表示起重臂可以得到平衡的点。在计算重心时，必须考虑到在起重臂初始提升的时候需要被提升的所有连接到起重臂结构的部件，比如安装在起重臂顶部用于载荷提升索的任何滑轮。

通常由于起重臂可以具有各种不同的横截面形状，但是都设计具有中心线，压力(压缩)载荷最好绕着该中心线分配，因此术语“起重臂角度”表示起重臂的该中心线相对于水平线的角度。

通常术语“水平起重臂角度”表示在起重臂处于或非常接近于与重力方向垂直的角度时的位置。类似地，术语“与地面平行”具有同样的意思。这些术语的意思都考虑到在正常的起重机装配和使用中发生的微小的变化，但是本领域技术人员仍然可以将其认为是水平的。例如，在起重臂被提升到工作位置之前在地面上被初始装配的时候，即使地面不是严格水平的或者起重臂的一些部分在垫块上，其仍然可以被认为是处于水平起重臂角度。所述起重臂可以基于所使用的垫块稍微高于或者稍微低于精确的水平位置，并仍然可以被认为是处在水平起重臂角度并与地面平行。

通常术语“伸缩缸体”表示具有至少一个延伸级的缸体。因此具有从缸体伸出的杆的简单液压缸可以被认为是本申请的伸缩缸体。除了液压缸之外，气动缸也符合伸缩缸体的分类。多级伸缩缸体也在术语“伸缩缸体”的意思范围之内。

通常如上文所述，在起重机提升作业期间稳定性主要涉及到起重机作为一个整体可以保持直立状态。具有绕着下部机件旋转的上部机件的提升起重机的前倾翻稳定性可以用a)整个起重机的重心和旋转轴线之间的距离与b)前部支点(通常是起重机的履带接合地面的最远点)和旋转轴线之间的距离之间的比来表示。这样如果整个起重机的重心和旋转轴线之间的距离是4.5米，而前部倾翻支点和旋转轴线之间的距离是5米，那么稳定性就是0.9。上述比值越低，起重机越稳定。当然，起重机的重心是不同起重机部件的重心的相对量值(数量)和相对位置的函数。因此，起重臂的长度和重量以及起重臂角度可以极大地影响整个起重机的重心位置，并因此影响稳定性。提升起重臂会增加起重机的稳定性，因为起重臂的重心会更加接近旋转轴线，从而整个起重机的重心更接近旋转轴线。因此，随着上述比的分子减小，稳定性数值降低，表明起重机更加稳定。

通常当确定整个起重机的重心的时候，通常有用的是：通过考虑每个单独的起重机部件的重量及该部件的重心到参照点的距离来确定其对重心的贡献(作用)，然后对每一个起重机部件关于上述参照点产生的力矩来求和。求和中的各个值通过将部件的重量乘以该部件的重心和所述参照点之间的距离来确定。对于前部倾翻稳定性计算，当使用求和来确定整个起重机的重心时候，通常采用前倾翻支点作为参照点。

通常当考虑由起重臂产生的力矩时，通常将位于整个起重臂的重心处的起重臂总重量分为两个单独的重量，一个在起重臂端部，称为“起重臂端部重量”，另一个在起重臂顶部，称为“起重臂顶部重量”。起重臂的总重量等于起重臂顶部重量加上起重臂端部重量。那些重量通过计算如果起重臂只是简单的在每一端得到支撑，同时假设载荷提升索到达但是没有穿绕通过起重臂顶部以及起重臂带索未连接时所产生的力来确定。因此，如果在起重臂连接到旋转底座的地方(起重臂铰接点)一个标度(量表)被置于起重臂端部之下，而在起重臂顶部滑轮被连接的地方另一个标度被置于起重臂顶部之下，那么上述两个标度上的重量之和当然就是起重臂的重量，每一个单独的标度重量就分别是起重臂端部重量和起重臂顶部重量。

通常在起重臂从地面提升期间或者降低到地面期间，一种观察起重机稳定性的方式是考虑“起重臂余量”(boom reserve)。所述起重臂余量是可以增加到起重臂顶部上以将稳定性的值变为1.0的附加重量。例如，如果在规定的起重机构造中起重臂可以从水平位置被起重机中的起重臂提升机构提升起来而不发生起重机倾翻，且如果在起重臂的顶部增加3000磅的重量会使得整个起重机的重心移出至前部倾翻支点正上方的点(意味着如果起重臂被试图升起的时候，起重机的后部会在起重臂被抬离地面的时候脱离地面)，那么该规定构造中的起重机和起重臂会具有3000磅的起重臂余量。起重臂余量越大，安全系数就越高，确保在将起重臂从水平地面抬升期间或者在将起重臂降低到水平地面期间，起重机不会发生倾翻。

通常本发明可以应用到多种类型的起重机上，将结合移动式提升起重机10对本发明加以描述，如图1中的操作配置所示。所述移动式提升起重机10包括低位机件，也称为车体，以及履带14形式的活动的地面接合部件。当然具有两个履带14，但是从起重机10的侧视图中只可以看到其中的一个履带。在起重机10中，地面接合部件可以是两套履带，每一侧具有前、后履带。当然，可以使用多于那些所显示的附加履带，也可以使用其他类型的地面接合部件，比如轮胎。

通常旋转底座20用转盘安装到车体，使得旋转底座可以相对于地面接合部件14绕着轴线回转。旋转底座支撑枢转地安装在旋转底座的前部部分上的起重臂22以及在起重机作业期间可以用来改变起重臂相对于旋转底座的角度的起重臂提升机构。在起重机10中，所述起重臂提升机构包括连接到旋转底座的起重臂提升卷筒50和连接在起重臂提升卷筒和起重臂第二端之间的起重臂提升索具(会在下文更加详细地加以描述)。所述起重臂提升机构还包括：活动桅杆28，该活动桅杆28在其第一端安装在旋转底座上，上部滑轮组38邻近于所述桅杆的第二端连接到所述桅杆；以及安装在旋转底座后部的下部滑轮组37。起重机10还包括配重单元34。所述配重可以是在支撑部件上多个独立配重元件堆的形式。

通常在正常的起重机作业期间，载荷提升索24被穿绕在起重臂22上的至少一个滑轮上并支撑吊钩滑车26。更典型地，起重臂顶部和吊钩滑车的每一个包括穿绕载荷提升索的多个滑轮，提供滑轮组的作用。在另一端，载荷提升索被缠绕在连接到旋转底座的载荷提升卷筒70上。起重臂提升卷筒可以通过设置在依次连接到旋转底座的另一个部件上的方式连接到旋转底座。所述旋转底座20包括通常存在于移动式提升起重机上的其他元件，诸如操作室以及用于起重臂提升索具的起重臂提升卷筒50。用于吊车索的第二提升卷筒80可以安装在起重臂端部。

通常在旋转底座20、桅杆28顶部和起重臂22之间的起重臂提升索具被用来控制起重臂角度并传递载荷，以便配重可以用来平衡由起重机提升的载荷。所述起重臂提升索具包括呈缠绕在起重臂提升卷筒50上的、穿绕通过下部滑轮组37和上部滑轮组38的滑轮的钢丝绳25形式的起重臂提升索。所述起重臂提升卷筒50被安装在连接到旋转底座的框架中。所述索具还包括连接在起重臂顶部和桅杆28顶部的轴之间的固定长度的带索21，上部滑轮组38的滑轮被安装在所述桅杆28的顶部。这种设置允许所述起重臂提升卷筒50旋转以改变在下部滑轮组37和上部滑轮组38之间的起重臂提升索25的量，因此改变在旋转底座20和桅杆28之间的角度，这又改变了在起重臂22和旋转底座20之间的角度。

通常起重臂挡块15被连接到起重臂并与起重臂一起移动。但是，在陡的起重臂角度的情况下，所述起重臂挡块15与旋转底座接触并防止起重臂向后发生倾翻。如果起重臂22将要向后缩回超出其最大设计的接近竖直的位置，那么压缩载荷会通过起重臂挡块15被传递到旋转底座。

通常如上文所述，起重臂22通过将多个起重臂段连接在一起的方式来构建。枢转地连接到旋转底座的起重臂段形成了起重臂端部27。如上文指出的那样，在起重机作业期间所述起重臂通过一对各自由多段组成的起重臂带索21来支撑。

通常所述起重机10与传统的起重机在一些方面有所不同。第一，当起重臂平行于地面从旋转底座伸出的时候，所述起重臂的长度和重量会产生在起重机的起重臂提升机构试图自身将起重臂抬离地面时使起重机10发生倾翻的力矩。第二，起重机10包括以较低的起重臂角度设置在起重臂和地面之间的起重臂提升辅助结构40。所述起重臂提升辅助结构40用来帮助将起重臂提升到一定角度，在该角度即使所述起重臂提升辅助结构不再与地面接触，由起重臂产生的力矩也不再会将起重机倾翻。

通常所述起重臂提升辅助结构40被连接到起重臂22，最好是在起重臂的枢转连接到旋转底座20的第一端和起重臂的重心之间。优选地所述起重臂提升辅助结构相对接近于旋转底座连接部，以便所述结构需要抬升的距离小于由该抬升所产生的起重臂角度的增量，但是需要足够远离旋转底座连接部，这样可以最小化所需要的力。所述起重臂提升辅助结构必须设置在机构倾翻支点的前面。连接位置取决于两个量：缸体的行程(移动距离)和缸体产生的力。在希望将行程保持在合理范围内的同时，还希望使力最小化，原因均在于缸体自身的设计方面，还因为起重臂必须承载缸体施加到其上的载荷。为了最小化所述力，希望更加远离起重臂铰接点，但是这会增加需要的行程。为了最小化所述行程，希望尽可能地接近支点，但是这会增加由缸体产生的总体的力。因此，上述二者之间有个平衡，并且该平衡对于起重臂提升辅助结构所应用的每一个系统会发生改变。此外，由于所述起重臂通常由起重臂段构成，因此如果所述起重臂提升辅助结构被提供作为装配在已经设计好的起重臂段之间的单独单元，那么所述起重臂提升辅助结构的位置将必须位于起重臂段之间的接合点处。出于这种考虑，其最好被连接在所述起重臂端部27或者第一个短的起重臂节段连接到其余起重臂段的地方。当然所述起重臂提升辅助结构可以被设计成连接到已经存在的起重臂节段，在其位置方面提供更大的灵活性。

通常所述起重臂提升辅助结构40包括：与地面接触的至少一个地面接合部件；在所述辅助结构地面接合部件和所述起重臂之间延伸的起重臂提升部件，所述起重臂提升部件在其使用的时候支撑起重臂重量的至少一部分。所述起重臂提升部件可被定位成使得可以在起重臂相对于地面处于水平位置的时候帮助支撑起重臂，并且可以在起重臂被抬高到使得该起重机的稳定性不大于1.0的角度的时候继续辅助支撑所述起重臂。当起重臂只是稍微长于或者重于通常使用在起重机上的起重臂的时候，这个点可以在较低的起重臂角度达到，比如5度。优选地所述提升部件可以支撑所述起重臂，直到其被举升到起重机的起重臂余量是起重臂顶部重量的至少1％的位置，更优选的是直到起重机的起重臂余量是起重臂顶部重量的大约2％到5％的位置。通常，这会是相对于地面在20度到45度之间的角度，更优选的是在大约35度到45度之间的角度。进一步地，所述起重臂提升部件通过枢转连接被连接到所述起重臂，允许起重臂提升部件在起重臂被提升的时候绕着起重臂连接部枢转。

通常从图7-9中可以很好地看出，所述起重臂提升部件最好是由至少一个、或者更优的由两个单级或者多级可伸缩的缸体42构成。所述缸体42枢转地连接到框架44，所述框架44与起重臂段互连。所述可伸缩的缸体42最好是伸缩缸体并且最好是多级液压缸。在所示的优选的实施例中，每一个缸体42具有三级。使用最少三级缸体允许缸体在缩回位置保持较短的长度，使得所述缸体在起重臂相对于地面处于水平位置的时候可以设置在起重臂和地面之间，但是可以伸展到足够大的高度以使得起重臂被提升到该起重臂的力矩不会倾翻起重机的点。所述两个多级液压缸每一个在其下端都具有千斤顶衬垫43作为辅助结构的地面接合部件。

通常所述框架44包括主横梁45、两个侧梁46、顶梁和底梁47、以及支撑48。缸体42通过以销连接方式连接于焊接到所述主横梁45端部的板49的底部而被固定到框架44。通过这种方式所述缸体42和框架44被固定在起重臂22，从而所述缸体42可以在第一位置和第二位置之间相对于起重臂22枢转，在所述第一位置，缸体42大致与起重臂的中心线垂直，在所述第二位置，当在起重臂被降低到地面的过程中使用所述起重臂提升辅助结构的时候，起重臂的中心线和液压油缸之间的角度将有助于千斤顶衬垫43的定位。所述第二位置被选择成使得当起重臂被降低到地面并达到启动起重臂提升辅助结构以提供稳定性的角度时，所述缸体将会倾斜(成一定角度)来使千斤顶衬垫朝向起重机前方一段距离处的地面上的点位(引导)，该距离大致等于当起重臂处于水平位置时所述液压缸到起重机前部的距离。通过这种方式，在起重臂与地面平行时，也是当通过缸体施加最大的力时，所述缸体会再次接近竖直。在一些实施例中，所述第二位置会在缸体和起重臂中心线之间产生小于60度的角度(见图6)。

通常所述框架44最好连接在起重臂的各段之间，比如在起重臂端部27和第一起重臂插入段29之间。在其他实施例中，所述框架还可以连接到起重臂端部上方的插入物。连接到框架44顶部的是在框架的面向外部的一侧的凸起的、钩状的起重臂段的连接器52，以及在框架44的面向内部的一侧的凹进的起重臂段的连接器53。(本发明当然可以用在具有其他类型连接的起重臂上，比如传统的四销连接器。)连接到框架底部的是在面向外部的一侧的凸起的连接器54，以及在面向内部的一侧的凹进的连接器55。这些起重臂段的连接器是标准的并与起重臂端部27和第一起重臂插入段29上的相类似的连接器连接，以便如果由于起重机10装配短的起重臂而不需要起重臂提升辅助结构40时，所述第一起重臂插入段29通过使用标准的起重臂段连接器直接连接到起重臂端部27。

通常延长部56在底梁47的位置附近从框架44的每一个侧梁46延伸。所述延长部防止缸体42的底部向前摆动。此外，可以在车体和每一个千斤顶衬垫43之间连接挂件57，来保持千斤顶衬垫防止其在缸体42被伸长时向前滑动。一旦起重臂被升起，起重机就处于工作位置，起重臂提升辅助结构不再使用，挂件58用于连接在起重臂和缸体42之间来防止缸体42的底部向后摆动(图6)。当起重臂被降低的时候挂件58还将缸体42定位在正确的角度，这样千斤顶衬垫43在起重臂被提升的时候会在同样的位置与地面接触(相对于起重机前部)。最佳地在图7中看出，所述挂件58通过框架44和延长部56被连接到起重臂。

通常一种装配提升起重机10的方法包括首先将起重臂的第一端连接到旋转底座并构建起重臂，所述起重臂平行于地面从旋转底座伸出并由地面在多个点支撑。如图2中可见，起重臂端部27首先被连接到旋转底座20。框架44被连接到起重臂端部27，起重臂段在它们被布置在地面上的垫块19上时相互连接在一起。液压缸42被连接到起重臂端部来提供地面间隙。当所述起重臂由地面上的垫块19支撑时，所述起重臂端部27和框架44仅平行地连接到第一起重臂插入段29。在框架44后部上的连接器53和55被连接到起重臂端部27时，只有顶部起重臂段的连接器52与第一起重臂插入段29上的顶部连接器接合(然后只是部分地但是可旋转地接合)，因为当所述起重臂段支靠在地面上的垫块19上时，所述起重臂端部27与旋转底座的连接点与起重臂的中心线不在同样的高度。

通常其次，所述起重臂提升辅助结构40被定位在地面和起重臂22之间，所述起重臂提升辅助结构最好在旋转底座和起重臂的重心之间连接到起重臂。在这种操作中可能有若干不同的中间步骤。如图3中所示，这可以通过在活动桅杆28和起重臂端部27之间连接起重臂操作挂件39来实现。然后所述活动桅杆用于将起重臂端部27提升到所述起重臂提升辅助结构可以定位在地面和起重臂之间的位置，起重臂的第二端仍然由地面支撑。当然所述活动桅杆通过将起重臂提升索25拉到卷筒50上来升起，因此减小了延伸于下部滑轮组37和上部滑轮组38之间的绳索的长度。所述起重臂提升结构用来将起重臂提升到图3中所示的点位，在该点位，底部的起重臂段在起重臂插入段29上的连接部可以销接到框架44上的底部连接器54。在这个点位，桅杆28被降低，以便起重臂操作挂件39可以被移除，使得起重臂的重量在起重臂在旋转底座上的铰接点和支靠在地面上的起重臂的顶部之间分配。然后所述起重臂带索21安装在所述桅杆28和起重臂的顶部之间。然后用其正常的使用方式使用起重臂提升机构，通过活动桅杆28来帮助从起重臂的外端提升起重臂。然后所述缸体42从备用位置摆动到工作位置，将挂件57连接在起重机的车体和千斤顶衬垫43之间。然后伸长所述缸体42，以便使千斤顶衬垫接触到地面。优选地在地面上于千斤顶衬垫43之下设置钢板41，用于衬垫的支撑并将衬垫滑动到位。

通常第三，所述起重臂提升辅助结构40和起重臂提升机构被一起使用，使起重臂22绕着其与旋转底座20的连接部枢转，因此将起重臂从其被地面支撑的第一位置提升到其相对于地面被抬升至第一角度的第二位置(图5)。在使用多级伸缩缸体时，起重臂将被提升到中间位置，如图4中所示，缸体42的每一级都被伸出。由起重臂提升机构和起重臂提升辅助结构一起将起重臂提升到的这个第一角度至少和所需要的起重臂角度一样大，以便即使所述起重臂提升辅助结构不再与地面接触时由起重臂产生的力矩也不再倾翻起重机。换句话说，降低了起重臂的力矩所处的角度，这样产生了起重臂余量。这将超过如果不再使用起重臂提升辅助结构时起重机不会发生倾翻的精确点位。所述第一角度通常处于具有起重臂顶部重量的至少1％的起重臂余量的位置，更加优选地是起重臂余量在起重臂顶部重量的大约2％到大约5％之间。对于起重机的某些型号，所述第一角度会产生至少3000-5000磅的余量。取决于起重机和起重臂的构造，这个第一角度可通常为至少5度。但是，如果所述起重臂提升辅助结构可以辅助将起重臂提升到大于5度的第一角度，那么在起重机上就可以使用更长/更重的起重臂。更典型地，所述第一角度会在大约20-45度之间。优选地，所述缸体42的伸出长度足够用来帮助将起重臂提升到大约35-45度之间的角度。在辅助模式中起重臂将被提升到的角度当然会根据起重臂辅助结构的伸出长度和位置而定。

通常在某个点位，优选地在挂件39被移除之后，但是在起重臂的第二端离地面很高之前，将载荷提升索24从载荷提升卷筒70(图4)中拉出并穿绕通过起重臂顶部和吊钩滑车26。这增加了起重臂顶部重量，因为载荷提升索的重量现在部分地由起重臂顶部承载。由于其重量，当起重臂被初始提升的时候吊钩滑车期望保持在地面上。

通常第四，所述起重臂提升机构用来将起重机提升到比第一角度陡的第二角度，此处所述起重臂提升辅助结构40不再与地面接触，如图6中所示。优选地，当起重臂处于这个第二工作角度的时候，所述起重臂提升辅助结构保持与起重臂连接。之后起重机可以用于正常的提升作业。但是，起重机操作者需要避免将起重臂降低到起重臂自身产生的力矩可以导致起重机倾翻的低起重臂角度(即使没有任何载荷也是如此)。当起重臂需要被降低到第一角度之下的角度时，比如当需要拆卸起重机的时候，起重臂会被降低到缸体可以伸出接触到地面的位置。从上述点位之下，缸体42和起重臂提升机构会被用来一起控制起重臂的降低。

通常在一个实施例中，缸体42可以从充分缩回时大约100英寸的长度伸长到充分伸长时的大约312英寸。一个示例的起重臂提升辅助结构允许特定的Manitowoc起重机具有增加的接近60英尺的起重臂长度到374英尺的最大起重臂长度。

通常本发明的优选的实施具有多个优点。第一，所述起重臂提升辅助结构补充了起重机关于前支点的倾翻抵抗力，允许起重机升起更长和/或更重的起重臂。在起重臂提升期间由于缸体产生关于支点的力矩来帮助提升起重臂，所述提升辅助缸体会补充起重机的稳定性。优选地所述倾翻抵抗力可以增加大约25％。第二，这不需要增加起重机的结构能力既可实现。事实上，使用优选的起重臂提升辅助结构降低了在起重机起重臂支撑结构上的载荷，优选地是降低大约35％，因为缸体42产生关于起重臂铰接销的大的辅助力矩。第三，本发明的使用改变了当提升起重臂时起重臂的偏转形状，导致起重臂在中部“提升”而不是“下垂”。这帮助降低最大的起重臂桁弦应力。第四，本发明可以应用在现有的起重机上来增加它们的起重臂提升能力。所述起重臂提升辅助结构可以被设计成安装在起重臂端部和第一起重臂插入物之间并与起重机一起使用，不需要改动起重机的任何其他部分。

通常需要理解的是对这里描述的各种优选实施例的各种改变和修改对于本领域技术人员来讲是显而易见的。本发明可以应用到除了履带式起重机之外的其他类型的起重机上，并且可以特别地使用在车载式起重机和恶劣地形起重机上。代替使用起重臂提升卷筒和索具来改变起重臂角度，连接在旋转底座和起重臂之间的液压缸可以用于起重臂提升机构。此外，取代活动桅杆，可以使用在桅杆顶部和起重臂顶部之间具有均衡器的固定桅杆来在作业期间改变起重臂角度。所述起重臂提升辅助结构可以被直接安装到起重臂段，而不是安装到插入在起重臂段之间的框架。此外，除了使用多级液压缸，其他装置也可以用来提升起重臂，比如具有与起重臂的耳轴安装连接的长的单级液压缸，或者一些其他具有连接到起重臂的活动部件的固定长度的装置。所述起重臂提升卷筒50和下部滑轮组37不需要直接连接到旋转底座。例如下部滑轮组可以通过安装在门架上来连接到旋转底座。可以在不偏离本发明的实质和范围的情况下，作出这些改变和修改，而并不减少其预期的效果。因此要指出的是，这些改变和修改应被所附的权利要求所包含。

Claims (24)

1.一种提升起重机，包括：

a)车体；

b)将车体抬起以脱离地面的地面接合部件；

c)可旋转地连接到所述车体的旋转底座；

d)起重臂，所述起重臂具有重心并且在第一端枢转地安装到旋转底座，载荷提升索邻近于起重臂的第二端延伸；

e)起重臂提升机构，所述起重臂提升机构能够用来在起重机作业期间改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及

f)在所述起重臂的第一端和所述起重臂的重心之间连接到所述起重臂的起重臂提升辅助结构，包括：

i)与地面接触的至少一个地面接合部件；和

ii)在辅助结构地面接合部件和起重臂之间延伸的起重臂提升部件，所述起重臂提升部件支撑起重臂重量的至少一部分；

iii)其中，所述起重臂的重量和长度足够产生在所述起重机的起重臂提升机构试图不使用起重臂提升辅助结构将起重臂提升脱离地面的情况下倾翻所述起重机的力矩。

2.根据权利要求1所述的提升起重机，其中所述起重臂提升部件包括可伸缩的缸体。

3.根据权利要求2所述的提升起重机，其中所述可伸缩的缸体是液压操纵的。

4.根据权利要求3所述的提升起重机，其中所述液压缸体包括至少三级。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，其中所述起重臂提升机构包括连接到旋转底座的起重臂提升卷筒和连接在所述起重臂提升卷筒和所述起重臂的第二端之间的起重臂提升索具。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，其中所述起重臂提升部件能定位成使得其能够在起重臂相对于地面处于水平位置的时候帮助支撑所述起重臂，并且在起重臂被提升到起重机具有的起重臂余量为起重臂顶部重量的至少1％所处的第一角度时，能够继续帮助支撑所述起重臂。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，其中所述起重臂提升部件用枢转的连接部连接到起重臂，允许所述起重臂提升部件在起重臂被提升时绕着起重臂连接部枢转。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，还包括连接在所述车体和所述辅助结构地面接合部件之间的至少一个挂件。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，其中所述起重臂提升辅助结构包括两个多级伸缩液压缸体，每一个多级伸缩液压缸体连接有千斤顶衬垫来作为辅助结构地面接合部件。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，还包括在所述旋转底座相对于所述地面接合部件旋转时连接在所述起重臂和起重臂提升部件之间的至少一个挂件。

11.根据权利要求9所述的提升起重机，其中所述两个缸体被连接到框架，所述起重臂由多个起重臂段组成，所述框架连接在起重臂段之间。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的提升起重机，其中所述起重机是移动式提升起重机，用来抬起车体的地面接合部件是活动的地面接合部件。

13.一种装配提升起重机的方法，其中所述提升起重机在作业期间包括：车体；将车体抬起以脱离地面的地面接合部件；可旋转地连接到所述车体的旋转底座；起重臂，所述起重臂在第一端枢转地安装到旋转底座，载荷提升索邻近于起重臂的第二端延伸；起重臂提升机构，所述起重臂提升机构能够用来在起重机作业期间改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及，起重臂提升辅助结构；所述方法包括：

a)将起重臂的第一端连接到旋转底座并构建起重臂，使所述起重臂平行于地面从旋转底座伸出并且在第一位置由地面支撑，所述起重臂的重量和长度足够产生在起重机起重臂提升机构试图不使用起重臂提升辅助结构将起重臂提升脱离地面的情况下倾翻起重机的力矩；

b)将起重臂提升辅助结构定位在地面和起重臂之间，所述起重臂提升辅助结构连接到起重臂；

c)用起重臂提升辅助结构和起重臂提升机构一起来将起重臂绕着其与旋转底座的连接部枢转，并将起重臂从第一位置提升到定义第一起重臂角度的第二位置，该第一起重臂角度至少和所需要的起重臂角度一样大，以便即使该起重臂提升辅助结构不再与地面接触时由起重臂产生的力矩也不再会倾翻起重机；以及

d)使用起重臂提升机构将起重臂提升到比第一角度陡的第二角度，此处起重臂提升辅助结构不再与地面接触。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述起重臂通过将多个起重臂段连接在一起来构建，枢转地连接到所述旋转底座的段包括起重臂端部，当起重臂由地面支撑的时候所述起重臂端部只是部分地连接到其邻近的段。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述起重臂提升机构包括活动桅杆，所述活动桅杆用于将起重臂端部提升到所述起重臂提升辅助结构能够定位在地面和起重臂之间的位置，起重臂的第二端由地面支撑。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中，在所述第二位置，所述起重机具有起重臂顶部重量的2％到5％之间的起重臂余量。

17.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中所述起重臂提升辅助结构包括至少一个多级液压缸体，所述缸体延伸以将所述起重臂从所述第一位置提升到所述第二位置。

18.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中所述第一角度在20度到45度之间。

19.根据权利要求13-15中任一项所述的方法，其中所述起重臂提升辅助结构在起重臂处于所述第二角度时仍旧连接到起重臂。

20.一种移动式提升起重机，包括：

a)车体；

b)将车体抬起以脱离地面的活动的地面接合部件；

c)可旋转地连接到所述车体的旋转底座；

d)起重臂，所述起重臂具有重心并且在第一端枢转地安装到旋转底座，载荷提升索邻近于起重臂的第二端延伸；

e)连接到旋转底座的起重臂提升卷筒以及连接在所述起重臂提升卷筒和起重臂的第二端之间的起重臂提升索具，所述起重臂提升卷筒和索具用来改变起重臂相对于旋转底座的角度；以及

f)在所述起重臂的第一端和所述起重臂的重心之间连接到所述起重臂的起重臂提升辅助结构，其包括两个液压缸体，每一个液压缸体在其下端具有千斤顶衬垫；

其中，所述起重臂的重量和长度足够产生在所述起重机的起重臂提升机构试图不使用起重臂提升辅助结构将起重臂提升脱离地面的情况下倾翻所述起重机的力矩。

21.根据权利要求20所述的移动式提升起重机，其中所述缸体枢转地连接到框架，所述框架被固定到起重臂，以便所述缸体能够在第一位置和第二位置之间相对于起重臂枢转，在所述第一位置缸体大致与起重臂的中心线垂直，所述第二位置被选择成使得当起重臂被降低到地面并达到能够启动起重臂提升辅助结构以提供稳定性的角度时，所述缸体将被倾斜来使千斤顶衬垫朝向起重机前方一段距离处的地面上的点位，该距离大致等于当起重臂处于水平位置时所述液压缸体到起重机前部的距离。

22.根据权利要求20-21中任一项所述的移动式提升起重机，其中所述液压缸体包括多级液压缸体。

23.根据权利要求20-21中任一项所述的移动式提升起重机，其中所述缸体的延伸长度足够用来帮助将起重臂提升到35度到45度之间的角度。

24.根据权利要求20-21中任一项所述的移动式提升起重机，其中所述起重机还包括活动桅杆，所述起重臂提升索具包括在所述活动桅杆和起重臂的第二端之间的固定长度的带索。