CN102241369B - 包括偏置的抗拉元件的起重机臂架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于起重机特别是移动式起重机的臂架部件（10），该臂架部件包括成型壳体（15），抗拉元件（11）和护套，其中，所述抗拉元件（11）为偏置的并设置有传感器。

Description

包括偏置的抗拉元件的起重机臂架
技术领域
本发明涉及一种臂架，特别是起重机臂架，更具体地，涉及一种移动式起重机臂架。
背景技术
根据现有技术的臂架设计为完全静态的。已知的结构为：
·各向同性的材料（例如钢、铝）的部件，例如EP0449208A2、EP0668238A1、DE20004016U1、EP0814050B1、DE202009009143U1；
·两个或多个壳体夹层结构，例如DE19948830B4、EP0117774；
·具有应变片和不具有应变片的钢与纤维复合物的组合，例如EP0968955B1、UK1326943、DE4408444C1、DE102008013203A1；
·纤维复合结构，例如US5238716、US5333422；
·拉索系统，例如DE10022658、DE20020974、DE10315989.422。
所有的这些结构都是被动的（passive）。在起重机操作过程中产生的作用在边缘区域引起局部的峰值应力，该局部的峰值应力必须具有相应的大小范围。
发明内容
本发明的目的是在关于应力方面优化结构。该目的通过用于起重机的臂架部件得以解决，并限定了优选的实施方式。
在本发明的具体实施方式中，现在引用到附图说明中的下列结构可以得到：
单独的臂架部件能够以限定抗拉元件（tensile elements）的方式偏置，该抗拉元件采用传感器来控制和监测臂架部件的利用率，该抗拉元件位于臂架轴线的纵向方向或倾斜于臂架轴线的方向。传感器在控制回路中可以连接到致动器（actuators），使得自适应系统抵抗外部的影响。这些抗拉元件设置在成型壳体的内表面和/或外表面上，或者设置在骨架结构的中空结构中。为了进一步提高刚度和吸收横向力，横向于臂架轴线延伸的外部纤维复合层设置在部分臂架部件上或者整个臂架部件上，或者在外周缠绕。在伸缩部件的内部和/或外部设置具有良好滑动特性的耐磨涂覆层。
因此，一个或多个偏置的抗拉元件可以加入到混合结构中并通过传感器来检测。可以更好地利用这种材料。这些信号可以包括在用于控制弯曲力矩的负载扭矩极限中。测量值是控制程序和安全系统的必要组成。
如果系统主动偏置，因为在邻近的偏置元件中的抗拉应力减小，所以在成型壳体中的压缩应力会几乎保持不变。相应地，在壳体中的抗压应力减小的同时，在抗拉区域中的偏置力几乎保持不变。采用传感器同步监控极大地提高了安全性和使用性。轻质结构在起重机结构特别是臂架结构中具有存在的重要性。填丝结构（filigree construction）和有效作用地偏置的轻质、高强度的材料的使用使得臂架部件强大和轻质并且具有微小的变形。与拉索结构相比，根据本发明的拉杆需要更小的安装空间。在加强区和稳定区的有效载荷可以连续地增加。
如果传感器在控制回路中连接到致动器，借助规定的或者受控的匹配可以施加不同的力。通过施加的纵向变形，约束力被引入到臂架部件上，该约束力抵抗了物理效应。从而静不定系统能够改变应力集中。不同的载荷大致均匀地分布在横截面上，避免了局部的峰值应力。
到目前为止，在臂架纵向轴线上的拉绳的分力通过几个臂架部件返回（returned）。单独的连接元件（例如螺栓单元、圆筒、绳索等）额外装配并且需要更大的尺寸。通过根据本发明的单独臂架部件的偏置，有效作用的偏置力减少，连接元件不再额外装配，并且连接元件可以更经济的设计。
除此之外，可以使用光纤传感器或者压电传感器作为信号发生器。压电复合材料能够识别组件的损伤。
致动器在元件上产生不同的抗拉的力。除此之外，使用液压缸、气压缸、转轴、弹簧或压电陶瓷致动器（piezoceramic actuators）。
由于具有智能化电子控制回路，单独的臂架部件分别的适用于多变的应力，因为力作用在各个偏置元件上或者引起各个偏置元件长度的变形。具有壳体、带有传感器和/或致动器的抗拉元件和封套层的系统识别和调整利用率，以及在横截面上合理地分布载荷。有效载荷和使用性提高。自重减小，从而稳定值增加。极大地减小了变形和振动，增加了疲劳强度以及减少或防止了载荷的往复运动。
成型壳体的横截面可以设置为适合于通过低的材料强度来吸收压缩应力。具有表面弯曲壳体但不具有锋利过渡边缘的型材是优选的。
除此之外，制造成型壳体的优选材料是细晶粒钢（fine-grain）、铝或纤维复合材料。
优选地，拉杆，金属丝或圆盘可以作为抗拉力元件。横截面的分割是任意的。抗拉元件分布在全部或部分横截面上，优选地，抗拉元件设置在滑动承载件之间，使得具有低强度的各向异性的材料横向于纤维的纵向方向。抗拉元件可以在臂架方向或者在倾斜于臂架方向上延伸定位。在倾斜方向和纵向方向延伸的抗拉元件的组合抵抗臂架的弯曲载荷和扭转载荷。如果各向异性的材料设置在滑动承载件的表面上，必须注意的是，滑动和护套层相应地分布来自承载件的高集中的横向力。适合的材料是碳纤维，天然纤维，高强度钢丝或高模块化塑料纤维，以及其他材料。
根据本申请的材料或实例，抗拉元件的横截面形状是任意的。抗拉元件的锚固和力的施加位于臂架部件的端部骨架内或者位于臂架部件的端部骨架上。抗拉元件分布在通过成型壳体的中空结构、通道或者弹性基体内。如果抗拉元件与成型壳体和/或护套组成抗剪切单元，抗拉元件在连接前必须偏置。如果抗拉元件在成型壳体和横向缠绕件之间不具有连接件，抗拉元件由挠曲形变夹紧，并在壳体和横向缠绕件之间组成壳式连接。
如果抗拉元件位于中空结构内，因而，抗拉元件优先与成型壳体以抗剪切的方式连接，并且支撑横截面的元件。抗拉元件通过与壳体，中空结构和护套结合，有益的稳定性促进了夹层结构的产生。
如果网架或骨架结构的带条由中空结构构成，根据本发明的抗拉单元可以积极地影响支撑方式，疲劳强度和使用性。
有利地，能够保护抗拉元件免受损害和环境影响。
环绕的缠绕件将沿纵向轴线延伸的抗拉元件保持在他们的位置，并且防止从成型壳体上脱离。优选的材料(玻璃纤维、天然纤维、高模块化塑料纤维等)可以吸收横向于其纵向轴线的高压缩力。环绕的材料层吸收横向力，弯曲强度通过刚化作用（stiffenting effect）提高，壳体结构中的损坏风险降低。环绕纤维复合层与耐磨且可滑动的覆盖层一起保护抗拉元件。
附图说明
在附图中，将更详细地说明本发明的具体实施方式，其中：
图1表示根据本发明设置的臂架的横截面；
图2表示图1的横截面的详细放大图；
图3表示图2的顶部壳体件的进一步详细放大图；
图4表示根据本发明设置的起重机臂架的倾斜的网格视图；
图5表示图4所示的臂架的前卡圈区域（front collar region）的放大图。
具体实施方式
在附图中所示的臂架的变形可以设置为通常如上所述的形式，并且在此处可以用于各种实施方式。在附图中，参考字符10通常表示臂架或臂架的横截面。在中空结构12里的偏置抗拉元件由参考字符11指代。参考字符13表示横向纤维层，同时护套层或滑动层由14指代。内壳体15是成型壳体，设置在上壳体和垂直部分之间的过渡区中的圆盘或者盘形元件由参考字符16表示。由参考字符17指代的锚的构造（the arrangement of the anchors）容纳有传感器和/或致动器。

Claims (12)

1.一种用于起重机的臂架部件(10)，该臂架部件(10)包括成型壳体(15)、抗拉元件(11)和护套，其特征在于，所述抗拉元件(11)为偏置的并设置有传感器，该传感器设置为检测所述抗拉元件(11)，其中所述传感器在控制回路中连接到致动器，其中所述致动器在所述抗拉元件(11)上产生不同的抗拉的力。
2.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述臂架部件利用通过控制回路的传感器和致动器自适应地抵抗外部影响。
3.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件(11)的锚(17)设置在端部骨架内或者设置在端部骨架上。
4.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述传感器与所述抗拉元件结合为一体。
5.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述传感器和/或致动器位于所述抗拉元件(11)的端部。
6.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件(11)由横向于臂架轴线延伸的所述护套的纤维层(13)包覆。
7.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件(11)在通道或中空结构(12)中延伸。
8.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件(11)嵌入到弹性基体中。
9.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件(11)为被缠绕和夹紧的。
10.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件为偏置的并且与所述成型壳体(15)或所述护套以抗剪切方式连接。
11.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述成型壳体、带有所述抗拉元件的中空结构和所述护套以抗剪切方式连接并构成夹层结构。
12.根据权利要求1所述的臂架部件，其特征在于，所述抗拉元件(11)沿着所述臂架轴线的纵向方向和/或沿着倾斜于所述臂架轴线的方向延伸。
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