CN102424333B - 起重机及其臂架防后倾保护装置 - Google Patents

Abstract

一种臂架防后倾保护装置，包括导向套筒、缓冲吸能装置及支撑杆，所述缓冲吸能装置装设于所述导向套筒内，所述缓冲吸能装置包括一个受压后能发生不可逆变形的吸能元件，所述支撑杆的一端可滑动地伸入所述导向套筒内并与所述缓冲吸能装置抵接，所述支撑杆的另一端位于所述导向套筒外。本发明的臂架防后倾保护装置结构简单，其通过装设于导向套筒内的缓冲吸能装置与支撑杆抵接，有效缓冲并消除对起重机突然卸载货物时其臂架受到的反弹作用，吸收起重机臂架后倾碰撞过程中产生的能量和碰撞冲击。

Description

起重机及其臂架防后倾保护装置

技术领域

本发明涉及一种安全保护装置，尤其涉及一种应用于起重机臂架上的用以缓冲来自臂架后倾时产生的振动和冲击的防后倾安全保护装置。

背景技术

由于变幅系统及整机的弹性作用，起重机在吊装货物过程中突然卸载的情况下极易发生后倾事故。因此，起重机总体设计时需考虑这一特殊的工况，为起重机的臂架设置一种防后倾安全保护装置。

请参阅中国专利第200920067315.2号，该篇专利所揭露的内容在此也并入本发明作为揭露参考。该篇专利涉及一种机械弹簧式防后倾安全保护装置，其设置于起重机的主平台与臂架的主臂之间，用以缓冲来自臂架的主臂后倾时产生的振动和冲击。该主臂上设置有滑槽，滑槽的一端设置一顶块。所述机械弹簧式防后倾安全保护装置包括支撑杆、外管和内管。支撑杆一端与主平台通过铰链连接，其上套设有弹簧。外管套设于支撑杆上并与弹簧相抵靠。内管插设于外管内，内管的一端与外管通过销轴连接固定，内管的另一端为自由端并抵靠滑槽内的顶块。

起重机在起吊货物时，当该起重机的臂架的主臂起升前倾并达到一定角度时，该机械弹簧式防后倾装置随之前倾，与臂架之间无相互作用。当起重机的臂架后倾时，内管的自由端置于滑槽内并沿滑槽滑动直至顶紧顶块；同时，外管开始压缩弹簧，当主臂达到最大允许角度时，弹簧压缩到最大极限位，缓冲来自臂架后倾的冲击并起到机械限位的作用，从而防止了主臂向后倾斜，提高了主臂在作业时的安全稳定性。

但是，所述机械弹簧式防后倾安全保护装置使用过程中，由于弹簧受压后吸收臂架的惯性势能，从而使得臂架具有较大的反弹作用，对臂架稳定性具有较大影响。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种可有效消除对臂架的反弹作用，且能有效缓冲来自臂架后倾冲击的臂架防后倾保护装置。

有鉴于此，亦有必要提供一种具有上述臂架防后倾保护装置的起重机。

本发明提供一种臂架防后倾保护装置，包括导向套筒、缓冲吸能装置、及支撑杆，所述缓冲吸能装置装设于所述导向套筒内，所述缓冲吸能装置包括一个受压后能发生不可逆变形的吸能元件，所述支撑杆的一端可滑动地伸入所述导向套筒内并与所述缓冲吸能装置抵接，所述支撑杆的另一端位于所述导向套筒外。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件为中空吸能筒。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件的轴截面呈方形状、等腰梯形状或阶梯形状。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件的筒壁为单层结构。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件的横截面为圆形、方形或多边形。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件的筒壁为双层结构。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件的横截面为外方内六边形、外方内圆形、外方内圆蜂窝形、外圆内圆蜂窝形、外方内方蜂窝形或外方内部角加强型。

作为本发明的进一步改进，所述吸能元件的筒壁上开设有诱导槽或诱导孔。

作为本发明的进一步改进，所述缓冲吸能装置还包括分别相对固设于所述吸能元件两端的两块盖板，每块盖板上远离所述吸能元件的外表面凹设有一个缓冲槽。

作为本发明的进一步改进，所述缓冲吸能装置的个数为两个，沿导向套筒的轴向方向上串联装设于所述导向套筒内，并相互抵接于一起；所述两个缓冲吸能装置的吸能元件的轴截面均呈梯形状或阶梯形状，其中一个缓冲吸能装置的体积较另一个缓冲吸能装置的体积大，所述导向套筒用于安装所述两个缓冲吸能装置的部位设置成阶梯套筒形式。

本发明另提供一种具有上述臂架防后倾保护装置的起重机，所述臂架防后倾保护装置连接于起重机的转台与主臂架之间或连接于起重机的主臂架与副臂架之间。

作为本发明的进一步改进，所述臂架防后倾保护装置还包括通过销轴装设在支撑杆上的滚轮，起重机的主臂架或副臂架上设有供滚轮滑动的滑道，所述滚轮装设于支撑杆上远离导向套筒的一端。

本发明的有益效果是，所述防后倾安全保护装置结构简单，其通过装设于导向套筒内的缓冲吸能装置与支撑杆抵接，有效缓冲并消除对起重机突然卸载货物时其臂架受到的反弹作用，吸收起重机臂架后倾碰撞过程中产生的能量和碰撞冲击，避免对起重机臂架造成损害。与传统的机械弹簧式防后倾装置相比，所述防后倾安全保护装置通过其缓冲吸能装置吸收了起重机臂架后倾时对支撑杆产生的碰撞能量，避免了起重机臂架的反弹，降低了安全隐患。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明臂架防后倾保护装置第一实施例的结构示意图。

图2是本发明中缓冲吸能装置的第一实施例的轴截面图。

图3是本发明中缓冲吸能装置的第二实施例的轴截面图。

图4是本发明中缓冲吸能装置的第三实施例的轴截面图。

图5是本发明中缓冲吸能装置的第四实施例的轴截面图。

图6是本发明中缓冲吸能装置的第五实施例的立体示意图。

图7至图15为本发明中缓冲吸能装置的吸能筒的横截面示意图。

图16是本发明臂架防后倾保护装置第二实施例的结构示意图。

具体实施例

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施例、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1，为本发明臂架防后倾保护装置100第一实施例的结构示意图。该臂架防后倾保护装置100应用于起重机上，其两端分别铰接于起重机的转台与主臂架之间或起重机的主臂架与副臂架之间，用以防止起重机在吊装货物过程中突然卸载的情况下发生后倾事故。所述臂架防后倾保护装置100包括导向套筒20、至少一个缓冲吸能装置40、支撑杆60、及滚轮80。

所述导向套筒20呈中空筒状，包括封闭端21以及与该封闭端21相对的开口端25。所述导向套筒20的封闭端21向外凸设形成一铰接接头23，用以将该导向套筒20通过销轴与起重机的转台或主臂架铰接。

所述至少一个缓冲吸能装置40装设于导向套筒20内，该缓冲吸能装置40的一端抵持于该导向套筒20内的封闭端21，另一端与所述支撑杆60抵接，用以缓冲起重机的臂架后倾过程中的碰撞冲击以及吸收起重机的臂架后倾过程中产生的冲击力。所述缓冲吸能装置40的数量可以为一个或者多个，在本实施例中，所述缓冲吸能装置40的个数为两个，其沿导向套筒20的轴向方向串联装设于该导向套筒20内，并相互抵接于一起，用以增加缓冲距离。

请一并参阅图2，为本发明中缓冲吸能装置40第一实施例的轴截面图。该缓冲吸能装置40由一吸能元件41及两块分别相对固设于该吸能元件41两端的盖板43形成。所述吸能元件41可为胀破式或压溃式吸能元件。其中，胀破式吸能元件主要通过两个方形或圆形套筒间的摩擦和外胀变形直至破裂所发生的不可逆变形来吸收碰撞能量，其结构简单，比吸能大，可用于中小吨位起重机的臂架防后倾装置。压溃式吸能元件则主要利用金属或非金属薄壁结构的压溃发生塑性等不可逆变形来吸收能量，其压溃变形稳定，压溃反力平稳，可用于较大吨位起重机的臂架防后倾装置。在本实施例中，该吸能元件41为轴截面呈方形状的中空吸能筒，在受压后能发生塑性等不可逆变形，且该吸能元件41的筒壁为双层结构。该两块盖板43焊接于吸能元件41的两端，用以有效传递载荷，每块盖板43的外表面中部凹设形成一个缓冲槽435。

所述支撑杆60的一端可滑动地伸入导向套筒20内并与缓冲吸能装置40抵接于一起，该支撑杆60的另一端位于导向套筒20外，该支撑杆60的端部上邻近该滚轮80位置处凸设有一个凸块65。另外，起重机的主臂架或副臂上设有滑道70，滑道70的顶端设置有顶块71，在本实施例中，该滑道70的横截面呈大致U形。

所述滚轮80通过销轴装设于该支撑杆60上远离导向套筒20的一端，滚轮80设置在滑道70内且可在所述滑道70内滚动，使支撑杆60通过滚轮80与起重机的主臂架或副臂架活动连接于一起。

当起重机突然卸载货物时，随着起重机的臂架逐渐后倾，所述滚轮80沿U形滑道70滚动直至支撑杆60上的凸块65与臂架上设置的顶块71顶住。此时，所述支撑杆60在起重机臂架的后倾力推顶下沿导向套筒20内滑动并压抵该装设于导向套筒20内的缓冲吸能装置40，该缓冲吸能装置40的吸能元件41被支撑杆60压缩后发生塑性等不可逆变形，以吸收起重机臂架后倾碰撞过程中产生的能量、缓和碰撞冲击，从而阻止起重机臂架向后倾翻。当吸能元件41被挤压至不可压缩状态时，支撑杆60可以与导向套筒30的封闭端21抵触，以机械限位的形式阻止起重机臂架向后倾翻。

所述缓冲吸能装置40的吸能元件41的碰撞吸能能力与材料、截面形状、壁厚等因素紧密相关，吸能元件41的材料的选取在保证缓冲吸能装置40的安装部位及支撑杆60能够承受最大冲击力的前提下，尽量选择刚度较大的金属、非金属及复合材料等，以吸收尽可能多的能量。

请参阅图3，为本发明中缓冲吸能装置402第二实施例的轴截面图。在本实施例中，缓冲吸能装置402的结构与第一实施例的缓冲吸能装置40的结构相似，其不同在于，该缓冲吸能装置402的吸能元件412为轴截面呈方形状的中空单壁结构吸能筒。

请参阅图4，为本发明中缓冲吸能装置403第三实施例的轴截面图。在本实施例中，该缓冲吸能装置403的吸能元件413为轴截面呈等腰梯形状，且筒壁呈中空双层结构的吸能筒。由于筒壁的轴截面为梯形，轴向刚度不断变化，初始撞击瞬间撞击力峰值较小，撞击力较平缓。

请参阅图5，为本发明中缓冲吸能装置404第四实施例的轴截面图。在本实施例中，该缓冲吸能装置404的吸能元件414为轴截面呈阶梯状，且筒壁为中空双层结构的吸能筒。筒壁的轴截面呈阶梯状，缓冲力平稳，依靠扩径变形过程中塑性变形来吸收冲击的能量，吸能效率高。

依据上述，吸能元件的筒壁的轴截面可以设置为方形、梯形及阶梯形等，以使吸能元件的筒壁结构形式分为等刚度型和变刚度型，例如上述的吸能元件41、412的筒壁则为等刚度型，上述的吸能元件413、414的筒壁则为变刚度型。

为降低吸能结构的峰值力，还可在吸能筒上设置缺陷诱导，请参阅图6，为本发明中缓冲吸能装置405第五实施例的立体示意图。在本实施例中，吸能元件415呈横截面为方形的中空筒状，其每个棱角上开设有诱导槽或诱导孔45，以降低该吸能元件415的吸能结构的峰值力。

吸能筒的结构形式还可依据横截面分为单层筒壁结构和多层筒壁结构，请一并参阅图7至图15，为吸能元件（例如上述吸能元件41、412、413、414、415）的筒壁可采用的横截面结构示意图。其中图7至图9为单层筒壁结构，具体地，可为图7所示的圆形单层筒壁结构、图8所示的方形单层筒壁结构、图9所示的多边形单层筒壁结构；图10至图15为多层筒壁结构，具体地，可为图10所示的外方内六边形双层筒壁结构、图11所示的外方内圆双层筒壁结构、图12所示的外方内圆双层蜂窝筒壁结构、图13所示的外圆内圆双层蜂窝筒壁结构、图14所示的外方内方双层蜂窝筒壁结构、图15所示的外方内部角加强型筒壁结构等。

所述臂架防后倾保护装置100结构简单，其通过装设于导向套筒20内的缓冲吸能装置40（402、403、404、405）与支撑杆60抵接，有效缓冲并消除对起重机突然卸载货物时其臂架受到的反弹作用，吸收起重机臂架后倾碰撞过程中产生的能量和碰撞冲击，避免对起重机臂架造成损害及降低安全隐患。与传统的机械弹簧式臂架防后倾装置相比，所述臂架防后倾保护装置100通过其缓冲吸能装置40（402、403、404、405）吸收了起重机的臂架后倾时对支撑杆60产生的大部分的碰撞能量，避免了起重机臂架的反弹和遭受损害，最大限度降低安全隐患。

请参阅图16，为本发明臂架防后倾保护装置100’第二实施例的结构示意图。该臂架防后倾保护装置100’包括导向套筒20’、装设于该导向套筒20’内的两个缓冲吸能装置40a、40b、支撑杆60’及凸设于该支撑杆末端的滚球80’。所述导向套筒’20包括封闭端21’以及与该封闭端21’相对的开口端25’。所述导向套筒20’的封闭端21’向外凸设形成一铰接接头23’，用以将该导向套筒20’通过销轴与起重机的转台或主臂铰接。该两个缓冲吸能装置40a、40b沿轴向方向串联装设于导向套筒20’内，并相互抵接于一起，该两个缓冲吸能装置40a、40b的轴截面均呈梯形状或者阶梯形状，为变刚度型设计。优选地，缓冲吸能装置40a与缓冲吸能装置40b的体积依次改变，且靠近支撑杆60’的缓冲吸能装置（本实施例中为缓冲吸能装置40b）的体积最小，导向套筒20’用于安装两个缓冲吸能装置40a、40b的部位设置成阶梯套筒形式，使两个缓冲吸能装置40a、40b能够适切地安装在导向套筒20’内。所述两个缓冲吸能装置40a、40b的一端抵持于该导向套筒20’内的封闭端21’，另一端与所述支撑杆60’抵接，用以缓冲起重机臂架后倾过程中的碰撞冲击以及吸收起重机臂架后倾过程中产生的冲击力。所述支撑杆60’的一端可滑动地伸入导向套筒20’内并与所述两个缓冲吸能装置40a、40b抵接于一起，该支撑杆60’的另一端位于导向套筒20’外，该支撑杆60’的端部上邻近该滚球80’位置处凸设有一个凸块65’。本实施例中，通过阶梯套筒设置，采用多级变刚度吸能筒布置，各吸能筒以此逐级压溃变形，刚度较小的吸能筒（缓冲吸能装置40b）由于初始压溃力较小，最先压溃变形吸收碰撞动能，有利于减小初始碰撞瞬间撞击力峰值，刚度较大的吸能筒（缓冲吸能装置40a）后续再逐步进入压溃状态，从而较好的消减臂架后倾振动。由于筒壁的轴截面为梯形，轴向刚度不断变化，初始撞击瞬间撞击力峰值较小，撞击力较平缓，且通过设置成多筒组合形式，可增大能量吸收率，变形后不会占用过大的空间，有利于降低吸能装置自重，且结构简单，易于制造。

综合上述，缓冲吸能装置的吸能元件可以设计为多种结构形式，当外部冲击力达到压溃触发力后，吸能元件发生塑性等不可逆变形，将碰撞动能不可逆转的转换为塑性变形能，因而吸收大量的能量，有效消除碰撞冲击，阻止臂架向后倾翻；与机械弹簧式防后倾安全保护装置相比较，由于压溃吸能装置吸收了大部分碰撞能量，因此对臂架无反弹作用，可避免臂架受损害；根据防后倾设计的需要，缓冲吸能装置可以设计为多级变刚度形式，以更加有效地缓和臂架后倾过程中的碰撞冲击。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种臂架防后倾保护装置，其特征在于：包括导向套筒、缓冲吸能装置、及支撑杆，所述缓冲吸能装置装设于所述导向套筒内，所述缓冲吸能装置包括一个受压后能发生不可逆变形的吸能元件，所述支撑杆的一端可滑动地伸入所述导向套筒内并与所述缓冲吸能装置抵接，所述支撑杆的另一端位于所述导向套筒外。

2.根据权利要求1所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件为中空吸能筒。

3.根据权利要求2所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件的轴截面呈方形状、等腰梯形状或阶梯形状。

4.根据权利要求2所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件的筒壁为单层结构。

5.根据权利要求4所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件的横截面为圆形、方形或多边形。

6.根据权利要求2所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件的筒壁为双层结构。

7.根据权利要求6所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件的横截面为外方内六边形、外方内圆形、外方内圆蜂窝形、外圆内圆蜂窝形、外方内方蜂窝形或外方内部角加强型。

8.根据权利要求2所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述吸能元件的筒壁上开设有诱导槽或诱导孔。

9.根据权利要求2所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述缓冲吸能装置还包括分别相对固设于所述吸能元件两端的两块盖板，每块盖板上远离所述吸能元件的外表面凹设有一个缓冲槽。

10.根据权利要求2所述的臂架防后倾保护装置，其特征在于：所述缓冲吸能装置的个数为两个，沿导向套筒的轴向方向上串联装设于所述导向套筒内，并相互抵接于一起；所述两个缓冲吸能装置的吸能元件的轴截面均呈梯形状或阶梯形状，其中一个缓冲吸能装置的体积较另一个缓冲吸能装置的体积大，所述导向套筒用于安装所述两个缓冲吸能装置的部位设置成阶梯套筒形式。

11.一种具有权利要求1至10任一项所述的臂架防后倾保护装置的起重机，其特征在于：所述臂架防后倾保护装置连接于起重机的转台与主臂架之间或连接于起重机的主臂架与副臂架之间。

12.根据权利要求11所述的起重机，其特征在于：所述臂架防后倾保护装置还包括通过销轴装设在支撑杆上的滚轮，起重机的主臂架或副臂架上设有供滚轮滑动的滑道，所述滚轮装设于支撑杆上远离导向套筒的一端。

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